Стабилизатор напряжения своими руками схема

  1. Видео, как собрать стабильный регулятор напряжения

Современная сеть электропитания работает таким образом, что в ней очень часто меняется напряжение. Конечно, изменение тока являются допустимым, но в любом случае оно не должно быть больше десяти процентов от номинальных 220 вольт.Данная норма отклонения должна соблюдаться как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения напряжения.

Однако такое состояние сети электропитания является большой редкостью, так как ток в ней характеризуется большими изменениями.Такие изменения очень не «нравятся» электроприборам, которые могут потерять не только свои проектные возможности, а еще могут выйти из строя. Для устранения такого негативного сценария люди используют различные стабилизаторы.Сегодня рынок предлагает очень много различных моделей, большая часть из которых стоит больших денег.

Другая же часть не может похвастаться надежностью работы.И что же делать тогда, если нет желания переплачивать или покупать некачественный продукт? В этой ситуации можно сделать стабилизатор напряжения своими руками.Конечно, можно сделать различные виды стабилизационных приборов.

Одним из наиболее эффективных является симисторный. Собственно его сборка и будет рассмотрена в этой статье.

Характеристики собираемого устройства

Этот стабилизационный аппарат не будет чувствительным к частоте напряжения, которое подается через общую сеть. Выравнивание тока будет осуществляться при условии, если на входе будет больше 130-ти и меньше 270-ти вольт.Подключенные приборы будут получать ток, который имеет больше 205-ти и меньше 230-ти вольт. К этому стабилизационному устройству можно будет подключить электроприборы, общая мощность которых может быть равной шести киловаттам.Стабилизационный прибор будет осуществлять переключение нагрузки за 10 миллисекунд.

Строение стабилизационного прибора

Общая схема этого стабилизационного устройства подается на рисунке:Рис. 1. Строение стабилизационного прибора.Мощный стабилизатор напряжения, который можно сделать своими руками, состоит из:

  1. Блока питания, в состав которого входят конденсаторы С2 и С5, компаратор DA1, тепло-электрический диод VD1 и трансформатор Т1.Узла, который будет задерживать включение нагрузки. Он состоит из резисторов R1-R5, транзисторов VT1-VT3 и конденсатора С1.Выпрямителя, который будет измерять амплитуду напряжения. Он состоит из конденсатора С2, диода VD2, стабилитрона VD2 и делителей R14, R13.Компаратора напряжения. Его состав предполагает наличие резисторов R15-R39 и компараторов DA3 и DA2.Логического контроллера, который находится на микросхемах с отметкой DD1…5.Усилителей, которые в основе имеют транзисторы VT4…12 и токоограничивающие резисторы R40…48.Индикаторных светодиодов HL1-HL9.Оптронных ключей (их количество равняется цифре семь). Каждый оснащается симисторами VS1…7, резисторами R6…12 и оптосимисторами U1-U7.Автоматического выключателя-предохранителя QF1.

Принцип работы

Каким же образом работает наш стабилизатор сетевого напряжения, который легко делается своими руками?После того, как включается питание конденсатор С1 находится в разряженном состоянии, транзистор VT2 открыт, а VT2 является закрытым. Также закрытым является транзистор VT3.

Именно через него будет подаваться ток на каждый светодиод и симисторный оптотрон.Поскольку этот транзистор является закрытым, светодиоды не светятся, каждый симистор является закрытым и нагрузка отключена. В это время электрический ток проходит через резистор R1 и попадает в С1.

Далее происходит зарядка этого конденсатора.Интервал задержки длится всего лишь три секунды. За это время осуществляются все переходные процессы, и после окончания происходит срабатывание триггера Шмитта, основу которого составляют транзисторы VT1 и VT2.Далее открывается третий транзистор и включается нагрузка.Напряжение, которое выходит с третьей обмотки Т1, выпрямляется диодом VD2 и конденсатором С2.

Далее ток проходит через делитель R13…14. Из R14 напряжение, уровень которого является пропорциональным количеству вольт в сети, входит в каждый неинвертирующий вход компараторов.Количество компараторов равняется восьми и все они находятся на микросхемах DA2 и DA3.

В этот же момент на инвертирующий вход каждого компаратора входит постоянный образцовый ток. Его подают резисторные делители R15…23.После этого в игру вступает контроллер, который осуществляет обработку сигнала на входе у каждого компаратора.

Особенности работы

Когда входное количество вольт является меньшим 130-ти, на выходах каждого компаратора фиксируется логический уровень низкой величины. В это время в открытом состоянии находится транзистор VT4 и мигает первый светодиод.Он сообщает о том, что сеть характеризуется очень низким уровнем напряжения.

Это означает, что регулируемый стабилизатор напряжения, сделанный своими руками, не может выполнить свою функцию.Каждый его симистор является закрытым и нагрузка находится в отключенном состоянии.Когда число входных вольт колеблется от 130-ти до 150-ти, то сигналы 1 и А характеризуются высоким значением логического уровня. Этот уровень всех других сигналов является низким.

В этой ситуации открывается транзистор VT5 и загорается второй светодиод.Происходит открытие оптосимистора U1.2 и симистора VS2. Именно через последний будет проходить нагрузка.

Далее она войдет в верхний вывод обмотки автоматического трансформатора Т2.Если входное количество вольт находится в диапазоне 150-170 вольт, то сигналы 2, 1 и В характеризуются высоким значением логического уровня. Этот уровень всех других сигналов является низким.При таком входном количестве вольт происходит открытие транзистора VT6, включение третьего светодиода.

В это время открывается второй симистор (VS2) и ток передается на той вывод обмотки Т2, который является вторым сверху.Созданный своими руками стабилизатор напряжения, который сможет способен подать 220 В, будет переключать соединения с обмотками второго трансформатора при условии, если уровень входного напряжения будет достигать 190-ти, 210-ти, 230-ти и 250-ти вольт.Для производства такого стабилизатора нужно взять печатную плату, которая имеет размеры 115х90 миллиметров. Основным элементом, из которого она должна быть изготовлена, должен быть односторонний фольгированный стеклотексолит.

Размещение элементов на плате подается ниже.Рис. 2. Схема размещения элементов на плате.Такую плату можно легко напечатать на лазерном принтере. Далее используют утюг.

Часто для создания файлов печати, в которых и хранятся макеты таких плат, используется программа Sprint Loyout 4.0. Именно с помощью нее удобно изготавливать печатные платы.

Изготовление трансформаторов

Что касается трансфоматоров Т1 и Т2, то их можно сделать вручную.Для изготовления Т1, мощность которого будет рассчитана на три киловатта, нужно подготовить магнитопровод, площадь сечения которого должна составлять 1,87 кв. сантиметров, а также три провода ПЭВ-2.Первый должен иметь диаметр 0,064 миллиметра. С помощью него создают первую обмотку.

Число ее витков должно составлять 8 669.Два других провода используются для создания других двух обмоток. Эти провода должны иметь одинаковый диаметр, а именно 0,185 миллиметров. Количество витков в каждой обмотке должно равняться 522.

Полезный совет: Также можно взять два готовых трансформатора ТПК-2-2x12В, которые должны быть последовательно соединены.

Рис. 3. Соединение двух трансформаторов ТПК-2-2x12В.Для создания трансформатора Т2 с мощностью в 6 киловатт, используют тороидальный магнитопровод. Обмотку делают с помощью провода ПЭВ-2.

Количество витков - 455.В этом трансформаторе нужно сделать семь отводов. Первые три отводы мотаются с помощью провода, который в диаметре имеет три миллиметра. Для создания других четырех используются шины.

Их сечение должно составлять 18 квадратных миллиметров. Благодаря сечению такой величины Т2 не будет греться.Отводы делают на 398, 348, 305, 266, 232 и 203 витках. Отсчет витков начинается с самого нижнего отвода.

При этом ток из сети должен идти через отвод 266-го витка.

Необходимые компоненты

Что касается других элементов стабилизатора, который собирается своими руками и который будет подавать постоянное напряжение, то их лучше купить в магазине.Так, нужно осуществить закупку:

  1. - оптронов симисторных MOC3041 (их нужно семь штук);- семи симисторов BTA41-800B;- двух компараторов LM339N (для DA2 и DA3);- двух диодов DF005M (на схеме VD2, VD1)- трех проволочных резисторов СП5-2 или СП5-3 (для R25, R14 и R13);- семи резисторов С2-23, которые имеют допуск не менее одного процента (для R16…R22);- тридцати любых резисторов, имеющих допуск в 5 процентов;- семи токоограничительных резисторов. Они будут пропускать ток, сила которого равняется 16 мА (для R41-47).- четырех любых оксидных конденсаторов (для С5, С1-С3);- четырех керамических или пленочных конденсаторов (С4, С6…С8);- включателя-предохранителя.

Полезный совет: семи симисторных оптронов MOC3041 возможно заменить MOC3061. Стабилизатор КР1158ЕН6А можно легко заменить КР1158ЕН6Б. Компаратор К1401СА1 является отличным аналогом LM339N.

В качестве диодов можно применить и КЦ407А.

Микросхему КР1158ЕН6А надо монтировать на теплоотвод. Для его создания берут алюминиевую пластину, площадь которой должна превышать 15 квадратных сантиметров.Также на теплоотвод должны устанавливаться симисторы.

Регулируемый стабилизатор напряжения с ...

Для всех семи симисторов можно использовать один теплоотвод, который должен иметь охлаждающую поверхность. Ее площадь должна быть большей, чем 1 600 квадратных сантиметров.Наш стабилизатор переменного напряжения, который изготавливается своими руками, должен быть оснащен и микросхемой КР1554ЛП5, которая будет выполнять роль микроконтроллера.Выше отмечалось, что прибор предполагает наличие девяти светодиодов. На представленной выше схеме они располагаются таким образом, чтобы могли попасть в соответствующие отверстия на передней панели самого прибора.

Полезный совет: если конструкция корпуса не позволяет смонтировать их так, как показано на схеме, то их можно разместить и на той стороне, на которые находятся печатные проводники.

Светодиоды должны быть мигающими.

Полезный совет: можно взять и такие светодиоды, которые не мигают. Они должны выдавать красный цвет повышенной яркости. Для этого можно взять L1543SRC-Е или АЛ307КМ.

Конечно, можно осуществить сборку и более простых стабилизационных приборов, которые будут обладать своими особенностями.

Преимущества и недостатки перед фабричными

Если говорить о преимуществах стабилизационных устройств, сделанными своими руками, то главной из них является меньшая стоимость. Как уже отмечалось выше, производители запрашивают довольно высокие цены.

Сборка своего же обойдется дешевле.Еще одним преимуществом можно назвать и возможность облегченного самостоятельного ремонта стабилизатора напряжения, который был сделан своими руками. Здесь имеется в виду то, что каждый, кто собрал такое устройство, разбирается в его строении и понимает принцип работы.В случае выхода из строя какого-либо элемента разработчик может легко обнаружить сломанный компонент и заменить его.

Легкая замена обусловлена и тем, что практически каждый элемент ранее был куплен в магазине и его легко найти во многих других.К недостаткам можно отнести невысокий уровень надежности таких стабилизаторов. На предприятиях существует очень много измерительного и специального оборудования, которое дает возможность разработать очень качественные модели стабилизационных приборов.Также предприятия имеют большой опыт в создании различных моделей и допущенные ранее ошибки однозначно исправляются. Это сказывается как на качестве, так и надежности заводских стабилизационных приборов.Недостатком является и сложная настройка.

Видео.

На видео ниже представлено, как собрать стабильный регулятор напряжения, например для управления лампами накаливания и светодиодами.

Похожие статьи

Для того, чтобы выровнять ток в домашних условиях используют стабилизатор напряжения. В самом простом варианте он работает по принципу реостата, повышая и понижая сопротивление в зависимости от силы тока.

Но есть и более современные приборы, которые в полной мере защищают технику от скачков напряжения. О том, как их сделать и поговорим.

Стабилизатор напряжения и принцип его действия

Для более детального понимания работы прибора рассмотрим составляющие электрического тока:

Сила тока – это количество заряда, который прошел через проводник за определенный промежуток времени. Напряжение, если объяснять очень просто, эквивалентно понятию работы, которое совершает электрическое поле.

Частота – это скорость, с которой поток электронов меняет свое направление. Данная величина характерна исключительно для переменного тока, который циркулирует в электросети.

Большинство бытовых приборов рассчитано на напряжение в 220 Вольт, при этом сила тока должна быть 5 Ампер, а частота 50 Герц.В большинстве случаев бытовая техника имеет допустимую вилку по каждому из параметров, но любая защита рассчитана на то, что условия работы приборов длительное время будут неизменными. В нашей же сети колебания тока происходят практически постоянно.

Амплитуда составляет до 2 А по силе тока и до 40-50 В, по напряжению. Частота тока, также отлична от 50 Гц и составляет от 40 Гц до 60 Гц.Данная проблема связана со многими факторами, но главный среди них, - удаленность конечного потребителя от источника электричества.

В результате достаточно длительной транспортировки и многократной трансформации, ток теряет стабильность. Данный дефект электросетей присутствует не только у нас, но и в любых других странах, которые пользуются электричеством. Поэтому был придуман специальный прибор, позволяющий стабилизировать выходной ток.

Виды стабилизаторов напряжения

Так как ток – это направленное движение частиц, для его регулировки используются:

Механический основан на законе Ома. Такой стабилизатор называется линейным. Он состоит из двух колен, соединенных между собой реостатом. Напряжение подается на одно колено, проходит по реостату и попадает на второе колено, с которого уже и раздается далее.

Преимущества данного метода заключается в том, что он позволяет достаточно точно установить параметры выходного тока. В зависимости от предназначения, линейный стабилизатор модернизируют дополнительными запчастями.

Стоит отметить, что прибор эффективно справляется со своей задачей только в том случае, если разница между входным и выходным током невелика. В противном случае стабилизатор будет иметь низкий КПД.

Но даже этого достаточно, чтобы защитить бытовую технику и обезопасить себя от короткого замыкания в случае перенагрузки сети.Импульсный стабилизатор напряжения основан на принципе амплитудной модуляции тока. Схема стабилизатора напряжения устроена таким образом, что в цепи есть выключатель, который автоматически разрывает цепь через равные промежутки времени.

Это позволяет подавать ток частями и равномерно накапливать его в конденсаторе. После того, как он зарядится, уже выровненный ток подается на приборы. Недостаток этого метода в том, что он не позволяет задать определенную величину.

Тем не менее, достаточно часто встречаются импульсные повышающе-понижающие стабилизаторы, которые оптимально подходят для бытового использования. Они выравнивают ток в пределах чуть ниже или чуть выше нормы. В обоих случаях все параметры тока не выходят за допустимую вилку.Важно отметить и разделение приборов на:

После перераспределения в трансформаторе, выходит трехфазная линия, она как правило идет до распределительного щитка на отдельно взятый дом. Далее от щитка в квартиру идут уже стандартные фаза и ноль.

Таким образом большинство бытовых приборов рассчитано именно на однофазную сеть. Поэтому в типовых квартирах целесообразно использовать однофазный стабилизатор.

К тому же, стоит он в 10 раз дешевле трехфазного, даже если собрать его своими руками.Стабилизаторы напряжения для дачи могут быть и трехфазными. Особенно актуально это для мощных насосов, культиваторов и тяжелой строительной техники.

В таком случае необходимо сделать стабилизатор, рассчитанный на трансформацию тока под конкретный прибор. На практике сделать это достаточно сложно. Поэтому проще взять его в аренду.

Использование указанных выше приборов носит временный характер, поэтому смысла тратить время и деньги на трехфазный стабилизатор напряжения нет.

Основные элементы стабилизатора напряжения

Для того, чтобы собрать простой выравниватель тока не понадобится ни особых навыков, ни специфических деталей. Стабилизаторы напряжения для дома состоят из:

2

Проблемы стабилизации сетевого напряжения

Качество электроснабжения в наших изношенных и перегруженных сетях оставляет желать лучшего. Напряжение может изменяться в широких пределах, что не полезно для бытовых приборов. Некоторые из них просто не могут работать в таких условиях, другие - быстрее выходят из строя.

Для решения проблемы обычно используются стабилизаторы переменного напряжения.Наиболее популярными в настоящее время являются стабилизаторы, работа которых основана на анализе входного напряжения и переключении обмоток трансформатора таким образом, чтобы выходное напряжение поддерживалось в допустимых пределах. Если сетевое напряжение изменяется редко, то такой подход идеален.

Действительно, система адаптировалась к определенному входному напряжению и работает себе спокойно. Если напряжение изменилось, то стабилизатор переключается и продолжает работать. Но в наших сетях напряжение зачастую скачет.

В этом случае стабилизаторы, выполненные по такой технологии, начинают постоянно переключаться. Каждое переключение - это стресс для самого стабилизатора, для Ваших приборов, подключенных к нему (при переключении возникает резкий перепад напряжения и короткое полное прерывание тока) и для Вас самих (переключение обычно сопровождается морганием света).

Вашему вниманию подборки материалов:онструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств.

Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторамрактика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств.

Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторамДолго такие частые переключения стабилизатор, как правило, не выдерживает.

Не выдержат их и бытовые приборы, да и люди. Для решения проблемы в более совершенных стабилизаторах применяют твердотельные реле, которые не имеют контактов, подверженных износу, и дополнительные способы стабилизации, исключающие скачки в момент переключения.

Но совершенные стабилизаторы получаются дорогими.К тому же, такой стабилизатор не улучшает форму сетевого напряжения. Если форма искажена из-за перегрузки сетей, то и на Ваши бытовые приборы напряжение поступит искаженной формы.

Импульсный стабилизатор переменного напряжения

Альтернативой может стать выпрямление сетевого напряжения, стабилизация постоянного напряжения на уровне 310 вольт, преобразование постоянного напряжения в синусоиду. При таком подходе можно обеспечить хорошее качество выходного напряжения вне зависимости от качества входного.

На вход такого стабилизатора можно подавать меандр, псевдосинусоиду, треугольное напряжение, просто шум. Частота входного напряжения тоже значения не имеет (в определенных пределах).

Такой стабилизатор можно использовать для преобразования частоты, если есть необходимость получить 50 Гц из 60 или из 300, или наоборот.Схема состоит из двух блоков. Первый блок выше голубой линии - это преобразователь постоянного напряжения в синусоиду, второй ниже - это выпрямитель и стабилизатор постоянного напряжения, построенный на основе схемы корректора коэффициента мощности.

Точки верхней и нижней схем, помеченные одинаковыми буквами, должны быть соединены.Маркировка элементов схем сохранена такой же, как в статьях, посвященных этим схемам, чтобы было понятнее. Так что над голубой линией есть R3 и под тоже есть R3.По следующим ссылкам расположены статьи, поясняющие работу блоков схемы:Верхний блок: Силовой источник синусоидального напряжения.В схему источника синусоидального напряжения внесены следующие изменения: , применен более совершенный и надежный генератор синусоидальных колебаний. - стабилитроны на 3.6 вольта, включенные встречно последовательно. , исключена схема выпрямления и фильтрации входного напряжения, так как нижний блок уже выдает постоянное стабильное напряжение. , исключена схема выработки низкого напряжения для питания схемы управления.

Эта схема реализована в нижнем блоке, напряжение от нее подается на схему управления, в том числе, верхнего блока. Мощность изделия ограничена мощностью его составных частей. Как увеличить мощность этих устройств, читайте по ссылке.

Рекомендуем почитать