Доработка стабилизатора сетевого напряжения LPS-2500RV. Сетевой стабилизатор напряжения

Сетевой стабилизатор напряжения | Микросхема

Поводом для публикации статьи про сетевые стабилизаторы напряжения послужил комментарий одного из наших уважаемых радиолюбителей в заметке про мощные стабилизаторы напряжения, обеспечивающие ток нагрузки до 3 ампер.

Здесь рассмотрим именно сетевые стабилизаторы напряжения бытового назначения, т.е. которые обеспечивают на выходе стандартное для многих стран (хотя далеко не всегда оно таковое – прим. AndReas) потребительское напряжение 220 вольт. Так вот, при девиации сетевого напряжения на входе такого стабилизатора они призваны приводить его к номиналу 220 вольт на выходе. Таким образом, обеспечивается стабильное и бесперебойное питание бытовых приборов или оргтехники, что способствует значительному продлению срока эксплуатации бытовой техники.

Не буду загружать вас, уважаемые радиолюбители, теоретическим материалом, поскольку здесь и так все ясно. Схем различных сетевых стабилизаторов напряжения масса. Большинство из них также уже содержат фильтры от ВЧ помех и прочие «навороты». Но фирмы при покупке у них готового сетевого стабилизатора напряжения всегда «до кучи» пытаются «навалить» «левого», уже ненужного товара, например, сетевые фильтры. А цена на данные устройства порой доходит до абсурда.

Для начала небольшая ремарка. Если вы зашли на эту страничку, чтобы просто найти подходящий стабилизатор для себя, то можете поискать, например, здесь. Некоторые модели вполне заслуживают внимания.

Поскольку речь в комментарии зашла про сетевые стабилизаторы напряжения торговой марки Defender, то остановлюсь на них чуточку подробнее. Если изучить номенклатуру предлагаемых ими стабилизаторов, то в описании практически каждого устройства написано одно и то же назначение, а именно: предназначен для защиты электропитания бытовой аудио- и видеотехники, компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от длительного повышения или понижения напряжения в сети, импульсных помех, а также для защиты от высокого напряжения.

Лично я для компьютера и другой маломощной цифровой электроники, вместо каких бы то ни было сетевых стабилизаторов, использую источник бесперебойного питания (или инвертор или преобразователь - кому как нравится). Вот это крайне полезное устройство во всех отношениях. Оно и от девиации напряжения спасает (кстати, в некоторые современные модели таких инверторов уже встроены стабилизаторы), и от его совершенного падения до нуля, да и от помех защищает.

А сетевые стабилизаторы напряжения не то чтобы необходимы, но рекомендованы приборам с электродвигателями и низкочастотными трансформаторами. А действительно необходимы они этим самым приборам за городом, на даче, т.е. там, где на выделенной вам электролинии напряжение много меньше даже 180 вольт.

Ну да ладно, лирику в сторону, продолжаем по существу. Как мне стало известно, в сетевых стабилизаторах напряжения Defender AVR применяется автотрансформаторная схема с цифровым управлением, а раньше использовалась схема с аналоговым управлением. Пример схемы с аналоговым управлением:

Более про бытовые стабилизаторы Defender никаких данных, к сожалению, найти не удалось. Вообще подобные фирмы неохотно раскрывают, так сказать, коммерческую тайну. Хотя, было бы что скрывать, если подобных разработок полно в общем доступе (прим. авт. AndReas). Но мы подготовили ещё несколько схем сетевых преобразователей напряжения. Не думаю, что все производители подобных устройств могут предложить что-то кардинально новое. Все их, так называемые, разработки основаны на общедоступных схемотехнических решениях. Вот один из них:

Сетевой стабилизатор напряжения, схема которого представлена чуть выше, включает последовательно с нагрузкой одну, две или три дополнительных обмотки трансформатора при девиации сетевого напряжения. Если сетевое напряжение ниже необходимого, то дополнительные обмотки включаются синфазно с сетью, и напряжение на нагрузке становится больше сетевого. Если напряжение сети становится выше нормы, то обмотки включаются в противофазе с сетевым напряжением, приводя к уменьшению напряжения на нагрузке. Трансформатор на схеме обозначен Т1, а дополнительные обмотки римскими цифрами IV, V, VI. Компараторы DA3…DA8 настроены на срабатывание в зависимости от уровней сетевого напряжения 250 В, 240 В, 230 В, 210 В, 200 В и 190 вольт соответственно. Если напряжение сети превышает указанные уровни, то на выходах (вывод 9) тех компараторов, для которых выполняется указанное условие, действует напряжение высокого логического уровня (логической 1), составляющее около 12 В. Таким образом, разница уровней срабатывания компараторов составляет 10 В, или примерно 5 % сетевого напряжения. Уровни срабатывания компараторов DA5 и DA6 отличаются на 20 вольт. Это соответствует зоне регулирования 220 В ± 5%. Следует заметить, что государственными стандартами установлено допустимое сетевое напряжение от 187 В до 242 В. Данный же стабилизатор, как видно, обеспечивает более высокую точность поддержания величины сетевого напряжения. Это можно отразить так:

Вместо указанных на схеме компараторов можно применить микросхему К1401СА1. В качестве стабилизаторов применены КР142ЕН8Б. Диодные мостики VD1 и VD2 можно заменить на КЦ402…КЦ405, КЦ409, КЦ410, КЦ412. VD4…VD7 – любые с допустимым обратным напряжением более 15 В и прямым током более 100 мА. Оксидные конденсаторы — К50-16, К50-29 или К50-35; остальные— КМ-6, К10-17, К73-17. Реле К1 — К5 — зарубежного производства Bestar BS-902CS. Реле этого типа имеют обмотку сопротивлением 150 Ом, рассчитанную на рабочее напряжение 12 В, и контактную группу переключающего типа, рассчитанную на коммутацию напряжения 240 В при токе 15 А. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ50х40. Обмотка I намотана проводом ПЭВ-2 0,9 и содержит 300 витков; обмотка II —21 виток провода ПЭВ-2 0,45; обмотка III — 14 витков провода ПЭВ-2 0.45; обмотки IV, V, VI содержат по 14 витков провода ПБД 2.64. Удобно использовать стандартный трансформатор типа ОСМ1-0.63, у которого все обмотки, кроме первичной (она содержит 300 витков), удалены, а вторичные обмотки намотаны в соответствии с приведенными выше данными. При изготовлении трансформатора одноименные выводы обмоток I, IV, V, VI следует пометить (на схеме обозначены точками). Номинальная мощность такого трансформатора составляет 630 Вт. К данному сетевому стабилизатору напряжения можно подключить нагрузку до 3 киловатт. Если точность поддержания выходного напряжения нужна ниже, то число вторичных обмоток трансформатора Т2 можно снизить до двух, а их напряжение увеличить с 10 вольт до 15 вольт. При этом число компараторов также уменьшится, а пороги их срабатывания следует установить соответственно напряжениям вторичных обмоток Т2.

Настройка этого сетевого стабилизатора следующая:

Самыми простыми в схемотехническом отношении являются электромеханические сетевые стабилизаторы напряжения. Основными компонентами такого типа приборов являются автотрансформатор и электродвигатель, например, РД-09 со встроенным редуктором, который вращает движок автотрансформатора.

Все очень просто. Контроль сетевого напряжения осуществляет электронная схема, которая при его девиации подает сигналы электродвигателю на вращение ротора по часовой или против часовой стрелки. Вращаясь, ротор перемещает движок автотрансформатора, обеспечивая тем самым стабильное выходное напряжение. Вот несколько схем электромеханических сетевых стабилизаторов:

Ещё одной разновидностью сетевых стабилизаторов напряжения являются релейные. Они обеспечивают более высокую выходную мощность вплоть до нескольких киловатт. Мощность нагрузки даже может превосходить мощность самого трансформатора. При выборе мощности трансформатора учитывается минимально возможное напряжение в электрической сети. Если, например, минимальное напряжение сети не менее 180 вольт, то от трансформатора требуется вольтодобавка 40 вольт, т.е. в 5,5 раз меньше сетевого напряжения. Во столько же раз выходная мощность всего стабилизатора будет больше мощности силового трансформатора. Количество ступеней регулирования напряжения обычно не превышает 3…6, что обеспечивает достаточную точность поддержания выходного напряжения. Вот некоторые схемы стабилизаторов релейного типа:

Дополнительно можете ознакомиться со следующими схемами, описанием работы и конструкциями сетевых стабилизаторов напряжения:

Скачать схему сетевого стабилизатора на 6 киловатт

Скачать схему сетевого стабилизатора с микроконтроллерным управлением

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: полезно собрать

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Стабилизатор сетевого напряженияМощный стабилизатор напряжения

xn--80a3afg4cq.xn--p1ai

Чем опасны дешевые китайские стабилизаторы сетевого напряжения

18-06-2015

О китайских стабилизаторах сетевого напряжения

Сразу скажу, что не все китайские стабилизаторы напряжения плохие. Китай сегодня — это страна с очень большой и развитой экономикой.  Многие товары выпускаются в Китае на современных заводах по новым технологиям при соблюдении контроля качества. Многие западные компании выносят свои производственные площадки в Китай.

В статье мы будем говорить только о дешевых китайских стабилизаторах напряжения, которые захлестнули российский рынок. Качественные китайские стабилизаторы напряжения существуют, но на российский рынок поставляются в очень малых объемах.

 

Рассмотрим недостатки дешевых китайских стабилизаторов напряжения.

1. Завышенная номинальная мощность стабилизатора сетевого напряжения

В паспортных данных дешевых китайских стабилизаторов и в паспортных данных стабилизаторов некоторых российских и прибалтийских компаний, размещающих производство стабилизаторов в Китае, указывается завышенная номинальная мощность стабилизатора напряжения.  Как правило, китайские производители указывают максимальную мощность стабилизатора в очень узкой полосе входных напряжений (от 190 до 250 Вольт), в других диапазонах входного напряжения эти стабилизаторы имеют мощность в 2—2.5  раза ниже номинальной, о чем есть указания в других разделах паспорта.

Таким образом, использовать такие стабилизаторы в реальных условиях можно только с нагрузкой в половину номинальной мощности. Если приложить полную нагрузку при пониженном входном напряжении, то стабилизатор будет испытывать перегрузки, будет нагреваться и, возможно, сгорит с выделением едкого черного дыма.

2. Завышенный показатель ширины входного диапазона напряжений стабилизатора

В паспортных данных дешевых китайских стабилизаторов указывается в маркетинговых целях существенно более широкая полоса допустимых входных напряжений, чем реальная рабочая полоса напряжений. При этом часто делаются оговорки о снижении мощности стабилизатора на границах диапазонов и о неполной стабилизации напряжения в этих диапазонах.

На практике, при низких напряжениях происходит стабилизация до уровня 150—170 Вольт. Такое напряжение остается опасным для питания электрических приборов. При таком напряжении будут перегреваться насосы, электромоторы и другие приборы. Что приведет к их поломке и может стать причиной возгорания обмоток электродвигателей бытовых приборов и оборудования инженерных систем дома.

3. Использование трансформаторов с уменьшенным сечением проводников и применение более дешевых металлов и сплавов

В целях экономии материалов в производстве китайских стабилизаторов используются трансформаторы, выполненные из проводов более маленького сечения, чем необходимо  для указанных мощностей стабилизатора. Часто используются не медные, а более  дешевые алюминиевые проводники или проводники из различных сплавов.

Такое удешевление приводит к перегрузкам стабилизатора при работе с полной нагрузкой, проводники существенно нагреваются. Нагрев происходит до температур, часто превышающих 90—100 градусов. При отключении или уменьшении нагрузки температура падает, провода остывают. Большое количество циклов нагрева и охлаждения приводит к появлению дефектов самих проводников и их изоляции. Как правило, китайские стабилизаторы имеют небольшой срок эксплуатации и маленький гарантийный срок.

4. Использование магнитопровода  уменьшенного размера  и применение более дешевых металлов и сплавов в стабилизаторах напряжения

В целях экономии материалов в производстве китайских стабилизаторов сетевого напряжения используются магнитопроводы уменьшенного размера или выполненные из более дешевых металлов и сплавов.  Размер магнитопровода и его качество определяет уровень индукции в приборе. Уменьшение сердечника трансформатора приводит к снижению общего КПД стабилизатора напряжения. Часть полезной энергии теряется. Использование некачественных пластин  для набора сердечника стабилизатора приводит к появлению «шороха» или «гудения» устройства. Снижение КПД требует использования большей мощности для выполнения той же работы и, как следствие, вызывает дополнительный нагрев стабилизатора сетевого напряжения.

5. Использование в стабилизаторах комплектующих с небольшим ресурсом

Для снижения стоимости сетевого стабилизатора напряжения часто используются комплектующие, которые изначально рассчитаны на небольшой срок эксплуатации. Примером может быть использование силовых реле с дешевыми контактными пластинами. Надежные реле производятся с применением дорогих цветных металлов, такие реле могут выдержать очень большое количество срабатываний. Использование дешевых реле с дешевыми контактными пластинами приводит к сокращению срока эксплуатации такого стабилизатора электрического напряжения до одного года. Кроме того, уже через месяц   работы может быть заметно существенное искрение на контактах, такое искрение хорошо заметно в темном помещении. Искрение на контактах силовых реле стабилизаторов большой мощности может стать причиной возгорания изделия.

6. Использование простых аналоговых схем управления коммутацией

Для снижения стоимости стабилизатора сетевого напряжения многие китайские производители используют устаревшие дешевые аналоговые схемы управления переключением обмоток трансформаторов. Такие стабилизаторы работают «просто»: как только напряжение на выходе стабилизатора выходит за установленные границы точности, схема дает команду на переключение обмоток трансформатора. При этом не учитывается значение напряжения в данный момент, и обмотки переключаются  «под током», что приводит к сильному искрению на контактах силовых ключей.

Это существенно снижает надежность работы стабилизатора напряжения  и уменьшает срок его полезного использования. В современных российских и европейских стабилизаторах применяется микропроцессорное управление коммутацией. Электронный контроллер, получив сигнал об изменении выходного напряжения, вычисляет момент, когда график напряжения переходит через «ноль», и именно в этот момент дает команду на переключение ключей. При этом коммутация проходит в момент, когда значение напряжения равно нулю.

7. Использование устаревших схем стабилизации напряжения

Китайские производители до сих пор производят стабилизаторы напряжения простого механического типа. Основной принцип их работы — механическое перемещение токосъемного контакта по поверхности обмотки трансформатора. По сути это ручной стабилизатор с «моторчиком». Наличие подвижного контакта делает такой стабилизатор напряжения ненадежным, после первых месяцев интенсивной эксплуатации подвижный контакт начинает «обгорать», а обмотки трансформатора начинают «протираться». Больше года такой прибор не работает.

Более того, он сам становится причиной появления высокочастотных помех в сети, искрение на контакте токосъемника стабилизатора порождает  активные помехи.

8. Низкая скорость стабилизации в устаревших схемах работы

Китайские «моторчики», стабилизаторы сетевого напряжения механического типа, имеют очень низкую скорость выравнивания напряжения. Это понятно: сам принцип работы медленный. Для стабилизации сетевого напряжения нужно реально физически переместить подвижный контакт с помощью электрического привода. Как правило, скорость стабилизации таких устройств всего несколько Вольт в секунду. И здесь возникают сразу две опасности.

Первая проблема — стабилизатор не успевает выравнивать сетевое напряжение при резком скачке напряжения. Скачок без проблем проходит через устройство и может сжечь любое подключенное устройство.

Вторая проблема — стабилизатор может сам стать источником завышенного напряжения, даже если во внешней сети его нет. Допустим, ваши соседи подключили мощный потребитель — большой насос или нагреватель, сетевое напряжение в вашем доме медленно упало до 170 Вольт. Стабилизатор отреагировал нормально и установил нужное соотношение витков первичной и вторичной обмотки, поднял напряжение до 220 Вольт. Все хорошо. Но вот соседи резко выключили насос. Сетевое напряжение в доме вернулось к стандартным 220 Вольт. Но ваш стабилизатор напряжения все еще повышает его, в этот момент мы получим напряжение в 300 Вольт на выходе стабилизатора, вся подключенная техника сгорит. Через 3 секунды стабилизатор напряжения отработает, и опять все хорошо — напряжение 220 Вольт. Но увы… поздно. И обидно. В сети высокого напряжения не было, а ваш стабилизатор сам дал напряжение 300 Вольт.

9. Низкие требования нормативных документов при производстве стабилизатора напряжения

Значительную роль в сохранении высокого качества производства играют требования нормативной документации. В России весь процесс проектирования и производства строго регламентирован. В процессе производства необходимо строго соблюдать требования к проектированию, использованию комплектующих, процессу сборки и испытаниям. Многие российские производители добровольно  выполняют и международные требования по безопасности и качеству электропитания и процесса производства.  Китайские производители не обязаны соблюдать многочисленные российские стандарты. Это дает возможность использовать более дешевые комплектующие. Однако это часто приводит к снижению качества прибора. Так в Китае значительно более слабые требования по температуре работы отдельных узлов, то есть их нормативные документы допускают работу отдельных узлов при высоких температурах, то есть допускают нагрев узлов.  На практике это приводит к усталости материалов при высоких температурах и снижению срока работы отдельных узлов.

10. Упрощенные механизмы защиты стабилизатора напряжения от перегрузок и аварий

Многие китайские производители используют дешевые способы защиты стабилизатора сетевого напряжения от перегрузок по питанию и нагрузке. Часто используются самые простые тугоплавкие предохранители или устанавливается только один предохранитель. Современные электронные платы защиты не используются для снижения себестоимости стабилизатора напряжения. На практике это приводит к тому, что защита может не успеть сработать при скачках напряжения или аварии в сети. Как следствие, выходит из строя сам стабилизатор сетевого напряжения или подключенный к питанию прибор.

Вторая проблема — это умышленное завышение порогов срабатывания защиты для увеличения формальных показателей. Так погоня за высокой номинальной мощностью стабилизатора приводит к необходимости ставить более мощные предохранители. В случае работы стабилизатора на более низких значениях входного напряжения, где реальная мощность прибора ниже номинальной, такие предохранители не отключают стабилизатор и полезную нагрузку  при начале процесса перегрузки. В результате происходит перегрузка, перегрев прибора, аварийная ситуация.

11. Отсутствие перегрузочного запаса мощности стабилизатора напряжения

Российские стабилизаторы напряжения, как правило изготавливают с «запасом прочности», используют более мощные трансформаторы, более мощные коммутационные устройства. Это дает возможность выдерживать высокие кратковременные перегрузки и эффективно работать с пусковыми токами. Как известно общая мощность бытовых приборов с электродвигателями в момент пуска увеличивается в несколько раз.

Китайские производители стабилизаторов рассчитывают мощности отдельных узлов без запаса. И как следствие такие стабилизаторы плохо работают при питании реактивной нагрузки. Часто в паспортах таких стабилизаторов указывается невозможность работы с реактивной нагрузкой. И если такая нагрузка подключается к стабилизатору, то он работает не корректно или сгорает.

Фактически, если стабилизатор не рассчитан на реактивную нагрузку, то при его подключении необходимо использовать поправочный коэффициент «4», то есть разделить номинальную мощность китайского стабилизатора на 4.

12. Фиктивная индикация напряжения на выходе стабилизатора

Многие китайские производители стабилизаторов сетевого напряжения устанавливают на прибор два цифровых дисплея, на которых выводят значение входного и выходного напряжения. Однако значение выходного напряжения на многих стабилизаторах равно точно «220» Вольт, и никогда не меняется. Так на практике не бывает, стабилизатор напряжения это не «чудо» прибор, он реально работает. И напряжение на выходе его колеблется, в хорошем случае в пределах установленной точности прибора. Если стабилизатор напряжения всегда показывает «220», это значит, что производитель просто включил «табло 220», вольтметр к нему не подключен.

Конечно, это сохраняет нервы «клиента», и он может радоваться, что у него идеальное электропитание. Но… Но вот приборы, подключенные к стабилизатору радоваться не могут, а вот сгореть могут.

13. Использование дешевых изоляционных материалов в стабилизаторах напряжения

Экономить деньги китайские производители вынуждены на всем, в том числе, и на качестве изоляционных лаков. Низкое качество изоляции проводников может сказаться в процессе эксплуатации прибора. Постоянное нагревание и охлаждение трансформатора может привести к повреждениям изоляционного слоя обмоток. Это существенно снижает качество и надежность работы стабилизатора сетевого напряжения. А едкий запах китайской «резины» знаком всем, кто покупал китайские электроприборы.

14. Отсутствие требований по работе при низких температурах

Производители китайских дешевых стабилизаторов часто используют комплектующие, которые не предназначены для работы при низких температурах. Проблема в том, что в Китае нормативная документация по этому параметру часто не ведется. В дешевом китайском стабилизаторе вполне могут оказаться комплектующие, которые не выдерживают охлаждение ниже 0 или -10 градусов.  Сами бытовые стабилизаторы напряжения, как правило, предназначены для работы в комнатных условиях. Однако, в России в процессе перевозки и хранения на складах стабилизаторы могут подвергаться существенному охлаждению. В структуре некоторых материалов при охлаждении могут произойти изменения. При дальнейшей эксплуатации они могут стать причиной поломки или некорректной работы стабилизатора сетевого напряжения.

15. Низкая защита авторских прав и интеллектуальной собственности

Как известно, в Китае очень низкая защита авторских прав. С одной стороны, это дает возможность быстро создавать новые производства и новые рабочие места, копируя чужие решения, схемы, конструкции. Но с другой стороны это приводит к копированию продукции целиком, то есть выпуску копий чужой продукции. Кроме большого завода, который выпускает стабилизаторы напряжения под своим брендом, может оказаться еще десяток мелких цехов, которые делают стабилизаторы напряжения под тем же брендом, из своих комплектующих. У нас существуют понятия: «заводской Китай» и «не заводской Китай». Купить «не заводской» стабилизатор напряжения очень опасно. Здесь уже не приходится говорить о соблюдении требований международных стандартов качества и безопасности. Такой стабилизатор напряжения может вызвать аварийные ситуации и даже пожар.

Выводы

В статье описаны следующие недостатки дешевых стабилизаторов сетевого напряжения:

• завышенная номинальная мощность стабилизатора сетевого напряжения
• завышенный показатель ширины входного диапазона напряжений стабилизатора
• использование трансформаторов с уменьшенным сечением проводников и применение более дешевых металлов и сплавов
• использование магнитопровода  уменьшенного размера  и применение более дешевых металлов и сплавов в стабилизаторах напряжения
• использование в стабилизаторах комплектующих с небольшим ресурсом
• использование простых аналоговых схем управления коммутацией в стабилизаторах напряжения
• использование устаревших схем стабилизации напряжения
• низкая скорость стабилизации напряжения в  устаревших схемах работы
• низкие требования нормативных документов при производстве стабилизатора напряжения
• упрощенные механизмы защиты стабилизатора напряжения от перегрузок и аварий
• отсутствие перегрузочного запаса мощности стабилизатора напряжения
• фиктивная индикация напряжения на выходе стабилизатора сетевого напряжения
• использование дешевых изоляционных материалов в стабилизаторах напряжения
• отсутствие требований по работе при низких температурах 
• низкая защита авторских прав и интеллектуальной собственности при производстве стабилизаторов напряжения

Анализ недостатков китайских стабилизаторов напряжения показал, что использование дешевых китайских стабилизаторов может оказаться опасным. Следует внимательно прочитать паспорт изделия и инструкцию по эксплуатации, в них могут содержаться существенные ограничения по использованию стабилизатора и возможности подключения нагрузки. Следует покупать Китайские стабилизаторы сетевого напряжения с большим запасом по мощности. Желательно убедиться в том, что это заводское изделие, которое прошло контроль качества.

Гарантийные обязательства на стабилизаторы сетевого напряжения

Одним из показателей качества стабилизатора напряжения является длительность срока заводской гарантии. Как правило, дешевые китайские стабилизаторы напряжения имеют срок гарантии не более одного года. Часто бывает, что Китайский производитель дает только 6 месяцев гарантии, хотя в России гарантийный срок не может быть менее 12 месяцев. Срок эксплуатации дешевых китайских стабилизаторов обычно не велик. Нормально работают они от одного до двух лет.

В отличии от китайских производителей, российские заводы дают длительную гарантию. Стабилизаторы сетевого напряжения компании Бастион имеют 5 лет заводской гарантии! 

bast.ru

Стабилизатор сетевого напряжения. Автоматика в быту. Электронные устройства автоматики.

СТУПЕНЧАТЫЙ   СТАБИЛИЗАТОР  ПЕРЕМЕННОГО  НАПРЯЖЕНИЯ          Ступенчатые стабилизаторы переменного напряжения  ввиду простоты изготовления и отсутствия дефицитных элементов наиболее оптимальны для  самостоятельного изготовления,  не содержат  быстроизнашивающихся механических  элементов  и  простыми средствами позволяют достичь большой выходной мощности.   Принцип работы таких стабилизаторов основан на вольтодобавке к сетевому напряжению с помощью коммутируемых отводов вторичной обмотки силового трансформатора, которая должна обеспечивать рабочий ток, равный максимальному току на выходе стабилизатора.  Например, при максимальной выходной мощности стабилизатора 3 кВт вторичная обмотка силового трансформатора должна обеспечить ток около 15А.   Требуемая мощность силового трансформатора определяется путём перемножения максимального рабочего тока на напряжение вольтодобавки  и,  в большинстве случаев, ниже выходной мощности стабилизатора в 4 -6 раз.  В большинстве случаев достаточно  3- 4 ступеней регулирования выходного напряжения с шагом 10 ... 20В.  Для коммутации отводов трансформатора можно применить  мощные реле, пускатели, тиристоры или симисторы.  При использовании последних  схема управления значительно усложняется, т.к. требуется гальваническая развязка цепей управления тиристорами или симисторами каждой ступени и  исключение возможности включения симистора следующей ступени, если не отключился симистор предыдущей ступени.  При  расчёте  числа  витков  обмоток  трансформатора   для  каждой  ступени  следует учитывать  соответствующее уменьшение сетевого напряжения в этой рабочей точке.  Если, например,  выбранное напряжение каждой ступени составляет 15В, количество витков  первой ступени (А) следует считать исходя из уровня напряжения в электрической  сети   205В  (коэффициент трансформации равен 205/15= 13,7).  Второй ступени (В) - исходя из уровня сетевого напряжения 190В  (коэффициент трансформации равен 190/15= 12,7),  коэффициент трансформации третьей ступени (С)    175/15 = 11,7   и т.д.  Сечение проводника вторичной обмотки  должно составлять не менее 1мм2 на каждые 6А.  Вариант такого стабилизатора представлен ниже.            Схема обеспечивает 4 ступени регулирования выходного напряжения.  В основе работы  устройства положен принцип сравнения  установленных на входах  счетверённого компаратора  уровнях  напряжений с величиной, пропорциональной уровню напряжения в сети.  При уменьшении сетевого напряжения  на выходах компараторов (по схеме сверху вниз) последовательно появляются  сигналы напряжением около 10В,  которые поступают на  дешифратор (микросхемы D1, D2, D3).  Дешифратор  служит  для  экономичного включения реле - при любом напряжении в сети срабатывает только одно реле К1 - К4.  Схему можно переработать, снизив напряжение питания  микросхем до 5В и вместо трёх логических микросхем использовать  четырёхразрядный двоичный дешифратор, например КР1533ИД3  (SN74ALS154N).         Тип реле, применяемых в схеме, зависит от выходной мощности стабилизатора.  При  требуемом токе нагрузки свыше 15А  для коммутации  отводов вторичной обмотки следует установить магнитные пускатели,  катушки которых  соответственно подключаются  к  отводам силового трансформатора через контакты маломощных реле К1 ... К4, а общий провод  соединяется с выводом  "Ф" вилки сетевого питания. Это делается для того, чтобы при пониженном напряжении в сети напряжение катушек пускателей  соответствовало номинальному.              Для  устойчивой работы стабилизатора напряжения  конденсаторы измерительной цепи должны иметь малую утечку.  Электролитический конденсатор С1  лучше использовать танталовый или ниобиевый, а конденсатор С3  должен быть  плёночным лавсановым.  Резисторы измерительных цепей R1, R6  должны быть  стабильного ряда.  Настройку  схемы начинают при отключенных реле К1 ... К4  с установки  напряжения +5,00В в точке Е  с помощью многооборотного подстроечного резистора R6  при напряжении  в сети равным точно 220В.  Далее с помощью подстроечных резисторов R2 - R5   настраивают пороговые напряжения  срабатывания компараторов.  Уровни напряжений настройки каждой ступени  рассчитываются по формуле:  UA=UE * U 1 ступени / 220B;   UB=UE * U 2 ступени / 220B; UС=UE * U 3 ступени / 220B и  т.д.   Все настройки осуществляют с помощью цифрового мультиметра.  Для исключения дребезга реле при  напряжении в сети, близком к напряжению срабатывания порога,  компараторы имеют небольшой гистерезис характеристики, который определяется соотношением  сопротивлений резисторов R12/R7,  R13/R8  ый определяется соотношением  сопротивлений резисторов R12/R7,  R13/R8  и т.д.  Это соотношение должно быть около  50 ... 60, что обеспечивает гистерезис  порядка 5 ... 10В    в рабочих  точках  сетевого напряжения.    Транзисторы могут быть любыми n-p-n   с достаточным  для коммутации реле током коллектора и предельным напряжением не менее 50В  и коэффициентом усиления не менее 100.  Сопротивление резистора  R21 полностью зависит от типа применяемых реле  и величины напряжения на  отводах вторичной обмотки силового трансформатора.           В схему можно ввести индикацию срабатывания порогов, подключив светодиоды  параллельно катушкам реле через гасящий резистор, как показано на рисунке.

Уважаемые посетители! Все материалы сайта в случае их некоммерческого использования предоставляются бесплатно, хотя автор затрачивает достаточно большие средства на их обновление расширение и размещение. Если Вы хотите, чтобы автор отвечал на Ваши письма, обновлял и добавлял  новые материалы - активней используйте контекстную рекламу,  размещённую на страницах - для себя  Вы  узнаете много нового и полезного, а автору  позволит частично компенсировать собственные затраты  чтобы  уделять Вам больше внимания. ВНИМАНИЕ! Вам нужно разработать сложное электронное устройство? Тогда Вам сюда...

kravitnik.narod.ru

Как выбрать стабилизатор напряжения 220в для дома и дачи

Результатом повышения уровня жизни населения стало существенное увеличение количества бытовой техники в домах и квартирах граждан. Несмотря на постоянное повышение экономичности, при пользовании ею следует учитывать изношенность рассчитанных по стандартам 50‑летней давности электросетей, склонных к непредусмотренным и значительным изменениям сетевого напряжения.

Есть ли необходимость в домашнем стабилизаторе?

Принято считать, что внутренние источники питания современной аппаратуры хорошо защищают ее от колебаний сетевого напряжения. Это и так, и не совсем так. Действительно, слаботочная бытовая аппаратура часто имеет внутренние стабилизаторы и безболезненно переносит не выходящие за пределы допусков незначительные изменения питающего напряжения. Мощное бытовое оборудование защищено гораздо меньше.

Так, например, ток включения компрессора холодильника или кондиционера, может превышать номинальное значение в 5÷7 раз. В старых изношенных электропроводках это вызовет хоть и кратковременный, но заметный «провал» напряжения. Компрессор холодильника может при этом не включиться, что приведет к повторной команде на запуск, новой «просадке» напряжения, включению пускового реле и так много раз вплоть до поломки мотора или реле. Как ощутят это другие потребители, предсказать невозможно.

Такие же примеры можно привести и для другого оборудования:

• Экономичные люминесцентные лампы не любят пониженного напряжения: они начинают мерцать либо окончательно гаснут.
• Светодиодные светильники и ленты боятся как повышенного, так и заниженного напряжения питания.
• Длительная работа при завышенном напряжении теплоэлектронагревательных элементов — ТЭНов в электроводонагревателях, чайниках и других значительно сокращает срок их службы.
• Бестрансформаторные импульсные блоки питания телевизоров, компьютеров и другой техники часто выходят из строя от резких скачков сетевого напряжения. Не рекомендуется их долгая работа и при длительном его превышении.

Разновидности сетевых стабилизаторов

Для бытового применения промышленностью выпускаются однофазные сетевые приборы на 220 В. Большинство из их типов использует в своей работе автотрансформаторную схему с коммутацией обмоток.

Типы

Релейные

Переключение обмоток производится сильноточными реле с помощью блока управления. Диапазон регулировки определяется количеством отводов обмоток.

Например, если имеется четыре отвода по 10 В каждый, то регулировка будет производиться в диапазоне изменения входного напряжения ±20 В — 200÷240 В, а, учитывая 10%‑й допуск по ГОСТу — 180÷260 В.

Релейные приборы достаточно надежны, просты и недороги, но не лишены и недостатков:

• Малым числом ступеней обусловливается невысокая точность стабилизатора в пределах 8÷10%.
• Громкое щёлканье при переключениях.
• Невысокая скорость реакции.

Релейные стабилизаторы подходят для большинства видов бытового электрооборудования, кроме высокоточной техники и некоторых аудио‑видеоприборов, таких как ЖК‑телевизоры и им подобные.

Электронные

Принцип действия аналогичен релейным, но в качестве переключающих элементов применяются мощные симметричные тиристоры — симисторы. Благодаря их малым габаритам увеличивается количество ступеней регулирования и, соответственно, его точность.

Электронная схема управления отличается высоким быстродействием и скоростью отклика, а если подача ею сигналов коммутации на симисторы производится строго в нулевой точке входного напряжения — это полностью исключает образование помех переключения.

Тиристорные устройства обеспечивают диапазон стабилизации 130÷260 В с точностью 1÷1.5%. Они бесшумны, относительно недороги и могут использоваться для любой бытовой техники.

Электромеханические

Представляют собой по сути знакомый многим по урокам физики лабораторный автотрансформатор — ЛАТР, в котором ручное управление заменено вращением «бегунка"-токосъемника сервомотором. Команду на сервопривод подает компараторный блок измерения, сравнивающий входное напряжение с номиналом.

Электромеханические приборы обеспечивают точность в 1,5÷2% при изменении напряжения на входе от 140 до 260 В.

К их достоинствам относят малые размеры, не превышающие практически габаритов ЛАТРа.

К недостаткам — высокую инерционность работы: при изменении входного напряжения на 10 В выходное устанавливается примерно через 1 сек.

Феррорезонансные

Приборы этого типа используют нелинейность ВА‑характеристики находящегося в состоянии насыщения дросселя, ограничивающего превышение напряжения, а подъем и восстановление его формы обеспечивается последовательно‑резонансным колебательным контуром.

Это первый тип сетевых стабилизаторов, появившихся в широкой продаже для бытового применения во времена развития телевидения и массового распространения у потребителей ламповых телевизионных приемников.

Основные достоинства:

• Небольшие габариты и вес.
• Высокая надежность и долговечность, ввиду простоты конструкции.

Недостатки:

• Невысокая точность регулировки — 5÷10%.
• Повышенное энергопотребление в режиме холостого хода.
• Заметное гудение сердечников трансформаторов и дросселей.

Компенсационные

Выпрямленное сетевое напряжение стабилизируется компенсационной параметрической схемой.

Регулировка осуществляется изменением скважности импульсов ШИМ‑модулятора. Выходной импульсный сигнал после фильтрации снова преобразуется в синусоидальное стабильное 220‑вольтовое напряжение.

Компенсационные схемы с ШИМ‑модуляцией имеют:

• самую высокую точность стабилизации в сотые доли процента;
• практически мгновенную реакцию, измеряемую микросекундами;
• высокий кпд.

Единственным недостатком можно назвать высокую стоимость, но там, где требуется хорошая стабилизация, эти устройства становятся незаменимыми.

Способы подключения:

Стационарное

В недалеком прошлом практиковалось включение через сетевой стабилизатор одного, наиболее чувствительного к колебаниям сети прибора, чаще всего телевизора. С появлением устройств мощностью в несколько киловатт, стало возможным их подключение в силовом щите на всю квартирную проводку.

Местное

В случае стабильно заниженного либо завышенного сетевого напряжения для нормальной работы некоторых бытовых приборов, например, холодильников, может потребоваться их включение через маломощный локальный стабилизатор.

Схема включения однофазного стабилизатора в силовой щит

Подключение локального устройства обычно затруднений не вызывает.

Другое дело — установка мощного стабилизатора для питания всего дома.

• Для уменьшения длины соединительных проводников его следует разместить рядом с силовым щитом.
• В разрыв фазного провода, идущего от счетчика к автоматическим предохранителям, включается стабилизатор: входная клемма — к счетчику, выходная — к автоматам.
• Клемма, обозначенная нулевой, соединяется с соответствующей колодкой в щитке.

Металлический корпус прибора должен быть обязательно заземлен. Если в силовом щите нет отдельной шины заземления, то производится зануление корпуса стабилизатора с нулевым вводом щитка.

На что обратить внимание при выборе

Выбирая стабилизатор для дома, стоит рассмотреть некоторые дополнительные условия:

Стабилизаторы с ИБП

«Бесперебойники» — ИБП служат для защиты офисной техники от кратковременных пропаданий сетевого питания, а при полном его отключении они дают возможность штатного завершения работы. На рынке существуют модели таких устройств со встроенным стабилизатором, дающим дополнительную защиту от колебаний сетевого питания.

Расчет мощности

1. Произвести измерения значений напряжения сети в течение суток, чтобы найти величины отклонений. Для минимального его значения находится коэффициент понижения мощности по графику:

Например, для нижнего предела в 170 В: коэффициент — 0,75.

2. Затем нужно найти суммарную мощность потребителей энергии. Если они содержат электродвигатели (холодильники, кондиционеры, насосы), значение их мощности следует разделить на 0,7 либо на cos (φ), когда оно указано в паспорте.

Для примера:

Электробойлер: 3 кВт + холодильник: 300 Вт / 0,7 + электролампочки: 5 * 60 Вт ≈ 3,75 кВт.

Разделив это значение на коэффициент мощности, получим 3,75 / 0.75 = 5 кВт.

Цена

Стоимость стабилизаторов зависит от их выходной мощности и сложности схемы регулирования. Делая выбор для домашнего применения, следует тщательно взвесить необходимость использования дорогостоящего стационарного устройства против подключения через дешевые локальные приборы нескольких отдельных потребителей, критичных к стабильности электросети.

Изучив рынок, можно вывести определенную закономерность: каждый дополнительный кВт выходной мощности дает в общем случае прибавку примерно в 1,5 тыс. к базовой цене 500‑ваттного прибора в 4 тыс. р.

Уровень шума

Как было сказано, повышенным уровнем шума обладают релейные и феррорезонансные устройства. У электромеханических он менее заметен, а у любых электронных не имеется вовсе.

Необходимость применения в доме того или иного типа стабилизаторов для электросети определяется ее стабильностью, требованиями защиты дорогостоящего оборудования и целесообразностью дополнительных расходов семейного бюджета.

umnodom.net

Стабилизатор сетевого напряжения мощностью 8 кВт (диапазон стабилизации сетевого напряжения 150...262 В) - Стабилизаторы - Источники питания

Со своего сайта [1] я получил несколько вопросов и пожела­ний радиолюбителей по поводу конструирования сетевых стабилизаторов напряжения. В основном они касаются повы­шения выходной мощности и расширения диапазона стабили­зации сетевого напряжения, включая и стабилизацию сетево­го напряжения выше номинального с применением большего количества порогов переключения компараторов системы управления.

Стабилизатор сетевого напряжения мощностью 8 кВт (диапазон стабилизации сетевого напряжения 150...262 В)

Несколько слов о повышении мощности моих ра­нее сконструированных сетевых стабилизаторов. Я не знаю, имеет ли смысл применять в своем доме или квартире стабилизатор сетевого напряжения мощно­стью более 5 кВт (мои стабилизаторы обеспечивали выходную мощность до 5 кВт). При мощности нагруз­ки 5 кВт и при напряжении на выходе стабилизатора 220 В, через нагрузку будет протекать ток 22 А, а мак­симальная защита по току для жилого дома (кварти­ры), выпускаемая промышленностью, рассчитана на ток 25 А. На такой же ток рассчитано и сечение сете­вого провода в квартире.

Наверное, все обращали внимание, что при вклю­чении в сеть мощной нагрузки напряжение в сети по­нижается, что заметно даже по степени разогрева ламп накаливания. А если в вашем доме сеть "сла­бая", к примеру, напряжение составляет 150 В, то включив в сеть нагрузку даже мощностью 5 кВт, вы добьетесь того, что в вашей сети напряжение пони­зится (на выходе стабилизатора напряжение будет в норме). Понизится сетевое напряжение и у вашего соседа. Так что, если ваш сосед охотник или имеет задиристый характер, ни в коем случае не сообщайте ему, что у вас есть мощный стабилизатор сетевого напряжения или изготовьте таковой и для себя, и для соседа.

И все же тем радиолюбителям, которые решили из­готовить сетевой стабилизатор, скажем, на макси­мальную мощность 8 кВт, сообщу, что автотрансфор­матор стабилизатора должен быть изготовлен из си­лового трансформатора мощностью 1,5...2 кВт. Прав­да, есть одно утешение, что такой трансформатор можно собрать из нескольких параллельно включен­ных трансформаторов меньшей мощности, например, из силовых трансформаторов цветных телевизоров УЛПЦТИ - ТС-270.

Система управления стабилизатором сетевого на­пряжения изображена на рис. 1, силовая часть и ис­точники питания системы управления стабилизатора - на рис. 2. 

      

Подробно опишем порядок проектирования системы управления и автотрансформатора сетевого стабилизатора, чтобы у радиолюбителей, занимаю­щихся конструированием таких стабилизаторов, ни­когда, по возможности, больше не возникало вопросов.

У многих людей существует уверенность в том, что нормальным сетевым напряжением в их доме счита­ется напряжение, равное 220 В. Однако, это далеко не так. Нормы на величину действующего сетевого на­пряжения в жилом доме (квартире) установлены в пре­делах 220 В +10; -15% (187...242 В). Против сетевого напряжения величиной 242 В в своем доме я совер­шенно не имею ничего против. Но вот сетевое напря­жение 190...210 В меня не совсем устраивает. Теле­визоры, компьютер, холодильник... работают без про­блем, но светоотдача ламп накаливания, как всем из­вестно, при пониженном напряжении хуже, чем при напряжении 215...240 В. Кипятильник, электрочайник, электропечка и т.п. также немного с задержкой справ­ляются со своей обязанностью вовремя нас накормить, другой раз паяльник не разогревается до нужной тем­пературы при пайке крупногабаритных деталей.

Исходя из вышеперечисленного я разработал се­тевой стабилизатор с выходным напряжением 215...240 В при изменении сетевого напряжения от 150 до 260 В. Но даже при сетевом напряжении 130 В ста­билизатор позволит пользоваться большинством элек­тробытовых приборов, т.к. напряжение на его выходе будет составлять 186 В.

Если кого-то не устраивают параметры предлагае­мого стабилизатора, можете спроектировать свой со­гласно приведенным ниже расчетам.

Итак, зададимся величиной выходного напряжения стабилизатора в пределах 215...240 В. Для дешифра­ции состояния компараторов напряжения применим два мультиплексора - демультиплексора К561КП2, ко­торые имеют три информационных входа и один раз­решающий. На разрешающий вход одного мультиплек­сора подадим уровень лог.1 с выхода компаратора при минимально допустимом напряжении сети, на разре­шающий вход другого мультиплексора подадим уро­вень лог.1 (через логическую схему НЕ) при макси­мально допустимом сетевом напряжении.

Алгоритм работы проектируемого стабилизатора напряжения легко понять, ознакомившись с содержа­нием таблицы 1.

Расчет напряжения на вторичных обмотках авто­трансформатора стабилизатора напряжения начнем с максимально допустимого напряжения сети (данные расчета будем заносить в таблицу 2 и пороги сраба­тывания компараторов в таблицу 1). Каждый двухпороговый компаратор напряжения при повышении се­тевого напряжения до порога срабатывания устанав­ливается в состояние отрицательного насыщения (уро­вень лог.О на выходе). Порог срабатывания этого же компаратора в состояние положительного насыщения (уровень лог.1 на выходе) при понижении сетевого на­пряжения на 5 В меньше, чем при переходе в состоя­ние отрицательного насыщения.

Итак, предположим, что при повышенном напряже­нии сети (более 240 В) сетевое напряжение понижа­ется до 235 В. При напряжении сети 235 В примем, что напряжение на выходе стабилизатора должно со­ставлять 215 В. Тогда при напряжении 240 В на выхо­де стабилизатора максимально допустимое напряже­ние сети составит в сети.мах = 240В*235В/215В = 262В.

Следовательно, нижний и верхний пороги сраба­тывания компаратора №8 должны соответствовать 257 и 262 В сетевого напряжения. Выход компаратора №8 через логическую схему НЕ необходимо соединить с разрешающим входом мультиплексора №2.Это озна­чает, что данный мультиплексор обеспечивает отсут­ствие выходного напряжения стабилизатора при се­тевом напряжении 262 В и выше.

Следует отметить, что повышенное сетевое напря­жение может наблюдаться в домах, расположенных в непосредственной близости от трансформаторных подстанций РЭС. Также, хоть и очень редко, возмож­но повышение сетевого напряжения при обрыве "ноля" в трехфазной сети или ухудшения сопротивления "зем­ли" нулевого провода сети (так называемый перекос фаз).

Понижающая обмотка автотрансформатора W2 должна обеспечивать 20 В при сетевом напряжении 240 В. Это значит, что мы можем легко рассчитать ко­личество витков обмотки W2 (зная количество витков первичной обмотки W1) - самый обыкновенный рас­чет трансформатора.

W2 = 20W1/(240 - 20) = W3

Суммарное число витков W1 и W2 должно быть рас­считано на напряжение 262 В.

Примем, что выходное напряжение стабилизатора равно сетевому при повышении сетевого напряжения от 215 до 240 В (напряжение на выходе стабилизато­ра при понижении сетевого напряжения, например, до 235 В, равно 215 В и указано в таблице 2). Это зна­чит, что нижний и верхний пороги срабатывания ком­паратора №7 должны соответствовать 235 и 240 В, компаратора №6 - 215 и 220 В.

Примем, что при повышении сетевого напряжения до 220 В, выходное напряжение стабилизатора будет равно, к примеру, 227 В (мы могли бы при сетевом напряжении 220 В принять выходное напряжение ста­билизатора равным 240 В, в этом случае диапазон ста­билизации стабилизатора немного бы увеличился в сторону меньшего сетевого напряжения, но я не вижу в этом необходимости).

При этом выходное напряжение стабилизатора бу­дет равно 215 В при сетевом напряжении исети = 220В*215В/227В = 208В. Из этого следует, что пороги переключения компа­ратора №5 будут составлять 208 и 213 В.

Расчет количества витков повышающей обмотки W3 произведем из того соображения, что при повы­шении сетевого напряжения до 220 В выходное напря­жение стабилизатора должно составлять 227 В, т.е. на обмотке W3 должно быть 227В - 220В = 7В. W3 = 7(W1 + W2)/220.

При повышении сетевого напряжения до 213 В вы­ходное напряжение стабилизатора будет равно 240 В. Из этого следует, что выходное напряжение стабили­затора 215 В будет при сетевом напряжении исети = 213В*215В/240В = 191В. Из этого следует, что пороги переключения компа­ратора №4 будут составлять 191 и 196 В.

Обмотки W3 и W4 повышают сетевое напряжение на 240В - 213В = 27В, следовательно, W2 + W4 = 27(W1 + W2)/213 = 9(W1 + W2)/71 При повышении сетевого напряжения до 196 В вы­ходное напряжение стабилизатора будет равно 240 В. Из этого следует, что выходное напряжение стабили­затора 215 В будет при сетевом напряжении сети = 196В*215В/240В = 176В. Из этого следует, что пороги переключения компа­ратора №3 будут составлять 176 и 181 В.

Обмотки W3, W4 и W5 повышают сетевое напряжение на 240В - 196В = 4 4В. следовательно, W3 + W4 +W5 = 44(W1 + W2)/196 = 11(W1 + W4)/49.

При повышении сетевого напряжения до 181 В вы­ходное напряжение стабилизатора будет равно 240 В. Из этого следует, что выходное напряжение стабили­затора 215 В будет при сетевом напряжении сети = 181В* 215В/240В = 162В. Из этого следует, что пороги переключения компа­ратора №2 будут составлять 162 и 167 В.

Обмотки W3, W4>W5 и W6 повышают сетевое на­пряжение на 240В - 181В = 59В, следовательно, W3 + W4 +W5 + w6 = 59(W1 + W2)/181. При повышении сетевого напряжения до 167 В вы­ходное напряжение стабилизатора будет равно 240 В. Из этого следует, что выходное напряжение стаби­лизатора 215 В будет при сетевом напряжении сети = 167В*215В/240В = 150В. Из этого следует, что пороги переключения компа­ратора №1 будут составлять 150 и 155 В.

Обмотки W3, W4, W5, W6 и W7 повышают сетевое напряжение на 240В - 181В = 73В, следовательно, W3 + W4 +W5 + W6 + W7 = 73(W1 + W2)/167. Следует отметить, что разработанный стабилизатор с таким широким диапазоном изменения сетево­го напряжения может быть с успехом применен для стабилизации, например, напряжения, снимаемого с трансформатора ветрогенератора.

Автотрансформатор для сетевого стабилизатора напряжения мощностью 8 кВт можно собрать из 5-ти силовых трансформаторов цветных телевизоров УЛ- ПЦТИ - ТС-270. Первичная обмотка трансформаторов ТС-270 (все остальные обмотки и экранирующую фольгу трансформатора ТС-270 надо удалить) исполь­зуется как обмотка W, автотрансформатора.

Обмотка W, содержит 318 витков (2x159) эмалиро­ванного провода диаметром 0,91 мм. Обмотка W2 содержит  29 витков. Диаметр провода обмотки W2 - 0,9... 1,0 мм.

Обмотки W W2 всех 5-ти трансформаторов ТС-270 coединяются параллепьно.

Количество витков повышающих сбмоток - W3 = 11 витков , W4 = 33 витка , W5 = 34 витка , W6 =35 витков , W7 = 39 витков.

Диаметр провода всех повышающих обмоток ав­тотрансформатора - 1.2...1.5 мм. Все обмотки всех 5- ти трансформаторов соединяются параллельно. Есте­ственно, точность их намотки должна быть максималь­но возможной.

Следует иметь в виду, что стабилизированные ис­точники питания 10 В, 20 В должны быть работоспо­собны при изменении сетевого напряжения от 150 до 262 В. Ток через балластный резистор этих исгсчников питания должен быть таким, чтобы при сетевом напряжении 200 - 240 В ток через стабилитроны был в пределах 10... 15 мА.

Продолжение следует 

Александр Маньковский

пос. Шевченко Донецкой обл. E-mail: [email protected] http://electroniklux.radiollga.com

cxema.my1.ru

Стабилизаторы сетевого напряжения: виды и назначение

Содержание:

1. Виды стабилизаторов сетевого напряжения
2. Применение и назначение
3. Стабилизатор сетевого напряжения схема

Всем известно, что скачки напряжения плохо сказываются на электрических приборах, и могут без труда вывести их из строя. Стабилизаторы сетевого напряжения позволяют продлить срок службы промышленного оборудования и простых электроприборов, а так же уменьшить пагубные последствия нестабильного (повышенного) сетевого напряжения, такого рода как двигатели и трансформаторы.

Стабилизаторами корректируют скачки напряжений. Существуют несколько видов стабилизаторов, которые используются для защиты различного вида техники подключенной непосредственно к электросети.

Виды стабилизаторов сетевого напряжения

В зависимости от назначения и условий эксплуатации, все стабилизирующие устройства классифицируются следующим образом:

• Офисные сетевые стабилизаторы. При работе которых в сохранности останется электронная документация и оргтехника.
• Бытовые стабилизаторы. Использующиеся для обеспечения нормальной (бесперебойной) работы домашних электрических приборов.
• Промышленные стабилизаторы. Предотвращающие аварию на электрооборудовании, работающем в производственных цехах, агрокомплексах, строительных площадках и других объектах.

Промышленные стабилизаторы - используются в сетях с напряжением не более 380В, рассчитанные на значительные (увеличенные) нагрузки.

Бытовые стабилизаторы - используются в сетях с напряжением не более 220В в основном в квартирах, частных домах, и прочих небольших объектах.

Стабилизаторы переменного тока – это приборы обеспечивающие стабильность работы электрических приборов при любых превышенных нагрузках на сеть.

Применение и назначение

Стандартом электричества в России является частота тока равная 50 Гц, а напряжение 220В, но из-за различных помех в энергосети, часто качество электричества страдает. Доставляют бытовые неудобства обычно непродолжительные помехи. Гораздо хуже, когда скачок в электричестве выводит из строя дорогостоящее оборудование и технику, вызывает пробой изоляции, замыкания и другие негативные последствия. При пониженном напряжении также возникают нарушения и сбои в запуске электродвигателей, установленных в различных устройствах. В результате, пускорегулирующая аппаратура подвергается дополнительному износу.

От неполадок с электричеством можно застраховаться, и оказывается этот процесс стоит дешевле, всех моральных и материальных потерь от перепадов напряжений в сети. Преодолеть возникающие проблемы поможет стабилизатор переменного тока он же сетевой стабилизатор напряжения, который служит и предназначен для регулирования скачков в автоматическом режиме.

Стабилизаторы переменного тока (ТСС) применяются по принципу электромеханического стабилизирования напряжения, обеспечивающего:

• Защиту электрооборудования в полном режиме от изменений скачков в сети.
• В условиях продолжительной по времени заниженной или завышенной входной мощности электрической сети обеспечивают стабильное (урегулирование) электропитания оборудования.
• В условиях нестабильности электрической сети стабилизаторы обеспечивают возможность бесперебойной работы (в течении нескольких суток) электрического оборудования.

Таким образом, универсальные стабилизирующие устройства поддерживают параметры электрической сети в пределах установленных норм, надежно защищают от скачков напряжения.

Схема стабилизатора сетевого напряжения

При перепадах в сети наиболее простым техническим решением считается установка в сеть дополнительного трансформатора. Напряжение, возникающее на его вторичной обмотке, в совокупности с сетевым, дает возможность получить, общее напряжение, приближенное к стандартному значению. Данное устройство не вызывает каких-либо негативных последствий для электросети, однако с его помощью невозможно выполнить более точные регулировки.

В другом случае для преодоления перепадов в сети используются электромеханические стабилизаторы. В этих устройствах скользящий контакт тороидального автотрансформатора изменяет свое положение под действием электропривода, в соответствии с входным напряжением. Однако, при потере контакта с роликом может подгореть обмотка. Кроме того, передача полной мощности нагрузки через автотрансформатор приводит к увеличению веса такого стабилизатора. Поэтому еще одним существенным недостатком является его высокая стоимость.

Наиболее оптимальным вариантом считается устройство с трансформатором невысокой мощности, составляющей до 10% от общей мощности нагрузки. Стабилизация напряжения достигается путем установки ключевого регулятора в цепь первичной трансформаторной обмотки. С этой целью подбираются полевые транзисторы с необходимой мощностью. Конечные параметры стабилизатора будут зависеть от трансформатора, используемого в конструкции.

В схему стабилизатора будут входить следующие элементы:

• Узел стабилизации напряжения, состоящий из трансформатора Т1, диодного моста повышенной мощности VD1 и ключевого транзистора VT1.
• Узел, выделяющий напряжение ошибки. Состоит из диодного моста VD2, оптической пары VU1 и RC-цепей установки режимов.
• В качестве входного фильтра защиты от помех используется конденсатор С1.
• Коммутирующим устройством является автоматический выключатель сети SA1.

Как видно из представленной схемы, напряжение от вторичной обмотки трансформатора Т1 поступает к клемме ХТ3 нагрузки и далее напрямую к клемме ХТ4. Питание первичной обмотки трансформатора осуществляется от сети с помощью диодного моста VD1. Режим его работы напрямую связан с состоянием, в котором находится ключевой транзистор в данный момент. В открытом положении напряжение на клеммах ХТ3 и ХТ4 будет максимальным. Для облегчения переходных процессов во время переключения диодного моста и транзистора используется конденсатор С3 и резистор R1.

Если на первичной обмотке трансформатора отсутствует напряжение или он неисправен, в схеме также перестанет добавляться напряжение. Ток нагрузки будет проходить по вторичной обмотке отключенного трансформатора, что приведет к незначительному падению напряжения в пределах нескольких вольт. Однако все подключенное оборудование продолжит стабильно работать, без каких-либо сбоев и нарушений.

С части вторичной обмотки трансформатора снимается напряжение ошибки, после чего происходит его выпрямление с помощью диодного моста. Затем через резисторы R3 и R4 это напряжение поступает к светодиоду оптической пары.

Избежать резких провалов сетевого напряжения помогает конденсатор С2. Когда напряжение в сети повышается, возрастает и ток светодиода оптической пары. Происходит открытие фототранзистора, и далее напряжение смещения шунтируется на затворе ключевого транзистора. Его закрытие приводит к снижению напряжения нагрузки. Начальное открытие происходит под действием стокового напряжения, поступающего к затвору через резистор R5.

У конденсатора С3 во время включения и зарядки от диодного моста VD1 имеется незначительное сопротивление, возрастающее несколько миллисекунд. В связи с этим для включения нагрузки рекомендуется использовать штатным выключателем сразу же после пуска стабилизатора.

electric-220.ru

Доработка стабилизатора сетевого напряжения LPS-2500RV

Напряжение в электросети 220 В не всегда находится в пределах нормы, к тому же нередки аварийные ситуации, приводящие к значительным отклонениям напряжения, опасным для различной электро- и радиоаппаратуры. В таких ситуациях могут выручить стабилизаторы сетевого напряжения. Об одном из них, о его возможностях и недостатках, а также о доработках, пойдет речь в данной статье.

Проблема защиты и обеспечения работоспособности аппаратуры с сетевым питанием в условиях существенного отклонения напряжения сети от нормы остается актуальной. По причине аварий в электросетях выходит из строя не только "чисто электронная" техника. Ломаются и электроприборы, считающиеся самыми надежными. Учитывая тот факт, что сегодня электронной "начинкой" снабжены электроутюги, стиральные машины, холодильники и другая бытовая техника, неудивительно, что почти вся аппаратура с сетевым питанием стала весьма чувствительной к значительным перепадам сетевого напряжения. В связи с этим в продаже появились различные устройства защиты, выпускаемые серийно. Кроме того, их разрабатывают и изготавливают радиолюбители, о чем свидетельствует большое число публикаций по этой тематике в журнале "Радио". Эти устройства отключают аппаратуру от электросети всякий раз, когда напряжение выходит за допустимые пределы. Одни отключают аппаратуру только при повышении сетевого напряжения, другие — когда оно выходит за пределы допустимого "коридора".Но такие устройства имеют серьезный недостаток. Они не помогут, если сетевое напряжение "покинуло" пределы допустимого коридора не на секунды или минуты, а на целые часы. Нередки случаи, когда продолжительность устранения поломок в сетях затягивается на целый день и больше. А ведь различная аппаратура при этом должна работать, и это не только холодильник, но и оргтехника, компьютеры. Так что устройства защиты тут не выручат, отключив технику от сети. Без стабилизатора сетевого напряжения здесь не обойтись.

Самыми доступными и распространенными сегодня являются сетевые стабилизаторы напряжения релейного типа. Они выполнены на автотрансформаторе и нескольких реле, которыми управляет электроника. Реле переключают отводы от обмотки мощного автотрансформатора, поддерживая напряжение на нагрузке в пределах нормы. Сетевые стабилизаторы на основе преобразователей напряжения стоят намного дороже и менее распространены, чем релейные.Автор приобрел стабилизатор напряжения релейного типа LPS-2500RV (рис. 1) для питания оргтехники. Весь модельный ряд этих устройств состоит из стабилизаторов LPS-800RV (800 Вт), LPS-1500RV (1500 Вт), LPS-2000RV (2 кВт), LPS-2500RV(2,5 кВт), LPS-4000RV (4 кВт), LPS-6000RV (6 кВт). В них предусмотрены переключатели режимов работы в зависимости от интервала сетевого напряжения. Первый — 160...250 В, второй — 120... 250 В. Для питания холодильника специально предусмотрен режим задержки подачи выходного напряжения (от 3 до 5 мин), который включают специальным выключателем, что снижает вероятность повреждения двигателя компрессора. Кроме указанных выключателей, на передней панели размещены два стрелочных вольтметра. Один — для контроля входного напряжения, nвторой — для выходного (стабилизированного), что очень удобно при эксплуатации. Для коммутации отводов автотрансформатора применены пять одинаковых реле, установленных на печатной плате (рис. 2).

На сказанном особенности данных стабилизаторов не исчерпываются. Максимальная мощность нагрузки, которая может быть подключена к ним, зависит от ее вида и определяется выражением Pмакс = Pсн/К, где Рсн — мощность стабилизатора напряжения; К — коэффициент, определяемый видом нагрузки. Например, для телевизора и ламп накаливания К = 1, для электродрели К = 1,5, микроволновой печи К = 2, для стиральной машины и перфоратора К = 3. Хуже всего обстоят дела с холодильником, кондиционером и морозильником. Для этих потребителей К = 5. Кроме того, максимальную мощность требуется снижать в зависимости от значения сетевого напряжения. При напряжении сети 140 В коэффициент К = 2, а при 160 В — 1,5. С повышением напряжения максимальную мощность тоже следует снижать, но уже не так сильно. При 240 В коэффициент К = 1,1, а при 260 В — 1,2. Таким образом, учитывая все нюансы, лучше сразу приобрести модель стабилизатора с запасом по максимальной мощности. Кроме того, очевидно, что для таких потребителей, как холодильник, целесообразно иметь отдельный стабилизатор.Следует отметить, что есть возможность заменить штатный автотрансформатор на более мощный. При этом приходится применять автотрансформатор на тороидальном магнитопрово-де, поскольку для Ш-образного в корпусе стабилизатора места может быть недостаточно. Но тогда потребуется и замена реле на более мощные. Такой подход позволяет "приобрести" мощный стабилизатор, не покупая его мощную модель по более высокой цене.Однако у рассматриваемых стабилизаторов имеются и недостатки. Во-первых, корпус выполнен из слишком тонкого листового материала. В собранном виде он кажется вполне жестким и прочным. Но стоит только снять верхнюю П-образную крышку, как иллюзия прочности конструкции тут же и рассеивается. Становится понятно, почему крышка крепится к корпусу большим числом винтов и саморезов. Наличие массивного автотрансформатора на дне корпуса может привести к деформации всей нижней части корпуса. Поэтому, когда снята верхняя крышка, надо быть осторожным, поскольку нижняя часть корпуса "оживает" настолько, что одной рукой эту конструкцию перемещать нельзя.Второй недостаток оказался более существенным, поскольку он не маскируется после сборки корпуса. В момент включения стабилизатора появляется большей пусковой ток (бросок тока). Это приводит к тому, что сетевое напряжение резко снижается и осветительные приборы "моргают". Нет необходимости объяснять, что такие броски напряжения негативно отражаются на состоянии другой техники. Кроме того, из-за перемещения элементов магнитопровода возникает удар по металлическому корпусу, сопровождающийся громким и неприятным звуком. Очевидно, что такие броски тока нужно устранять. Один из возможных вариантов — применение устройства, которое ограничивало бы пусковой ток, так называемое устройство "плавного" пуска.Схема такого устройства показана на рис. 3. При включении в сеть автотрансформатор стабилизатора напряжения оказывается включенным через токоограничивающий резистор R2. Одновременно сетевое напряжение через балластные конденсаторы С1, С2 поступает на выпрямитель, собранный на диодном мосте VD1. Поскольку обмотка реле К2 и конденсатор С4 зашунтированы резистором R4, в первую очередь начинается зарядка конденсатора СЗ. После его зарядки реле К1 сработает, его контакты К1.1 разомкнутся и начнется зарядка конденсатора С4. После того как он зарядится, nсработает реле К2 и своими контактами К2.1—К2.3 замкнет резистор R2 и полное сетевое напряжение поступит на автотрансформатор стабилизатора напряжения. Так обеспечивается уменьшение пускового тока, т. е. ступенчатое включение стабилизатора напряжения.

При пропадании сетевого напряжения конденсатор СЗ быстро разрядится и его контакты подключат резистор R4 к конденсатору С4, вследствие чего он быстро разрядится и контакты реле К2 разомкнутся — автотрансформатор окажется подключенным к сети через резистор R4. Такое построение схемы обеспечивает быстрый возврат реле К2 в исходное состояние, что обеспечивает готовность устройства к быстрому повторному включению в сеть. Это важно, когда сетевое напряжение пропадает на короткое время. Резистор R4 ограничивает ток разрядки конденсатора С4 и предохраняет контакты маломощного реле К1 от обгорания. Стабилитрон ограничивает напряжение на реле К1, К2 и конденсаторах СЗ, С4, что исключает перегрев реле К1 при повышенном напряжении сети, ведь устройство рассчитано на работу и при пониженном до 120 В напряжении сети. Переключатель SA1 и предохранитель FU1 — штатные элементы стабилизатора напряжения.Применен постоянный резистор ПЭВ-10 (R2), остальные — МЛТ, С2-23. Оксидные конденсаторы — импортные, С1, С2 — К73-17 или К78-2 на рабочее напряжение не менее 630 В. Для повышения надежности работы устройства каждый из конденсаторов С1 и С2 можно заменить на два соединенных последовательно конденсатора 1 мкФхбЗО В, а параллельно каждому конденсатору подключить резистор 100 кОм (МЛТ-0,5). Реле К1 — РЭС15 (исполнение РС4.591.001) с сопротивлением обмотки 2200 Ом и напряжением срабатывания 18 В. Выбор этого типа реле обусловлен как их наличием, так и малым временем отпускания его контактов (около 5 мс). Реле К2 — РЭК28 (КЩ4.569.007ТУ) с сопротивлением обмотки 590 Ом и напряжением срабатывания 13 В. Одна группа контактов реле РЭК28 рассчитана на максимальный ток 2,5 А, поэтому все три группы включены параллельно. Стабилитрон установлен на теплоотвод площадью 15...20 см2, изготовленный из алюминиевого сплава.Все детали, кроме резистора R2, установлены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита. Перед сборкой рекомендуется проверить состояние контактов реле К2. Как показала практика, сделать это желательно, поскольку не только контакты бывших в употреблении реле, но и новых, зачастую имеют повышенное переходное сопротивление. Экспериментальная проверка при токе 1 А трех контактов реле РЭК28 показала, что два из них имели переходное сопротивление немногим менее 30 мОм, а третий — 160 мОм. После очистки поверхностей всех контактов оно уменьшилось до 10...20 мОм, а при их параллельном соединении суммарное сопротивление стало менее 5 мОм. Очистка контактов особенностей не имеет Для этого можно применить тонкую мягкую ткань. Не менее важна и аккуратность, чтобы во время очистки не погнуть контакты. Их деформация может привести к увеличению переходного сопротивления. Если использовать только один балластный конденсатор С1 (уменьшить суммарную емкость в два раза), устройство будет работоспособно при напряжении сети уже не от 120 В, а лишь от 180 В и более. Печатная плата и резистор R2 закреплены в верхней части задней стенки корпуса стабилизатора напряжения (рис. 4).

От редакции. Известно, что параллельное соединение контактных групп реле не увеличивает существенно их нагрузочной способности. В результате разброса сопротивления замкнутых контактов (а оно к тому же сильно изменяется в процессе эксплуатации, даже если первоначально было одинаковым) ток распределяется между группами неравномерно. Кроме 1 того, группы контактов неизбежно замыкаются и размыкаются не одновременно, что ведет к их кратковременным перегрузкам и повышенному износу в результате искрения. Рекомендуем использовать в качестве К2реле с допустимым током, коммутируемым одной парой контактов, не меньше того, который потребляет стабилизатор при полной нагрузке и минимальном напряжении в сети.

А. ЗЫЗЮК, г. Луцк, Украина

Поделиться схемой:

electroscheme.org

---

• 
  Самодельная электростанция
• 
  Бестопливные генераторы
• 
  Ибп для холодильника
• 
  Для чего нужен генератор
• 
  Сварка с помощью трения
• 
  Электропроводность меди и серы таблица
• 
  Сварочный генератор постоянного тока
• 
  Российские солнечные батареи
• 
  Домашняя электростанция
• 
  Принцип работы ветрогенератора
• 
  Как сделать аэрограф своими руками в домашних условиях