I picchi di corrente incidono negativamente su tutti gli elettrodomestici. Ciò è particolarmente vero per l'elettronica di alta precisione che regola il funzionamento dei dispositivi di riscaldamento.
Per equalizzare la corrente a casa, utilizzare uno stabilizzatore di tensione. Nella versione più semplice, funziona secondo il principio di un reostato, aumentando e diminuendo la resistenza in base alla forza attuale. Ma ci sono dispositivi più moderni che proteggono completamente le apparecchiature dai picchi di corrente. Parleremo di come farli.
Stabilizzatore di tensione e principio del suo funzionamento
Per una comprensione più dettagliata del funzionamento del dispositivo, consideriamo i componenti della corrente elettrica:
- forza attuale
- voltaggio,
- frequenza.
La forza attuale è la quantità di carica che è passata attraverso il conduttore per un certo periodo di tempo. La tensione, se spiegata in modo molto semplice, equivale al concetto di lavoro svolto da un campo elettrico. La frequenza è la velocità con cui il flusso di elettroni cambia direzione. Questo valore è caratteristico unicamente per la corrente alternata che circola nella rete. La maggior parte degli elettrodomestici è progettata per una tensione di 220 volt, mentre la potenza attuale dovrebbe essere di 5 ampere e una frequenza di 50 hertz.
Nella maggior parte dei casi, gli elettrodomestici hanno una presa accettabile per ciascuno dei parametri, ma ogni protezione è progettata in modo tale che le condizioni operative dei dispositivi rimangano invariate per lungo tempo. Nella nostra rete, le fluttuazioni attuali si verificano quasi costantemente. L'ampiezza è fino a 2 A in intensità di corrente e fino a 40-50 V in tensione. Anche la frequenza corrente è diversa da 50 Hz e varia da 40 Hz a 60 Hz.
Questo problema è associato a molti fattori, ma il principale è la lontananza del consumatore finale dalla fonte di elettricità. A causa del trasporto sufficientemente lungo e della trasformazione ripetuta, la corrente perde stabilità. Questo difetto della rete elettrica è presente non solo nel nostro Paese, ma anche in tutti gli altri Paesi che utilizzano l'elettricità. Pertanto, è stato inventato un dispositivo speciale per stabilizzare la corrente di uscita.
Tipi di stabilizzatori di tensione
Poiché la corrente è un movimento diretto di particelle, per la sua regolazione vengono utilizzati:
- metodo meccanico
- metodo di impulso.
Meccanico basato sulla legge di Ohm. Tale stabilizzatore si chiama lineare. Consiste in due ginocchia collegate tra loro da un reostato. La tensione viene applicata a un ginocchio, passa attraverso il reostato e cade sul secondo ginocchio, da cui è già distribuito ulteriormente. Il vantaggio di questo metodo è che consente di impostare con precisione i parametri della corrente di uscita. A seconda dello scopo, lo stabilizzatore lineare viene aggiornato con pezzi di ricambio aggiuntivi. Va notato che il dispositivo gestisce efficacemente il suo compito solo se la differenza tra la corrente di ingresso e di uscita è piccola. Altrimenti, lo stabilizzatore avrà una bassa efficienza. Ma anche questo è sufficiente per proteggere gli elettrodomestici e proteggersi dai cortocircuiti in caso di sovraccarico della rete.
Il regolatore di tensione di commutazione si basa sul principio della modulazione di ampiezza della corrente. Il circuito stabilizzatore di tensione è progettato in modo tale che vi sia un interruttore nel circuito che interrompe automaticamente il circuito a intervalli regolari. Ciò consente di fornire corrente in parti e di accumularla uniformemente nel condensatore. Dopo che è stato caricato, ai dispositivi viene fornita una corrente già allineata. Lo svantaggio di questo metodo è che non consente di impostare un valore specifico. Tuttavia, abbastanza spesso ci sono stabilizzatori step-up pulsati che sono perfettamente adatti per l'uso domestico. Equilibrano la corrente leggermente al di sotto o leggermente al di sopra del normale. In entrambi i casi, tutti i parametri correnti non vanno oltre la spina consentita.
È importante notare la divisione dei dispositivi in:
- stabilizzatore di tensione monofase,
- stabilizzatore di tensione trifase.
Dopo la ridistribuzione nel trasformatore, esce una linea trifase, che di solito va al pannello di distribuzione per una singola casa. Più lontano dallo scudo all'appartamento ci sono già la fase standard e zero. Pertanto, la maggior parte degli elettrodomestici è progettata specificamente per una rete monofase. Pertanto, negli appartamenti tipici, è consigliabile utilizzare uno stabilizzatore monofase. Inoltre, costa 10 volte più economico di una trifase, anche se lo monti con le tue mani.
Gli stabilizzatori di tensione per cottage possono essere trifase. Ciò è particolarmente vero per potenti pompe, coltivatori e attrezzature per l'edilizia pesante. In questo caso, è necessario realizzare uno stabilizzatore progettato per trasformare la corrente per un dispositivo specifico. In pratica, questo è abbastanza difficile. Pertanto, è più facile noleggiarlo. L'uso dei dispositivi di cui sopra è temporaneo, quindi non ha senso spendere tempo e denaro per uno stabilizzatore di tensione trifase.
Gli elementi principali di un regolatore di tensione
Per assemblare un semplice equalizzatore di corrente, non avrai bisogno di abilità speciali o dettagli specifici. Gli stabilizzatori di tensione per la casa sono costituiti da:
- trasformatore
- condensatori
- resistenze
- diodi
- fili per il collegamento del chip.
Ideale se esiste una vecchia saldatrice. La conversione in un regolatore di tensione è molto semplice e non sarà necessario acquistare parti aggiuntive e progettare un alloggiamento per microchip. Questo video è dedicato al video alla fine dell'articolo. Ma la saldatura non necessaria è una rarità, quindi considera la procedura per creare uno stabilizzatore di tensione da zero. Poiché lo stabilizzatore di impulsi non consente la regolazione fine dei parametri, prenderemo in considerazione uno stabilizzatore di tensione lineare.
Realizzare uno stabilizzatore di tensione fatto in casa
La sua base è un trasformatore. In pratica, i trasformatori sono molto più piccoli delle enormi cabine per equalizzare l'alta tensione proveniente dalla centrale elettrica. Sono due bobine che formano un accoppiamento elettromagnetico induttivo. In poche parole, la corrente viene fornita a una bobina, la carica, quindi sorge un campo elettromagnetico, che carica la seconda bobina, con la quale la corrente va oltre. Questa relazione è espressa dalla formula:
| U 2 | = | N 2 | = | I 1 |
| U 1 | N 1 | Io 2 |
- U 1 - tensione sull'avvolgimento primario,
- U 2 - tensione sull'avvolgimento secondario,
- N 1 - il numero di giri sull'avvolgimento primario,
- N 2 - il numero di giri sull'avvolgimento secondario,
- I 1 - resistenza attuale sull'avvolgimento primario,
- I 2 - resistenza attuale sull'avvolgimento secondario.
La formula non è l'ideale, in quanto consente di ridurre la tensione o aumentarla. Nel 90% dei casi, la corrente a bassa tensione raggiunge il consumatore. Pertanto, ha senso realizzare immediatamente un trasformatore step-up. Le bobine induttive per questo sono vendute nei negozi elettrici o in qualsiasi mercato delle pulci. È importante notare che il numero di giri dovrebbe essere di almeno 2000 mila, poiché altrimenti il \u200b\u200btrasformatore si surriscalda molto e presto si esaurisce. Per selezionare la potenza del trasformatore, è necessario misurare la tensione nella rete. Per i calcoli, prendiamo il valore di 196 V. La formula assume la seguente forma:
Come si può vedere dalla formula, la tensione di uscita sarà 220x4 / 196 \u003d 4,4 A. La maggior parte degli apparecchi elettrici consente una spina di 1 A. Pertanto, il valore risultante è sufficiente per il normale funzionamento dell'apparecchiatura.
Un regolatore di tensione, l'energia in cui aumenta di una quantità predeterminata, è pronto. Ma, se si verifica un aumento di potenza nella rete, la formula prenderà i seguenti valori:
Ciò danneggerà la maggior parte degli apparecchi elettrici.
Per eliminare questo difetto, usiamo la legge di Ohm:
- Tensione U
- I– forza attuale,
- R - resistenza.
264 \u003d 4.47xR, R \u003d 264 / 4.47 \u003d 60. Questa formula suggerisce che, idealmente, la resistenza di tutti gli elementi nel sistema sarà di 60 Ohm. Se si abbassa la resistenza, la tensione diminuisce:
220 \u003d 4.47xR, R \u003d 220 / 4.47 \u003d 50.
Per modificare la resistenza di rete, viene utilizzato un dispositivo chiamato reostato. Naturalmente, regolarlo manualmente è piuttosto scomodo. Pertanto, abbiamo bisogno di un chip stabilizzatore di tensione, sul quale verrà segnato il percorso della corrente elettrica dopo aver lasciato il trasformatore.
Il modo più semplice è rimuovere la corrente dal trasformatore al condensatore. Si consiglia di utilizzare 12-16 condensatori della stessa capacità. Questo ti permetterà di accumulare corrente e renderla più omogenea. Successivamente, tutti i condensatori sono collegati al reostato. La potenza attuale nella rete dopo il trasformatore sarà nell'intervallo di 4,5-5 A e la tensione desiderata dovrebbe essere 220 V. Pertanto, abbiamo la formula R \u003d 220 / 4,75 \u003d 46. Con prestazioni medie, la resistenza dovrebbe essere di 46 ohm.
Per ottenere un allineamento più regolare, è consigliabile installare diversi reostati paralleli. Pertanto, collegandosi in un flusso dopo i condensatori, il circuito deve essere distribuito su 4,6,8 rami separati collegati ai reostati. Dovrebbe essere usata la formula R / numero di reostati. Se fai un circuito di 6 reostati, quindi secondo i dati presentati, ognuno di essi dovrebbe avere una resistenza di 8 ohm.
Dopo aver superato i reostati, il circuito viene nuovamente assemblato in un unico flusso e inviato al diodo. Il diodo è collegato a una presa convenzionale.
Tutte queste manipolazioni si riferiscono al filo su cui si trova la fase, saltiamo semplicemente zero direttamente all'uscita.
Il metodo indicato con i reostati è piuttosto arcaico. È invece molto più efficiente utilizzare un dispositivo a corrente residua convenzionale. La corrente dal trasformatore viene fornita all'RCD, zero è anche collegato all'RCD. Quindi da esso va direttamente alla presa.
Nel caso in cui la tensione o la corrente aumentino a causa di un aumento di potenza, l'RCD aprirà il circuito e gli elettrodomestici non saranno interessati. Il resto del tempo, il trasformatore equalizzerà qualitativamente la corrente.
Con l'aumento della tensione, è necessario un trasformatore step-down. È assemblato per analogia, con l'eccezione che l'avvolgimento sulla seconda bobina deve essere fatto di un filo più spesso, altrimenti il \u200b\u200btrasformatore brucerà.
È più efficiente assemblare entrambi i trasformatori. Inoltre, ci sono costruzioni di tipo step-up. Nel primo caso, è necessario cambiare manualmente il filo, nel secondo - il processo si presta all'automazione. Come puoi vedere, non è difficile realizzare uno stabilizzatore di tensione, ma lavorare con l'elettricità richiede un livello estremo di cautela.
Suggerimenti per il regolatore di tensione fatto in casa
Importante : il circuito descritto è ideale per condizioni costanti, ma nella rete di alimentazione abbastanza spesso ci sono interruzioni e salti, sia su che giù.
Pertanto, quando si monta lo stabilizzatore di tensione, si consiglia di partire dai parametri di una tecnica specifica, ovvero:
- pensare al cablaggio intorno all'appartamento,
- se non è prevista la riparazione, installare prolunghe per determinati gruppi di apparecchi elettrici con parametri simili,
- collegare ciascun gruppo a uno stabilizzatore separato.
Tutti gli elettrodomestici sul retro o sul passaporto contengono dichiarazioni sui requisiti di alimentazione. Basato su numeri specifici, è molto più semplice creare uno stabilizzatore efficace, poiché non è necessario adattarsi alla rete. Un altro gadget utile è un voltmetro elettronico. Si consiglia di collegarlo al circuito stabilizzatore per il monitoraggio visivo del suo funzionamento.
Per il corpo, è adatto qualsiasi materiale diverso dal legno. Abbastanza spesso, gli stabilizzatori fatti in casa sono collocati in contenitori per alimenti in plastica.
Gli sviluppatori di dispositivi elettrici ed elettronici, nel processo di creazione, procedono dal presupposto che il dispositivo futuro funzionerà in condizioni di tensione di alimentazione stabile. Ciò è necessario in modo che il circuito elettrico del dispositivo elettronico, in primo luogo, fornisca parametri di uscita stabili in conformità con lo scopo previsto, e in secondo luogo, la stabilità della tensione di alimentazione protegge il dispositivo da sovratensioni, irto di troppi consumi di corrente e burnout degli elementi elettrici del dispositivo. Per risolvere il problema di assicurare la costanza della tensione di alimentazione, viene utilizzato un qualche tipo di stabilizzatore di tensione. La natura della corrente consumata dal dispositivo distingue tra stabilizzatori CA e CC.
Regolatori di tensione CA.
Gli stabilizzatori di tensione CA vengono utilizzati se le deviazioni di tensione nella rete elettrica dal valore nominale superano il 10%. Questa norma è scelta sulla base del fatto che i consumatori di corrente alternata con tali deviazioni mantengono la loro operabilità per l'intero ciclo di vita. Nella moderna tecnologia elettronica, di norma, per risolvere il problema dell'alimentazione stabile, viene utilizzata un'alimentazione a impulsi, in cui non è necessario uno stabilizzatore di tensione CA. Ma in frigoriferi, forni a microonde, condizionatori d'aria, pompe, ecc. È necessaria la stabilizzazione esterna della tensione CA di alimentazione. In tali casi, viene spesso utilizzato uno dei tre tipi di stabilizzatore: uno elettromeccanico, il cui collegamento principale è un autotrasformatore regolabile con un azionamento elettrico controllato, un trasformatore di relè basato su un potente trasformatore con più prese nell'avvolgimento primario e un interruttore da relè elettromagnetici, triac, tiristori o potenti transistor chiave, nonché puramente elettronici. Gli stabilizzatori di ferroresonanza diffusi nell'ultimo secolo non sono praticamente attualmente utilizzati a causa della presenza di numerosi svantaggi.
Per collegare i consumatori a una rete CA di 50 Hz, viene utilizzato un regolatore di tensione di 220 V. Nella figura seguente è mostrato il circuito elettrico di questo tipo di stabilizzatore di tensione.
Il trasformatore A1 aumenta la tensione a un livello sufficiente a stabilizzare la tensione di uscita a una bassa tensione di ingresso. L'elemento di regolazione di RE modifica la tensione di uscita. All'uscita, l'elemento di controllo UE misura il valore di tensione sul carico e fornisce un segnale di controllo per correggerlo, se necessario.
Stabilizzatori elettromeccanici
La base di tale stabilizzatore è l'uso di un autotrasformatore regolabile per uso domestico o di un LATR da laboratorio. L'uso di un autotrasformatore offre una maggiore efficienza di installazione. La manopola di controllo dell'autotrasformatore viene rimossa e, al suo posto, un piccolo motore con un cambio è montato coassialmente sul corpo, fornendo una forza di rotazione sufficiente a ruotare il cursore nell'autotrasformatore. La velocità di rotazione necessaria e sufficiente è di circa 1 giro in 10-20 secondi. Questi requisiti sono soddisfatti dal motore RD-09, precedentemente utilizzato nei registratori. Il motore è controllato da un circuito elettronico. Quando la tensione di rete cambia tra + - 10 volt, viene emesso un comando al motore, che gira il cursore fino a quando l'uscita raggiunge 220 V.
Di seguito sono riportati esempi di circuiti di stabilizzatori elettromeccanici: 
Schema circuitale di uno stabilizzatore di tensione che utilizza circuiti logici e controllo a relè di un azionamento elettrico
Stabilizzatore elettromeccanico basato su un amplificatore operazionale.
Il vantaggio di tali stabilizzatori è la facilità di implementazione e l'elevata precisione della stabilizzazione della tensione in uscita. Gli svantaggi includono bassa affidabilità dovuta alla presenza di elementi mobili meccanici, potenza di carico relativamente bassa ammissibile (entro 250 ... 500 W), bassa prevalenza di autotrasformatori e motori elettrici necessari nel nostro tempo.
Relè - stabilizzatori del trasformatore
Lo stabilizzatore del trasformatore di relè è più popolare grazie alla semplicità del design, all'uso di elementi comuni e alla possibilità di ottenere una potenza di uscita significativa (fino a diversi chilowatt), superando in modo significativo la potenza del trasformatore di potenza applicato. La scelta della sua potenza è influenzata dalla tensione minima in una particolare rete CA. Se, ad esempio, non è inferiore a 180 V, il trasformatore dovrà fornire un aumento di tensione di 40 V, che è 5,5 volte inferiore alla tensione nominale nella rete. La potenza di uscita dello stabilizzatore sarà tante volte maggiore della potenza del trasformatore di potenza (se non si tiene conto dell'efficienza del trasformatore e della corrente massima consentita attraverso gli elementi di commutazione). Il numero di stadi di variazione di tensione, di regola, è impostato in 3 ... 6 stadi, che nella maggior parte dei casi fornisce un'accuratezza accettabile della stabilizzazione della tensione in uscita. Nel calcolare il numero di giri degli avvolgimenti nel trasformatore per ogni stadio, la tensione nella rete viene presa pari al livello di funzionamento dell'elemento di commutazione. Di norma, i relè elettromagnetici vengono utilizzati come elementi di commutazione - il circuito esce abbastanza elementare e non causa difficoltà nella ripetizione. Lo svantaggio di questo stabilizzatore è la formazione di un arco sui contatti del relè durante il processo di commutazione, che distrugge i contatti del relè. Nelle versioni più complesse dei circuiti, il relè viene commutato nei momenti in cui la semionda della tensione passa attraverso il valore zero, il che impedisce il verificarsi di una scintilla, tuttavia, a condizione che vengano utilizzati relè ad alta velocità o accendendo il declino della semionda precedente. L'uso di tiristori, triac o altri elementi senza contatto come elementi di commutazione aumenta l'affidabilità del circuito, ma è complicato dalla necessità di garantire l'isolamento galvanico tra i circuiti degli elettrodi di controllo e il modulo di controllo. A tale scopo vengono utilizzati elementi accoppiatori ottici o trasformatori di impulsi di isolamento. Di seguito è riportato un diagramma schematico di uno stabilizzatore relè-trasformatore:
Schema di un relè digitale - stabilizzatore del trasformatore su relè elettromagnetici
Stabilizzatori elettronici
Di norma, gli stabilizzatori elettronici hanno una piccola potenza (fino a 100 W) e un'alta stabilità della tensione di uscita necessaria per il funzionamento di molti dispositivi elettronici. Di solito sono costruiti sotto forma di un amplificatore a bassa frequenza semplificato con un margine di variazione sufficientemente ampio nel livello di tensione e potenza di alimentazione. Un segnale sinusoidale con una frequenza di 50 Hz da un generatore ausiliario viene fornito al suo ingresso da un regolatore di tensione elettronico. È possibile utilizzare l'avvolgimento inferiore del trasformatore di potenza. L'uscita dell'amplificatore è collegata a un trasformatore step-up fino a 220 V. Il circuito ha un feedback negativo inerziale sul valore della tensione di uscita, che garantisce la stabilità della tensione di uscita con una forma non distorta. Per raggiungere una potenza di diverse centinaia di watt, vengono utilizzati altri metodi. Di solito, viene utilizzato un potente convertitore da CC a CA basato sull'uso di un nuovo tipo di semiconduttore, il cosiddetto transistor IGBT.
Questi elementi di commutazione in modalità chiave possono far passare una corrente di diverse centinaia di ampere a una tensione massima consentita di oltre 1000 V. Per controllare tali transistor, vengono utilizzati tipi speciali di microcontrollori con controllo vettoriale. Alla porta del transistor con una frequenza di diversi kilohertz, vengono applicati impulsi con una larghezza variabile, che varia in base al programma inserito nel microcontrollore. All'uscita, un tale convertitore viene caricato su un trasformatore appropriato. La corrente nel circuito del trasformatore cambia in un'onda sinusoidale. Allo stesso tempo, la tensione mantiene la forma degli impulsi rettangolari iniziali con larghezze diverse. Tale schema viene utilizzato in potenti fonti di energia garantita utilizzate per il regolare funzionamento dei computer. Il circuito elettrico di questo tipo di stabilizzatore di tensione è molto complesso e quasi inaccessibile per la riproduzione indipendente.
Regolatori di tensione elettronici semplificati
Tali dispositivi vengono utilizzati quando la tensione di una rete domestica (specialmente nelle aree rurali) viene spesso ridotta, quasi mai fornendo una tensione nominale di 220 V.
In questa situazione, il frigorifero funziona in modo intermittente e con il rischio di guasti, l'illuminazione è debole e l'acqua nel bollitore elettrico non può bollire a lungo. La potenza di un vecchio, ancora sovietico, regolatore di tensione, progettato per alimentare una TV, di solito è insufficiente per tutti gli altri consumatori di elettrodomestici, e la tensione nella rete scende spesso al di sotto del livello accettabile per un tale stabilizzatore.
Esiste un metodo semplice per aumentare la tensione nella rete, utilizzando un trasformatore con una potenza significativamente inferiore alla potenza del carico applicato. L'avvolgimento primario del trasformatore è collegato direttamente alla rete e il carico è collegato in serie all'avvolgimento secondario (abbassamento) del trasformatore. Con un'adeguata fasatura, la tensione al carico sarà uguale alla somma della tensione rimossa dal trasformatore e dalla tensione di rete.
Il circuito elettrico di uno stabilizzatore di tensione che funziona secondo questo semplice principio è mostrato nella figura seguente. Quando il transistor VT2 (campo) in piedi nella diagonale del ponte a diodi VD2 è chiuso, l'avvolgimento I (che è il primario) del trasformatore T1 non è collegato alla rete. La tensione al carico inserito è quasi uguale alla tensione di rete meno la piccola tensione sull'avvolgimento II (secondario) del trasformatore T1. Quando il transistor ad effetto di campo viene aperto, l'avvolgimento primario del trasformatore verrà chiuso e la somma della tensione di rete e dell'avvolgimento secondario verrà applicata al carico.
Circuito elettronico del regolatore di tensione
La tensione dal carico attraverso il trasformatore T2 e il ponte a diodi VD1 viene fornita al transistor VT1. Il regolatore del potenziometro di sintonia R1 deve essere impostato sulla posizione che garantisce l'apertura del transistor VT1 e la chiusura di VT2 quando la tensione sul carico supera il valore nominale (220 V). Se la tensione è inferiore a 220 volt, il transistor VT1 si chiude e VT2 si apre. Il feedback negativo ottenuto in questo modo mantiene la tensione sul carico approssimativamente uguale al valore nominale.
La tensione rettificata dal ponte VD1 viene anche utilizzata per alimentare il circuito collettore VT1 (attraverso il circuito stabilizzatore integrato DA1). La catena C5R6 smorza picchi di tensione indesiderata da fonte a sorgente su VT2. Il condensatore C1 fornisce una riduzione delle interferenze che penetrano nella rete durante il funzionamento dello stabilizzatore. Vengono selezionati i valori dei resistori R3 e R5, ottenendo la migliore e più stabile stabilizzazione della tensione. L'interruttore SA1 fornisce on / off stabilizzatore e carico. La chiusura dell'interruttore SA2 disabilita l'automazione che stabilizza la tensione al carico. In questa forma di realizzazione è il massimo possibile alla tensione di corrente nella rete.
Dopo che lo stabilizzatore assemblato è collegato alla rete, la resistenza del trimmer R1 imposta la tensione pari a 220 V. Sul carico, si deve tener conto del fatto che lo stabilizzatore di cui sopra non è in grado di eliminare le variazioni della tensione di rete superiore a 220 V o inferiori al minimo utilizzato nel calcolo degli avvolgimenti del trasformatore.
Nota: in alcune modalità di funzionamento dello stabilizzatore, la potenza dissipata dal transistor VT2 è molto significativa. È lei, e non la potenza del trasformatore, che può limitare la potenza di carico consentita. Pertanto, dovresti occuparti di una buona dissipazione del calore da questo transistor.
Lo stabilizzatore installato in una stanza umida deve essere collocato in un contenitore metallico collegato a terra.
Vedi anche diagrammi.
Spesso, per un uso sicuro, ad esempio, di una TV, di solito nelle zone rurali, una monofase stabilizzatore di tensione 220Vche, con un forte calo di tensione nella rete, produce alla sua uscita una tensione di uscita nominale di 220 volt.
Inoltre, durante il funzionamento della maggior parte dei dispositivi elettronici domestici, è preferibile utilizzare uno stabilizzatore di tensione che non crei variazioni nella sinusoide della tensione di uscita. Schemi di stabilizzatori simili per 220 volt sono riportati in molte riviste di elettronica radio.
In questo articolo, diamo un esempio di una delle opzioni per tale dispositivo. Il circuito stabilizzatore, a seconda della tensione effettiva nella rete, ha 4 gamme per l'impostazione automatica della tensione di uscita. Ciò ha contribuito a una significativa espansione dei limiti di stabilizzazione di 160 ... 250 volt. E con tutto ciò, la tensione di uscita è fornita nell'intervallo normale (220 V +/- 5%).
Descrizione del funzionamento di uno stabilizzatore di tensione monofase 220 volt
Il circuito elettrico del dispositivo include 3 blocchi di soglia, realizzati secondo il principio, costituiti da un diodo zener e resistori (R2-VD1-R1, VD5-R3-R6, R5-VD6-R6). Inoltre nel circuito sono presenti 2 interruttori a transistor VT1 e VT2, che controllano i relè elettromagnetici K1 e K2.
I diodi VD2 e VD3 e il condensatore di filtro C2 formano una sorgente di tensione costante per l'intero circuito. Le capacità C1 e C3 sono progettate per sopprimere piccoli picchi di corrente. Il condensatore C4 e la resistenza R4 sono elementi "antincendio". Per prevenire picchi di tensione di autoinduzione, due diodi VD4 e VD7 vengono aggiunti al circuito quando vengono scollegati negli avvolgimenti del relè.
Con il trasformatore e i blocchi di soglia perfettamente funzionanti, ciascuno dei 4 intervalli di controllo creerebbe un intervallo di tensione da 198 a 231 volt e la probabile tensione di rete potrebbe essere nella regione da 140 a 260 volt.
Tuttavia, in realtà, si dovrebbe tener conto della diffusione dei parametri dei componenti radio e dell'instabilità del coefficiente di trasformazione del trasformatore a carichi diversi. A questo proposito, per tutti e 3 i blocchi di soglia, l'intervallo della tensione di uscita è ridotto rispetto alla tensione di uscita: 215 ± 10 volt. Di conseguenza, l'intervallo di fluttuazione dell'input si è ridotto a 160 ... 250 volt.
Fasi dello stabilizzatore:
1. Quando la tensione nella rete è inferiore a 185 volt, la tensione sull'uscita del raddrizzatore è piccola affinché uno dei blocchi di soglia funzioni. In questo momento si trovano i gruppi di contatti di entrambi i relè, come indicato nello schema elettrico. La tensione al carico è uguale alla tensione di rete più l'aumento di tensione, prelevato dagli avvolgimenti II e III del trasformatore T1.
2. Se la tensione nella rete è nell'intervallo 185 ... 205 volt, il diodo Zener VD5 è nello stato aperto. La corrente passa attraverso il relè K1, il diodo Zener VD5 e la resistenza R3 e R6. Questa corrente non è sufficiente per far scattare il relè K1. A causa della caduta di tensione su R6, si apre il transistor VT2. Questo transistor, a sua volta, attiva il relè K2 e il gruppo di contatti K2.1 commuta l'avvolgimento II (aumento di tensione)
3. Se la tensione nella rete è nell'intervallo 205 ... 225 volt, il diodo Zener VD1 è già nello stato aperto. Ciò porta all'apertura del transistor VT1, per questo motivo il secondo blocco di soglia viene disattivato e, di conseguenza, il transistor VT2. Viaggi relè K2. Allo stesso tempo, il relè K1 e il gruppo di contatti K1.1 vengono attivati. passa a un'altra posizione in cui gli avvolgimenti II e III non sono coinvolti e quindi la tensione di uscita sarà la stessa dell'ingresso.
4. Se la tensione nella rete è compresa tra 225 e 245 volt, il diodo Zener VD6 si apre. Ciò contribuisce all'attivazione del terzo blocco di soglia, che porta all'apertura di entrambi gli interruttori a transistor. Entrambi i relè sono attivi. Ora l'avvolgimento III del trasformatore T1 è già collegato al carico, ma in antifase con la tensione di rete (“meno” boost di tensione). L'uscita in questo caso sarà anche una tensione nella regione di 205 ... 225 volt.
Quando si regola l'intervallo di controllo, è necessario selezionare attentamente i diodi zener, poiché, come sapete, possono differire in modo significativo nella diffusione della tensione di stabilizzazione.
Invece di KS218ZH (VD5), è possibile utilizzare i diodi Zener KS220ZH. Questo diodo zener deve certamente essere con due anodi, perché quando il diodo Zener VD6 si apre, entrambi i transistor si aprono nell'intervallo di tensione di 225 ... 245 volt e il circuito R3 - VD5 interrompe la resistenza R6 del blocco di soglia R5-VD6-R6. Per eliminare l'effetto shunt, il diodo Zener VD5 dovrebbe essere con due anodi.
Diodo Zener VD5 per tensione non superiore a 20 V. Diodo Zener VD1 - KS220ZH (22 V); è possibile assemblare un circuito di due diodi zener - D811 e D810. Diodo Zener KS222ZH (VD6) a 24 volt. È possibile sostituirlo con un circuito di diodi Zener D813 e D810. Transistor della serie. Relè K1 e K2 - REN34, passaporto ХП4.500.000-01.
Il trasformatore è assemblato sul nucleo magnetico OL50 / 80-25 in acciaio E360 (o E350). Il nastro ha uno spessore di 0,08 mm. Avvolgimento I - 2400 giri avvolti con filo PETV-2 0,355 (per tensione nominale 220V). Gli avvolgimenti II e III sono uguali, ciascuno contenente 300 giri del filo PETV-2 0,9 (13,9 V).
È necessario regolare lo stabilizzatore quando il carico è collegato, in modo da tenere conto del carico sul trasformatore T1.
La vita moderna è associata all'uso costante di varie tecniche e alcune aree sono semplicemente inconcepibili senza di essa. Naturalmente, ogni persona desidera la massima durata di tali dispositivi, alcuni a questo scopo acquistano solo prodotti di marchi noti per una maggiore affidabilità. Tuttavia, non sempre i costi elevati garantiscono la sicurezza in condizioni operative critiche. Questi includono improvvisi cambiamenti di tensione. Ciò è particolarmente vero per la categoria di elettrodomestici, che implica una connessione di rete permanente, ad esempio un frigorifero.
Per proteggerti dalle spiacevoli conseguenze di tali sbalzi di tensione, puoi ottenere uno speciale dispositivo tecnico che stabilizza la corrente di uscita. Vengono utilizzati due metodi per regolare la tensione:
1. Meccanico. Per questo metodo, viene utilizzato uno stabilizzatore lineare, composto da 2 ginocchia e un reostato che le collega. La tensione viene fornita al primo ginocchio e trasmessa al secondo attraverso un reostato, che distribuisce ulteriormente il flusso. Questo metodo è efficace in condizioni di una piccola differenza tra la corrente di ingresso e di uscita, in altri casi l'efficienza diminuisce.
2. Impulso. Il design dello stabilizzatore include un interruttore che interrompe periodicamente il circuito per un certo tempo. Ciò consente di alimentare la corrente parzialmente e di accumularla uniformemente nel condensatore. Dopo che il condensatore è completamente carico, ai dispositivi viene fornito un flusso allineato senza salti.
Il principale svantaggio di questo metodo è l'incapacità di impostare un valore di parametro specifico. Pertanto, se si decide di assemblare un regolatore di tensione 220V con le proprie mani, è necessario concentrarsi sul metodo meccanico. Per creare un semplice equalizzatore lineare monofase, avrai bisogno di:
- Trasformatore;
- condensatori
- resistenze;
- Diodo;
- I fili che collegheranno i chip.
Il trasformatore è una coppia di bobine che formano un accoppiamento elettromagnetico induttivo, cioè cadendo sull'avvolgimento primario, la corrente lo carica e il campo elettromagnetico risultante carica un'altra bobina. Questa relazione di tensione (U), intensità di corrente (I) e numero di giri (N) su entrambi gli avvolgimenti è espressa dalla formula:
I2 / I1 \u003d N2 / N1 \u003d U2 / U1
Le bobine induttive possono essere trovate in ogni negozio di articoli elettrici. Il numero di giri sul primo non dovrebbe essere inferiore a 2000. Misurando la tensione nella rete, è possibile calcolare il numero richiesto di giri sull'avvolgimento secondario. Ad esempio, la tensione effettiva è di 198 V, quindi la seconda bobina dovrebbe avere x / 2000 \u003d 220/198 \u003d 2223 giri. La corrente generata è determinata dallo stesso principio. Secondo questo schema, con un forte aumento della potenza all'ingresso, la tensione aumenterà proporzionalmente all'uscita. Pertanto, per regolare tali situazioni, è necessario un reostato che modifica la resistenza della rete. Il percorso che la corrente segue dopo il trasformatore è segnato sul chip stabilizzatore.
Dal trasformatore, la corrente viene inviata ai condensatori della stessa capacità di accumulare ed equalizzare il flusso, avranno bisogno di circa 16 pezzi. Successivamente, i condensatori devono essere collegati al reostato. La sua resistenza a una tensione di 220 V e una potenza di corrente di 4,75 A (il valore medio dell'intervallo 4,5-5 A) dopo il trasformatore dovrebbe essere di 46 Ohm. Per un'equalizzazione della tensione più uniforme, è possibile installare diversi reostati, distribuendo la resistenza a ciascuno ugualmente. Dopo che il circuito ha superato i reostati, si collega di nuovo a un singolo flusso e segue il diodo, che si collega direttamente all'uscita.
Queste operazioni sono applicabili al filo di fase, lo zero viene passato direttamente all'uscita. Tali stabilizzatori sono più adatti alle condizioni di tensione costante e assemblati, guidati dai parametri di un particolare dispositivo, il che aumenta notevolmente l'efficienza del dispositivo.
