Нормализатор напряжения для дома своими руками

Стабилизатор напряжения своими руками. Как самостоятельно изготовить стабилизатор напряжения

Перепады напряжения негативно сказываются на любой бытовой технике. Особенно это касается высокоточной электроники, регулирующей работу отопительных приборов.

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,
• напряжение,
• частота.

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 метод,
• импульсный метод.

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=7-lLhI3kcBk

Важно отметить и разделение приборов на:

• стабилизатор напряжения однофазный,
• стабилизатор напряжения трехфазный.

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:

• трансформатора,
• конденсаторов,
• резисторов,
• диодов,
• провода для соединения микросхемы.

Идеально, если есть старый сварочный аппарат. Переделать его в стабилизатор напряжения очень легко, к том же не понадобится покупать дополнительные запчасти и конструировать корпус для микросхем. Этому вопросу посвящено видео в конце статьи. Но, ненужная сварка – это большая редкость, поэтому рассмотрим процедуру создания стабилизатора напряжения с нуля. Так как импульсный стабилизатор не позволяет провести точную настройку параметров, рассматривать будем линейный стабилизатор напряжения.

Изготовление самодельного стабилизатора напряжения

Его основа – это трансформатор. На практике трансформаторы намного меньше, чем массивные будки для выравнивания высокого напряжения, приходящего с электростанции. Они представляют собой две катушки, образующие индуктивную электромагнитную связь. Проще говоря, ток подается на одну катушку, заряжает ее, затем возникает электромагнитное поле, которое заряжает вторую катушку, с которой ток идет далее. Эта взаимосвязь выражена формулой:

• U1 – напряжение на первичной обмотке,
• U2 – напряжение на вторичной обмотке,
• N1 – число витков на первичной обмотке,
• N2 – число витков на вторичной обмотке,
• I1 – сила тока на первичной обмотке,
• I2 – сила тока на вторичной обмотке.

Формула не идеальна, так как позволяет либо понижать напряжение, либо его повышать. В 90% случаев к потребителю доходит ток с низким напряжением. Поэтому имеет смысл сразу же сделать повышающий трансформатор. Индуктивные катушки к нему продаются в магазинах электротехники либо на любом блошином рынке. Важно отметить, что число витков должно быть не менее 2000 тысяч, так как иначе трансформатор будет очень сильно греться и вскоре сгорит. Для того, чтобы выбрать мощность трансформатора, необходимо замерять напряжение в сети. Для расчетов возьмем значение 196 В. Формула приобретает такой вид:

Следовательно, для того, чтобы выровнять напряжение до необходимого значения, понадобится вторая катушка с числом витков: 220х2000/196=2245. В данной формуле присутствуют определенные огрехи, так как часть электрической энергии теряется на нагревание обмотки. Поэтому вилка расчетов составляет 5 В, т.е. значение 196 В допустимо округлять, оно может изменятся до 191 В или 201 В, при этом число витков менять не нужно.

Теперь рассмотрим вторую часть формулы:

Как видно из формулы, сила напряжения на выходе будет 220х4/196=4,4 А. Большинство электроприборов допускает вилку в 1 А. Поэтому полученная величина достаточна для нормальной работы техники.

Стабилизатор напряжения, энергия в котором увеличивается на заданную величину готов. Но, если в сети произойдет скачек мощности, то формула примет следующие значения:

Таки образом напряжение на выходе станет 236х2245/2000=264 В. Пропорционально возрастет и сила тока.

Это приведет к поломке большинства электроприборов.

Для устранения данного дефекта воспользуемся законом Ома:

• U– напряжение,
• I– сила тока,
• R– сопротивление.

264=4,47хR, R=264/4,47=60. Данная формула говорит о том, что в идеале сопротивление всех элементов в системе будет составлять 60 Ом. Если понизить сопротивление, то напряжение уменьшиться:

220=4,47хR, R=220/4,47=50.

Для изменения сопротивления сети используется прибор, под названием реостат. Естественно, регулировать его вручную достаточно неудобно. Поэтому понадобится микросхема-стабилизатор напряжения, на которой будет отмечен путь следования электрического тока после выхода из трансформатора.

Наиболее простой способ – это вывести ток с трансформатора на конденсатор. Желательно использовать 12-16 конденсаторов одинаковой емкости. Это позволит накопить ток и сделать его более однородным. Далее все конденсаторы подсоединяются к реостату. Сила тока в сети после трансформатора будет в пределах 4,5-5 А, а желаемое напряжение должно составлять 220 В. Следовательно, имеем формулу R=220/4,75=46. При усредненных показателях сопротивление должно составлять 46 Ом.

После прохождения реостатов, цепь снова собирается в один поток и выводится на диод. Диод подключается к обычной розетке.

Все указанные манипуляции относятся к проводу на котором находится фаза, ноль просто пропускаем напрямую к розетке.

Указанный с реостатами способ является достаточно архаичным. Намного более эффективно использовать вместо них обычное устройство защитного отключения. Ток от трансформатора подается на УЗО, ноль также подключается к УЗО. Далее от него идет выход напрямую к розетке.

При повышенном напряжении понадобится понижающий трансформатор. Собирается он по аналогии, за тем исключением, что обмотка на второй катушке должна быть сделана из более толстой проволоки, иначе трансформатор сгорит.

Наиболее эффективно собрать оба трансформатора. Тем более, что есть конструкции понижающе-повышающего типа. В первом случае понадобится ручное переключение провода, во втором — процесс поддается автоматизации.  Как видно, сделать стабилизатор напряжения не сложно, но работа с электричеством предполагает предельный уровень осторожности.

Советы по работе с самодельным стабилизатором напряжения

Важно: описанная схема идеально подходит для постоянных условий, но в электросети достаточно часто случаются перебои и скачки, как вверх, так и вниз.

Поэтому при сборке стабилизатора напряжения рекомендуем отталкиваться от параметров конкретной техники, т.е.:

• продумать разводку по квартире,
• если ремонта не предполагается, установить удлинители под определенные группы электроприборов со схожими параметрами,
• подключить каждую группу к отдельному стабилизатору.

Любая бытовая техника либо на тыльной стороне, либо в паспорте содержит ведомости о требованиях к электропитанию. Отталкиваясь от конкретных цифр значительно проще создать эффективный стабилизатор, так как нет необходимости подстраиваться под сеть. Еще один полезный гаджет – это электронный вольтметр. Желательно подключить его в схему стабилизатора для визуального контроля за его работой.

Для корпуса подойдет любой материал кроме дерева. Достаточно часто самодельные стабилизаторы помещают в пластиковые контейнеры для еды.

Источник: http://recn.ru/stabilizator-napryazheniya-svoimi-rukami

Виды и схемы стабилизаторов напряжения

Приборы для стабилизации напряжения сети применяются уже не одно десятилетие. Многие модели давно не используются, а другие пока не нашли широкого распространения, несмотря на высокие характеристики. Схема стабилизатора напряжения не является чем-то слишком сложным. Принцип работы и основные параметры различных стабилизаторов следует знать тем, кто ещё не определился с выбором.

Электромеханический стабилизатор

Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов:

• Входной фильтр;
• Плата измерения напряжения;
• Автотрансформатор;
• Серводвигатель;
• Графитовый скользящий контакт;
• Плата индикации.

В основе работы электромеханического стабилизатора лежит принцип регулировки напряжения путём изменения коэффициента трансформации. Это изменение осуществляется перемещением графитового контакта по свободной от изоляции обмотке трансформатора. Перемещение контакта осуществляется серводвигателем.

Напряжение сети поступает на фильтр, состоящий из конденсаторов и ферритовых дросселей. Его задача максимально очистить приходящее напряжение от высокочастотных и импульсных помех. В плате измерения напряжения заложен определённый допуск. Если напряжение сети в него укладывается, то оно сразу поступает на нагрузку.

При отклонении напряжения сверх допустимого, плата измерения напряжения подаёт команду на узел управления серводвигателем, который перемещает контакт в сторону увеличения или уменьшения напряжения. Как только величина напряжения придёт в норму, серводвигатель останавливается. Если напряжение сети нестабильно и часто изменяется, сервопривод может отрабатывать процесс регулирования практически постоянно.

Схема подключения стабилизатора напряжения малой мощности не представляет ничего сложного, поскольку на корпусе установлены розетки, а включение в сеть осуществляется шнуром с вилкой. На более мощных устройствах сеть и нагрузка подключаются с помощью винтовой колодки.

Релейный стабилизатор

В релейном стабилизаторе имеется почти такой же набор основных узлов:

• Сетевой фильтр;
• Плата контроля и управления;
• Трансформатор;
• Блок электромеханических реле;
• Устройство индикации.

В этой конструкции коррекция напряжения осуществляется ступенчато, с помощью  реле. Обмотка трансформатора разделена на несколько отдельных секций, каждая из которых  имеет отвод. Релейный стабилизатор напряжения имеет несколько ступеней регулирования, число которых определяется количеством установленных реле.

Подключение секций обмотки, а, следовательно, и изменение напряжения может осуществляться либо аналоговым, либо цифровым способом. Плата управления, в зависимости от изменения напряжения на входе, подключает необходимое количество реле для обеспечения напряжения на выходе, соответствующего допуску. Стабилизаторы релейного типа имеют самую низкую цену среди этих приборов.

Пример схемы релейного стабилизатора

Еще одна схема стабилизатора релейного типа

Электронный стабилизатор

Принципиальная схема стабилизатора напряжения этого типа имеет лишь небольшие отличия от конструкции с электромагнитными реле:

• Фильтр сети;
• Плата измерения напряжения и управления;
• Трансформатор;
• Блок силовых электронных ключей;
• Плата индикации.

Принцип работы электронного стабилизатора не отличается от принципа работы релейного устройства. Единственное отличие заключается в применении электронных ключей вместо реле. Ключи представляют собой управляемые полупроводниковые вентили – тиристоры и симисторы. Каждый из них имеет управляющий электрод, подачей напряжения на который вентиль можно открыть. В этот момент и происходит коммутация обмоток и изменение напряжения на выходе стабилизатора. Стабилизатор отличается хорошими параметрами и высокой надёжностью. Широкому распространению мешает высокая стоимость прибора.

Стабилизатор двойного преобразования

Это устройство, называемое так же инверторный стабилизатор, по своей конструкции и техническим решениям, полностью отличается от всех других моделей. В нем отсутствует  трансформатор и элементы коммутации. В основу его работы положен принцип двойного преобразования напряжения. Из переменного напряжения в постоянное, и обратно в переменное.

Схема инверторного стабилизатора напряжения 220в состоит из следующих узлов:

• Фильтр сетевых помех;
• Корректор мощности – выпрямитель;
• Блок конденсаторов;
• Инвертор;
• Узел микропроцессора.

Напряжение сети, пройдя через фильтр, поступает на корректор – выпрямитель, где осуществляется первое преобразование. В блоке конденсаторов запасается энергия, которая будет необходима при пониженном напряжении.

Обычно инвертор выполняется по схеме с использованием ШИМ контроллера. Дополнительное питание необходимо для питания микропроцессора, который управляет всей работой стабилизатора.

Это устройство отличается уникальными параметрами, поскольку инверторный стабилизатор не изменяет величину напряжения сети, а заново его генерирует. Это позволяет получить напряжение высокого качества со стабильной частотой.

На базе инверторного принципа может быть реализована схема регулируемого стабилизатора напряжения. В этом случае можно на схемном уровне рассчитать величину напряжения на входе, которая может быть практически любой, а стабилизатор будет выдавать 220В.

Источник: http://nabludaykin.ru/vidy-i-sxemy-stabilizatorov-napryazheniya/

Виды стабилизаторов напряжения 220в для дома, как выбрать оптимальный

Существуют различные возможности защиты электроприборов при отклонении параметров электрической линии от номинальных. По сетевой линии передаётся синусоидальный сигнал с величиной 220 вольт, отклонения этого значения допустимы в пределах 15 процентов и нормально воспринимаются бытовой техникой. Для поддержания величины напряжения, не выходящего из этого предела, проще всего применить стабилизатор напряжения.

В торговых точках можно встретить разного вида и принципа действия стабилизаторы напряжения, по-другому их называют нормализаторы. Но несмотря на разнообразие, задачи у них одинаковые — поддерживать номинальное напряжение в питающей сети. Требования, предъявляемые к ним, заключаются в обеспечении быстродействия реагирования на изменение сигнала, высокого значения коэффициента полезного действия (КПД), передачи правильной синусоиды и надёжности контроля входного и выходного сигналов.

Перед тем как определиться, какой стабилизатор напряжения выбрать, необходимо знать их различия. Классификация стабилизаторов напряжения происходит согласно их принципу действия, они бывают:

• релейные;
• тиристорные;
• электромеханические;
• феррорезонансные;
• двойного преобразования.

Кроме этого, их различают по техническим характеристикам, включающих в себя значения номинальной мощности, диапазона стабилизируемого напряжения, вида используемой сети.

Устройство релейного типа

Это наиболее популярный вид устройств, характеризующийся низкой ценой. Основными элементами, используемыми в релейном типе устройств, являются:

• реле;
• трансформатор;
• блок управления.

В основе конструкции лежит способность реле подключать или отключать, используя свои контакты, ответвления со вторичной обмотки трансформатора. Реле выполняются в герметичном корпусе, что защищает их от попадания пыли. Какую обмотку подключать анализируется блоком управления.

Работа устройства заключается в следующем. Блок управления отслеживает изменение уровня сигнала на входе стабилизатора и сравнивает его с эталонным напряжением 220 вольт. При уменьшении напряжения с помощью реле подключается дополнительная обмотка трансформатора, добавляющая величину напряжения, необходимую для сравнения его уровня с эталонным. При увеличении, наоборот, отключает одна из обмоток. Из-за такого характера работы, применяемый трансформатор называется вольтодобавочным.

Сам трансформатор работает по следующему принципу: напряжение сети попадает на его первичную обмотку. При прохождении по ней тока переменной величины образовывается переменный магнитный поток. Этот поток пронизывает сердечник и все обмотки, в которых наводится электродвижущая сила (ЭДС). Если к вторичной обмотке подсоединена нагрузка, то под действием ЭДС через неё начинает протекать переменный ток. При этом вторичная обмотка имеет несколько ответвлений, выполненных в разных её местах. Для увеличения напряжения количество подключённых витков увеличивается, а для уменьшения снижается.

Преимуществами такого типа стабилизации, кроме цены, является высокая способность выдерживать перегрузки и широкий диапазон рабочей температуры от -40 до +40 градусов по Цельсию. Такие нормализаторы практически нечувствительны к форме частоты сигнала на входе. К недостаткам относятся: возникающий при срабатывании реле шум, низкая мощность и надёжность. Надёжность зависит от качества исполнения реле. Ступенчатый способ регулировки сигнала приводит к кратковременным всплескам уровня напряжения, что негативно сказывается на подключённой к стабилизатору технике.

Тиристорный нормализатор напряжения

Работа этого типа стабилизатора не отличается по принципу действия от релейного. Только вместо ненадёжных и шумных реле, используется полупроводниковый элемент, тиристор. Это радиоэлемент с двумя устойчивыми состояниями, обладающий тремя или более p-n переходами. По своей работе он напоминает электронный ключ.

Такие устройства называют ещё симисторные, различия заключаются лишь в том, что тиристор пропускает сигнал только в одном направлении, а симистор в оба. Включённые параллельно и навстречу друг другу два тиристора образовывают симистор. Стабилизация происходит подключением или отключение дополнительных обмоток с помощью открывания или закрывания тиристора.

Тиристорные стабилизаторы выпускаются как с одним, так и двумя этапами преобразования. Во втором случае, на первом этапе, происходит грубое выставление уровня сигнала, а на втором точное. Это позволяет достигать высокой точности уровня выходного напряжения. К преимуществам относят:

• отсутствие шума;
• высокую надёжность;
• низкое энергопотребление;
• высокое быстродействие;
• малые физические размеры.

Кроме этого, из-за применения микропроцессорного управления, тиристорный стабилизатор не вносит искажения в форму выходного сигнала.

Недостатки заключаются в высокой цене из-за применения дорогостоящих тиристоров и сложной электронной схемы управления. А также тиристорные нормализаторы не лишены недостатка стабилизации релейного типа, а именно ступенчатой регулировки. Например, при точности стабилизации 2% шаг напряжения на выходе составляет 6 вольт.

Сервоприводный тип нормализации

Другое название сервоприводного нормализатора — стабилизатор электромеханического типа или сервомоторный. Такой прибор состоит из трёх основных элементов:

• автотрансформатора;
• электродвигателя;
• платы управления.

Принцип действия лежит в плавном перемещении с помощью двигателя угольных щёток, замыкающих вторичные обмотки автотрансформатора. Его обмотки соединены между собой, и за счёт этого возникает как магнитная, так и электрическая связь. Вторичная обмотка автотрансформатора имеет не менее четырёх ответвлений, на каждой из которых своё значение напряжения.

Работа мотора управляется платой электроники с микропроцессором. Благодаря такому подходу, стабилизация напряжения происходит без переходных процессов и форма выходного сигнала не изменяется. Правильная синусоида важна для приборов, использующих в своей конструкции двигатели, которые перегреваются при большой зашумлённости сигнала.

Недостатком сервомоторных регуляторов является низкая скорость быстродействия. Например, при отклонении величины входного сигнала на 5% время срабатывания составляет 0,2 секунды. Кроме того, при работе такой стабилизатор создаёт повышенный шум.

Прибор с эффектом феррорезонанса

Этот тип нормализатора использует в своей работе эффект феррорезонанса, возникающего в связке трансформатор-конденсатор. Благодаря чему он и получил своё название: феррорезонансный стабилизатор. Конструктивно, этот вид нормализатора похож на трансформаторный тип. Но тут используемый трансформатор не симметричен, вторичная обмотка размещена на магнитопроводе с большим поперечным сечением, что не позволяет находиться ей в состоянии насыщения.

В таком трансформаторе возникают три магнитных потока изменения мощности, величина которых и приводит к выравниванию напряжения на выходе. Параллельно вторичной обмотке и, соответственно, нагрузке подключается конденсатор. Добавление конденсатора стабилизирует напряжение при небольших токах намагничивания, увеличивая коэффициент мощности.

Основной минус такого типа устройства — в малом значении коэффициент мощности. Кроме того, стабилизатор обладает большим весом и размером, шумностью при работе. Плюсы его в точности регулировки и высокой надёжности.

Инверторный нормализатор питания

Принцип работы основан на двойном преобразовании входного сигнала сначала в постоянную величину, а затем снова в переменную. Неоспоримое его достоинство — использование в основе конструкции не громоздких 50 герцовых трансформаторов, а комплекса программно-аппаратной реализации. Это позволяет достичь КПД более 90% и при этом обеспечить отличную точность стабилизации напряжения.

В состав инверторного стабилизатора входят:

• формирователь напряжения;
• микроконтроллер;
• ёмкость;
• выпрямитель;
• корректор мощности.

Переменный ток, попадая на выпрямитель и проходя через частотный фильтр, преобразуется в постоянное значение. Высоковольтный стабилизированный сигнал, поступает на инвертор, накапливаясь на конденсаторах шины постоянного тока. Блок инвертора собирается на микросхеме с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и силовых транзисторах IGBT. ШИМ контроллер формирует высокочастотный сигнал, около 20 кГц, который управляет открытием IGBT транзисторов. Затем, при помощи ёмкостно-индуктивного фильтра и образовывается переменный выходной сигнал.

Из-за применения такого подхода устройство плавно регулирует сигнал и выдаёт синусоиду отличного качества, что важно, например, для работы газовых котлов. Недостаток заключается в использовании дорогих радиокомпонентов, это приводит к самой высокой цене из всех видов стабилизаторов. Силовые ключи IGBT нуждаются в защите от перегрева, поэтому они устанавливаются на кулеры, что добавляет уровень шума.

Выбор стабилизатора напряжения

Выбирая стабилизатор для работы с конкретным устройством или для использования его на вводе электроэнергии в дом, критерии выбора остаются одинаковые.

В зависимости от типа сети выбирается для 220 вольт однофазное, а для 380 вольт трёхфазное устройство. Немаловажный параметр — диапазон входного напряжения, так как при выходе из этого предела стабилизатор будет отключать подсоединённую к нему нагрузку или выключаться сам. Чтобы его правильно выбрать, необходимо знать разброс напряжения в электрической сети. Узнать его можно с помощью замеров величины сигнала в разное время суток на протяжении нескольких дней.

При выборе стабилизатора напряжения для дома учитывается не только тип приборов, нуждающихся в защите, но и их пиковая мощность. Её значение берётся с запасом не менее пятнадцати процентов и высчитывается путём сложения мощности всех приборов, подключённых к стабилизатору.

Активная мощность всегда указывается в ваттах (Вт), а полная в вольт-амперах (ВА). Соотносятся они между собой как 1ВА=0,6 — 0,8 Вт.

Необходимо понимать, что двигатели имеют пусковые токи и мощность устройств стабилизации при использовании асинхронных электродвигателей, компрессоров, насосов, должна в 3−4 раза превышать рабочую мощность потребителей.

Отдавая предпочтения виду устройства, учитывается, что электромеханические модели подойдут для защиты высокоточной техники. Релейные и тиристорные для линий, на которых возникают значительные скачки напряжения, а требования к точности стабилизации не является основным фактором. Например, это чувствительные к отклонениям значений напряжения узлы электроники, устанавливаемые в холодильниках, морозильниках и тому подобной технике, имеющей в своей конструкции пусковые двигатели.

Согласно статистике, к наиболее востребованным приборам на рынке, заслужившим доверие покупателей, относят следующих производителей:

• APC;
• Luxeon;
• Ресанта;
• Powercom;
• RUCELF;
• Энергия;
• Logicpower.

Приобретая устройство от известных брендов, потребитель получает не только соответствие заявленных параметров с реальными характеристиками, но и обеспечение гарантийной и послегарантийной сервисной поддержки. Почти все устройства стабилизации напряжения оснащаются информативными экранами, на которые может выводиться: величина входного и стабилизированного напряжения, значение потребляемой мощности, форма сигнала и тому подобное.

Источник: https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/napryazhenie/kriterii-vybora-stabilizatora-napryazheniya-220v-dlya-doma.html

Схема стабилизатора напряжения на 220 Вольт

Отличие подаваемого напряжения от эталонных 220 В может быть обусловлено как качеством трансформаторов и проводов, так и удаленностью потребителя от распределяющего устройства. Также одним из важных факторов, влияющих на стабильность напряжения, является физический износ, и перегрузка линий электропередач. Все это приводит к просадкам и скачкам вольтажа, что отрицательно сказывается на всех без исключения электроприборах.

Стабилизаторы напряжения на 220 В решают эту проблему. Схема подобных устройств позволяет сглаживать скачки в сети, и получать на выходе стабильные 220 Вольт с небольшой допустимой погрешностью. При этом не обязательно покупать такой аппарат – при желании и минимальных знаниях схемотехники его можно собрать своими руками в домашних условиях.

Разновидности стабилизаторов

Все промышленные образцы такого оборудования можно разделить на две большие группы:

• электромеханические;
• импульсные.

Электромеханические

Работа электромеханических устройств основана на сервоприводе, который способен изменять количество витков обмотки (а значит – и выходящее напряжение) перемещением токопроводящего ползунка по реостату. Такие аппараты дешевле всех других моделей, и обладают очень хорошими показателями стабилизации. Однако они чаще ломаются из-за наличия множества механических деталей.

Но самый главный их минус – скорость срабатывания. Из-за того, что привод перемещает токосниматель не мгновенно, задержка стабилизации может составлять до 0.1 секунды, что катастрофически много для приборов, чувствительных к перепадам. Другими словами, такой стабилизатор может попросту не успеть защитить современную электронику. К тому же, ввиду наличия механических частей, воспроизвести такой прибор дома – нетривиальная задача.

Импульсные

Импульсными называют стабилизаторы, работа которых основывается на принципе накапливания тока, и выдачи его потребителю отрывками – импульсами. Эти временные промежутки позволяют системе накопить нужный ток в конденсаторах, и после выдать стабилизированное питание. К таким аппаратам относят и приборы, работа которых основана на симисторах и тиристорах.

Подобные устройства дороже своих электромеханических аналогов, но и значительно надежнее – нет трущихся и движущихся частей, а значит, и ломаться, по сути, нечему. Правда показатели стабилизации у них хуже – они способны лишь на пропорциональное повышение или понижение входящих показателей. Зато скорость срабатывания – до 20 миллисекунд, а этого достаточно, чтобы обезопасить даже самые чувствительные домашние электроприборы. К тому же – такой аппарат можно собрать своими руками, обладая необходимой сноровкой и элементной базой.

Кроме разделения по принципу стабилизации, существует разделение на одно- и трехфазные устройства. Но ввиду того, что дома обычно используется однофазное питание, трехфазные аппараты мы в расчет не берем.

Схема стабилизатора напряжения на 220 В

В схеме, которую мы рассмотрим как пример создания стабилизатора своими руками, используются симисторы. Благодаря хорошо подобранной элементной базе, этот прибор сможет обеспечивать стабильные показатели при подаче на него от 130 до 270 В, и будет выдерживать подключение к нему нагрузки до 6 кВт. Но самое главное – скорость срабатывания – около 10 мс! Вот сама схема будущего стабилизатора напряжения на 220 В:

Не смотря на кажущуюся сложность схемы стабилизатора напряжения на 220 В, в производстве подобного прибора своими руками проблем возникнуть не должно, если вы обладаете хотя бы начальными знаниями в электрике. Итак, список комплектующих, необходимых для успешной сборки:

• Блок питания;
• Выпрямитель (корректирующий амплитуду напряжения);
• Контроллер и компаратор;
• Усилительный каскад;
• Устройство задержки включения нагрузки;
• Автоматический трансформатор;
• Ключи;
• Выключатель с функцией предохранителя.

Также будут необходимы провода для соединения элементов и намотки трансформаторов, печатная плата для сборки схемы, а из инструментов – паяльник, припой и пинцет.

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:

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.

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 напряжения на 220 В не такая сложная, как у симисторного варианта, и ее обычно приводят как пример во всех журналах для радиолюбителей:

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.

Плюсы и минусы самодельного стабилизатора

Среди положительных моментов такого аппарата стоит отметить:

• Довольно высокие показатели стабилизации, достаточные для бытовых нужд;
• Низкая цена в сравнении с фабричными устройствами;
• Доступность самостоятельного ремонта.

Однако помимо достоинств, такой стабилизатор будет обладать и рядом недостатков:

• Сборка своими руками уступает по качеству фабричной (пайка, намотка трансформаторов и т.д.);
• Сложная и кропотливая настройка готового прибора;
• Отсутствие возможности получить точные данные стабилизации ввиду отсутствия специального оборудования.

В заключении хотелось бы сказать, что при отсутствии хотя бы начальных навыков в схемотехнике и опыта пайки радиодеталей, браться за сборку такого устройства не стоит, так как это ответственный и важный узел в электросети дома, от которого зависит сохранность всех электроприборов.

Основные данные по конструкции стабилизатора напряжения есть в этом видео:

Источник: http://ElectroAdvice.ru/stabilizers/sxema-stabilizatora-napryazheniya-na-220-volt/

Как сделать стабилизатор напряжения своими руками

Бытовая техника восприимчива к перепадам напряжения: она быстрее изнашивается и выходит из строя. А в сети вольтаж часто скачет, проваливается или вовсе обрывается: это связано с удаленностью от источника и несовершенством линий электропередач.

Чтобы питать приборы током с устойчивыми характеристиками, в квартирах используют стабилизаторы напряжения. Независимо от параметров вводимого в устройство тока на его выводе он будет обладать почти неизменными параметрами.

Выравнивающее ток устройство можно купить, выбирая из широкого ассортимента (отличия по мощности, принципу действия, управлению и параметром выводимого напряжения). Но наша статья посвящена тому, как сделать стабилизатор напряжения своими руками. Оправдана ли в этом случае самоделка?

Преимущества и недостатки самодельного преобразователя тока

У самодельного стабилизатора есть три преимущества:

1. Дешевизна. Все детали покупаются отдельно, а это экономически выгодно по сравнению с теми же деталями, но уже собранными в единое устройство – выравниватель тока;
2. Возможность ремонта своими руками. Если один из элементов купленного стабилизатора вышел из строя, вряд ли вы его сможете заменить, даже если разбираетесь в электротехнике. Вы просто не найдете, чем заменить износившуюся деталь. С самодельным устройством все проще: вы изначально все элементы купили в магазине. Останется лишь снова сходить туда и купить то, что поломалось;
3. Легкий ремонт. Если вы сами собрали преобразователь напряжения, то вы знаете на 100% его конструкцию и принцип работы. А понимание устройства и действия поможет вам быстро выявить причину выхода из строя стабилизатора. Выяснив ее, вы без труда почините самодельный агрегат.

У стабилизатора собственного производства есть три серьезных минуса:

1. Низкая надежность. На специализированных предприятиях устройства более надежны, поскольку их разработка основана на показаниях высокоточных контрольно-измерительных приборов, которых в быту не найти;
2. Широкий диапазон выводимого напряжения. Если стабилизаторы промышленного производства могут выдавать относительно постоянный вольтаж (например, 215-220В), то самодельные аналоги могут иметь в 2-5 раз больший диапазон, что может быть критичным для сверхчувствительной к изменению тока техники;
3. Сложная настройка. Если вы покупаете стабилизатор, то этап настройки минуется, вам останется лишь подключить устройство и управлять его работой. Если же вы создатель выравнивателя тока, то и вам его настраивать. Это трудно, даже если вы изготовили самый простой стабилизатор напряжения своими руками.

Самодельный выравниватель тока: характеристики

Стабилизатор характеризуется двумя параметрами:

• Допустимый диапазон вводимого напряжения (Uвх);
• Допустимый диапазон выводимого напряжения (Uвых).

В этой статье рассматривается симисторный преобразователь тока, потому что он обладает высокой эффективностью. Для него Uвх составляет 130-270В, а Uвых – 205-230В. Если большой диапазон входного напряжения – это преимущество, то для выходного – это недостаток.

Однако для бытовой техники этот диапазон остается допустимым. Это легко проверить, потому что допустимыми колебаниями вольтажа являются скачки и провалы не более 10%. А это 22,2 Вольта в большую или меньшую сторону. Значит допустимо изменение вольтажа от 197,8 до 242,2 Вольта. По сравнению с этим диапазоном ток на нашем симисторном стабилизаторе получается еще ровнее.

Подходит устройство для подключения к линии нагрузкой не больше 6 кВт. Ее переключение осуществляется за 0,01 секунды.

Конструкция стабилизирующего ток устройства

Самодельный стабилизатор напряжения 220В, схема которого представлена выше, включает в себя следующие элементы:

• Блок питания. Для него использованы накопители С2 и С5, трансформатор напряжения Т1, а также компаратор (сравнивающее устройство) DA1 и светодиод VD1;
• Узел, откладывающий начало нагрузки. Для его сборки понадобятся сопротивления от R1 до R5, транзисторы от VT1 до VT3, а также накопитель С1;
• Выпрямитель, замеряющий значение вольтажных скачков и провалов. В его конструкцию входит светодиод VD2 с одноименным стабилитроном, накопитель С2, резистором R14 и R13;
• Компаратор. Для него понадобятся сопротивления от R15 до R39 и сравнивающие устройства DA2 с DA3;
• Контроллер логического типа. Для него нужны микросхемы DD от 1 до 5;
• Усилители. Для них понадобятся сопротивления для ограничения тока R40-R48, а также транзисторы от VT4 до VT12;
• Светодиоды, играющие роль индикатора, — HL от 1 до 9;
• Оптронные ключи (7) с симисторами VS от 1 до 7, резисторами R от 6 до 12 и оптронными симисторами U от 1 до 7;
• Автовыключатель с предохранителем QF1;
• Автотрансформатор Т2.

Как будет работать этот аппарат?

После включения в сеть накопителя узла с отложенной нагрузкой (С1) еще разряжен. Транзистор VT1 включается, а 2 и 3 – закрываются. Через последний впоследствии пойдет ток на светодиоды и оптронные симисторы. Но пока транзистор закрыт, диоды не дают сигнал, и симисторы еще закрыты: нагрузки нет. Но ток уже идет через первый резистор к накопителю, который начинает накапливать энергию.

Описанный выше процесс занимает 3 секунды, после чего срабатывает триггер Шмитта, основанный на транзисторах VT 1 и 2, после чего включается транзистор 3. Теперь можно считать нагрузку открытой.

Выходящее напряжение с третьей обвивки трансформатора на блоке питания выравнивается вторыми диодом и конденсатором. Затем ток направляет к R13, проходит по R14. На данный момент напряжение пропорционально вольтажу в сети. Затем ток подается компараторам не инвертирующим. Тут же на инвертирующие сравнивающие устройства входит уже выровненный ток, который подается на сопротивления от 15 до 23. Затем подключается контроллер, обрабатывающие входные сигналы на устройствах для сравнения.

Нюансы стабилизации в зависимости от подаваемого на вход напряжения

Если вводится напряжение до 130 Вольт, то на выводах компараторов обозначается логический уровень (ЛУ) низкого вольтажа. Четвертый транзистор открыт, а светодиод 1 моргает и говорит о том, что наблюдается сильный провал в линии. Вы должны понять, что стабилизатор не в состоянии выдать напряжение нужной величины. Поэтому все симисторы закрыты, и нагрузка отсутствует.

Если вольтаж на вводе составляет 130-150 Вольт, то на сигналах 1 и А наблюдается высокий ЛУ, однако для других сигналов он по-прежнему низкий. Включается пятый транзистор, светится второй диод. Оптронный симистор U1.2 и симистор VS2 открываются. Нагрузка пойдет по последнему и дойдет до вывода обвивки второго автотрансформатора сверху.

Аналогично описывается работа стабилизатора при диапазонах напряжения 170-190В, 190-210В, 210-230В, 230-250В.

Изготовление печатной платы

Для симисторного преобразователя тока нужна печатная плата, на которой будут размещаться все элементы. Ее размер: 11,5 на 9 см. Для ее изготовления понадобится стеклотексолит, покрытый фольгой с одной стороны.

Плату можно напечатать на принтере лазерного типа, после чего в ход пойдет утюг. Изготовить плату самостоятельно удобно с помощью программы Sprint Loyout. А схема размещения элементов на ней приведена ниже.

Как сделать трансформаторы Т1 и Т2?

Первый трансформатор Т1 мощностью 3 кВт изготавливается с использованием магнитопровода с площадью поперечного сечения (ППС) 187 кв. мм. И трех проводов ПЭВ-2:

• Для первой обвивки ППС всего 0,003 кв. мм. Количество витков – 8669;
• Для второй и третьей обмоток ППС всего 0,027 кв. мм. Количество витков – 522 на каждой.

Если же нет желания наматывать провод, то можно приобрести два трансформатора ТПК-2-2×12В и соединить их последовательно, как на рисунке ниже.

Чтобы изготовить автотрансформатор второй мощностью в 6 кВт, вам понадобится тороидальный магнитопровод и провод ПЭВ-2, из которого будет сделана обвивка в 455 витков. И тут нужны отводы (7 штук):

• Обвивка 1-3 отводов из провода с ППС 7 кв. мм;
• Обвивка 4-7 отводов из провода с ППС 254 кв. мм.

Отводы делаются на витках (считать снизу вверх): 203, 232, 266, 305, 348, 398. Из сети вольтаж должен подводиться к витку №266.

Что купить?

В магазине электро и радиотехники купите (в скобках обозначение на схеме):

• 7 оптронных симисторов MOC3041или 3061 (U от 1 до 7);
• 7 простых симисторов BTA41-800B (VS от 1 до 7);
• 2 светодиода DF005M или КЦ407А (VD 1 и 2);
• 3 резистора СП5-2, можно 5-3 (R 13, 14, 25);
• Выравнивающий ток элемент КР1158ЕН6А или Б(DA1);
• 2 сравнивающих устройства LM339N или К1401СА1 (DA 1 и 2);
• Включатель с предохранителем;
• 4 конденсатора пленочных или керамических (С 4, 6, 7, 8);
• 4 конденсатора оксидных (С 1, 2, 3, 5);
• 7 сопротивлений для ограничения тока, на их выводах он должен быть равен 16 мА (R от 41 до 47);
• 30 сопротивлений (любых) с допуском 5%;
• 7 сопротивлений С2-23 с допуском от 1% (R от 16 до 22).

Особенности сборки устройства для выравнивания напряжения

Микросхема стабилизирующего ток устройства устанавливается на теплоотводе, для которого подходит пластинка из алюминия. Ее плошать не должна быть меньше 15 кв. см.

Теплоотвод с охлаждающей поверхностью необходим и симисторам. Для всех 7 элементов достаточно одного теплоотвода с площадью не меньше 16 кв. дм.

Чтобы изготавливаемый нами преобразователь переменного напряжения работал, понадобится микроконтроллер. С его ролью отлично справляется микросхема КР1554ЛП5.

Вы уже знаете, что в схеме можно найти 9 мигающих диодов. Все они расположены на ней так, чтобы они попадали в отверстия, которые имеются на лицевой панели устройства. И если корпус стабилизатора не допускает их расположения, как на схеме, то вы можете видоизменить ее так, чтобы светодиоды выходили на ту сторону, которая будет для вас удобна.

Теперь вы знаете, как сделать стабилизатор напряжения на 220 вольт. И если ранее вам уже приходилось делать что-то подобное, то эта работа для вас не окажется сложной. В результате вы сможете сэкономить несколько тысяч рублей на покупке стабилизатора промышленного производства.

Источник: http://ElectricDoma.ru/svoimi-rukami/kak-sdelat-stabilizator-napryazheniya-svoimi-rukami/