Стабилизатор переменного напряжения для сети 220 вольт. Схема стабилизатора напряжения переменного тока

Стабилизатор представ­ляет собой сетевой авто­трансформатор, отводы обмотки которого пере­ключаются автоматичес­ки в зависимости от величины напряжения в электросети.

Стабилизатор позво­ляет поддерживать вы­ходное напряжение на уровне 220V при измене­нии входного от 180 до 270 V. Точность стабили­зации 10V.

Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схе­му автотрансформатора).

Схема управления пока­зана на рисунке 1. Роль измерителя напряжения возложена на поликомпараторную микросхему с линейной индикацией напряжения, - А1 (LM3914).

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. У этого трансформатора есть две вторичные обмотки, по 12V на каждой, имеющие один общий вывод (или одна обмотка на 24V с отво­дом от середины).

Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения питающего напряжения. Напряже­ние с конденсатора С1 поступает на цепь пита­ния микросхемы А1 и светодиодов оптопар Н1.1-Н9.1. А так же, он служит для получения образцовых стабильных напряжений мини­мальной и максимальной отметки шкалы. Для их получения используется параметрический стабилизатор на УЗ и Р1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 - верхнее значение, резистором RЗ -нижнее).

Измеряемое напряжение берется с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напря­жения от номинального значения. В процессе налаживания резистор R5 пред­варительно устанавливают в среднее положе­ние, а резистор RЗ в нижнее по схеме.

Затем, на первичную обмотку Т1 от автотрансфор­матора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключенный к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить обычные свето-диоды). Затем входное переменное напря­жение уменьшают до 190V и резистором RЗ выводят шкалу на значение когда горит свето­диод, подключенный к выводу 18 А1.

Если вышеуказанные настройки сделать не удается, нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путем последова­тельных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микро­схемы А1.

Всего получается девять пороговых значе­ний, - 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V.

Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР. Корпус трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных изме­рений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые, в дальнейшем переключают при помощи симисторных ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9. Оптопары подключены так, что при снижении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на очередные 10V) отвод автотрансфор­матора. И наоборот, - увеличение пока­заний микросхемы А1 приводит к пере­ключению на понижающий отвод авто­трансформатора. Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симис-торные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VТ1 и VT2 (рис. 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение переход­ных процессов в схеме после включе­ния. Эта схема задерживает подключе­ние светодиодов оптопар к питанию.

Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914. Трансформатор Т1 - малогабаритный китайский трансформатор типа TLG, на первичное напряжение 220V и два вто­ричных по 12V (12-0-12V) и ток 300mА. Можно использовать и другой аналогич­ный трансформатор.

Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно.

Симисторы можно использовать другие, - все зависит от мощности нагрузки. Можно даже использовать в качестве элементов коммутации элекромагнитные реле.

Практически невозможно представить жизнь современного человека без использования им электроэнергии. Благо, линии электропередач в наше время протянулись, наверное, к каждому населенному пункту, включая и загородные дачные поселки. Но вот только качество подаваемой электроэнергии, выражающееся в стабильности напряжения и частоты, пока еще оставляет желать лучшего – многие потребители, увы, встречаются с перепадами этих параметров с пугающей регулярностью.

А вот большинство современной электромеханической или электронной бытовой техники таких перепадов очень не любит. Они приводят к некорректной работе устройств, к быстрому износу, а нередко – и, вообще, к мгновенному выходу из строя, иногда даже сопровождающимся созданием пожароопасной ситуации. Выход один – защищать свое имущество от подобных явлений установкой специальных приборов. Это могут быть реле контроля или стабилизатор напряжения 220 В для дачи какой выбрать для конкретного случая – будет рассмотрено в настоящей публикации.

На первый взгляд, складывается парадоксальная ситуация – развитие техники стремительно идет вперед, а проблемы со стабильностью напряжения питания не только не уходят в прошлое, а, наоборот, даже множатся. Но если вдуматься, то это объясняется достаточно просто.

К сожалению, приходится констатировать, что развитие новых или совершенствование старых линий электропередач существенно отстает от прогресса. По большей части, особенно в «периферийных» условиях, подача энергии осуществляется по тем же ЛЭП, которые когда-то возводились с учетом имеющихся тогда реалий. А если вспомнить, то в среднестатистической советской семье «аппаратное наполнение» ограничивалось холодильником, включаемым по вечерам телевизором, утюгом. Одним словом, потребление семьи лежало в пределах 2÷3 кВт. Если сравнить с современной картиной, когда быт человека перенасыщен электротехникой, становится понятно, что старым сетям справиться со столь возросшей нагрузкой – чрезвычайно сложно.

Мало того, старые ЛЭП «дряхлеют» от времени – окисляются контактные соединения, растет количество механических повреждений и т.п. Все это тоже не добавляет стабильности напряжения.

В условиях, когда происходит массовое включение бытовой техники, домашнего освещения возможностей линий электропередач может быть недостаточным, что приводит к просаживанию напряжения. Или другой вариант, когда на общей линии вдруг прекратилось потребление с большой нагрузкой (например, закончилась смена на предприятии) – вполне вероятен резкий скачок напряжения выше допустимых параметров.

Изношенность сетей, подстанций, распределительных щитов, халатность обслуживающего персонала нередко приводит к весьма распространенной и катастрофической для незащищенной электротехники ситуации – обрыву (отгоранию) «нулевого» провода. Посмотрите на схему:

При нормальном положении вещей каждая фаза со своей нагрузкой связана с общим «нулевым» проводом – корректное состояние напряжения и тока питания. Однако, в момент обрыва «нуля» ток начинает протекать между фазами, переменное напряжение на нагрузке накладывается, и в итоге вместо положенных 220 там может быть все 380÷400 В, что, безусловно, приведет к весьма печальным последствиям. Можно будет считать большой «удачей», если все закончится просто сгоранием прибора – нередко такие случаи заканчиваются пожарами.

К весьма распространенным причинам перепадов можно отнести и «человеческий фактор». Например, недостаточная квалифицированность электриков, обслуживающих местные линии или внутридомовые разводки зачастую приводит к «перекосу фаз» - основная нагрузка ложится на одну, в то время, как другие остаются или совсем не задействованными, или нагруженными в разы меньше.

Нередко свою «лепту» вносят и вовсе неграмотные действия хозяев домов и квартир – при проведении мелких самостоятельных ремонтов проводки или при ее неправильной прокладке неопытному человеку ничего не стоит перепутать провода, вызвав встречное наложение фаз, со всеми вытекающими последствиями, причем не только для своего жилья, но часто – и для соседского.

И, наконец, никогда нельзя сбрасывать со счетов стихийные факторы. Это могут быть обледенения проводов, повреждения, вызванные ураганным ветром или падением деревьев, грозовые разряды и т.п. Все это также может привести к скачкам напряжения как в ту, так и в другую сторону.

В результате при пониженном напряжении техника работает некорректно, не выполняет возложенных на нее функций, а довольно часто от этого быстро расходуют свой ресурс и выходят из строя силовые агрегаты, например, компрессоры холодильников или кондиционеров. Блоки питания сложной электронной техники не выдают необходимых фиксированных показателей напряжения, и вся работа подобного делается невозможной, сбиваются «прошитые» или внесенные программы, происходят сбои в модулях управления. При повышенном напряжении, особенно при резких скачках, значительно возрастает вероятность аварий первичных катушек многочисленных трансформаторов, перегрев и выгорание элементов электронных схем, плавление изоляции проводов – и многое другое.

Иными словами, если хозяева действительно заботятся о комфортности проживания и пользования электроприборами, о сохранности не только своей бытовой техники, но и самого жилья, они должны предпринять определенные шаги – установить соответствующее предохранительное и стабилизирующее оборудование.

Вариант решения – реле контроля напряжения

Настоящий, качественный стабилизатор напряжения – достаточно дорогой прибор, и его приобретение действительно должно быть оправданным. Возможно, есть смысл применить гораздо более дешевое, но эффективное решение.

Устройство, принцип работы и схемы подключения реле напряжения

Например, состояние электросетей в населенном пункте поддерживается на должном уровне, и перепады напряжения практически не досаждают жителям – если и случаются, то крайне редко и в небольшой амплитуде. Однако, как уже говорилось, никто не застрахован от каких бы то ни было стихийных проявлений или «человеческого фактора». А сложному оборудованию для выхода из строя даже одного раза может быть вполне достаточно.

В такой ситуации видится вполне оправданным применение более простых приборов – реле контроля напряжения.

Электронная схема этого небольшого по размерам устройства предусмотрена таким образом, что в процессе работы ведется постоянное отслеживание параметров переменного тока. В случае если показатели напряжения выходят за рамки установленного диапазона, реле срабатывает и разрывает эклектическую цепь, и скачок напряжения не способен принести вреда бытовой аппаратуре. После нормализации напряжение реле вновь замкнет цепь, и энергообеспечение будет восстановлено.

Большинство современных реле напряжения имеет возможность самостоятельной установки пользователем верхней и нижней границы допустимого диапазона. То есть, имея информацию о технических параметрах имеющегося в доме оборудования, требовательного к стабильности питания, несложно настроить подобную защиту.

Так как некоторые бытовые приборы (в частности, холодильники или насосы) очень не любят резкой смены цикла работы – включения и выключения, многие реле оснащаются функцией задержки включения на определенный промежуток времени. Этот интервал может быть задан самой схемой реле напряжения, или же устанавливаться пользователем.

Исполнение реле может быть различным. Чаще всего применяются компактные приборы, которые отлично подходят для установки на DIN-рейку распределительного щитка. Такие устройства рассчитаны на достаточно высокие показатели нагрузки.

Если же необходимо обеспечить защитой только какой-то один или несколько бытовых приборов с невысокой нагрузкой, то может применяться устройство, которое просто является своеобразным адаптером, вставляемым в розетку, и имеющим собственную розетку для подключения бытовой техники. Другой вариант – само по себе реле вместе с органами управления скомпоновано в розеточном корпусе. Можно приобрести и модель, оснащенную удлинительным кабелем и колодкой на несколько розеточных гнезд, схожее с обычным сетевым фильтром.

Если реле подключается на щитке, то обычно придерживаются следующей схемы:

L – фаза;

N – «ноль»;

1 – электрический счётчик;

2 – автомат на входе;

3 – реле контроля напряжения;

кN – клемма подключения «нулевого» провода;

кL – клеммы входа и выхода фазы.

Данная схема показывает пример использования одного мощного реле на весь дом. Однако, можно устанавливать такие приборы на выделенные участки внутридомовой сети, оснащенные собственными автоматами – принцип подключения при этом не изменяется.

Реле необходимо правильно подобрать по мощности. Существует правило – если оно устанавливается в цепи с автоматом, то его номинал по току должен быть на шаг выше. Например, если стоит автоматический выключатель на 25 А (5.5 кВт потребляемой мощности), то стоящее в связке с ним реле уже должно иметь номинал 32 А (7 кВт).

Впрочем, слишком перегружать контакты реле большими токами – нежелательно. При больших показателях потребляемой мощности (от 6÷7 кВт и выше) лучше включить в цепь электромагнитный контактор. Получается, что реле будет управлять контактором, подавая или прерывая ток на его катушку, а уже он, в свою очередь – обеспечивать прерывание и замыкание цепи нагрузки. Примерная схема подключения показана на иллюстрации:

4 – электромагнитный контактор;

А1 – клемма фазы управляющего напряжения;

А2 – клемма «ноля» управляющего напряжения;

гк L – группа контактов входа (от одного и более);

гк Т – группа контактов выхода (соответствует контактам входа).

Если в дом подведено трехфазна линия питания, но вся техника в доме использует только однофазное напряжение, то имеет смысл поставить три реле, на каждую фазу отдельно, и равномерно распределить нагрузку между ними. Кстати, при этом можно будет выделить отдельные группы приборов потребления, схожих по требовательности к стабильности напряжения, и задать на реле индивидуальные настройки, например:

1 группа – электронные приборы, требующей высокой стабильности напряжения – мультимедийная аппаратура, компьютеры и т.п. Такое оборудование обычно требует диапазона 200 ÷ 230 вольт.

2 группа – бытовая техника, оснащенная электроприводами (стиральные машины , холодильники, насосы, кондиционеры и т.п.). Здесь диапазон уже может быть несколько шире – от 190 до 235 вольт, но может потребоваться задержка обратного включения.

3 группа – приборы, малотребовательные к точным параметрам напряжения (резистивный обогрев, освещение и т.п.). Диапазон напряжения можно выставить еще шире, например, 170 ÷ 250 вольт.

Существуют, безусловно, реле контроля, предназначенные и специально для трехфазного потребления, но такой вариант будет уместен в том случае, если в доме действительно стоит техника, требующая 380 В (например, кухонная плита или мощная насосная станция). Дело в том, что при скачке напряжения хотя бы на одной фазе, реле обесточит все три – таково его устройство.

Выпускаются и более современные приборы, в которых предусматривается возможность индивидуальной настройки под каждую из трех фаз. Однако чаще получается, что приобрести три компактных однофазных реле средней мощности гораздо выгоднее, чем одно мощное трехфазное.

Следует правильно понимать, что реле не стабилизирует напряжения, а только лишь обеспечивает надежную защиту домашней электросети от последствий его скачков или провалов. То есть, повторимся, его необходимо ставить в том случае, если перепады – явление редкое, эпизодическое. А на случай кратковременного экстремального отключения, энергообеспечение необходимой аппаратуры вполне может быть обеспечено установкой блоков бесперебойного питания.

Видео: надежное реле напряжения Зубр D25

Кардинальное решение вопроса – установка стабилизатора напряжения

Устройство и принцип работы стабилизаторов напряжения

В том случае, если перепады напряжения не являются редкостью и происходят с «завидной» регулярностью, или же если пониженное или повышенное напряжение в сети чуть ли не является в данном поселке нормой, никак не обойтись без более кардинального решения – установки стабилизатора.

Эти приборы могут также быть компактными, предназначенными для обеспечения стабильного питания одного прибора или небольшой группы, или же представлять собой мощное устройство, способное обслужить всю домашнюю электросеть. Соответственно, стабилизаторы могут быть компактными, переносными (что бывает особенно важно именно для дачных условий, при непостоянном проживании за городом – их несложно возить с собой). Мощные приборы часто предполагают стационарную установку около распределительного щитка, и от них уже прокладываются линии питания к точкам потребления.

По принципу своего действия стабилизаторы можно разделить на три больших группы:

• Релейные стабилизаторы. В них применена трансформаторная схема вторичная обмотка которой имеет множество контуров с различным количеством витков. В зависимости от входного напряжения автоматика осуществляет релейное переключение обмоток для того, чтобы на выходе подавалось стабилизированное напряжение, близкое к нормативному 220 В.

Такие стабилизаторы привлекают невысокой, как правило, стоимостью, длительностью безотказной эксплуатации, достаточно «скромными» габаритами, способностью выдерживать перегрузки порядка 110% от номинальной мощности, широким диапазоном регулирования. Однако, присущи им и определенные недостатки. Так, стабилизация происходит нелинейно, ступенчато, что может быт ьдаже заметно, например, на приборах освещения. Количество ступеней регулировки обычно ограничено, поэтому высокой степень стабилизации они не отличаются (обычно в пределах ± 8%). Кроме того, людей с хорошим слухом может раздражать щелканье реле.

Впрочем, такие приборы вполне оправдывают свое предназначение в бытовых условиях и стоимость, поэтому пользуются очень широкой востребованностью.

• Электромеханические стабилизаторы оснащены сервоприводом, который перемещает съемные угольные щетки по кольцевому коллектору, на который выведены контакты обмотки автотрансформатора. Таким образом, меняется количество витков обмотки и, соответственно, выходное напряжение.

Цену на такие стабилизаторы тоже можно назвать вполне доступной. Точность регулировки у них выше, чем у релейных – порядка ± 2-3%. Однако недостатки – весьма существенны:

Скорость реакции на перепад напряжения – невысока, может доходить до 1÷2 секунд, что при значимых бросках напряжения может стать фатальным для требовательной аппаратуры.

Наличие вращающихся механизмов и узлов трения существенно снижают эксплуатационный ресурс прибора.

Работа стабилизатора с сервоприводом сопровождается слышимым шумом.

Впрочем, и такие стабилизаторы востребованы – для недорогой аппаратуры, не слишком требовательной к перепадам напряжения или используемой не столь часто.

• Современные стабилизаторы электронного типа собираются по схемам, в которых роль ключей отводится полупроводниковым приборам – симисторам или тиристорам.

Такие стабилизаторы отличаются очень высокой скоростью реакции, измеряемой буквально 10÷20 миллисекундами. Работа не сопровождается абсолютно никаким шумом. Точность стабилизации лежит в пределах, обычно 1,5%, и зависит от количества ступеней регулирования, которое может быть от 9 до 32 и более.

Приборы такого класса отличаются высокой надежностью и долговечностью. Единственным и=х недостатком, достаточно условным, можно назвать высокую цену.

Для обеспечения высокостабильного напряжения, необходимого для отдельных видов аппаратуры, могут применяться и инверторные стабилизаторы с двойным преобразованием тока – наиболее совершенные из всех.

Что оценивается при выборе стабилизатора напряжения?

• Прежде всего, владелец дома должен иметь представление, в каких пределах требуется регулировка напряжения, то есть каково возможное отклонение напряжения в местной сети. Обычно это определяется опытным путем – неоднократным замером напряжения, особенно в часы пиковых нагрузок или, наоборот, максимальной разгруженности сети.

Дело в том, что большинство стабилизаторов имеют собственное контрольное реле, которое отключит прибор, если поступающее напряжение выйдет за границы допустимого диапазона. Порог отключения, верхний и нижний, обязательно указывается в паспорте изделия.

• Следует заранее знать, какой стабилизатор потребуется – однофазный или трехфазный. Здесь подход схож с уже рассмотренным выше (выбор реле напряжения). Бывает выгоднее установить три стабилизатора небольшой мощности на каждую фазу, нежели один большой трехфазный. Но если в доме есть оборудование 380 В – то деваться некуда, только трехфазный.
• Важнейшим параметром является мощность (ватт-амперная характеристика) стабилизатора, то есть его способность выдержать предполагаемую нагрузку.

В этом вопросе необходимо особая внимательность и точный расчет. Проще всего, если домашняя сеть работала устойчиво, ориентироваться на номинал автомата, установленного на входе. Например, если стоит автомат на 32 ампера, то можно приобрести стабилизатор 32 × 220 = 7040 ВА ≈ 7000 ВА.

Дело в том, что при подсчете мощности многие неопытные пользователи ориентируются только на номинальные показатели используемых приборов. Это справедливо только для техники, в которой используется только активная нагрузка – нагреватели, лампы накаливания, и т.п. Но если бытовые приборы оснащены двигателями или компрессорами, то необходимо принимать в расчет еще и реактивную мощность, которая расходуется на создание условий для работы привода (например, электромагнитных полей). Суммарная мощность в таких приборах может существенно превышать номинальную.

Обычно в техдокументации приборов подобного класса указывается коэффициент мощности - cos φ. Полную мощность при этом можно вычислить по формуле:

Wп = Wн: cos φ

Wн - номинальная мощность прибора.

Есть еще один нюанс. Многие электроприборы в момент включения потребляют пусковой ток, который может значительно превосходить номинальные показатели. Так, при запуске компрессора холодильника или при включении насоса скачок может достигать даже трехкратных значений – это также необходимо учесть при расчете необходимой мощности.

Некоторые поправочные коэффициенты, с учетом cos φ и пускового тока, приведены в таблице ниже:

Но и это – еще не все. Наверное, всем понятно, что энергия ниоткуда браться не может, то есть при стабилизации сетевого напряжения неизбежны потери мощности. Этот параметр определяется коэффициентом трансформации. Если прибор работает в идеальных условиях, то потерь нет, и коэффициент близок к единице. Но с ростом отклонения напряжения возрастает и коэффициент. Примерные значения отражены в таблице ниже:

Например, расчетная мощность подключаемой к стабилизатору нагрузки получилась 2500 Вт. Наблюдениями установлено, что порог падения напряжения в сети в среднем составляет 170 В. Значит, необходимо умножить 2500 еще и на коэффициент 1,35, что в итоге даст 3375 ВА.

Чтобы упростить читателю самостоятельные расчеты, ниже размещен калькулятор. При внесении данных в него следует указать те электрические приборы и инструменты, которые с большой долей вероятности могут использоваться одновременно. Естественно, здесь необходим разумный подход, чтобы не получить немыслимо высоких значений. Вероятность одновременного использования всех приборов одновременно – невысока, а кроме того, грамотных хозяева могут регулировать применение энергоемкой техники и инструмента так, чтобы не перегружать сеть.

Практически каждый человек знает, что перепады напряжения могут повлиять на работу бытовой техники. Чтобы выровнять ток в домашних условиях вам необходимо использовать стабилизатор напряжения. Если у вас нет желания покупать это устройство, тогда мы расскажем, как сделать стабилизатор напряжения своими руками.

Основные элементы стабилизатора напряжения

Перед тем как изготовить стабилизатор напряжения вам необходимо изучить его составные части. Чтобы собрать простой выравниватель тока вам потребуются стандартные навыки. Самодельный стабилизатор напряжения для дома состоит из:

1. Конденсатора.
2. Нескольких диодов.
3. Резистора.
4. Проводов, которые соединят микросхемы.

Если вы возьмете старый сварочный аппарат , тогда он идеально справиться с этой задачей. Переделать сварочный аппарат в стабилизатор не составляет труда. Не у всех людей есть ненужный сварочный аппарат и поэтому мы решили рассмотреть другой способ изготовления стабилизатора напряжения своими руками. Импульсный стабилизатор сложно изготовить своими руками. Именно поэтому в этой статье мы рассмотрим изготовление линейного стабилизатора самостоятельно. также поможет защитить проводку.

Изготовление самодельного стабилизатора

Основой любого выпрямителя считается трансформатор. Это устройство представляет собою две небольшие катушки, которые в процессе работы образуют индуктивную электромагнитную связь. Эту взаимосвязь можно выразить формулой, которая изображена на фото ниже:

Формула считается не идеальной, так как она позволяет понижать или повышать напряжение. Если изучить статистику, тогда можно понять, что в 90% случаев потребители получают пониженный ток. Именно поэтому вам необходимо сделать повышающий трансформатор. Число его витков должно быть не менее 2000 тысяч. Для расчета витков следует использовать следующую формулу:

Также вам следует изучить вторую часть формулы, которая изображена ниже:

Теперь ваш стабилизатор напряжения, который будет увеличивать ток на заданную величину готов. Иногда потребитель может столкнуться со скачками напряжения. Именно поэтому формула примет следующие значения:

Для изменения сопротивления в сети вы сможете использовать реостат. Вам сложно будет управлять этим устройством вручную. Именно поэтому благодаря микросхеме вы сможете его полностью автоматизировать. Наиболее простым способом считается вывод тока с трансформатора на конденсатор.

Этот способ считается достаточно архаичным. Если у вас нет желания с ним заморачиваться, тогда лучше всего использовать УЗО. В этом случае, если напряжение в квартире или доме возрастет, тогда УЗО просто отключит его подачу. В остальное время трансформатор самостоятельно сможет выравнивать напряжение. При повышенном напряжении вам необходимо использовать понижающий трансформатор. Собирать его можно также как и этот. Только обмотка на второй катушке обязательно должна быть из толстой проволоки. Если вы желаете получить хороший эффект, тогда необходимо собрать оба трансформатора.

Я уже публиковал статью про то, как определить, . Там в основном уделялось внимание тому, какого типа стабилизатор лучше – релейный, электромеханический, симисторный. Есть у меня и другие, рекомендую.

Ну а в этой статье я постараюсь ответить на главный вопрос –

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения по мощности

Выбор мощности стабилизатора напряжения при покупке, одна из важнейших задач, выполнив правильно которую вы обеспечите себе и технике спокойную долгую жизнь.

• посмотрите какой вводной автомат у Вас на фазе. Это косвенно определяет уровень нагрузки разрешенной для Вашего объекта (дома). Нет смысла брать существенно выше номинал по мощности. Например у Вас 25 А автомат. То есть ограничение по мощность 25А*220В=5500 ВА то есть можно взять 5000 ВА или 8500 ВА стабилизатор, нет смысла брать больше. Кроме того, появляется вероятность выключения вводного автомата при включении мощного стабилизатора (высокие пусковые токи стабилизатора, в котором всегда присутствует мощный трансформатор, “выбивают” автомат).
• Посчитайте суммарную нагрузку всех приборов. Разделите ее на две части – с двигателями и без. Это необходимо сделать для того, чтобы учесть правильно пусковые и реактивные токи

Приблизительные мощности бытовых электроприборов приведены в Таблице 1:

Таблица 1. Номинальная потребляемая мощность бытовых приборов.

Вольт-Амперы и Ватты – в чем разница?

Для всех приборов без двигателя мощности просто суммируются, а мощность указанную на приборах с двигателями в Вт, нужно увеличить на 30-40%, чтобы получить её в Вольт-Амперах (ВА).

Для чего это нужно? Дело в том, что у приборов, имеющих в своем составе индуктивности (трансформаторы, электродвигатели) мощность, выраженная в Ваттах, меньше, чем мощность, выраженная в Вольт-Амперах в cosφ раз. cosφ (косинус фи, меньше либо равен 1) – это поправочный коэффициент, учитывающий реактивную составляющую, возникающую из-за индуктивных элементов. Обычно он указывается на корпусе прибора, но если его нет, то его можно принять 0,7 – 0,8.

Можно записать такое правило:

Вт=ВА * cosφ

В Вольт-Амперах измеряется полная мощность, которая состоит из активной и реактивной составляющих. Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт), и всегда равна или меньше реактивной мощности (ВА).

Маркетологи, чтобы представить товар в выгодном свете, потребляемую мощность электроприборов указывают, как правило, в Вт (это меньше, чем в ВА), а мощность таких приборов, как генераторы и стабилизаторы, указывают в ВА, чтобы казалось больше.

Я тоже в этой статье мощность в основном привожу в ВА, чтобы “привязаться” к мощностям стабилизаторов.

Пусковые токи

Есть еще понятие пусковых токов, это когда в момент включения устройство требует такого количества энергии, которое в несколько раз превышает потребляемую энергию в штатном режиме.

В Таблице 2 приведены средние пусковые токи на электроприборы.

Таблица 2. Пусковые токи потребителей электроэнергии.

Про пусковые токи ламп накаливания можно почитать в статье про накаливания

При покупке стабилизатора нужно учитывать пусковые токи только у приборов последней строчки Таблицы 2, поскольку они имеют большую длительность. Короткими пусковыми токами можно пренебречь.

Нужно учесть, что пусковые токи не действуют одновременно, и для их учета можно взять самый мощный прибор. Хотя, бывают моменты, когда при включении питания к сети подключаются сразу все приборы. Это очень вредно не только для стабилизатора, но и для электропроводки вообще. Поэтому, подавая питание, включайте приборы по очереди, это можно делать групповыми автоматами.

Я всегда так делаю.

Выбор стабилизатора по рабочему напряжению

Очень важно, прежде чем покупать это недешёвое устройство, проанализировать причину нестабильного напряжения, а потом уже переходить к выбору модели и мощности стабилизатора.

При выборе мощности также нужно учитывать то, что при пониженном входном напряжении выходная мощность стабилизатора уменьшается . При понижении входного напряжения до 170В мощность падает на 30-50% в зависимоти от вида и КПД стабилизатора.

Эта особенность стабилизаторов приводится на графике, который обычно есть в инструкции:

Если напряжение в сети обычно занижено, то надо быть готовым, что при напряжении 150 В стабилизатор на 10 кВт будет уходить в ошибку по перегрузке при выходной мощности менее 7 кВт. Энергия не может браться ниоткуда, за всё надо платить. И мощность при пониженном напряжении может повыситься только за счет повышения тока.

Эта особенность стабилизаторов усугубляет проблемы и без того изношенных сетей. Ведь чем больше люди ставят стабилизаторы, тем больше потребляется ток, и тем больше проседает напряжение у соседей, которые ещё не купили стабилизатор. Замкнутый круг, в котором выигрывает тот, кто первый вложит деньги.

После 250 В мощность стабилизатора также ограничивается из-за перегрева, что видно на графике.

Поэтому, для правильного выбора стабилизатора замерьте напряжение в сети, поизучайте как сильно оно моргает, как сильно мигают лампочки. Это дает представление о просадках (обычно лампочка “на глаз” затухающая в два раза, получает не 220 Вольт, а 170-180 В.)

Исходя из замеренных реальных напряжений в доме, нужно определиться не только с мощностью стабилизатора, но и с диапазоном работы. Например, если напряжение постоянно занижено, нужно выбрать “повышающий” стабилизатор, а если завышено – широкодиапазонный.

Теперь перейдём к конкретным случаям выбора стабилизатора – для всего дома, для котла, для холодильника, и т.д.

Пример: Рассмотрим дом, два этажа, одна фаза. Вводной автомат – 50А. В доме свет, стиральная машина, холодильник, телевизор, компьютер. Итак, автомат ограничивает нагрузку 50*220=11000 ВА.

Не факт, что ввод и домашняя проводка выдержит ток 50А, но для оценки максимального тока можно выбрать этот способ.

Посмотрим, что дает наша нагрузка если ее включить одновременно.
Без двигателя: свет (50+50+50+50+50) + телевизор (300) + компьютер (700) = 1250 ВА.

С двигателем: стиральная машина 2000 Вт/0,7 = 2850 ВА
Итого суммарно: 1250 + 2850 = 4100 ВА.

Замеряем напряжение вечером, допустим 190 Вольт. При выборе стабилизатора для такого дома оптимальная мощность с запасом будет 5000 ВА. Если планируете добавить нагрузку и иметь запас, то лучше взять 8500 ВА.

Далее рассмотрим случаи, когда применение стабилизатора для всего дома нецелесообразно. Но для отдельных особо чувствительных потребителей стабилизатор всё же нужен. Это поможет решить проблему с напряжением и сэкономить средства.

Выбор стабилизатора напряжения для котла

Надежная и безаварийная работа газовых возможна только при соблюдении определенных условий, а именно при наличии качественного электропитания. К сожалению именно с этим непременным условием чаще всего возникают проблемы. Для решения этой проблемы необходимо установить стабилизатор напряжения для котла. Прежде всего рассмотрим причины, по которым мы хотим установить стабилизатор напряжения, а затем остановимся на таком вопросе, какой именно стабилизатор напряжения для котла нам необходим.

В чем же заключается опасность колебаний напряжения для отопительной техники?

1. Несмотря на то, что контроллер (или проще говоря компьютер, управляющий котлом) имеет свой собственный стабилизатор напряжения, его нормальное функционирование гарантировано при напряжении питающей сети 220 плюс минус 10%В. Сбой в его работе может создать аварийную ситуацию.
2. Арматура котла включает в себя электромагнитные клапаны и задвижки. Пониженное напряжение приводит к их неполному закрытию или открытию, а повышенное к выходу из строя. Эти обстоятельства так же требуют установить стабилизатор напряжения для котла.
3. Изменение режима работы вентиляторов приводит к изменению состава топливной смеси и неустойчивому горению.
4. При значительных отклонениях напряжения питающей сети вентиляторы и насосы имеют высокую степень вероятности выхода из строя.

Практически все производители отопительной техники рекомендуют установить стабилизатор напряжения котла и у многих это является одним из условий предоставления гарантии.

Кроме того, для питания котла я рекомендую (UPS) типа Онлайн, чтобы при кратковременных отключениях электроэнергии котёл продолжал работать. Речь идёт о времени отключения 5-60 минут, в зависимости от емкости батареи ИБП. Кроме того, Онлайн ИБП с двойным преобразованием выдает чистую синусоиду и предохраняет электронику котла от возможных кратковременных (менее 10мс) скачков напряжения, с которыми ни один стабилизатор не успеет справится.

ИБП должен быть специальным, для котлов, со сквозным нулём – для правильной работы розжига.

Такие траты окупятся долгим сроком службы котла. Утешением может послужить то, что стабилизатор для котла должен иметь небольшую мощность – не более 500 ВА.

Выбор стабилизатора напряжения для компьютера

Компьютер состоит из системного блока и монитора. Поэтому мощность надо суммировать. Также если в стабилизатор включены еще и дополнительные приборы (сканер, принтер и т.д.) то всю мощность надо просуммировать и полученный результат сравнить с линейкой номиналов рассматриваемых стабилизаторов напряжения. Как правило, для домашнего компьютера можно выбрать стабилизатор мощностью не более 1000 Вт.

Для компьютера также рекомендую вместо стабилизатора применить Smart UPS (интерактивные ИБП). Они содержат в себе функцию стабилизации (релейного типа) и имеют аккумулятор. Таким образом, и напряжение будет относительно стабильным, и резерв обеспечен.

Стабилизатор напряжения для холодильника

В данном случае мы имеем отношение с более сложным прибором, который имеет и пусковые токи и реактивную составляющую (cosφ Смотрим какая мощность в Ваттах указана на шильдике (паспорте) холодильника. Далее делим ее на 0,7 (учет реактивной составляющей) и умножаем на 2 (учет пускового тока). Таким образом мы подберем правильно стабилизатора для холодильника.

Допустим холодильник 500 Вт, тогда получается что для него оптимально подойдет (500/0,7*2 = 1428) стабилизатор напряжения 1,5 кВт.

Кроме того, при выборе стабилизатора для холодильника нужно учесть, чтобы в стабилизаторе обязательно была задержка включения более 5 сек. Это нужно для правильной надежной работы компрессора.

Выбор стабилизатора напряжения для стиральной машины

Если стиральная машина при пониженном напряжении плохо работает, когда все остальные домашние приборы чувствуют себя удовлетворительно, разумно поставить стабилизатор только для стиральной машины.

Выбор стабилизатора для стиральной машинки похож на выбор стабилизатора напряжения для холодильника, только не нужно умножать на 2, т.к. пусковые токи тут существенно меньше чем токи у компрессора холодильника.

Допустим, стиральная машина 2000 Вт. Тогда мы делим на 0,7, получаем 2857 ВА, то есть ближайший номинал – 3 кВА.

В итоге, выбор стабилизаторов напряжения – не такое уж и сложное дело.

Считаю, что стабильное напряжение – это, конечно, хорошо. Но если напряжения нет, то и стабилизировать нечего. Поэтому – советую обратить внимание на, для резервного бесперебойного питания своего дома.

Выкладываю инструкции к стабилизаторам напряжения.
/ Паспорт на электромеханические стабилизаторы Suntek СНЭТ-550, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 8500, 11000 автотрансформаторного типа., pdf, 422.48 kB, скачан:560 раз./

/ Руководство по эксплуатации стабилизаторов напряжения электронного типа (на реле) СНЭТ-550, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 8500, 11000, pdf, 224.91 kB, скачан:567 раз./

Напряжение электросети у потребителей значительно отличается в связи с потерями в линии. Снижение напряжения может достигать значительных величин и вызвать сбой в работе приборов и устройств. Особенно страдают от нестандартного напряжения бытовые приборы оснащённые электродвигателями: холодильники, стиральные машины, пылесосы, водяные насосы и электроинструмент.

Повышенное напряжение электросети ведёт к интенсивному нагреву обмоток электродвигателя и износу коллектора, пробою изоляции. Пониженное напряжение оказывает не лучшее влияние: не запускаются электродвигатели или включаются рывками, что приводит к преждевременному износу пускорегулирующей аппаратуры.

Выход из создавшего положения довольно прост - установить вольтодобавочный трансформатор, суммарное напряжение вторичной обмотки и электросети станет близким к стандартному напряжению питания. Отрицательного влияния на электросеть такое устройство не оказывает. Наличие устройства поддержания напряжения электросети позволяет защитить электроприборы как от повышенного, так и от пониженного значения.

В данном устройстве силовой трансформатор небольшой мощности используется для увеличения напряжения при неизменной мощности потребления. В реальном устройстве достаточно несколько увеличить напряжение электросети вольтодобавкой, а затем стабилизировать. Разница входного и выходного напряжения используется на компенсацию при пониженном напряжении, повышенное напряжение сети снижается транзисторным регулятором.

Характеристики прибора:
Напряжение электросети 160-250 Вольт.
Вторичное напряжение 220 Вольт.
Мощность нагрузки до 2000 Ватт.
Ток нагрузки до 5 Ампер.
Вес 2кг.

Цена прибора в основном состоит из цены силового трансформатора типа ТС180-ТС320 от старых телевизоров и не превышает 500 рублей. Хорошо зарекомендовали трансформаторы типа ТН или ТПП с током вторичных обмоток в 6-8 Ампер при общем напряжении вторичных обмоток 24-36 Вольт. Схема устройства стабилизации напряжения состоит: из силового трансформатора T1, мощного диодного моста VD1 силовой цепи и ключевого транзистора VT1.

Цепи отслеживания напряжения ошибки состоят из диодного моста VD2 и усилителя ошибки на параллельном стабилизаторе DA1.

Повышение напряжения в сети приводит к увеличению напряжения во вторичной обмотке силового трансформатора 3Т1,напряжение на конденсаторе С3 увеличивается, что приводит к открыванию параллельного стабилизатора DA1 и шунтированию напряжения на резисторе R7.Напряжение на затворе полевого транзистора VT1 падает и приводит к его закрытию, что ограничивает вторичное напряжение на клеммах ХТ3, ХТ4.

Пониженное напряжение электросети приводит к обратному процессу - снижению напряжения на вторичных обмотках трансформатора, закрытию параллельного стабилизатора на м/с DA1 и открытию полевого транзистора VT1, что приводит к увеличению напряжения на вторичных обмотках.

Наладка схемы заключается в установке пределов стабилизации выходного напряжения. После включения (желательно на активную нагрузку в виде настольной лампы) резистором R5 выставляется выходное напряжение 225 вольт, подключив более мощную нагрузку в 1-1,5 квт (с соблюдение техники безопасности) - подкорректировать в пределах 220 Вольт.

Через 5-10 минут работы устройство и нагрузку отключить от электросети, проверить тепловые режимы всех радиодеталей, они не должны быть горячими, в ином случае увеличить радиатор ключевого транзистора.

Ввиду разброса усиления мощного полевого транзистора N-типа, начальное смещение можно подкорректировать подбором сопротивления резистора R4 -тока затвора. Транзистор закрепить на радиаторе 50*50*20мм через слюдяную прокладку.

Печатный монтаж схемы и трансформатор установлены в подходящем корпусе размеры которого зависят от габаритов трансформатора Т1. Индикатор работы устройства HL1 и выключатель сети SA1 с предохранителями FU1, FU2 - расположены сверху и сбоку корпуса.

При использовании металлического корпуса применить сетевую вилку с заземляющим ножом, вывод которого подключить к корпусу.

Радиодетали устройства в основном заводского исполнения, трансформатор используется без переделки: вторичная обмотка 2Т1 состоит из двух параллельных обмоток на 36 вольт, третья обмотка 3Т1 напряжением 6,3 вольта. Резисторы типа МЛТ или С29 .Подстроечные типа СП или СПО.

Силовые провода, обозначенные на схеме более толстыми линиями выполнить многожильным проводом сечением не менее 4мм., остальные соединения 0,5 мм.

Список радиоэлементов

Зачастую для безопасного использования, например, телевизора, как правило, в сельской местности, нужен однофазный стабилизатор напряжения 220В , который при сильном понижении напряжения в электросети выдает на своем выходе номинальное выходное напряжение 220 вольт.

Помимо этого, при эксплуатации большинства типов бытовой электронной техники желательно использовать такой стабилизатор напряжения, который не создает изменений в синусоиде выходного напряжения. Схемы аналогичных стабилизаторов на 220 вольт приводятся во многих журналах по радиоэлектронике.

В данной статье приведем пример одного из вариантов подобного устройства. Схема стабилизатора в зависимости от фактического напряжения в сети имеет 4 диапазона автоматической установки выходного напряжения. Это способствовало значительному расширению границ стабилизации 160…250 вольт. И при всем при этом напряжение на выходе обеспечивается в пределах нормы (220В +/- 5%).

Описание работы однофазного стабилизатора напряжения 220 вольт

В электрическую схему устройства входят 3 пороговых блока, выполненные по принципу , состоящие из стабилитрона и резисторов (R2-VD1-R1, VD5-R3-R6, R5-VD6-R6). Так же в схеме имеются 2 транзисторных ключа VT1 и VT2, которые управляют электромагнитными реле К1 и К2.

Диоды VD2 и VD3 и фильтрующий конденсатор С2 образуют источник постоянного напряжения для всей схемы. Емкости С1 и С3 предназначены для гашения незначительных скачков напряжения в сети. Конденсатор С4 и сопротивление R4 — “искрогасительные” элементы. Для предотвращения выбросов напряжения самоиндукции, в обмотках реле при их отключении в схему добавлены два диода VD4 и VD7.

При безупречной работе трансформатора и пороговых блоков, каждый из 4-х диапазонов регулирования создавал бы интервал напряжения от 198 до 231 вольт, а вероятное сетевое напряжение могло бы находиться в районе от 140…260 вольт.

Тем не менее, в действительности нужно брать во внимание разброс параметров радиодеталей и нестабильность коэффициента трансформации трансформатора при разных нагрузках. В связи с этим у всех 3-х пороговых блоков диапазон выходного напряжения уменьшены по отношению к выходному напряжению: 215±10 вольт. Соответственно сузился и интервал колебания на входе до 160…250 вольт.

Этапы работы стабилизатора:

1. Когда напряжение в электросети меньше 185 вольт, на выходе выпрямителя напряжение мало, для того чтобы сработал один из пороговых блоков. В этот момент контактные группы обоих реле находятся, так как указано на принципиальной схеме. Напряжение на нагрузке равно напряжению сети плюс напряжение вольтодобавки, снимаемое с обмоток II и III трансформатора Т1.

2. Если же напряжение в сети находится в диапазоне 185…205 вольт, то стабилитрон VD5 находится в открытом состоянии. Ток идет через реле К1, стабилитрон VD5 и сопротивления R3 и R6. Этого тока не хватает для того чтобы сработало реле К1. Из-за падения напряжения на R6 происходит открытие транзистора VT2. Этот транзистор в свою очередь включает реле К2 и контактная группа К2.1 переключает обмотку II (вольтодобавка)

3. Если же напряжение в сети находится в диапазоне 205…225 вольт, то в открытом состоянии уже находится стабилитрон VD1. Это приводит к открытию транзистора VT1, по причине этого отключается второй пороговый блок и соответственно транзистор VT2. Реле К2 отключается. В тоже время включается реле К1 и контактной группой К1.1. переходит в другое положение, при котором обмотки II и III не задействованы и поэтому на выходе напряжение будет такое же как и на входе.

4. Если же напряжение в сети находится в диапазоне 225…245 вольт открывается стабилитрон VD6. Это способствует активации третьего порогового блока, что приводит к открытию обоих транзисторных ключей. Оба реле включены. Сейчас уже к нагрузки подключена обмотка III трансформатора Т1, но в противофазе с сетевым напряжением (“минусовая” вольтодобавка). На выходе в данном случае также будет напряжение в районе 205…225 вольт.

При настройке диапазона регулирования нужно тщательно подобрать стабилитроны, поскольку, как известно, они могут значительно отличаться разбросом напряжения стабилизации.

Вместо КС218Ж (VD5) возможно применить стабилитроны КС220Ж. Данный стабилитрон непременно должен быть с двумя анодами, поскольку в интервале сетевого напряжения 225…245 вольт, когда стабилитрон VD6 открывается, открываются и оба транзистора, цепь R3 — VD5 шунтирует сопротивление R6 порогового блока R5-VD6-R6. Для ликвидации шунтирующего воздействия, стабилитрон VD5 должен быть с двумя анодами.

Стабилитрона VD5 на напряжение не более 20В. Стабилитрон VD1 — КС220Ж (22 В); возможно собрать цепь из двух стабилитронов - Д811 и Д810. Стабилитрон КС222Ж (VD6) на 24 вольт. Его возможно поменять на цепь из стабилитронов Д813 и Д810. Транзисторы из серии . Реле К1 и К2 - РЭН34, паспорт ХП4.500.000-01.

Трансформатор собран на магнитопроводе ОЛ50/80-25 из стали Э360 (или Э350). Лента толщиной — 0,08 мм. Обмотка I — 2400 витков намотанных проводом ПЭТВ-2 0,355 (для номинального напряжения 220В) . Обмотки II и III равные, содержат каждая по 300 витков провода ПЭТВ-2 0,9 (13,9 В).

Настраивать стабилизатор необходимо при подключенной нагрузке, для того чтобы была учтена нагрузка на трансформатора Т1.

Феррорезонансный стабилизатор , возьмите трансформатор, первичная обмотка которого без каких-либо отрицательных последствий для себя выдерживает , в несколько раз превышающее входное. Последовательно в ней включите бумажный конденсатор, емкость которого подберите экспериментальным путем таким образом, резонансная частота контура, образованного этим конденсатором и первичной обмоткой, оказалась равна частоте питающей сети. Конденсатор также должен выдерживать напряжение, в несколько раз превышающее входное. Связано это с тем, что при резонансе оно значительно повышается. Вторичную обмотку рассчитайте таким образом, чтобы именно при таком, повышенном напряжении на первичной напряжение на вторичной было равно требуемому. Используйте такой стабилизатор только в сетях переменного тока и только при условии стабильной частоты. Совместно с генератором, оборудованным ДВС, такой стабилизатор будет работать очень плохо.

Для изготовления параметрического стабилизатора постоянного напряжения возьмите стабилизирующий элемент - газовый или полупроводниковый стабилитрон. Последний включите в обратной полярности, поскольку в прямой он открывается как обычный диод. Последовательно включите резистор, сопротивление которого рассчитайте по формуле: R=(Uвх-Uст)/(Iст+Iн), где UВх - входное напряжение, Uст - напряжение стабилизации, I - ток стабилизации, который можно взять близким к току нагрузки, Iн - ток нагрузки.

Стабилитрон возьмите рассчитанный на максимальный ток не меньше суммы Iст и Iн. Мощность резистора рассчитайте по формуле: P=(Uвх-Uст)(Iст+Iн).
Перед расчетами все единицы переведите в систему СИ, и результаты получатся в ней же. Выходное напряжение снимите со стабилитрона.

Чтобы сделать компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, возьмите микросхему 7805, 7806, 7809, 7812 или 7815, в зависимости от того, какое вам необходимо напряжение на выходе (соответственно, 5, 6, 9, 12 или 15 В). Установите ее на крупный теплоотвод. Возьмите два оксидных конденсатора емкостью 1000 мкФ, рассчитанные на напряжение в 25 В. Минусовые выводы обоих конденсаторов подключите ко второму выводу микросхемы, плюсовой вывод первого конденсатора - к ее выводу 1, плюсовой вывод второго - к ее выводу 3. Параллельно каждому из оксидных конденсаторов включите по керамическому любой емкости. Возьмите источник нестабильного напряжения, превышающего требуемое стабильное примерно на четыре вольта. "Плюс" его подключите к выводу 1 микросхемы, "минус" - к выводу 2. С вывода 3 снимите положительный полюс стабильного напряжения, с вывода 2 - отрицательный. Максимальный выходной ток для микросхем 7805 и 7806 равен 3 А, для остальных - 1,5 А. Для микросхем с буквами M и тем более L в середине обозначения он значительно меньше.

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.

Виды стабилизаторов напряжения

В настоящее время применяются следующие виды стабилизаторов:

• Феррорезонансные;
• Сервоприводные;
• Релейные;
• Электронные;
• Двойного преобразования.

Феррорезонансные стабилизаторы конструктивно являются самыми простыми устройствами. Они состоят из двух дросселей и конденсатора и работают на принципе магнитного резонанса. Стабилизаторы такого типа отличаются высокой скоростью срабатывания, очень большим сроком эксплуатации и могут работать в широком диапазоне напряжения на входе. В настоящее время их можно встретить в медицинских учреждениях. В быту практически не применяются.

Принцип действия сервоприводного или электромеханического стабилизатора основан на изменении величины напряжения с помощью автотрансформатора. Устройство отличается исключительно высокой точностью установки напряжения. Вместе с тем скорость стабилизации самая низкая. Электромеханический стабилизатор может работать с очень большими нагрузками.

Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции трансформатор с секционированной обмоткой. Выравнивание напряжения осуществляется с помощью группы реле, которые срабатывают по командам с платы контроля напряжения. Прибор имеет относительно высокую скорость стабилизации, но точность установки заметно ниже за счёт дискретного переключения обмоток.

Электронный стабилизатор работает по такому же принципу, только секции обмотки регулирующего трансформатора переключаются не с помощью реле, а силовыми ключами на полупроводниковых приборах. Точность электронного и релейного стабилизатора приблизительно одинаковая, но скорость электронного устройства заметно выше.

Стабилизаторы двойного преобразования , в отличие от других моделей, не имеют в своей конструкции силового трансформатора. Коррекция напряжения осуществляется на электронном уровне. Устройства этого типа отличаются высокой скоростью и точностью, но их стоимость намного выше, чем у других моделей. Стабилизатор напряжения 220 вольт своими руками, несмотря на кажущуюся сложность, может быть реализован именно на инверторном принципе.

Электромеханический стабилизатор

Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов:

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

В основе работы 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. 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 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 , 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.

Идеальным вариантом работы электросетей является изменение значений тока и напряжения как в сторону уменьшения, так и увеличения не более чем на 10% от номинальных 220 В. Но поскольку в реальности скачки характеризуются большими изменениями, то электроприборам, подключенным к сети напрямую, грозит потеря проектных возможностей и даже выход из строя.

Избежать неприятностей поможет использование специального оборудования. Но поскольку оно отличается весьма высокой ценой, то многие предпочитают собирать стабилизатор напряжения сделанный своими руками. Насколько оправдан такой шаг и что потребуется для его реализации?

Конструкция и принцип действия стабилизатора

Конструкция прибора

Решив собрать прибор самостоятельно придется заглянуть внутрь корпуса промышленной модели. Она состоит из нескольких основных деталей:

• Трансформатора;
• Конденсаторов;
• Резисторов;
• Кабеля для соединения элементов и подключения устройства.

Принцип действия самого простого стабилизатора основан на работе реостата. Он повышает или понижает сопротивление в зависимости от силы тока. Более современные модели обладают широким набором функций и способны в полной мере защитить бытовую технику от скачков напряжения в сети.

Виды приборов и их особенности

Виды и их применения

Классификация оборудования зависит от методов, используемых для регулировки тока. Поскольку эта величина представляет собой направленное движение частиц, то воздействовать на нее можно одним из способов:

• Механическим;
• Импульсным.

Первый основывается на законе Ома. Приборы, работа которых основана на нем называют линейными. Они включают в себя два колена, которые соединяются при помощи реостата. Поданное на один элемент напряжение проходит по реостату и таким образом оказывается на другом, с которого поступает к потребителям.

Приборы этого типа позволяют очень только выставлять параметры выходного тока и могут быть модернизированы дополнительными узлами. Но использовать такие стабилизаторы в сетях, где разница между входным и выходным током велика нельзя, так как они не смогут обезопасить бытовую технику от КЗ при больших нагрузках.

Смотрим видео, принцип работы импульсного прибора:

Импульсные модели работают по принципу амплитудной модуляции тока. В цепи стабилизатора используется выключатель, разрывающий ее через определенные промежутки времени. Такой подход позволяет равномерно накапливать ток в конденсаторе, а после его полной зарядки и далее на приборы.

В отличие от линейных стабилизаторов импульсные не имеют возможности задавать определенную величину. В продаже встречаются модели повышающе-понижающие – это идеальный выбор для дома.

Также стабилизаторы напряжения делятся на:

1. Однофазные;
2. Трехфазные.

Но так как большинство бытовых приборов работают от однофазной сети, то в жилых помещениях используют как правило оборудование, относящееся к первому типу.

Приступаем к сборке: комплектующие, инструменты

Поскольку наиболее эффективным считается симисторный аппарат, то в своей статье мы рассмотрим, как самостоятельно собрать именно такую модель. Сразу следует отметить, что этот стабилизатор напряжения, выполненный своими руками, будет выравнивать ток при условии, что входное напряжение находится в диапазоне от 130 до 270В.

Допустимая мощность приборов, подключаемых к такому оборудованию не сможет превышать 6 кВт. При этом переключение нагрузки будет осуществляться за 10 миллисекунд.

Что касается комплектующих, то для сборки такого стабилизатора понадобятся следующие элементы:

• Блок питания;
• Выпрямитель для измерения амплитуды напряжения;
• Компаратор;
• Контроллер;
• Усилители;
• Светодиоды;
• Узел задержки включения нагрузки;
• Автотрансформатор;
• Оптронные ключи;
• Выключатель-предохранитель.

Из инструментов буду необходимы паяльник и пинцет.

Этапы изготовления

Чтобы собрать стабилизатор напряжения 220В для дома своими руками сначала нужно подготовить печатную плату размером 115х90 мм. Она изготавливается из фольгированного стеклотекстолита. Схема размещения деталей может быть напечатана на лазерном принтере и при помощи утюга перенесена на плату.

Смотрим видео, самодельный несложный прибор:

схема электрическая принципиальная

• магнитопровод площадью сечения 1,87 см²;
• три кабеля ПЭВ-2.

Первый провод используется для создания одной обмотки, при этом его диаметр составляет 0,064 мм. Число витков должно равняться 8669.

Два оставшихся провода потребуются для выполнения других обмоток. Они отличаются от первого диаметром, составляющим 0,185 мм. Количество витков для этих обмоток будет равно 522.

Если хотите упростить себе задачу, то можно воспользоваться двумя готовыми трансформаторами ТПК-2-2 12В. Их соединяют последовательно.

В случае изготовления этих деталей самостоятельно после того как будет готов один из них переходят к созданию второго. Для него будет нужен тороидальный магнитопровод. Для обмотки выбирают тот же ПЭВ-2, что и в первом случае, только количество витков составит 455.

Также во втором трансформаторе придется выполнить 7 отводов. Причем для первых трех используется провод диаметром 3мм, а для остальных – шины, сечением 18 мм². Это поможет избежать нагревания трансформатора в процессе работы.

соединение двух трансформаторов

Все остальные комплектующие для прибора, создаваемого своими руками лучше приобретать в магазине. После того, как все необходимое закуплено можно приступать к сборке. Начинать лучше всего с установки микросхемы, выполняющей роль контроллера на теплоотвод, который изготавливается из алюминиевой платины площадью более 15 см². На него также монтируются симисторы. Причем теплоотвод, на который предполагается их установка должен иметь охлаждающую поверхность.

Если сборка симисторного стабилизатора напряжения 220В своими руками для вас кажется сложной, то можно остановиться на более простой линейной модели. Она будет обладать аналогичными свойствами.

Эффективность изделия, выполненного своими руками

Что толкает человека на изготовление того или иного прибора? Чаще всего – его высокая стоимость. И в этом смысле стабилизатор напряжения, собранный своими руками, конечно, превосходит фабричную модель.

К преимуществам самодельных устройств можно отнести и возможность самостоятельного ремонта. Человек, собравший стабилизатор разобрался как в его принципе действия, так и строении и поэтому сможет устранить неисправность без посторонней помощи.

Кроме того, все детали для такого прибора предварительно покупались в магазине, поэтому в случае выхода их из строя всегда можно будет найти аналогичную.

Если же сравнивать надежность стабилизатора, собранного своими руками и произведенного на предприятии, то здесь преимущество на стороне заводских моделей. В домашних условиях разработать модель, отличающуюся высокой производительностью практически невозможно, так как нет специального измерительного оборудования.

Заключение

Существуют различные типы стабилизаторов напряжения, причем некоторые из них вполне реально сделать своими руками. Но для этого придется разобраться в нюансах работы оборудования, приобрести необходимые комплектующие и выполнить их грамотный монтаж. Если вы не уверены в своих силах, то лучший вариант – приобретение устройства заводского изготовления. Стоит такой стабилизатор дороже, но и по качеству значительно превосходит модели, собираемые самостоятельно.