Домой Оборудование Разновидности и схемы стабилизаторов напряжения

Разновидности и схемы стабилизаторов напряжения

148
0

Виды стабилизаторов напряжения

Классификация приборов производится по нескольким критериям. По способу установки они бывают портативные и стационарные. Первые помещают перед оборудованием, они включатся в сеть при помощи стандартной сетевой вилки. Они рассчитаны на подключение газовых котлов, холодильников, кондиционеров, насосов.

Стационарные стабилизаторы напряжения подключаются непосредственно к проводке. Через них можно подключить большую часть домашних приборов. Они бывают одно- и трехфазные, могут иметь отличия по принципу действия.

c174228b496c286975d4a0867073510f.jpg

Различные виды стабилизаторов

При создании такого оборудования могут использоваться различные технические решения в зависимости от чего стабилизаторы классифицируются на следующие типы:

  • Релейный;
  • Симисторный;
  • Электромеханический;
  • Феррорезонансный.

Каждая модель имеет свои особенности. Поэтому выбирая конкретный тип оборудования учитывают его основные параметры.

Релейный стабилизаторы состоят из автотрансформатора и силового реле, управляемого электронной схемой. Переключение обмоток в таком приборе осуществляется автоматически, а принцип действия основан на ступенчатой регулировке.

Оборудование этого типа не отличается особой точностью выходных параметров и поэтому рекомендован к применению с бытовой техникой малой мощности.

Симисторные стабилизаторы или электронные способны работать практически бесшумно, так как в них отсутствует механическое реле. Но так как регулировка осуществляется по релейному типу, то высокую точность получить невозможно. В то же время, если сравнивать их с релейными приборами, то стоят они в 3 раза больше, поэтому широкого распространения не получили.

Сервоприводные агрегаты комплектуются электроприводом, отвечающим за передвижение контактов по обмотке автотрансформатора. Они имеют плавную регулировку, но не могут применяться с сетями, где бывают быстрые скачки напряжения.

Феррорезонансные стабилизаторы рассчитаны на регулировку напряжения в заданном диапазоне. Их принцип работы основывается на эффекте феррорезонанса. Однако оборудование этого типа имеет ограничения в применении, что связано с определенными техническими вопросами.

Инверторные стабилизирующие устройства

Всё более популярными становятся устройства стабилизации, работающие по принципу двойного преобразования напряжения. Они не имеют подвижных элементов и обеспечивают куда более высокое качество выравнивания тока, чем классические сервоприводные, релейные и электронные.

d835b019206cd0637cb56d96b9ed3223.jpg

Схема инверторного стабилизатора напряжения 220В включает:

  • Входной частотный фильтр;
  • Выпрямитель напряжения;
  • Корректор коэффициента мощности;
  • Накопительный конденсатор;
  • Преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор) с требуемыми на выходе устройства характеристиками.
  • Микроконтроллер.

Входной ток проходит частотную фильтрацию, после чего выпрямитель превращает его в постоянный с правильной синусоидой. В результате значительно возрастает коэффициент мощности. Постоянное напряжение заряжает конденсаторы, с которых ток поступает на инвертор, где выравниваются его частота и напряжение до требуемых 50 Гц и 220 В соответственно.

Инверторные устройства стабилизации обеспечивают КПД выше 90% и практически нулевую инерционность, поддерживая широкий спектр входных параметров тока.

3d2260ef5703b6e8b36acf3e7605536f.jpg

Схема подключения стабилизатора напряжения не представляет особой сложности

Очень важно при этом грамотно выбрать сечение кабеля: . Чем выше мощность устройства, тем большей должна быть площадь сечения;
При низком уровне входного напряжения сила тока будет большой, поэтому для сетей с преобладающими проседаниями напряжения следует выбирать сечение кабеля с запасом.

  • Чем выше мощность устройства, тем большей должна быть площадь сечения;
  • При низком уровне входного напряжения сила тока будет большой, поэтому для сетей с преобладающими проседаниями напряжения следует выбирать сечение кабеля с запасом.

И главное: при подключении стабилизатора любого типа требуется неукоснительно соблюдать правила электробезопасности и рекомендации производителя, указанные в паспорте устройства.

С этим читают:

Выбираем инверторный стабилизатор напряжения: общие сведения и основные особенности

Стабилизаторы напряжения для дома: типы, принцип работы и критерии выбора

Симисторные и тиристорные стабилизаторы напряжения: что выбрать?

Как выбрать трёхфазный стабилизатор напряжения

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения

В настоящее время производители предлагают три основных вида стабилизаторов:

  • Сервоприводные.
  • Релейные.
  • Электронные.

Первый вариант работает по принципу изменения количества витков на трансформаторе прибора. Изменение витков производится специальным бегунком, который работает от мотора сервопривода. Устройство достаточно простое, это самый дешевый прибор, но большое количество узлов и деталей снижает его надежность. Самые распространенные причины выхода стабилизатора из строя – это поломка мотора сервопривода и истирание графитовых щеток.

45474c040b9b69ccc50a034390c4106d.jpgУстройство сервоприводного стабилизатора

Релейный стабилизатор напряжения – это средний сегмент в категории стабилизаторов. В основе конструкции приборов этого типа лежит блок силовых реле. Именно с их помощью и производится переключение обмоток трансформатора. Достоинством релейных стабилизаторов является их невысокая цена, недостатком – низкий срок эксплуатации за счет присутствия в конструкции прибора механических деталей и узлов. Основной недостаток – это залипание контактов в самих реле.

Электронный вариант – самый надежный и самый качественный. Во-первых, это полное отсутствие механических узлов. Во-вторых, все управление основано на присутствии электронных ключей: симисторов или тиристоров. Такой импульсный стабилизатор напряжения быстро срабатывает, то есть, практически моментально в течение 20 мс откликается на изменение напряжения в сети. Добавим к положительным качествам прибора его бесшумную работу. Особенно это большой плюс, если стабилизатор находится в комнате. А вот минус у него один – высокая цена.

59ab228209d7ca30a097a6d42e10d895.jpg

Устроенный на микросхемах стабилизатор напряжения электронного типа сегодня является самым востребованным. Многие потребители не обращают внимания на стоимость, ведь практика показывает, что стабильная и долгосрочная работа – это основное требование.

Схемы стабилизаторов напряжения на транзисторах

Качественные трансформаторы, применяемые в электрической цепи, эффективно справляются даже с большими помехами. Они надежно защищают бытовую технику и оборудование, установленные в доме. Настроенная система фильтрации позволяет бороться с любыми скачками напряжения. За счет контроля над напряжением происходят изменения величины тока. Предельная частота на входе увеличивается, а на выходе – уменьшается. Таким образом, ток в цепи преобразуется в течение двух этапов.

3e6caf7b4a65ba36a5a543c30ba11e30.jpg

В начале на входе задействуют транзистор с фильтром. Далее происходит включение в работу диодного моста. Для завершения преобразования тока в схеме применяется усилитель, чаще всего устанавливаемый между резисторами. За счет этого в устройстве поддерживается необходимый уровень температуры.

Схема выпрямления действует следующим образом. Выпрямление переменного напряжения с вторичной обмотки трансформатора происходит с помощью диодного моста (VD1-VD4). Сглаживание напряжения выполняет конденсатор С1, после чего оно попадает в систему компенсационного стабилизатора. Действие резистора R1 задает стабилизирующий ток на стабилитроне VD5. Резистор R2 является нагрузочным. При участии конденсаторов С2 и С3 происходит фильтрация питающего напряжения.

Значение выходного напряжения стабилизатора будет зависеть от элементов VD5 и R1 для выбора которых существует специальная таблица. Транзистор VT1 устанавливается на радиаторе, у которого площадь охлаждающей поверхности должна быть не менее 50 см2. Отечественный транзистор КТ829А может быть заменен зарубежным аналогом BDX53 от компании Моторола. Остальные элементы имеют маркировку: конденсаторы – К50-35, резисторы – МЛТ-0,5.

Существующие типы стабилизаторов

Решившись в частном доме установить стабилизатор напряжения, человек приходит в магазин и видит на прилавке множество моделей. Чтобы не растеряться с выбором подходящего прибора, надо знать, что все они выполняют одинаковую функцию, но отличаются по принципу работы. Для обеспечения качественной электроэнергией частного дома подойдут два типа стабилизаторов:

  • сервоприводная модель имеет сравнивающую схему, предназначенную для управления маленьким электродвигателем. За счет вращения двигателя, в разном направлении передвигается токосъемный бегунок. В результате на выходе подается стабильное напряжение 220 вольт. Преимуществом такого стабилизатора является плавная регулировка, что обеспечивает выходное напряжение без скачков;
  • релейные модели отличаются устройством и принципом работы. В корпусе стабилизатора установлен трансформатор с выводами. Входящее напряжение умножается на коэффициент и подается каждому выводу. Электронная схема управляет работой релейного блока, который при необходимости переключает выводы трансформатора, за счет чего выход прибора имеет постоянные 220 вольт. Недостаток таких стабилизаторов заключается в образовании малых скачков напряжения во время переключения выходов.

Существует еще третий тип стабилизаторов, подходящих для дома – электронные. Они имеют высокую стоимость, но принцип работы ничем не отличается от релейного типа. Только вместо реле выводы трансформатора переключает электронный ключ, например, на тиристорах.

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

При идеальной работе электрических сетей, значение напряжения должно изменяться не более чем на 10% от номинала в сторону увеличения или уменьшения. Однако на практике перепады напряжения достигают гораздо больших значений, что крайне отрицательно сказывается на электрооборудовании, вплоть до его выхода из строя.

d7bf858ae44e48fc59461c27ead4bd14.jpg

Защититься от подобных неприятностей поможет специальное стабилизирующее оборудование. Однако из-за высокой стоимости, его применение в бытовых условиях во многих случаях экономически невыгодно. Наилучшим выходом из положения становится самодельный стабилизатор напряжения 220в, схема которого достаточно простая и недорогая.

За основу можно взять промышленную конструкцию, чтобы выяснить, из каких деталей она состоит. В состав каждого стабилизатора входят трансформатор, резисторы, конденсаторы, соединительные и подключающие кабели. Самым простым считается стабилизатор переменного напряжения, схема которого действует по принципу реостата, повышая или понижая сопротивление в соответствии с силой тока. В современных моделях дополнительно присутствует множество других функций, обеспечивающих защиту бытовой техники от скачков напряжения.

Среди самодельных конструкций наиболее эффективными считаются симисторные устройства, поэтому в качестве примера будет рассматриваться именно эта модель. Выравнивание тока этим прибором будет возможно при входном напряжении в диапазоне 130-270 вольт. Перед началом сборки необходимо приобрести определенный набор элементов и комплектующих. Он состоит из блока питания, выпрямителя, контроллера, компаратора, усилителей, светодиодов, автотрансформатора, узла задержки включения нагрузки, оптронных ключей, выключателя-предохранителя. Основными рабочими инструментами служат пинцет и паяльник.

Для сборки стабилизатора на 220 вольт в первую очередь потребуется печатная плата размером 11,5х9,0 см, которую нужно заранее подготовить. В качестве материала рекомендуется использовать фольгированный стеклотекстолит. Схема размещения деталей распечатывается на принтере и переносится на плату с помощью утюга.

c929d48b0efbf37bf8fb31bb263046ca.jpg

Трансформаторы для схемы можно взять уже готовые или собрать самостоятельно. Готовые трансформаторы должны иметь марку ТПК-2-2 12В и соединяться последовательно между собой. Для создания первого трансформатора своими руками потребуется магнитопровод сечением 1,87 см2 и 3 кабеля ПЭВ-2. Первый кабель применяется в одной обмотке. Его диаметр составит 0,064 мм, а количество витков – 8669. Оставшиеся провода используются в других обмотках. Их диаметр будет уже 0,185 мм, а число витков составит 522.

Второй трансформатор изготавливается на основе тороидального магнитопровода. Его обмотка выполняется из такого же провода, как и в первом случае, но количество витков будет другим и составит 455. Во втором устройстве делаются отводы в количестве семи. Первые три изготавливаются из провода диаметром 3 мм, а остальные из шин, сечением 18 мм2. За счет этого предотвращается нагрев трансформатора во время работы.

Все остальные комплектующие рекомендуется приобретать в готовом виде, в специализированных магазинах. Основой сборки является принципиальная схема стабилизатора напряжения, заводского изготовления. Вначале устанавливается микросхема, выполняющая функцию контроллера для теплоотвода. Для ее изготовления используется алюминиевая пластина площадью свыше 15 см2. На эту же плату производится монтаж симисторов. Теплоотвод, предназначенный для монтажа, должен быть с охлаждающей поверхностью. После этого сюда же устанавливаются светодиоды в соответствии со схемой или со стороны печатных проводников. Собранная таким образом конструкция, не может сравниваться с заводскими моделями ни по надежности, ни по качеству работы. Такие стабилизаторы используются с бытовыми приборами, не требующими точных параметров тока и напряжения.

Выбор стабилизатора напряжения для частного дома

Выбор той или иной модели зависит от нескольких важных факторов. Прежде всего нужно выяснить сферу применения стабилизатора. Он может обеспечивать питание какого-то одного прибора или оборудования, установленного во всем доме. Следует выяснить значения верхнего и нижнего предела напряжения в электрической сети. И, наконец, немаловажную роль играет сумма, выделяемая на приобретение стабилизатора.

5e88a85007813f2d28e4a8e3b30064d5.jpg

Выбор устройства зависит и от мощности, которую потребляют бытовые приборы и электрооборудование. Для ее определения рекомендуется воспользоваться номиналом автоматического выключателя, установленного на вводном щите. В соответствии с формулой, мощность представляет собой произведение значений тока и напряжения. Ток определяется по табличке, установленной на автомате, а напряжение известно заранее – 220В. То есть, при номинале 16А значение допустимой мощности будет составлять 16 х 220 = 3520 Вт или 3,5 кВт. При более высоком токе, например, 25А, мощность также повысится до 5,5 кВт. Более точные данные можно получить из паспорта на каждый прибор и оборудование. Мощность стабилизатора должна быть на 30-50% выше, чем расчетная допустимая мощность. Это связано с тем, что в процессе стабилизации напряжения происходит падение выходной мощности.

После всех необходимых расчетов остается выбрать наиболее подходящий тип стабилизатора. Для домашних условий подойдут как сервоприводные модели, так и релейные. В первом случае изменения напряжения производятся с помощью токосъемника, передвигаемого электродвигателем. Управление осуществляется сравнивающей схемой. Токосъемник передвигается в разные стороны, соответственно, увеличивая или уменьшая напряжение. Таким образом, обеспечивается плавная регулировка, скачки напряжения при переключениях отсутствуют. Рекомендуется для применения в тех домах, где измененное напряжение удерживается на одном и том же уровне в течение длительного времени.

341271366cefd7b42e1947bff65ce346.jpg

Принцип действия релейных стабилизаторов совершенно другой. Основой всего устройства является трансформатор, у которого имеются промежуточные выводы обмотки с собственным напряжением. С помощью логической схемы осуществляется управление блоком электромеханических реле. Под его действием выводы переключаются таким образом, чтобы на выходе стабилизатора получались требуемые 220 вольт. Данные устройства более долговечны, однако процессы переключений сопровождаются щелчками.

Существуют дорогостоящие модели стабилизаторов, использующих электронные ключи. Фактически, они представляют собой такую же релейную конструкцию, где обычные реле заменены полупроводниковыми ключами. Эти устройства считаются наиболее технологичными и долговечными, поскольку в них отсутствуют узлы, подверженные износу. Во время коммутации соблюдается полная тишина. С помощью современных стабилизаторов стало возможно не только управлять напряжением, но и выполнять ряд других функций. Большое значение имеет возможность включения задержки подачи напряжения. Встроенные вольтметры позволяют постоянно контролировать состояние сети. С этой целью вместо стрелочных, широко используются электронные приборы.

Где лучше всего установить стабилизатор

Место установки выбирается в зависимости от габаритов самого прибора. А размеры зависят от мощности агрегата. К примеру, маломощный стабилизатор можно установить прямо около подключаемой к нему аппаратуре, где-то на столе или на полу. Мощный прибор лучше установить в специально организованном месте, к примеру, в нише или в распределительном щитке.

70c6ab6604add0036ea6e0b15dd43715.jpg

Требования к установке:

  • Вентиляционные отверстия в приборе всегда должны оставаться свободными, не закрытыми. В процессе работы стабилизатор нагревается, поэтому ему всегда нужен охлажденный воздух.
  • Нельзя устанавливать стабилизаторы напряжения в подвалах, гаражах, на чердаках и схожих с этими помещениями комнатах. Все дело в том, что любые электронные приборы быстро выходят из строя, если в помещениях, где они установлены, высокая влажность, скопление пыли, повышенная температура и другие негативные факторы.
  • Оптимальное место установки – в самом распределительном щите или рядом. Чем меньше длина питающего кабеля, тем лучше.

Стабилизаторы на микросхемах

Такие устройства в интегральном варианте имею повышенные характеристики параметров и свойств, которые отличаются от подобных приборов на полупроводниках. Также они обладают повышенной надежностью, небольшими габаритами и весом, а также небольшой стоимостью.

Последовательный стабилизатор

7fea86a6ad370be003051301a1ac7dce.jpg

  • 1 – источник напряжения;
  • 2 – Элемент регулировки;
  • 3 – усилитель;
  • 4 – источник основного напряжения;
  • 5 – определитель напряжения выхода;
  • 6 – сопротивление нагрузки.

Элемент регулировки выступает в качестве изменяемого сопротивления, подключенного по последовательной схеме с нагрузкой. При колебании напряжения меняется сопротивление элемента регулировки так, что происходит компенсация таких колебаний. Воздействие на элемент регулировки производится по обратной связи, которая содержит элемент управления, источник основного напряжения и измеритель напряжения. Этот измеритель является потенциометром, с которого приходит часть напряжения выхода.

Обратная связь регулирует напряжение выхода, использующееся для нагрузки, напряжение выхода потенциометра становится равным основному напряжению. Колебания напряжения от основного создает некоторое падение напряжения на регулировке. Вследствие этого, измеряющим элементом в определенных границах можно осуществлять регулировку напряжения выхода. Если стабилизатор планируется изготовить на определенную величину напряжения, то измеряющий элемент создается внутри микросхемы с компенсацией температуры. При наличии большого интервала напряжения выхода, измеряющий элемент выполняется за микросхемой.

Параллельный стабилизатор

d561108a2774f0ab25515dcfab175cbf.jpg

  • 1 – источник напряжения;
  • 2 –элемент регулирующий;
  • 3 – усилитель;
  • 4 – источник основного напряжения;
  • 5 – измерительный элемент;
  • 6 – сопротивление нагрузки.

Если сравнить схемы стабилизаторов, то прибор последовательного вида имеет повышенный КПД при неполной загрузке. Прибор параллельного вида расходует неизменную мощность от источника и выдает ее на элемент регулировки и нагрузку. Стабилизаторы параллельные рекомендуется использовать при неизменных нагрузках при полной загруженности. Стабилизатор параллельный не создает опасности при КЗ, последовательный вид при холостом ходе. При неизменной нагрузке оба прибора создают высокий КПД.

Подключение однофазных потребителей

Наиболее рациональным подходом к электроснабжению частного дома будет выделение из общего числа потребителей обособленную группу, для которой требуются стабильные параметры напряжения. Как правило, повышенная стабильность требуется для телевизора, холодильника, офисной техники и средств связи. Другие бытовые приборы, особенно с нагревательными ТЭНами, вовсе необязательно подключать к стабилизатору. Электрочайники и электрические котлы все равно будут работать, поскольку перепады напряжения для них не играют решающей роли в выполнении основных функций.

930ce1b72afed6a4b324ff62d91918ab.jpg

В домашнем щитке после электросчетчика устанавливается защитное оборудование – дифференциальный автомат или УЗО с автоматическим выключателем. От них отдельными кабелями подводится фаза и ноль к входным клеммам стабилизатора. Корпус устройства также отдельным проводом подключается к шине РЕ, установленной в щитке. От выходных клемм стабилизатора к потребителю поступает фаза и рабочий ноль. Защитный ноль соединяется с шиной РЕ.

Следующий вариант предполагает подключение к стабилизатору сразу нескольких групп потребителей. В упрощенной схеме не используется защитное заземление. а стабилизатор подключается через одну клемму рабочего нуля. Работу схемы лучше всего рассматривать на примере трех групп потребителей.

2b0a9fc31825eb78cd03388e43d24a6d.jpg

Внутри распределительного щита, после всех защитных устройств, необходимо создать шину рабочего нуля, которая подключается ко всем потребителям, в том числе и к стабилизатору напряжения. Фазный провод ввода от защиты подключается к входной клемме устройства, а отходящий провод – к выходу. Второй конец фазного провода заводится в распределительный щиток, чтобы выполнить параллельное соединение нагрузок. Подключение всех групп потребителей осуществляется через автоматические выключатели.

При наличии в стабилизаторе двух клемм под рабочий ноль, в схеме возникнут следующие изменения:

  • Шина рабочего нуля остается соединенной с потребителями, но она уже не будет связана с защитными устройствами.
  • Нулевой провод от защитных устройств будет соединяться с входной клеммой рабочего нуля стабилизатора.

Преимущества релейного стабилизатора

Теперь вы уже знаете принцип работы этого устройства. Теперь вам необходимо будет узнать о преимуществах этого устройства. К основным преимуществам на сегодняшний день можно отнести:

  1. Небольшие размеры. Этот процесс обусловлен только тем, что вольтодобавочный трансформатор способен только компенсировать разницу между вольтами.
  2. Широкий диапазон величин напряжения.
  3. Достаточно широкий спектр рабочей температуры. Некоторые модели могут работать при температуре от -40 до +40 градусов.
  4. Низкий уровень шумности.
  5. Низкий уровень чувствительности.
  6. Допустимая длительная перегрузка составляет до 110 процентов.

Также многие производители сообщают, что эта продукция может работать на протяжении длительного времени.

Компенсационный стабилизатор

Прибор, рассмотренный ранее очень простой по конструкции, но дает возможность питание прибора с током, который не превышает наибольшего тока стабилитрона. Вследствие этого используют приборы, стабилизирующие напряжение, и получившие название компенсационных. Они состоят из двух видов: параллельные и последовательные.

Называется прибор по методу подключения элементу регулировки. Обычно используются компенсационные стабилизаторы, относящиеся к последовательному виду. Его схема:

1560bcd0cc47a4d1529a016c63c01f38.jpg

Элементом регулировки выступает транзистор, соединенный последовательно с нагрузкой. Напряжение выхода равняется разности значения стабилитрона и эмиттера, которое составляет несколько долей вольта, поэтому считается, что выходное напряжение равно стабилизирующему напряжению.

Рассмотренные приборы обоих типов имеют недостатки: невозможно получить точную величину напряжения выхода и производить регулировку во время работы. Если нужно создать возможность регулирования, то стабилизатор компенсационного вида изготавливают по схеме:

7e6b4e5c038b696a3e9613d2dd4ba3c5.jpg

В этом приборе регулировка осуществляется транзистором. Основное напряжение выдает стабилитрон. Если напряжение выхода повышается, база транзистора получается отрицательной в отличие от эмиттера, транзистор откроется на большую величину и ток возрастет. Вследствие этого, напряжение отрицательного значения на коллекторе станет ниже, так же как и на транзисторе. Второй транзистор закроется, его сопротивление повысится, напряжение выводов повысится. Это приводит к снижению напряжения выхода и возвращению к бывшему значению.

При снижении напряжения выхода проходят подобные процессы. Отрегулировать точное напряжение выхода можно резистором настройки.

Процесс изготовления стабилизатора на 220 В своими руками

Для начала нужно взять подходящий по размерам (примерно 120×90 мм) кусок фольгированного текстолита для изготовления печатной платы. Саму схему можно перенести на плоскость при помощи утюга и распечатанной на бумаге принципиальной схемы:

bd78ce390a2563d70fef05f781fc1fdc.jpg

Получив необходимую архитектуру, можно приступать к намотке трансформаторов (можно купить и готовые ТПК-2-2, на 12В и соединить их последовательно, но можно изготовить самостоятельно). Для намотки каждого транса потребуется магнитопровод сечением 1.87 см2 и три провода. Первая обмотка – 8669 витков провода сечением 0.064 мм. Две другие обмотки выполняются уже проводом с площадью сечения 0.185 мм, и каждая из них будет содержать по 522 витка.

Второй трансформатор отличается – он собирается на тороидальном магнитопроводе, но количество витков уже будет 455. Второй трансформаторный блок должен содержать 7 отводов, и если для первых трех достаточно провода 3мм2, то для остальных необходимо применять шину с площадью сечения не менее 18 мм2. Это позволит избежать нагревания при работе устройства, и повысит общую безопасность.

После сборки трансформаторов, их необходимо соединить последовательно согласно схеме, приведенной ниже:

26c23bb8a197044f8e9f264fcf68a25c.jpg

Остальные комплектующие для сборки нужно покупать. Приобретя все необходимое, можно приступать к сборке прибора согласно принципиальной электрической схеме

Важно помнить, что микросхема контроллера и симисторы необходимо монтировать на охлаждающем радиаторе с применением термопроводящей пасты или клея.

Собрав все элементы воедино, вы получите надежный и качественный прибор с характеристиками, которые удовлетворят все бытовые потребности обычного жилого дома.

Если же подобная схема для вас сложна – лучше выбрать иной вариант самодельного стабилизатора, к примеру – релейный тип. Схема такого стабилизатора на 220 В не такая сложная, как у симисторного варианта, и ее обычно приводят как пример во всех журналах для радиолюбителей:

d8d27aadac53a2b8aa5b28b6437652cf.jpg

Схема проста, и содержит в себе 3 блока стабилизации, с разным порогом напряжения. Каждый из них состоит из стабилитрона и резисторов. Кроме блоков, в схеме есть два транзисторных ключа, управляющих электромагнитными реле. Благодаря простоте и относительной надежности, такой прибор станет отличной альтернативой более сложным устройствам.

Электронные стабилизаторы напряжения

работают по принципу ступенчатого регулирования напряжения посредством автоматической коммутации участков вторичной обмотки трансформатора, которая осуществляется силовыми электронными ключами, управляемыми процессорным блоком.

6301692df0299862d8be1c5012ca9a1c.jpg

Отсутствие открытой коммутации исключает возникновение искр и окисление токопроводящих контактов схемы стабилизатора при избыточном токе на входе. Кроме того, оборудование этого класса обеспечивает малую инерционность срабатывания, отличается высокой конструктивной надёжностью и полностью бесшумной работой.

Можно собрать электронный стабилизатор напряжения 220В своими руками. Стоимость такое устройство будет иметь гораздо меньшую, чем произведённое на заводе, обеспечивая простоту в обслуживании. Основным недостатком самодельных решений является их низкая надёжность.

0e2000f207f9de7ee82cbedac804b6e5.jpg

Принцип работы стабилизаторов

Существует множество разновидностей аппаратов этого типа. Все они делятся на две большие группы:

  1. постоянного тока;
  2. переменного тока.

Стабилизаторы постоянного тока

К этой группе относится несколько видов приборов:

  1. Линейный: поддерживает на выходе постоянное напряжение путем подстройки сопротивления. Работает только в сторону понижения. Недостатки: падает КПД из-за потерь энергии на резисторе, а поскольку он выделяет тепло, возникает необходимость его установки на радиатор.
  2. Параметрический со стабилитроном (параллельный): подключается параллельно нагрузке. В нем применен газоразрядный или полупроводниковый стабилитрон. Последний пропускает через себя токи, в 3 – 10 раз превышающие ток нагрузки, потому данный стабилизатор применяется только в слаботочных схемах.
  3. Компенсационный на операционном усилителе: сравнивает выходное напряжение с эталонным. Разность увеличивается и подается на управляющий транзистор (обратная связь).
  4. Импульсный (накопительный): аккумулирует поступающий неравномерный ток в катушке индуктивности или конденсаторе, затем выдает его на нагрузку с уже стабильными параметрами.
  5. С биполярным транзистором (последовательный). Представляет собой параметрический прибор на стабилитроне, дополненный биполярным транзистором, увеличивающим ток с постоянным коэффициентом.

Выходное напряжение определяется по формуле:

Uвых = Uст – Ube, где

  • Uст — напряжение, которое поддерживает стабилитрон. Практически не зависимо от протекающего через него тока;
  • Ube — разность выходного напряжения и стабилизируемого стабилитроном. Протекающий через p-n переход ток на этот параметр не влияет, в отличие от материала полупроводника: кремний — Ube = 0.6 В, германий — Ube = 0.25 В.

Относительная независимость этих параметров является причиной постоянства напряжения на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Существует четыре разновидности:

fbbfa0e9d88b6351b7c3e90c51ef6ca3.jpg

  1. Электромеханические: по вторичной катушке перемещается контакт, задействующий разное число витков. Оснащен плавной регулировкой, что обеспечивает высокую точность стабилизации (1%). Прибор отличается низкой скоростью срабатывания. По этой причине он применяется лишь при суточных или сезонных отклонениях напряжения.
  2. Релейные: вторичная катушка имеет несколько выводов, разделяющих ее на секции. Посредством реле задействуется разное число секций. Скорость срабатывания высокая, но из-за ступенчатой регулировки точность составляет всего 6-7%.
  3. Электронные: по устройству схожи с релейными, только переключателями вместо реле выступают тиристоры или . Это позволяет разбить вторичную катушку на большее число секций, потому точность выше: 3%. Но и стоят электронные стабилизаторы дороже прочих.
  4. Инверторные: поступающий ток подвергается цифровой обработке микроконтроллером, способным корректировать с высочайшей точностью все параметры, в том числе и частоту. Самая дорогая разновидность стабилизаторов.

Три первых типа – с трансформатором, последний – без него.

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения

В настоящее время производители предлагают три основных вида стабилизаторов:

Первый вариант работает по принципу изменения количества витков на трансформаторе прибора. Изменение витков производится специальным бегунком, который работает от мотора сервопривода. Устройство достаточно простое, это самый дешевый прибор, но большое количество узлов и деталей снижает его надежность. Самые распространенные причины выхода стабилизатора из строя – это поломка мотора сервопривода и истирание графитовых щеток.

45474c040b9b69ccc50a034390c4106d.jpg Устройство сервоприводного стабилизатора

Релейный стабилизатор напряжения – это средний сегмент в категории стабилизаторов. В основе конструкции приборов этого типа лежит блок силовых реле. Именно с их помощью и производится переключение обмоток трансформатора. Достоинством релейных стабилизаторов является их невысокая цена, недостатком – низкий срок эксплуатации за счет присутствия в конструкции прибора механических деталей и узлов. Основной недостаток – это залипание контактов в самих реле.

Электронный вариант – самый надежный и самый качественный. Во-первых, это полное отсутствие механических узлов. Во-вторых, все управление основано на присутствии электронных ключей: симисторов или тиристоров. Такой импульсный стабилизатор напряжения быстро срабатывает, то есть, практически моментально в течение 20 мс откликается на изменение напряжения в сети. Добавим к положительным качествам прибора его бесшумную работу. Особенно это большой плюс, если стабилизатор находится в комнате. А вот минус у него один – высокая цена.

59ab228209d7ca30a097a6d42e10d895.jpg

Устроенный на микросхемах стабилизатор напряжения электронного типа сегодня является самым востребованным. Многие потребители не обращают внимания на стоимость, ведь практика показывает, что стабильная и долгосрочная работа – это основное требование.

Схема подключения стабилизатора напряжения в сеть 380 В

Нередко в частных домах применяется трехфазная система питания (380 В). Нагрузку при трехфазной сети стараются распределять равномерно по всем трем фазам.

Для защиты электроприборов в такой сети возможно два варианта монтажа устройств защиты: установить один трехфазный стабилизатор или установить три однофазных.

Первый вариант установки необходим лишь в том случае если в доме используются трехфазные потребители (электродвигатели). Для таких электроприборов необходимо устанавливать только трехфазные стабилизаторы напряжения.

Однако трехфазные источники питания применяются довольно редко (либо вообще не применяются). Поэтому если все потребители однофазные (220 В) то в этом случае для защиты лучше будет установить три однофазных стабилизатора напряжения.

e70e9997037987f9367b3548ec1d2d77.png

Такой способ установки обладает рядом преимуществ: во-первых, один трехфазный стабилизатор стоит дороже, чем три однофазных, во-вторых если один из них выйдет из строя (или пропадет напряжение на одной из трех фаз) два остальных будут работать, в то время как трехфазный полностью обесточит жилище.

Где установить стабилизатор напряжения

Особой ответственности требует монтаж стабилизатора внутри квартиры. Сложность возникает в связи с ограниченным пространством в квартире.

Рекомендуется для установки стабилизатора использовать подсобные помещения – кладовки, подсобки, тамбур и др. При выборе места для установки стабилизатора основным условием является обеспечение качественной и надежной вентиляции устройства.

Особые требования предъявляются к его установке в нишу. С боков расстояние между стенками прибора и ниши не должно быть меньше 10 см. Если ниша плотно закрывается, то ее нижняя и верхняя поверхности должны быть оснащены жалюзи, а материал, из которого она изготовлена должен быть пожаробезопасным – бетон, металл, стеклотекстолит, кирпич и др.

Схема подключение трех однофазных стабилизаторов напряжения с четырьмя контактами

По просьбе комментария №5 представлена схема как собираются три однофазных стабилизатора в трехфазную группу при наличии четырех контактов.

80be1bc5cc02c43c5f4292410db8cb3f.png

Схема подключения стабилизатора напряжения в сеть 220 В

Подключение стабилизатора напряжения производится при обесточенной сети. Это основное требование техники безопасности. Для его выполнения отключается вводной автомат, расположенный в распределительном шкафу, после чего необходимо окончательно удостоверяются в отсутствии напряжения, используя указатель.

В большинстве случаев включение стабилизатора происходит сразу за счетчиком, на вводе в помещение, перед нагрузкой. Тип включения – последовательный, в разрыв фазного провода. Довольно часто производители электронной продукции обозначают структурную схему стабилизатора на поверхность корпуса.

В стабилизаторе напряжения имеется, как правило, три контакта для подключения:

  • — фаза – «вход»;
  • — фаза – «выход»;
  • — нуль.

Фазный провод от вводного автомата подключается на «вход» стабилизатора. Затем к «выходу» подсоединяется фазный провод нагрузки. К нулевому контакту стабилизатора подсоединяется нулевой провод сети без разрыва.

c063e2cba14ac76e701aac9ff4dff3c2.png

Чтобы подключить нулевой провод нужно сначала подсоединить его к стабилизатору, а затем к общему нулевому проводу сети (с помощью клеммных соединителей (колодок) или обычной скрутки).

Что делать если на корпусе стабилизатора четыре контакта для подключения?

В некоторых случаях схема стабилизатора напряжения выполнена таким образом, что для подключения его к сети используется не три, а четыре контакта:

  • — фаза — «вход»;
  • — нуль – «вход»;
  • — фаза – «выход»;
  • — нуль – «выход».

В этом случае схема стабилизатора напряжения, по которой он включается в сеть, выполняется следующим образом: фазный и нулевой провод от вводного автомата (электрощита) подсоединяются к соответствующим контактам «вход» на защитном устройстве, а фазный и нулевой провод нагрузки соединяется с контактами «выход».

После монтажа следует тщательно проверить правильность подключения проводов. Перед первым включением устройства (подачей напряжения на вход) необходимо отключить всю нагрузку от его выхода (освещение, вытащить вилки электроприборов с розеток и т.п.).

Включив стабилизатор необходимо проконтролировать его работу, он должен стабильно и нормально работать без постороннего шума, потрескивания и т.п.

Для надежной работы рекомендуется проводить следующую ежегодную профилактическую процедуру – подтягивание винтовых и болтовых соединений. Также данная мера предотвратит возможность пожара или повреждения изоляции, причиной которых может быть плохо затянутый или ненадежный контакт.

Некоторые маломощные стабилизаторы напряжение (P<1,5 кВт) выпускаются в виде законченного блока, укомплектованного сетевым шнуром со стандартной вилкой на конце. На корпусе устройства расположено несколько розеток.

Устройство, которому необходимо обеспечить защиту, подключается к стабилизатору через такую розетку. Таким образом, данные защитные устройства являются переходным элементом между электрической сетью и нагрузкой, обеспечивающим защиту нагрузки от аномального напряжения.

На что обратить внимание при выборе места установки

Размеры стабилизатора зависят от его выходной мощности. Использование небольших мобильных устройств вполне возможно непосредственно возле действующей электронной аппаратуры, прямо на столе. Для конструкций с большими размерами требуется стационарная установка в специально отведенных местах – на полу, на стенах или в оборудованных нишах.

d3b8c50cb22c10dc049984db72bdfedb.jpg

Следует учитывать нагрев работающего трансформатора, в связи с чем требуется отведение тепла. Поэтому стабилизатор должен располагаться таким образом, чтобы с помощью вентиляционных отверстий обеспечивался максимальный воздухообмен внутри корпуса.

Рабочие характеристики стабилизатора могут снизиться под действием пыли, влажного воздуха, расположенных рядом горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, а также повышенной температуры. Следует избегать вредных факторов и не устанавливать стабилизаторы в сырых подвалах, гаражах, неотапливаемых чердачных помещениях. Наиболее оптимальным вариантом расположения стабилизатора является место рядом с вводным распределительным щитком.

Принцип действия и конструктивные особенности стабилизаторов

Принцип работы стабилизирующих устройств заключается в следующем: входящая электроэнергия трансформируется, и на выходе появляется напряжение с необходимыми параметрами, питающее все подключенные бытовые приборы и оборудование.

b1ff787ef5d1eb55abc8c4ecfb63d8c9.jpg

В процессе трансформации стабилизатор может работать в режимах понижения амплитуды, простой передачи или повышения напряжения. Во втором случае происходит преобразование электроэнергии без изменения амплитуды. При этом происходят бесполезные затраты энергии, вызывающей нагрев оборудования. В связи с этим, некоторые модели имеют функцию байпаса. На корпусах таких приборов размещается переключатель, с помощью которого из работы выводится вся силовая часть оборудования. Обратным действием производится включение всех устройств.

Все стабилизаторы различаются между собой конструктивными особенностями и техническими характеристиками. В первую очередь, это мощность, пропускаемая через них, минимальное и максимальное значение величин на входе и другие дополнительные функции. Таким образом, можно выбрать модель, которая лучше всего подходит для конкретных условий потребителя. Питающие цепи и нагрузки могут быть подключены к стабилизаторам разными способами, в зависимости от конструкции и назначения этих устройств.

1e4b5ae1f4c477ea03e22df2006a4533.jpg

В каждой модели имеются клеммные выводы, позволяющие изменять конфигурацию подключений. При наличии в схеме защитного нуля подключение РЕ-проводника выполняется к средней клемме. Рабочие нулевые проводники соединяются с соседними выводами, а для коммутации фазных проводов используются крайние клеммы. Входные цепи подключаются на левой стороне, а выходные – на правой.

В случае отсутствия защитного нуля схема клеммника значительно упрощается. Рабочий ноль объединяется внутри корпуса, а цепи подключаются к трем контактам: фаза входа, общий рабочий ноль, фаза выхода. Самые простые модели малой мощности оборудуются шнуром и вилкой, а потребители подключаются напрямую к розетке, установленной на корпусе стабилизатора. Следует быть особенно внимательными, подключая провода в трехфазных стабилизаторах напряжения.

Установка стабилизатора для сети 220 В

Схема подключения прибора довольно проста, и при соблюдении элементарных правил безопасности такую работу у себя дома можно выполнить своими руками. Прибор лучше установить непосредственно за электросчетчиком. Это даст ему возможность быстро отключать нагрузку при появлении искажений. В зависимости от количества выходов, схема подключения немного различается:

  • Прибор с тремя выходами имеет одну входную нулевую клемму, которая не прерывается и две фазные клеммы – вход и выход. Работа такой модели стабилизатора заключается в прерывании только одной фазы, проходящей через него. Вначале необходимо подключить выходящий от автомата нулевой провод к нулевой шине электрического щитка. Сюда же надо подсоединить проводом нулевой выход прибора. Фазный провод, выходящий от автомата, требуется подключить на входную клемму стабилизатора, а к выходной клемме подсоединить фазный провод, идущий из дома.
  • Когда подключение нагрузки выполняется полностью через стабилизатор, устанавливают прибор с четырьмя выходами, где происходит разрыв нулевого и фазного провода. Вначале нулевой провод от автомата надо подключить на входную нулевую клемму прибора. Затем к выходной нулевой клемме подсоединить нулевой провод электропроводки, выходящей из дома. Аналогичную процедуру требуется выполнить своими руками с фазным проводом.

Закончив работу, обязательно надо проверить правильность и надежность всех соединений, и только тогда выполнить подачу напряжения.

Правила эксплуатации прибора

Если вы планируете выбрать релейный стабилизатор, тогда вам необходимо будет проводить его регулярное обслуживание. Проводить осмотр устройства необходимо каждый год

Во время проведения осмотра вам следует обратить внимание:

  • Уровень надежности всех соединений проводов.
  • Уровень циркуляции воздуха в работе системы.
  • Наличие всех повреждений.
  • Правильность работы измерительных приборов.

Если вы увидите ослабленные соединения или загрязненность, тогда вам необходимо будет отключить стабилизатор и устранить проблемы. Помещение, в котором установлен стабилизатор обязательно должно быть сухим. Влажность воздуха не должна превышать 80 процентов. Во время эксплуатации все вентиляционные отверстия должны быть открыты. Также вам обязательно необходимо выполнить заземление этого устройства.

Читайте также: .

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here