Skoki napięcia niekorzystnie wpływają na urządzenia gospodarstwa domowego. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku precyzyjnych układów elektronicznych, które regulują działanie urządzeń grzewczych.
Aby wyrównać prąd w domu, użyj stabilizatora napięcia. W najprostszej wersji działa na zasadzie reostatu, zwiększając i zmniejszając rezystancję w zależności od aktualnej siły. Istnieją jednak bardziej nowoczesne urządzenia, które w pełni chronią sprzęt przed skokami napięcia. Porozmawiamy o tym, jak je zrobić.
Stabilizator napięcia i zasada jego działania
Aby uzyskać bardziej szczegółowe zrozumienie działania urządzenia, rozważamy składniki prądu elektrycznego:
- aktualna siła
- napięcie,
- częstotliwość.
Obecna siła to ilość ładunku, która przeszła przez przewodnik przez pewien okres czasu. Napięcie, jeśli wyjaśnione w bardzo prosty sposób, jest równoważne koncepcji pracy wykonywanej przez pole elektryczne. Częstotliwość to prędkość, z jaką przepływ elektronów zmienia swój kierunek. Ta wartość jest charakterystyczna wyłącznie dla prądu przemiennego, który krąży w sieci. Większość urządzeń gospodarstwa domowego jest zaprojektowana na napięcie 220 woltów, podczas gdy prąd powinien wynosić 5 amperów i częstotliwość 50 herców.
W większości przypadków urządzenia gospodarstwa domowego mają dopuszczalną wtyczkę dla każdego z parametrów, ale wszelkie zabezpieczenia są zaprojektowane tak, aby warunki działania urządzeń pozostały niezmienione przez długi czas. W naszej sieci obecne fluktuacje występują prawie stale. Amplituda ma natężenie do 2 A i napięcie do 40-50 V. Częstotliwość prądu również różni się od 50 Hz i wynosi od 40 Hz do 60 Hz.
Problem ten wiąże się z wieloma czynnikami, ale główną z nich jest oddalenie odbiorcy końcowego od źródła energii elektrycznej. W wyniku wystarczająco długiego transportu i powtarzanej transformacji prąd traci stabilność. Ta wada sieci energetycznej występuje nie tylko w naszym kraju, ale także we wszystkich innych krajach, które korzystają z energii elektrycznej. Dlatego wynaleziono specjalne urządzenie do stabilizacji prądu wyjściowego.
Rodzaje stabilizatorów napięcia
Ponieważ prąd jest ukierunkowanym ruchem cząstek, do jego regulacji stosuje się:
- metoda mechaniczna
- metoda impulsowa.
Mechaniczny oparty na prawie Ohma. Taki stabilizator nazywa się liniowym. Składa się z dwóch kolan połączonych reostatem. Napięcie jest przykładane na jedno kolano, przechodzi przez reostat i spada na drugie kolano, z którego jest już dalej rozprowadzane. Zaletą tej metody jest to, że pozwala dość dokładnie ustawić parametry prądu wyjściowego. W zależności od przeznaczenia liniowy stabilizator jest ulepszany o dodatkowe części zamienne. Należy zauważyć, że urządzenie skutecznie radzi sobie ze swoim zadaniem tylko wtedy, gdy różnica między prądem wejściowym i wyjściowym jest niewielka. W przeciwnym razie stabilizator będzie miał niską wydajność. Ale nawet to wystarczy, aby chronić urządzenia gospodarstwa domowego i zabezpieczyć się przed zwarciami w przypadku przeciążenia sieci.
Regulator napięcia przełączania oparty jest na zasadzie modulacji amplitudowej prądu. Obwód stabilizatora napięcia jest zaprojektowany w taki sposób, że w obwodzie znajduje się przełącznik, który automatycznie przerywa obwód w regularnych odstępach czasu. Pozwala to na dostarczanie prądu w częściach i równomierne gromadzenie go w kondensatorze. Po naładowaniu do urządzeń doprowadzany jest już wyrównany prąd. Wadą tej metody jest to, że nie pozwala ona ustawić określonej wartości. Niemniej jednak dość często występują impulsowe stabilizatory podwyższające, które są optymalnie dostosowane do użytku domowego. Wyrównują prąd w granicach nieco poniżej lub nieco powyżej normy. W obu przypadkach wszystkie obecne parametry nie wykraczają poza dopuszczalną wtyczkę.
Należy zauważyć podział urządzeń na:
- jednofazowy stabilizator napięcia,
- trójfazowy stabilizator napięcia.
Po redystrybucji w transformatorze wychodzi trójfazowa linia, zwykle trafia do panelu rozdzielczego dla jednego domu. Dalej od tarczy do mieszkania jest już standardowa faza i zero. Dlatego większość urządzeń gospodarstwa domowego jest zaprojektowana specjalnie dla sieci jednofazowej. Dlatego w typowych mieszkaniach zaleca się stosowanie stabilizatora jednofazowego. Ponadto kosztuje 10 razy taniej niż trójfazowy, nawet jeśli montujesz go własnymi rękami.
Stabilizatory napięcia dla domków mogą być trójfazowe. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku wydajnych pomp, kultywatorów i ciężkiego sprzętu budowlanego. W takim przypadku konieczne jest wykonanie stabilizatora zaprojektowanego do przekształcania prądu dla konkretnego urządzenia. W praktyce jest to dość trudne. Dlatego łatwiej jest go wypożyczyć. Zastosowanie powyższych urządzeń jest tymczasowe, więc nie ma sensu tracić czasu i pieniędzy na trójfazowy stabilizator napięcia.
Główne elementy regulatora napięcia
Aby złożyć prosty korektor prądu, nie potrzebujesz żadnych specjalnych umiejętności ani konkretnych szczegółów. Stabilizatory napięcia dla domu składają się z:
- transformator
- kondensatory
- rezystory
- diody
- przewody do podłączenia układu.
Idealny, jeśli jest stara spawarka. Przekształcenie go w regulator napięcia jest bardzo łatwe i nie trzeba kupować dodatkowych części ani projektować obudowy dla mikroczipów. Ten film jest poświęcony wideo na końcu artykułu. Ale niepotrzebne spawanie jest rzadkością, dlatego należy rozważyć procedurę tworzenia stabilizatora napięcia od zera. Ponieważ stabilizator impulsów nie pozwala na precyzyjne dostrojenie parametrów, rozważymy liniowy stabilizator napięcia.
Robienie domowego stabilizatora napięcia
Jego podstawą jest transformator. W praktyce transformatory są znacznie mniejsze niż masywne kabiny, aby wyrównać wysokie napięcie pochodzące z elektrowni. Są to dwie cewki tworzące indukcyjne sprzęgło elektromagnetyczne. Mówiąc najprościej, prąd jest doprowadzany do jednej cewki, ładuje ją, a następnie powstaje pole elektromagnetyczne, które ładuje drugą cewkę, z którą prąd płynie dalej. Zależność tę wyraża wzór:
| U 2 | = | N 2 | = | I 1 |
| U 1 | N 1 | Ja 2 |
- U 1 - napięcie na uzwojeniu pierwotnym,
- U 2 - napięcie na uzwojeniu wtórnym,
- N 1 - liczba zwojów uzwojenia pierwotnego,
- N 2 - liczba zwojów uzwojenia wtórnego,
- I 1 - natężenie prądu na uzwojeniu pierwotnym,
- I 2 - natężenie prądu na uzwojeniu wtórnym.
Formuła nie jest idealna, ponieważ pozwala obniżyć napięcie lub go zwiększyć. W 90% przypadków prąd niskiego napięcia dociera do odbiorcy. Dlatego sensowne jest natychmiastowe wykonanie transformatora podwyższającego. Cewki indukcyjne są sprzedawane w sklepach elektrycznych lub na dowolnym pchlim targu. Ważne jest, aby pamiętać, że liczba zwojów powinna wynosić co najmniej 2000 tysięcy, ponieważ w przeciwnym razie transformator bardzo się nagrzeje i wkrótce wypali się. Aby wybrać moc transformatora, należy zmierzyć napięcie w sieci. Do obliczeń przyjmujemy wartość 196 V. Wzór przyjmuje następującą postać:
Jak widać ze wzoru, napięcie wyjściowe będzie wynosić 220 x 4/196 \u003d 4,4 A. Większość urządzeń elektrycznych pozwala na wtyczkę 1 A. Dlatego uzyskana wartość jest wystarczająca do normalnej pracy urządzenia.
Regulator napięcia, którego energia wzrośnie o określoną wartość, jest gotowy. Ale jeśli nastąpi skok napięcia w sieci, wówczas formuła przyjmie następujące wartości:
Spowoduje to uszkodzenie większości urządzeń elektrycznych.
Aby wyeliminować tę wadę, stosujemy prawo Ohma:
- U– napięcie
- I– aktualna siła,
- R– odporność.
264 \u003d 4,47xR, R \u003d 264 / 4,47 \u003d 60. Ta formuła sugeruje, że idealnie, rezystancja wszystkich elementów w systemie będzie wynosić 60 omów. Jeśli obniżysz opór, napięcie spadnie:
220 \u003d 4,47xR, R \u003d 220 / 4,47 \u003d 50.
Aby zmienić rezystancję sieci, stosuje się urządzenie zwane reostatem. Oczywiście ręczne dostosowanie jest raczej niewygodne. Dlatego potrzebujemy układu stabilizującego napięcie, na którym zostanie zaznaczona ścieżka prądu elektrycznego po opuszczeniu transformatora.
Najprostszym sposobem jest usunięcie prądu z transformatora do kondensatora. Wskazane jest stosowanie 12-16 kondensatorów o tej samej pojemności. Umożliwi to gromadzenie prądu i sprawi, że będzie on bardziej jednorodny. Następnie wszystkie kondensatory są podłączone do reostatu. Siła prądu w sieci za transformatorem będzie w zakresie 4,5-5 A, a pożądane napięcie powinno wynosić 220 V. Dlatego mamy wzór R \u003d 220 / 4,75 \u003d 46. Przy uśrednionej wydajności rezystancja powinna wynosić 46 omów.
Aby uzyskać płynniejsze wyrównanie, zaleca się zainstalowanie kilku równoległych reostatów. Tak więc, łącząc się w jednym strumieniu za kondensatorami, obwód musi być rozłożony na 4,6,8 oddzielnych gałęzi podłączonych do reostatów. Należy zastosować wzór R / liczbę reostatów. Jeśli wykonasz obwód 6 reostatów, to zgodnie z przedstawionymi danymi każdy z nich powinien mieć rezystancję 8 omów.
Po przejściu reostatów obwód jest ponownie montowany w jednym strumieniu i wysyłany do diody. Dioda jest podłączona do konwencjonalnego gniazdka.
Wszystkie te manipulacje dotyczą drutu, na którym znajduje się faza, po prostu pomijamy zero bezpośrednio do wylotu.
Metoda wskazana za pomocą reostatów jest dość archaiczna. Zamiast tego o wiele bardziej wydajne jest użycie konwencjonalnego urządzenia różnicowoprądowego. Prąd z transformatora jest dostarczany do RCD, zero jest również podłączone do RCD. Następnie z niego przechodzi bezpośrednio do gniazdka.
W przypadku wzrostu napięcia lub prądu spowodowanego skokiem napięcia, wyłącznik różnicowo-prądowy otworzy obwód i nie wpłynie to na urządzenia gospodarstwa domowego. Przez resztę czasu transformator jakościowo wyrówna prąd.
Przy podwyższonym napięciu potrzebny jest transformator obniżający napięcie. Jest on montowany przez analogię, z tym wyjątkiem, że uzwojenie drugiej cewki musi być wykonane z grubszego drutu, w przeciwnym razie transformator się pali.
Najbardziej wydajny jest montaż obu transformatorów. Ponadto istnieją konstrukcje typu step-up. W pierwszym przypadku musisz ręcznie przełączyć drut, w drugim - proces nadaje się do automatyzacji. Jak widać, wykonanie stabilizatora napięcia nie jest trudne, ale praca z elektrycznością wymaga ekstremalnej ostrożności.
Porady dotyczące domowych regulatorów napięcia
Ważny : opisany obwód jest idealny do stałych warunków, ale w sieci zasilającej dość często występują przerwy i skoki, zarówno w górę, jak i w dół.
Dlatego podczas montażu stabilizatora napięcia zalecamy rozpoczęcie od parametrów konkretnej techniki, tj .:
- przemyśl okablowanie w mieszkaniu,
- jeśli naprawa nie jest planowana, zainstaluj przedłużacze dla niektórych grup urządzeń elektrycznych o podobnych parametrach,
- połącz każdą grupę z osobnym stabilizatorem.
Wszelkie urządzenia gospodarstwa domowego na odwrocie lub w paszporcie zawierają oświadczenia dotyczące wymagań dotyczących zasilania. Na podstawie określonych liczb znacznie łatwiej jest stworzyć skuteczny stabilizator, ponieważ nie ma potrzeby dostosowywania się do sieci. Kolejnym przydatnym gadżetem jest woltomierz elektroniczny. Wskazane jest podłączenie go do obwodu stabilizatora w celu wizualnego monitorowania jego działania.
Dla ciała odpowiedni jest dowolny materiał inny niż drewno. Dość często domowe stabilizatory umieszcza się w plastikowych pojemnikach na żywność.
Twórcy urządzeń elektrycznych i elektronicznych, w trakcie ich tworzenia, wychodzą z założenia, że \u200b\u200bprzyszłe urządzenie będzie działać w warunkach stabilnego napięcia zasilania. Jest to konieczne, aby obwód elektryczny urządzenia elektronicznego, po pierwsze, zapewniał stabilne parametry wyjściowe zgodnie z jego przeznaczeniem, a po drugie, stabilność napięcia zasilania chroni urządzenie przed udarami, obciążonymi zbyt dużym zużyciem prądu i przepaleniem elementów elektrycznych urządzenia. Aby rozwiązać problem zapewnienia stałości napięcia zasilania, stosuje się pewien rodzaj stabilizatora napięcia. Charakter prądu pobieranego przez urządzenie rozróżnia stabilizatory prądu przemiennego i stałego.
Regulatory napięcia prądu przemiennego
Stabilizatory napięcia AC stosuje się, jeżeli odchylenia napięcia w sieci elektrycznej od wartości nominalnej przekraczają 10%. Normę tę wybiera się na podstawie tego, że odbiorcy prądu przemiennego o takich odchyleniach zachowują swoją funkcjonalność przez cały cykl życia. W nowoczesnej technologii elektronicznej z reguły w celu rozwiązania problemu stabilnego zasilania stosuje się zasilacz impulsowy, w którym stabilizator napięcia AC nie jest potrzebny. Ale w lodówkach, kuchenkach mikrofalowych, klimatyzatorach, pompach itp. Wymagana jest zewnętrzna stabilizacja napięcia zasilania AC. W takich przypadkach najczęściej stosuje się jeden z trzech rodzajów stabilizatora: stabilizator elektromechaniczny, którego głównym łącznikiem jest regulowany autotransformator ze sterowanym napędem elektrycznym, przekaźnik-transformator oparty na silnym transformatorze posiadającym kilka zaczepów w uzwojeniu pierwotnym oraz przełącznik z przekaźników elektromagnetycznych, triaków, tyrystorów lub potężne tranzystory kluczowe, a także czysto elektroniczne. Stabilizatory ferrorezonansu, które są szeroko rozpowszechnione w ostatnim stuleciu, praktycznie nie są obecnie stosowane ze względu na liczne niedociągnięcia.
Do podłączenia odbiorców do sieci prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz stosuje się regulator napięcia 220 V. Obwód elektryczny tego typu stabilizatora napięcia pokazano na poniższym rysunku.
Transformator A1 podnosi napięcie do poziomu wystarczającego do ustabilizowania napięcia wyjściowego przy niskim napięciu wejściowym. Element regulacyjny RE zmienia napięcie wyjściowe. Na wyjściu element sterujący UE mierzy wartość napięcia na obciążeniu i zapewnia sygnał sterujący do jego korekty, jeśli to konieczne.
Stabilizatory elektromechaniczne
Podstawą takiego stabilizatora jest zastosowanie regulowanego w domu autotransformatora lub laboratoryjnego LATR. Zastosowanie autotransformatora zapewnia wyższą wydajność instalacji. Pokrętło kontrolne autotransformatora jest usuwane, a zamiast niego mały silnik z przekładnią jest współosiowo zamontowany na korpusie, zapewniając siłę obrotową wystarczającą do obrócenia suwaka w autotransformatorze. Niezbędna i wystarczająca prędkość obrotowa wynosi około 1 obrót w ciągu 10-20 sekund. Wymagania te spełnia silnik RD-09, który był wcześniej używany w rejestratorach. Silnik kontrolowany jest przez obwód elektroniczny. Gdy napięcie sieciowe zmienia się w zakresie + - 10 woltów, silnik wydaje polecenie, które obraca suwak, aż moc wyjściowa osiągnie 220 V.
Przykłady elektromechanicznych obwodów stabilizujących podano poniżej: 
Schemat obwodu stabilizatora napięcia z wykorzystaniem obwodów logicznych i sterowania przekaźnikiem napędu elektrycznego
Stabilizator elektromechaniczny oparty na wzmacniaczu operacyjnym.
Zaletą takich stabilizatorów jest łatwość wykonania i wysoka dokładność stabilizacji napięcia na wyjściu. Wady obejmują niską niezawodność ze względu na obecność mechanicznych elementów ruchomych, stosunkowo niską dopuszczalną moc obciążenia (w granicach 250 ... 500 W), niską częstość autotransformatorów i niezbędnych silników elektrycznych w naszych czasach.
Przekaźnik - stabilizatory transformatora
Przekaźnik - stabilizator transformatora jest bardziej popularny ze względu na prostotę konstrukcji, zastosowanie wspólnych elementów oraz możliwość uzyskania znacznej mocy wyjściowej (do kilku kilowatów), znacznie przekraczającej moc zastosowanego transformatora mocy. Na wybór jego mocy ma wpływ minimalne napięcie w określonej sieci prądu przemiennego. Jeśli, na przykład, jest nie mniejszy niż 180 V, wówczas transformator będzie musiał zapewnić zwiększenie napięcia o 40 V, czyli 5,5 razy mniej niż napięcie znamionowe w sieci. Moc wyjściowa stabilizatora będzie tyle razy większa niż moc transformatora mocy (jeśli nie weźmie się pod uwagę wydajności transformatora i maksymalnego dopuszczalnego prądu przez elementy przełączające). Liczba stopni zmiany napięcia z reguły jest ustawiana w granicach 3 ... 6 stopni, co w większości przypadków zapewnia akceptowalną dokładność stabilizacji napięcia na wyjściu. Przy obliczaniu liczby zwojów uzwojenia w transformatorze dla każdego stopnia napięcie w sieci przyjmuje się na poziomie działania elementu przełączającego. Z reguły przekaźniki elektromagnetyczne są stosowane jako elementy przełączające - obwód wychodzi dość elementarny i nie powoduje trudności w powtarzaniu. Wadą tego stabilizatora jest tworzenie się łuku na stykach przekaźnika podczas procesu przełączania, co niszczy styki przekaźnika. W bardziej złożonych wersjach obwodów przekaźnik jest przełączany w momentach, w których półfala napięcia przechodzi przez wartość zerową, co zapobiega wystąpieniu iskry, ale pod warunkiem, że stosowane są przekaźniki o dużej prędkości lub włącza się spadek poprzedniej półfali. Zastosowanie tyrystorów, triaków lub innych elementów bezstykowych jako elementów przełączających zwiększa niezawodność obwodu, ale komplikuje to konieczność zapewnienia izolacji galwanicznej między obwodami elektrod sterujących i modułu sterującego. W tym celu stosuje się elementy transoptorów lub izolacyjne transformatory impulsowe. Poniżej znajduje się schemat stabilizatora przekaźnika-transformatora:
Schemat przekaźnika cyfrowego - stabilizatora transformatora na przekaźnikach elektromagnetycznych
Stabilizatory elektroniczne
Z reguły stabilizatory elektroniczne mają niewielką moc (do 100 W) i wysoką stabilność napięcia wyjściowego niezbędną do działania wielu urządzeń elektronicznych. Zazwyczaj są one zbudowane w formie uproszczonego wzmacniacza niskiej częstotliwości, mającego wystarczająco duży margines zmian poziomu napięcia zasilania i mocy. Sygnał sinusoidalny o częstotliwości 50 Hz z generatora pomocniczego jest doprowadzany do jego wejścia z elektronicznego regulatora napięcia. Możesz użyć dolnego uzwojenia transformatora mocy. Wyjście wzmacniacza jest podłączone do transformatora podwyższającego do 220 V. Obwód ma inercyjne ujemne sprzężenie zwrotne od wartości napięcia wyjściowego, co gwarantuje stabilność napięcia wyjściowego o niezniekształconym kształcie. Aby osiągnąć moc kilkuset watów, stosuje się inne metody. Zwykle stosuje się potężny konwerter DC-AC na bazie nowego typu półprzewodnika - tak zwanego tranzystora IGBT.
Te elementy przełączające w trybie kluczowym mogą przepuszczać prąd o wartości kilkuset amperów przy maksymalnym dopuszczalnym napięciu większym niż 1000 V. Do sterowania takimi tranzystorami stosowane są specjalne typy mikrokontrolerów z kontrolą wektorową. Przy bramce tranzystora o częstotliwości kilku kiloherców stosowane są impulsy o zmiennej szerokości, które różnią się w zależności od programu wprowadzonego do mikrokontrolera. Po wyjściu taki konwerter jest ładowany na odpowiedni transformator. Prąd w obwodzie transformatora zmienia się w fali sinusoidalnej. Jednocześnie napięcie zachowuje kształt początkowych prostokątnych impulsów o różnych szerokościach. Taki schemat stosuje się w potężnych źródłach gwarantowanej mocy wykorzystywanych do płynnego działania komputerów. Obwód elektryczny tego typu stabilizatora napięcia jest bardzo złożony i prawie niedostępny dla niezależnego odtwarzania.
Uproszczone elektroniczne regulatory napięcia
Takie urządzenia są stosowane, gdy napięcie sieci domowej (szczególnie na obszarach wiejskich) jest często zmniejszane, prawie nigdy nie zapewniając nominalnej wartości 220 V.
W tej sytuacji lodówka pracuje z przerwami i istnieje ryzyko awarii, a oświetlenie jest słabe, a woda w czajniku elektrycznym nie może długo się gotować. Moc starego, wciąż sowieckiego czasu, regulatora napięcia, przeznaczonego do zasilania telewizora, jest zwykle niewystarczająca dla wszystkich innych domowych odbiorników elektrycznych, a napięcie w sieci często spada poniżej poziomu akceptowalnego dla takiego stabilizatora.
Istnieje prosty sposób na zwiększenie napięcia w sieci za pomocą transformatora o znacznie niższej mocy niż przyłożone obciążenie. Uzwojenie pierwotne transformatora jest podłączone bezpośrednio do sieci, a obciążenie jest połączone szeregowo z uzwojeniem wtórnym (obniżającym) transformatora. Przy odpowiednim fazowaniu napięcie przy obciążeniu będzie równe sumie napięcia usuniętego z transformatora i napięcia sieciowego.
Obwód elektryczny stabilizatora napięcia działającego zgodnie z tą prostą zasadą pokazano na poniższym rysunku. Gdy tranzystor VT2 (pole) stojący po przekątnej mostka diodowego VD2 jest zamknięty, uzwojenie I (które jest pierwotne) transformatora T1 nie jest podłączone do sieci. Napięcie przy włączonym obciążeniu jest prawie równe napięciu sieci minus małe napięcie na uzwojeniu II (wtórne) transformatora T1. Po otwarciu tranzystora polowego uzwojenie pierwotne transformatora zostanie zamknięte, a suma napięcia sieciowego i uzwojenia wtórnego zostanie przyłożona do obciążenia.
Obwód elektronicznego regulatora napięcia
Napięcie z obciążenia przez transformator T2 i mostek diodowy VD1 jest doprowadzany do tranzystora VT1. Regulator potencjometru strojenia R1 należy ustawić w pozycji zapewniającej otwarcie tranzystora VT1 i zamknięcie VT2, gdy napięcie na obciążeniu przekroczy wartość nominalną (220 V). Jeśli napięcie jest mniejsze niż 220 woltów, tranzystor VT1 zamyka się, a VT2 otwiera się. Uzyskane w ten sposób ujemne sprzężenie zwrotne utrzymuje napięcie na obciążeniu w przybliżeniu równe wartości znamionowej.
Napięcie wyprostowane z mostka VD1 służy również do zasilania obwodu kolektora VT1 (przez zintegrowany obwód stabilizatora DA1). Łańcuch C5R6 tłumi niepożądane skoki napięcia między źródłem zasilania tranzystora VT2. Kondensator C1 zapewnia zmniejszenie zakłóceń przenikających do sieci podczas działania stabilizatora. Wybrano wartości rezystorów R3 i R5, uzyskując najlepszą i najbardziej stabilną stabilizację napięcia. Przełącznik SA1 zapewnia włączanie i wyłączanie stabilizatora i obciążenia. Zamknięcie przełącznika SA2 wyłącza automatyzację, która stabilizuje napięcie przy obciążeniu. W tym przykładzie wykonania jest to maksymalne możliwe napięcie prądu w sieci.
Po podłączeniu zmontowanego stabilizatora do sieci, rezystor trymera R1 ustawia napięcie równe 220 V. Przy obciążeniu należy wziąć pod uwagę, że powyższy stabilizator nie może wyeliminować zmian napięcia sieciowego przekraczających 220 V lub które są niższe niż minimum użyte do obliczenia uzwojenia transformatora.
Uwaga: W niektórych trybach działania stabilizatora moc rozpraszana przez tranzystor VT2 jest bardzo znacząca. To ona, a nie moc transformatora, może ograniczyć dopuszczalną moc obciążenia. Dlatego powinieneś zadbać o dobre odprowadzenie ciepła z tego tranzystora.
Stabilizator zainstalowany w wilgotnym pomieszczeniu musi być umieszczony w uziemionej metalowej obudowie.
Zobacz także diagramy.
Często w celu bezpiecznego korzystania na przykład z telewizora, zwykle na obszarach wiejskich, jednofazowego stabilizator napięcia 220 V.co przy silnym spadku napięcia w sieci wytwarza na wyjściu nominalne napięcie wyjściowe 220 woltów.
Ponadto podczas obsługi większości rodzajów domowych urządzeń elektronicznych pożądane jest stosowanie stabilizatora napięcia, który nie powoduje zmian sinusoidy napięcia wyjściowego. Schematy podobnych stabilizatorów dla 220 woltów podane są w wielu czasopismach dotyczących elektroniki radiowej.
W tym artykule podajemy przykład jednej z opcji takiego urządzenia. Obwód stabilizatora, w zależności od rzeczywistego napięcia w sieci, ma 4 zakresy automatycznego ustawiania napięcia wyjściowego. Przyczyniło się to do znacznego rozszerzenia granic stabilizacji o 160 ... 250 woltów. A przy tym wszystkim napięcie wyjściowe jest dostarczane w normalnym zakresie (220 V +/- 5%).
Opis działania jednofazowego stabilizatora napięcia 220 woltów
Obwód elektryczny urządzenia obejmuje 3 bloki progowe, wykonane zgodnie z zasadą, składające się z diody Zenera i rezystorów (R2-VD1-R1, VD5-R3-R6, R5-VD6-R6). Również w obwodzie znajdują się 2 przełączniki tranzystorowe VT1 i VT2, które sterują przekaźnikami elektromagnetycznymi K1 i K2.
Diody VD2 i VD3 oraz kondensator filtrujący C2 tworzą stałe źródło napięcia dla całego obwodu. Pojemności C1 i C3 są zaprojektowane w celu tłumienia niewielkich skoków mocy. Kondensator C4 i rezystancja R4 są elementami „gaszenia iskier”. Aby zapobiec skokom napięcia indukcyjnego, do obwodu dodaje się dwie diody VD4 i VD7, gdy są odłączone w uzwojeniach przekaźnika.
Gdyby transformator i bloki progowe działały idealnie, każdy z 4 zakresów sterowania stworzyłby przedział napięcia od 198 do 231 woltów, a prawdopodobne napięcie sieciowe może wynosić od 140 ... 260 woltów.
Niemniej jednak w rzeczywistości należy wziąć pod uwagę rozproszenie parametrów elementów radiowych i niestabilność współczynnika transformacji transformatora przy różnych obciążeniach. W związku z tym dla wszystkich 3 bloków progowych zakres napięcia wyjściowego jest zmniejszony w stosunku do napięcia wyjściowego: 215 ± 10 woltów. W związku z tym przedział wahań wejściowych zawężono do 160 ... 250 woltów.
Etapy stabilizatora:
1. Gdy napięcie w sieci jest mniejsze niż 185 woltów, napięcie na wyjściu prostownika jest małe, aby zadziałał jeden z bloków progowych. W tym momencie znajdują się grupy styków obu przekaźników, jak pokazano na schemacie połączeń. Napięcie na obciążeniu jest równe napięciu sieci plus wzrost napięcia, pobranemu z uzwojenia II i III transformatora T1.
2. Jeśli napięcie w sieci mieści się w zakresie 185 ... 205 woltów, wówczas dioda Zenera VD5 jest w stanie otwartym. Prąd przepływa przez przekaźnik K1, diodę Zenera VD5 oraz rezystancję R3 i R6. Ten prąd nie wystarcza do wyzwolenia przekaźnika K1. Z powodu spadku napięcia na R6 tranzystor VT2 otwiera się. Ten tranzystor z kolei włącza przekaźnik K2, a grupa styków K2.1 przełącza uzwojenie II (zwiększenie napięcia)
3. Jeśli napięcie w sieci jest w zakresie 205 ... 225 woltów, to dioda Zenera VD1 jest już w stanie otwartym. Prowadzi to do otwarcia tranzystora VT1, z tego powodu drugi blok progowy jest wyłączany, a zatem tranzystor VT2. Zadziałanie przekaźnika K2. Jednocześnie przekaźnik K1 i grupa styków K1.1 są włączone. przełącza się do innej pozycji, w której nie są zaangażowane uzwojenia II i III, a zatem napięcie wyjściowe będzie takie samo jak napięcie wejściowe.
4. Jeśli napięcie w sieci mieści się w zakresie 225 ... 245 woltów, dioda Zenera VD6 otwiera się. Przyczynia się to do aktywacji trzeciego bloku progowego, co prowadzi do otwarcia obu przełączników tranzystorowych. Oba przekaźniki są włączone. Teraz uzwojenie III transformatora T1 jest już podłączone do obciążenia, ale w przeciwfazie z napięciem sieciowym (zwiększenie napięcia „minus”). Wyjście w tym przypadku będzie również napięciem w zakresie 205 ... 225 woltów.
Dostosowując zakres regulacji, należy starannie wybrać diody Zenera, ponieważ, jak wiadomo, mogą one znacznie różnić się rozkładem napięcia stabilizacji.
Zamiast KS218ZH (VD5) można zastosować diody Zenera KS220Z. Ta dioda Zenera musi z pewnością mieć dwie anody, ponieważ gdy dioda Zenera VD6 otwiera się, oba tranzystory otwierają się w zakresie napięć 225 ... 245 woltów, a obwód R3 - VD5 przetacza rezystancję R6 bloku progowego R5-VD6-R6. Aby wyeliminować efekt bocznikowania, dioda Zenera VD5 powinna mieć dwie anody.
Dioda Zenera VD5 dla napięcia nie większego niż 20 V. Dioda Zenera VD1 - KS220ZH (22 V); możliwe jest złożenie obwodu dwóch diod Zenera - D811 i D810. Dioda Zenera KS222ZH (VD6) przy 24 woltach. Istnieje możliwość wymiany na obwód diod Zenera D813 i D810. Tranzystory z serii. Przekaźniki K1 i K2 - REN34, paszport 44.500.000-01.
Transformator jest montowany na rdzeniu magnetycznym OL50 / 80-25 ze stali E360 (lub E350). Taśma ma grubość 0,08 mm. Uzwojenie I - 2400 zwojów uzwojonych drutem PETV-2 0,355 (dla napięcia znamionowego 220 V). Uzwojenia II i III są równe, każdy zawiera 300 zwojów drutu PETV-2 0,9 (13,9 V).
Po podłączeniu obciążenia należy wyregulować stabilizator, aby uwzględnić obciążenie transformatora T1.
Współczesne życie wiąże się z ciągłym stosowaniem różnych technik, a niektóre obszary są po prostu nie do pomyślenia bez niego. Oczywiście wszyscy chcą maksymalnego okresu użytkowania takich urządzeń, niektórzy w tym celu kupują tylko produkty znanych marek, aby uzyskać większą niezawodność. Jednak nie zawsze wysoki koszt gwarantuje bezpieczeństwo w krytycznych warunkach pracy. Należą do nich nagłe zmiany napięcia. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku kategorii urządzeń gospodarstwa domowego, co oznacza stałe połączenie sieciowe, na przykład lodówkę.
Aby uchronić się przed nieprzyjemnymi skutkami takich skoków napięcia, możesz uzyskać specjalne urządzenie techniczne, które stabilizuje prąd wyjściowy. Do regulacji napięcia stosuje się dwie metody:
1. Mechaniczny. Do tej metody stosuje się stabilizator liniowy, składający się z 2 kolan i łączącego je reostatu. Napięcie jest dostarczane do pierwszego kolana i przekazywane do drugiego przez reostat, który dalej rozprowadza przepływ. Ta metoda jest skuteczna w warunkach niewielkiej różnicy między prądem wejściowym i wyjściowym, w innych przypadkach wydajność spada.
2. Puls. Konstrukcja stabilizatora zawiera przełącznik, który okresowo przerywa obwód na określony czas. Umożliwia to podawanie prądu porcjami i równomierne gromadzenie go w kondensatorze. Po pełnym naładowaniu kondensatora do urządzeń doprowadzany jest wyrównany strumień bez skoków.
Główną wadą tej metody jest niemożność ustawienia określonej wartości parametru. Dlatego jeśli zdecydujesz się złożyć regulator napięcia 220 V własnymi rękami, musisz skupić się na metodzie mechanicznej. Aby stworzyć prosty liniowy jednofazowy korektor, potrzebujesz:
- Transformator;
- Kondensatory
- Rezystory;
- Dioda;
- Druty, które połączą układy scalone.
Transformator jest parą cewek, które tworzą indukcyjne sprzęgło elektromagnetyczne, tj. spada na uzwojenie pierwotne, prąd ładuje je, a powstałe pole elektromagnetyczne ładuje kolejną cewkę. Ta zależność napięcia (U), prądu (I) i liczby zwojów (N) na obu uzwojeniach jest wyrażona wzorem:
I2 / I1 \u003d N2 / N1 \u003d U2 / U1
Same cewki indukcyjne można znaleźć w każdym sklepie elektrycznym. Liczba zwojów pierwszego nie powinna być mniejsza niż 2000. Mierząc napięcie w sieci, można obliczyć wymaganą liczbę zwojów uzwojenia wtórnego. Na przykład rzeczywiste napięcie wynosi 198 V, wtedy druga cewka powinna mieć x / 2000 \u003d 220/198 \u003d 2223 zwoje. Generowany prąd jest ustalany na tej samej zasadzie. Zgodnie z tym schematem, przy gwałtownym wzroście mocy na wejściu, napięcie proporcjonalnie wzrośnie na wyjściu. Dlatego do regulacji takich sytuacji potrzebny jest reostat, który zmienia rezystancję sieci. Ścieżka, którą płynie prąd po transformatorze, jest zaznaczona na chipie stabilizatora.
Z transformatora prąd jest wyprowadzany do kondensatorów o tej samej pojemności, aby zgromadzić i wyrównać przepływ, będą one wymagać około 16 sztuk. Następnie kondensatory należy podłączyć do reostatu. Jego rezystancja przy napięciu 220 V i natężeniu prądu 4,75 A (średnia wartość z zakresu 4,5-5 A) za transformatorem powinna wynosić 46 Ω. Aby uzyskać najbardziej płynne wyrównanie napięcia, możesz zainstalować kilka reostatów, równo rozkładając rezystancję. Po przejściu obwodu przez reostaty ponownie łączy się z pojedynczym strumieniem i podąża za diodą, która łączy się bezpośrednio z wylotem.
Operacje te dotyczą drutu fazowego, zero jest przekazywane bezpośrednio do gniazdka. Takie stabilizatory najlepiej nadają się do warunków stałego napięcia i są montowane, kierując się parametrami konkretnego urządzenia, co znacznie zwiększa wydajność urządzenia.
