Напряжение сети, особенно в сельской местности, нередко выходит за пределы, допустимые для питаемой аппаратуры, что приводит к ее выходу из строя.

Избежать столь неприятных последствий возможно с помощью стабилизатора, который поддерживает выходное напряжение в необходимых пределах для нагрузки, а если это невозможно - отключает ее.

Предлагаемое устройство относится к весьма перспективным конструкциям, в которых нагрузка автоматически подключается к соответствующему отводу обмотки автотрансформатора в зависимости от текущего значения напряжения сети.

Годин А.В. Стабилизатор переменного напряжения

Журнал «РАДИО». 2005. №08 (с.33-36)
Журнал «РАДИО». 2005. №12 (с.45)
Журнал «РАДИО». 2006. №04 (с.33)

Из-за нестабильности напряжения в сети в Подмосковье вышел из строя холодильник. Проверка напряжения в течение дня выявила его изменения от 150 до 250 В. Как следствие, занялся вопросом приобретения стабилизатора. Знакомство с ценами на готовые изделия повергло в шок. Стал искать схемы в литературе и Интернет.

Почти подходящий по параметрам стабилизатор с микроконтроллерным управлением описан в . Но его выходная мощность недостаточно высока, переключение нагрузки зависит не только от амплитуды, но и от частоты напряжения сети. Поэтому было решено создать собственную конструкцию стабилизатора, не обладающую этими недостатками.

В предлагаемом стабилизаторе не использован микроконтроллер, что делает его доступным для повторения более широкому кругу радиолюбителей. Нечувствительность к частоте напряжения сети позволяет его использовать в полевых условиях, когда источником электроэнергии является автономный дизель-генератор.

Основные технические характеристики

Входное напряжение, В: 130…270
Выходное напряжение, В: 205…230
Максимальная мощность нагрузки, кВт: 6
Время переключения (отключения) нагрузки, мс: 10

Устройство содержит следующие узлы: Блок питания на элементах T1, VD1, DA1, C2, C5. Узел задержки включения нагрузки C1, VT1-VT3, R1-R5. Выпрямитель для измерения амплитуды напряжения сети VD2, C2 с делителем R13, R14 и стабилитроном VD3. Компаратор напряжения DA2, DA3, R15-R39. Логический контроллер на микросхемах DD1-DD5. Усилители на транзисторах VT4-VT12 с токоограничительными резисторами R40-R48. Индикаторные светодиоды HL1-HL9, семь оптронных ключей, содержащих оптосимисторы U1-U7, резисторы R6-R12, симисторы VS1-VS7. Напряжение сети подключено к соответствующему отводу обмотки автотрансформатора T2 через автоматический выключатель-предохранитель QF1. Нагрузка подключена к автотрансформатору T2 через открытый симистор (один из VS1-VS7).

Стабилизатор работает следующим образом. После включения питания конденсатор C1 разряжен, транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. Транзистор VT3 закрыт, а так как ток через светодиоды, в том числе входящие в состав симисторных оптронов U1-U7, может протекать только через этот транзистор, то ни один светодиод не горит, все симисторы закрыты, нагрузка отключена. Напряжение на конденсаторе C1 возрастает по мере его зарядки от источника питания через резистор R1. По окончании трехсекундного интервала задержки, необходимого для завершения переходных процессов, срабатывает триггер Шмидта на транзисторах VT1 и VT2, транзистор VT3 открывается и разрешает включение нагрузки.

Напряжение с обмотки III трансформатора T1 выпрямляется элементами VD2C2 и поступает на делитель R13, R14. Напряжение на движке подстроечного резистора R14, пропорциональное напряжению сети, поступает на неинвертирующие входы восьми компараторов (микросхемы DA2,DA3). На инвертирующие входы этих компараторов поступают постоянные образцовые напряжения с резисторного делителя R15-R23. Сигналы с выходов компараторов обрабатывает контроллер на логических элементах «исключающее ИЛИ» (микросхемы DD1-DD5). На линии групповой связи рис. выходы компараторов DA2.1-DA2.4 и DA3.1-DA2.3 обозначены цифрами 1-7, а выходы контроллера - буквами A-H. Выход компаратора DA3.4 не входит в линию групповой связи.

Если напряжение сети меньше 130 В, на выходах всех компараторов и выходах контроллера низкий логический уровень. Транзистор VT4 открыт, включен мигающий светодиод HL1, индицирующий чрезмерно низкое напряжение сети, при котором стабилизатор не может обеспечить питание нагрузки. Все остальные светодиоды погашены, симисторы закрыты, нагрузка отключена.

Если напряжение сети меньше 150 В, но больше 130 В, логический уровень сигналов 1 и A высокий, остальных - низкий. Транзистор VT5 открыт, горят светодиоды HL2 и U1.1, оптосимистор U1.2 открыт, нагрузка соединена с верхним по схеме выводом обмотки автотрансформатора T2 через открытый симистор VS1.

Если напряжение сети меньше 170 В, но больше 150 В, логический уровень сигналов 1, 2 и B высокий, остальных - низкий. Транзистор VT6 открыт, горят светодиоды HL3 и U2.1, оптосимистор U1.2 открыт, нагрузка соединена со вторым сверху по схеме выводом обмотки автотрансформатора T2 через открытый симистор VS2.

Остальные уровни напряжения сети, соответствующие переключению нагрузки на другой отвод обмотки автотрансформатора T2: 190, 210, 230 и 250 В.

Для предотвращения многократного переключения нагрузки, в случае, когда напряжение сети колеблется на пороговом уровне, введен гистерезис 2-3 В (запаздывание переключения компараторов) с помощью положительной обратной связи через R32-R39. Чем больше сопротивления этих резисторов, тем меньше гистерезис.

Если напряжение сети больше 270 В, на выходах всех компараторов и выходе H контроллера высокий логический уровень. На остальных выходах контроллера -низкий уровень. Транзистор VT12 открыт, включен мигающий светодиод HL9, индицирующий чрезмерно высокое напряжение сети, при котором стабилизатор не может обеспечить питание нагрузки. Все остальные светодиоды погашены, симисторы закрыты, нагрузка отключена.

Стабилизатор выдерживает неограниченное время аварийное повышение напряжения сети до 380 В. Надписи, индицируемые светодиодами, аналогичны описанным в .

Вариант с одним трансформатором питания

Конструкция и детали

Стабилизатор собран на печатной плате 90х115 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Светодиоды HL1-HL9 смонтированы так, чтобы при установке печатной платы в корпус они попали в соответствующие отверстия на передней панели устройства.

В зависимости от конструкции корпуса, возможен вариант монтажа светодиодов со стороны печатных проводников. Номиналы токоограничительных резисторов R41-R47 выбраны так, чтобы ток протекающий через светодиоды симисторных оптронов U1.1-U7.1 был в пределах 15-16мА. Необязательно использовать мигающие светодиоды HL1 и HL9, но их свечение должно быть хорошо заметно, поэтому их можно заменить светодиодами непрерывного излучения красного цвета повышенной яркости, такими как АЛ307КМ или L1543SRC-Е .

Зарубежный диодный мост DF005M (VD1,VD2) можно заменить отечественным КЦ407А или любым с напряжением не менее 50В и током не менее 0,4А. Стабилитрон VD3 может быть любым маломощным, имеющим напряжение стабилизации 4,3…4,7 В.

Стабилизатор напряжения КР1158ЕН6А (DA1) может быть заменен на КР1158ЕН6Б . Микросхему счетверенного компаратора LM339N (DA2,DA3), можно заменить отечественным аналогом К1401СА1 . Микросхему КР1554ЛП5 (DD1-DD5), можно заменить аналогичной из серий КР1561 и КР561 или зарубежной 74AC86PC .

Cимисторные оптроны MOC3041 (U1-U7) можно заменить MOC3061 .

Подстроечные резисторы R14, R15 и R23 проволочные многооборотные СП5-2 или СП5-3 . Постоянные резисторы R16-R22 C2-23 с допуском не ниже 1%, остальные могут быть любыми с допуском 5%, имеющие мощность рассеяния не ниже указанной на схеме. Оксидные конденсаторы C1-C3, C5 могут быть любыми, с емкостью, указанной на схеме, и напряжением не ниже для них указанных. Остальные конденсаторы C4, C6-C8 - любые пленочные или керамические.

Импортные симисторные оптроны MOC3041 (U1-U7) выбраны потому, что они содержат встроенные контроллеры перехода напряжения через ноль. Это необходимо для синхронизации выключения одного мощного симистора и включения другого, чтобы предотвратить замыкания обмоток автотрансформатора.

Мощные симисторы VS1-VS7 также зарубежные BTA41-800B , так как отечественные той же мощности требуют слишком большой ток управления, который превышает предельно допустимый ток оптосимисторов 120мА. Все симисторы VS1-VS7 установлены на одном теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности не менее 1600 см2.

Микросхему стабилизатора КР1158ЕН6А (DA1) необходимо установить на теплоотвод, изготовленный из отрезка аллюминиевой пластины или П-образного профиля с площадью поверхности не менее 15 см2.

Трансформатор T1 самодельный, рассчитанный на габаритную мощность 3 Вт, имеющий площадь сечения магнитопровода 1,87 см2. Его сетевая обмотка I, рассчитана на максимальное аварийное напряжение сети 380 В, содержит 8669 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,064 мм. Обмотки II и III содержат по 522 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,185 мм.

Вариант с двумя трансформаторами питания

При номинальном напряжении сети 220 В напряжение каждой выходной обмотки должно составлять 12 В. Вместо самодельного трансформатор T1 можно применить два трансформатора ТПК-2-2×12В , соединенных последовательно по способу, описанному в как показано на рис.

Файл печати устройства PechatStab-2.lay (вариант с двумя трансформаторами ТПК-2-2×12В ) выполнен с помощью программы Sprint Layout 4.0 , которая позволяет выводить рисунок на печать в зеркальном отображении и очень удобна для изготовления печатных плат при помощи лазерного принтера и утюга. Ее можно скачать здесь.

Силовой трансформатор

Трансформатор T2 на 6 кВт, также самодельный, намотанный на тороидальном магнитопроводе габаритной мощностью 3-4 кВт, способом, описанным в . Его обмотка содержит 455 витков провода ПЭВ-2.

Отводы 1,2,3 мотаются проводом диаметром 3 мм. Отводы 4,5,6,7 мотаются шиной сечением 18,0 мм2 (2мм на 9 мм). Такое сечение необходимо, для того чтобы автотрансформатор не грелся в процессе длительной эксплуатации.

Отводы сделаны от 203, 232, 266, 305, 348 и 398-го витка, считая от нижнего по схеме вывода. Напряжение сети подается на отвод 266-го витка.

Если мощность нагрузки не превышает 2,2 кВт, то автотрансформатор T2 может быть намотан на статоре электродвигателя мощностью 1,5 кВт проводом ПЭВ-2. Отводы 1,2,3 мотаются проводом диаметром 2 мм. Отводы 4,5,6,7 мотаются проводом диаметром 3 мм

Число витков обмотки следует пропорционально увеличить в 1,3 раза. Ток срабатывания выключателя-предохранителя QF1 должен быть снижен до 20 А. Перед нагрузкой желательно поставить дополнительный автомат на 10А

При изготовлении автотрансформатора, при неизвестном значении магнитной проницаемости Вмах сердечника, для того, что бы не ошибиться в выборе отношения витков на вольт, необходимо провести практическое исследование статора (см. раздел ниже).

В общем архиве есть программа для расчета отводов автотрансформатора по своим габаритным размерам статора при известном значении магнитной проницаемости Вмах сердечника.

Если мощность нагрузки не превышает 3 кВт, то автотрансформатор T2 может быть намотан на статоре электродвигателя мощностью 4 кВт проводом ПЭВ-2 диаметром 2,8 мм (сечение 6,1 мм2) Число витков обмотки следует пропорционально увеличить в 1,2 раз. Ток срабатывания выключателя-предохранителя QF1 должен быть снижен до 16 А. Можно применить симисторы VS1-VS7 BTA140-800, размещенные на теплоотводе площадью не менее 800 см2.

Настройка

Налаживание осуществляется с помощью ЛАТР -а и двух вольтметров. Необходимо установить пороги переключения нагрузки и убедиться в том, что выходное напряжение стабилизатора находится в допустимых пределах для питаемой аппаратуры.

Обозначим U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 - значения напряжения на движке подстроечного резистора R14, соответствующие напряжению сети 130, 150, 170, 190, 210, 230, 250, 270 В (пороги переключения и отключения нагрузки).

Вместо подстроечных резисторов R15 и R23 временно монтируют постоянные резисторы сопротивлением 10 кОм.

Далее стабилизатор без автотрансформатора T2 включают в сеть через ЛАТР . На выходе ЛАТР -а повышают напряжение до 250 В, затем движком подстроечного резистора R14 устанавливают напряжение U6 равное 3,5 В, измеряя его цифровым вольтметром. После этого понижают напряжение ЛАТР -а до 130 В и измеряют напряжение U1. Пусть, например, оно равно 1,6 В.

Вычисляют шаг изменения напряжения:

∆U=(U6 – U1)/6=(3,5-1,6)/6=0,3166 В ,
ток, текущий через делитель R15-R23
I=∆U/R16=0,3166/2=0,1583 мА

Вычисляют сопротивления резисторов R15 и R23:

R15= U1/I=1,6/0,1583=10,107 кОм,
R23= (Uпит – U6 –∆U)/I=(6–3,5–0,3166)/0,1588=13,792 кОм , где Uпит - напряжение стабилизации микросхемы DA1. Расчет приближенный, так как в нем не учтено влияние резисторов R32-R39, однако его точность достаточна для практической настройки стабилизатора.

Программу для расчета R8,R16 и граничных напряжений переключения можно скачать во вложениях.

Далее устройство отключают от сети и с помощью цифрового вольтметра устанавливают сопротивления резисторов R15 и R23, равные вычисленным значениям и монтируют их на плату вместо постоянных резисторов, упомянутых выше. Снова включают стабилизатор и отслеживают переключение светодиодов, плавно увеличивая напряжения ЛАТР -а от минимального до максимального и обратно. Одновременное свечение двух и более светодиодов указывает на неисправность одной из микросхем DA2, DA3, DD1-DD5. Неисправная микросхема должна быть заменена, поэтому удобнее установить на плате не сами микросхемы, а панели для них.

Убедившись в исправности микросхем, подключают автотрансформатор T2 и нагрузку - лампу накаливания мощностью 100…200 Вт. Снова измеряют пороги переключения и напряжения U1-U7. Для проверки правильности расчетов, меняя ЛАТР -ом входное на Т1 необходимо убедиться в мигании светодиода HL1 при напряжении ниже 130 В, последовательном включении светодиодов HL2 - HL8 при пересечении порогов переключения, указанных выше, а также мигании HL9 при напряжении выше 270 в.

Если максимальное напряжение ЛАТР -а меньше 270 В, устанавливают на его выходе 250 В, вычисляют напряжение U7 по формуле: U7=U6+∆U=3,82 В. Перемещают движок R14 вверх, проверяют, что при напряжении U7 происходит отключение нагрузки, после чего возвращают движок R14 вниз, устанавливая прежнее значение U6, равное 3,5 В.

Завершить налаживание стабилизатора желательно его подключением к напряжению 380 В на несколько часов.

За время эксплуатации нескольких экземпляров стабилизаторов разной мощности (примерно полгода) не было сбоев и отказов в их работе. Не было неисправностей питаемой через них аппаратуры по причине нестабильного напряжения сети.

Литература

1. Коряков С. Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением. - Радио, 2002, №8, с. 26-29.
2. Копанев В. Защита трансформатора от повышенного напряжения сети. - Радио, 1997, №2 с.46.
3. Андреев В. Изготовление трансформаторов. - Радио, 2002, №7, с.58
4. http://rexmill.ucoz.ru/forum/50-152-1

Расчет автотрансформаторa

Вам удалось достать статор из двигателя, но Вы не знаете, из какого материала он выполнен. Вообще при расчете сердечников мощностью выше 1 кВт часто возникают проблемы с исходными данными. Можно легко избежать проблем, если провести исследования имеющегося у Вас сердечника. Сделать это очень просто.

Подготавливаем сердечник для намотки первичной обмотки: обрабатываем острые края, накладываем изолирующие прокладки (в моем случае на тороидальный сердечник я сделал накладки из картона). Теперь наматываем 50 витков провода диаметром 0.5-1 мм. Для измерений нам понадобится амперметр с пределом измерения примерно до 5 ампер, вольтметр переменного напряжения и ЛАТР .MS Excel

N/V= 50/((140-140*0.25) = 0,48 витков на вольт .

Число витков в отводах рассчитывается по средним напряжениям каждого из входных диапазонов контроллера и составит:

Отвод №1 – 128,5 В х 0,48 В = 62 Вит
Отвод №2 – 147 В х 0,48 В = 71 Вит
Отвод №3 – 168 В х 0,48 В = 81 Вит
Отвод №4 – 192 В х 0,48 В = 92 Вит
Отвод №5 – 220 В х 0,48 В = 106 Вит (с него же снимается напряжение на нагрузку)
Отвод №6 – 251,5 В х 0,48 В = 121 Вит
Отвод №7 – 287,5 В х 0,48 В = 138 Вит (полное количество витков автотрансформатора)

Вот и вся проблема!

Модернизация

Понравилось это.

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.

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 (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?

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 . 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.

При входном вольтаже 150-170 Вольт высокий ЛУ наблюдается на 1, 2 и В сигналах, на остальных он все еще низкий. Тогда включается шестой транзистор и включается третий диод, включается VS2 и ток подается на второй (если считать сверху) вывод обвивки второго автотрансформатора.

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.

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.

Вместо мигающих светодиодов допускается использование немигающих. Но в таком случае нужно брать диоды с ярким красным свечением. Подходят элементы марок: АЛ307КМ и L1543SRC-Е.

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.

Подборка радиолюбительских схем и конструкций стабилизаторов напряжения собранных своими руками. Часть схем рассматривают стабилизатор без защиты от КЗ в нагрузке, в других заложена возможность плавного регулирования напряжения от 0 до 20 Вольт. Ну а отличительной чертой отдельных схемы является возможность защиты от короткого замыкания в нагрузке.

5 очень простых схем в основном собранных на транзисторах, одна из них, с защитой от КЗ

Очень часто бывает когда для питания вашей новодельной электронной самоделки требуется стабильное напряжение, которое не меняется от нагрузки, например, 5 Вольт или 12 Вольт для питания автомагнитолы. И чтобы сильно не заморачиваться с конструированием самодельного блока питания на транзисторах, используются так называемые микросхемы стабилизаторы напряжения. На выходе такого элемента мы получим напряжение, на которое спроектирован этот прибор

Многие радиолюбители уже неоднократно собирали схемы стабилизаторов напряжения на специализированных микросхемах серий 78хх, 78Мхх, 78Lxx. Например, на микросхеме KIA7805 можно собрать самодельную схему рассчитаную на выходное напряжение +5 В и максимальный ток нагрузки 1 А. Но мало кто знает, что имеются узко специализированный микросхемы серии 78Rxx, которые сочитают в себе стабилизаторы напряжения положительной полярности с малым напряжением насыщения, которое не превышает 0, 5 В при токе нагрузки 1 А. Одну из этих схем мы и рассмотрим более подробно.

Регулируемый трехвыводной стабилизатор положительного напряжения LM317 обеспечивает ток нагрузки 100 мА в диапазоне выходного напряжения от 1.2 до 37 В. Стабилизатор очень удобен в применении и требуют только два внешних резистора для обеспечения выходного напряжения. Кроме того, нестабильность по напряжению и току нагрузки у стабилизатора LM317L имеет лучшие показателями, чем у традиционных стабилизаторов с фиксированным значением выходного напряжения.

Для стабилизации напряжения постоянного тока достаточно большой мощности в числе других применяются компенсационные стабилизаторы непрерывного действия. Принцип действия такого стабилизатора заключается в поддержании выходного напряжения на заданном уровне за счет изменения падения напряжения на регулирующем элементе. При этом величина управляющего сигнала, поступающего на регулирующий элемент, зависит от разницы между заданным и выходным напряжениями стабилизатора.

При стационарной эксплуатации аппаратуры, CD и аудиоплейеров возникают проблемы с БП. Большинство блоков питания, выпускаемых серийно отечественным производителем, (если быть точным) практически все не могут удовлетворить потребителя, так как содержат упрощенные схемы. Если говорить об импортных китайских и им подобных блоках питания, то они, вообще, представляют интересный набор деталей "купи и выброси". Эти и многие другие проблемы заставляют радиолюбителейно изготовлять блоки питания. Но и на этом этапе любители сталкиваются с проблемой выбора: конструкций опубликовано множество, но не все хорошо работают. Данная радиолюбительская разработка представлена как вариант нетрадиционного включения операционного усиителя, ранее опубликованного и вскоре забытого

Почти все радиолюбительские самоделки и конструкции имеют в своем составе стабилизированный источник питания. А если ваша конструкция работает от напряженияпять вольт, то лучшим вариантом будет использование трехвыводного интегрального стабилизатора 78L05

Стабилизатор напряжения на 220 вольт

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.