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.
Сделав другие настройки резисторами R2, RЗ, R5 (рис. 1) и, соответственно, другие отводы Т2 (рис. 2) можно изменить шаг переключения напряжения.
Кривошеим Н. Радиоконструктор. 2006г. №6.
Литература:
- Андреев С. Универсальный логический пробник, ж. Радиоконструктор 09-2005.
- Годин А. Стабилизатор переменного напряжения, ж. Радио, №8, 2005
P.S. В нашем «Магазине Мастера» вы можете приобрести готовые модули стабилизаторов, усилителей, индикаторов напряжения и тока, а также различные радиолюбительские наборы для самостоятельной сборки.
Наш «Магазин Мастера«
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Ремонтируем бесперебойник (UPS).
- Ограничитель тока для БП (с индикатором).
- Схема ограничения тока
У Вас бесперебойник (UPS) быстро выключается или перестал включаться совсем? Это скорее всего из-за аккумулятора, находящегося внутри блока. Подробнее…
При настройках радиолюбительских схем часто возникает необходимость в защите блока питания от коротких замыканий (КЗ). Подробнее…
Как ограничить ток через нагрузку?
Часто бывает возникает необходимость ввести в схему ограничение по току. Это один из методов защиты электронной нагрузки. При коротком замыкании в цепи нагрузки схемой защиты по току можно спасти источник питания от повреждения.
Подробнее…
Популярность: 45 053 просм.
21-05-2015
Основные типы стабилизаторов напряжения
В настоящее время большее распространение получили следующие типы стабилизаторов напряжения:
- релейные стабилизаторы;
- электронные стабилизаторы;
- электромеханические стабилизаторы.
Выбор типа стабилизатора напряжения определяется спецификой задачи, которую нужно решить. Различные схемы построения стабилизатора напряжения определяют основные параметры приборов. Среди важных параметров стабилизаторов следует выделить следующие:
- точность стабилизации;
- скорость стабилизации;
- надёжность работы;
- защита от электрических помех;
- срок эксплуатации;
- стоимость стабилизатора.
Рассмотрим принципы работы основных типов стабилизаторов напряжения и их принципиальные электрические схемы.
Схема работы релейного стабилизатора
Схема работы релейного стабилизатора напряжения основана на ступенчатом регулировании напряжения путем автоматической коммутации секций вторичной обмотки трансформатора. Коммутация секций обмоток происходит с помощью силовых реле, работой которых управляет электронная плата. Специальный процессор ведет контроль входного и выходного напряжения, вычисляет необходимое число трансформации и осуществляет коммутацию нужного числа силовых реле. Такая схема стабилизатора позволяет быстро и эффективно стабилизировать напряжение в нужном диапазоне.
Принципиальная электрическая схема релейного стабилизатора напряжения
Схема работы электронного стабилизатора
Схема работы электронного стабилизатора напряжения основана на ступенчатом регулировании напряжения путем автоматической коммутации секций вторичной обмотки трансформатора. Коммутация секций обмоток происходит с помощью силовых тиристоров, работой которых управляет электронный блок управления. Напряжение на выходе стабилизатора в случае применения схемы вольтодобавочного типа определяется суммированием основного и добавочного напряжения. Такая схема стабилизатора позволяет быстро и эффективно стабилизировать напряжение в нужном диапазоне, обеспечивая высокую надёжность и бесшумность работы.
Принципиальная электрическая схема релейного стабилизатора напряжения
Схема работы электромеханического стабилизатора
Схема работы электромеханического стабилизатора напряжения основана на плавном регулировании напряжения путём автоматической коммутации дополнительного числа витков вторичной обмотки трансформатора. Коммутация дополнительных витков трансформатора происходит с помощью подвижного контакта, приводимого в движение сервоприводом. Положением подвижного контакта управляет электронный или аналоговый блок управления. Как только напряжение на входе становиться большим или меньшим установленного, блок управления дает команду на перемещение подвижного контакта до момента установления правильного напряжения на выходе. Эта схема работы стабилизатора позволяет вести плавное и точное изменение напряжения. Однако время стабилизации напряжения в такой схеме стабилизатора достаточно велико. Большим минусом стабилизаторов, построенных по этой схеме, является физический износ подвижного контакта.
Принципиальная электрическая схема электромеханического стабилизатора напряжения
Читайте также по теме:
Тех. поддержка
Бастион в соц. сетях
Канал Бастион на YouTube
Сетевой стабилизатор напряжения | Микросхема
Поводом для публикации статьи про сетевые стабилизаторы напряжения послужил комментарий одного из наших уважаемых радиолюбителей в заметке про мощные стабилизаторы напряжения, обеспечивающие ток нагрузки до 3 ампер.
Здесь рассмотрим именно сетевые стабилизаторы напряжения бытового назначения, т.е. которые обеспечивают на выходе стандартное для многих стран (хотя далеко не всегда оно таковое – прим. AndReas) потребительское напряжение 220 вольт. Так вот, при девиации сетевого напряжения на входе такого стабилизатора они призваны приводить его к номиналу 220 вольт на выходе. Таким образом, обеспечивается стабильное и бесперебойное питание бытовых приборов или оргтехники, что способствует значительному продлению срока эксплуатации бытовой техники.
Не буду загружать вас, уважаемые радиолюбители, теоретическим материалом, поскольку здесь и так все ясно. Схем различных сетевых стабилизаторов напряжения масса. Большинство из них также уже содержат фильтры от ВЧ помех и прочие «навороты». Но фирмы при покупке у них готового сетевого стабилизатора напряжения всегда «до кучи» пытаются «навалить» «левого», уже ненужного товара, например, сетевые фильтры. А цена на данные устройства порой доходит до абсурда.
Для начала небольшая ремарка. Если вы зашли на эту страничку, чтобы просто найти подходящий стабилизатор для себя, то можете поискать, например, здесь. Некоторые модели вполне заслуживают внимания.
Поскольку речь в комментарии зашла про сетевые стабилизаторы напряжения торговой марки Defender, то остановлюсь на них чуточку подробнее. Если изучить номенклатуру предлагаемых ими стабилизаторов, то в описании практически каждого устройства написано одно и то же назначение, а именно: предназначен для защиты электропитания бытовой аудио- и видеотехники, компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от длительного повышения или понижения напряжения в сети, импульсных помех, а также для защиты от высокого напряжения.
Лично я для компьютера и другой маломощной цифровой электроники, вместо каких бы то ни было сетевых стабилизаторов, использую источник бесперебойного питания (или инвертор или преобразователь — кому как нравится). Вот это крайне полезное устройство во всех отношениях. Оно и от девиации напряжения спасает (кстати, в некоторые современные модели таких инверторов уже встроены стабилизаторы), и от его совершенного падения до нуля, да и от помех защищает.
А сетевые стабилизаторы напряжения не то чтобы необходимы, но рекомендованы приборам с электродвигателями и низкочастотными трансформаторами. А действительно необходимы они этим самым приборам за городом, на даче, т.е. там, где на выделенной вам электролинии напряжение много меньше даже 180 вольт.
Ну да ладно, лирику в сторону, продолжаем по существу. Как мне стало известно, в сетевых стабилизаторах напряжения Defender AVR применяется автотрансформаторная схема с цифровым управлением, а раньше использовалась схема с аналоговым управлением. Пример схемы с аналоговым управлением:
Более про бытовые стабилизаторы Defender никаких данных, к сожалению, найти не удалось. Вообще подобные фирмы неохотно раскрывают, так сказать, коммерческую тайну. Хотя, было бы что скрывать, если подобных разработок полно в общем доступе (прим. авт. AndReas). Но мы подготовили ещё несколько схем сетевых преобразователей напряжения. Не думаю, что все производители подобных устройств могут предложить что-то кардинально новое. Все их, так называемые, разработки основаны на общедоступных схемотехнических решениях. Вот один из них:
Сетевой стабилизатор напряжения, схема которого представлена чуть выше, включает последовательно с нагрузкой одну, две или три дополнительных обмотки трансформатора при девиации сетевого напряжения. Если сетевое напряжение ниже необходимого, то дополнительные обмотки включаются синфазно с сетью, и напряжение на нагрузке становится больше сетевого. Если напряжение сети становится выше нормы, то обмотки включаются в противофазе с сетевым напряжением, приводя к уменьшению напряжения на нагрузке. Трансформатор на схеме обозначен Т1, а дополнительные обмотки римскими цифрами IV, V, VI. Компараторы DA3…DA8 настроены на срабатывание в зависимости от уровней сетевого напряжения 250 В, 240 В, 230 В, 210 В, 200 В и 190 вольт соответственно. Если напряжение сети превышает указанные уровни, то на выходах (вывод 9) тех компараторов, для которых выполняется указанное условие, действует напряжение высокого логического уровня (логической 1), составляющее около 12 В. Таким образом, разница уровней срабатывания компараторов составляет 10 В, или примерно 5 % сетевого напряжения. Уровни срабатывания компараторов DA5 и DA6 отличаются на 20 вольт. Это соответствует зоне регулирования 220 В ± 5%. Следует заметить, что государственными стандартами установлено допустимое сетевое напряжение от 187 В до 242 В. Данный же стабилизатор, как видно, обеспечивает более высокую точность поддержания величины сетевого напряжения. Это можно отразить так:
Вместо указанных на схеме компараторов можно применить микросхему К1401СА1. В качестве стабилизаторов применены КР142ЕН8Б. Диодные мостики VD1 и VD2 можно заменить на КЦ402…КЦ405, КЦ409, КЦ410, КЦ412. VD4…VD7 – любые с допустимым обратным напряжением более 15 В и прямым током более 100 мА. Оксидные конденсаторы — К50-16, К50-29 или К50-35; остальные— КМ-6, К10-17, К73-17. Реле К1 — К5 — зарубежного производства Bestar BS-902CS. Реле этого типа имеют обмотку сопротивлением 150 Ом, рассчитанную на рабочее напряжение 12 В, и контактную группу переключающего типа, рассчитанную на коммутацию напряжения 240 В при токе 15 А. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ50х40. Обмотка I намотана проводом ПЭВ-2 0,9 и содержит 300 витков; обмотка II —21 виток провода ПЭВ-2 0,45; обмотка III — 14 витков провода ПЭВ-2 0.45; обмотки IV, V, VI содержат по 14 витков провода ПБД 2.64. Удобно использовать стандартный трансформатор типа ОСМ1-0.63, у которого все обмотки, кроме первичной (она содержит 300 витков), удалены, а вторичные обмотки намотаны в соответствии с приведенными выше данными. При изготовлении трансформатора одноименные выводы обмоток I, IV, V, VI следует пометить (на схеме обозначены точками). Номинальная мощность такого трансформатора составляет 630 Вт. К данному сетевому стабилизатору напряжения можно подключить нагрузку до 3 киловатт. Если точность поддержания выходного напряжения нужна ниже, то число вторичных обмоток трансформатора Т2 можно снизить до двух, а их напряжение увеличить с 10 вольт до 15 вольт. При этом число компараторов также уменьшится, а пороги их срабатывания следует установить соответственно напряжениям вторичных обмоток Т2.
Настройка этого сетевого стабилизатора следующая:
Самыми простыми в схемотехническом отношении являются электромеханические сетевые стабилизаторы напряжения. Основными компонентами такого типа приборов являются автотрансформатор и электродвигатель, например, РД-09 со встроенным редуктором, который вращает движок автотрансформатора.
Все очень просто. Контроль сетевого напряжения осуществляет электронная схема, которая при его девиации подает сигналы электродвигателю на вращение ротора по часовой или против часовой стрелки. Вращаясь, ротор перемещает движок автотрансформатора, обеспечивая тем самым стабильное выходное напряжение. Вот несколько схем электромеханических сетевых стабилизаторов:
Ещё одной разновидностью сетевых стабилизаторов напряжения являются релейные. Они обеспечивают более высокую выходную мощность вплоть до нескольких киловатт. Мощность нагрузки даже может превосходить мощность самого трансформатора. При выборе мощности трансформатора учитывается минимально возможное напряжение в электрической сети. Если, например, минимальное напряжение сети не менее 180 вольт, то от трансформатора требуется вольтодобавка 40 вольт, т.е. в 5,5 раз меньше сетевого напряжения. Во столько же раз выходная мощность всего стабилизатора будет больше мощности силового трансформатора. Количество ступеней регулирования напряжения обычно не превышает 3…6, что обеспечивает достаточную точность поддержания выходного напряжения. Вот некоторые схемы стабилизаторов релейного типа:
Дополнительно можете ознакомиться со следующими схемами, описанием работы и конструкциями сетевых стабилизаторов напряжения:
Скачать схему сетевого стабилизатора на 6 киловатт
Скачать схему сетевого стабилизатора с микроконтроллерным управлением
Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах
Метки: полезно собрать
Радиолюбителей интересуют электрические схемы:
Стабилизатор сетевого напряжения
Мощный стабилизатор напряжения
В статье рассматривается возможность безразрывного переключения цепей переменного тока с помощью электромеханических реле. Показана возможность уменьшения эрозии контактов реле и, как следствие повышение долговечности и уменьшение помех от работы на примере стабилизатора напряжения сети для квартиры.
Содержание / Contents
Встретил в интернете рекламу на сайте ООО «Прибор», г. Челябинск:Стабилизаторы напряжения марки Селен, выпускаемые нашим предприятием, основаны на принципе ступенчатого регулирования напряжения путем безразрывного переключения обмоток автотрансформатора (патент на изобретение № 2356082). В качестве ключей используются мощные быстродействующие реле.
Приведены картинки переключений (слева «Селен», справа — с обычными характеристиками)
Меня эта информация заинтересовала, я вспомнил, что в кинопередвижке «Украина» тоже было безразрывное переключение напряжения — там, на время переключения между смежными контактами переключателя подключался проволочный резистор. Я стал искать в интернете, что-либо полезное по этому поводу. Ознакомиться с изобретением № 2356082 я не смог.
Мне удалось найти статью «Типы стабилизаторов напряжения», где рассказывалось о возможности подключения диода к контактам реле в момент переключения. Идея заключается в том, чтобы в переменном напряжении произвести переключение во время положительного полупериода. При этом можно подключить диод параллельно контактам реле на время переключения.
Что дает такой способ? Переключение 220В меняется на переключение всего 20В, и так как нет разрыва тока нагрузки, то и практически нет дуги. Кроме того, при малых напряжениях дуга практически не возникает. Нет дуги — контакты не подгорают и не изнашиваются, надежность увеличивается в 10 и более раз. Долговечность контактов будет определяться только механическим износом, а он составляет 10 миллионов переключений.
На базе этой статьи были взяты самые обычные реле и измерены время отключения, время нахождения в разорванном состоянии и время включения. Во время измерений увидел на осциллографе дребезг контактов, который вызывал большое искрение и эрозию контактов, что резко уменьшает ресурс работы реле.
Для реализации и проверки этой идеи был собран релейный стабилизатор переменного тока мощностью 2 кВт, для питания квартиры. Вспомогательные реле подключают диод только на время переключения основного реле во время положительного полупериода. Оказалось, что реле имеют значительные времена задержки и дребезга, но, тем не менее операцию переключения удалось умесить в один полупериод.
Состоит из автотрансформатора переключаемого как по входу, так и по выходу при помощи реле.
В схеме применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером. Выходное напряжение через делитель R13, R14, R15, R16 поступает на вход микроконтроллера через конденсатор C10.
Питание реле и микросхемы осуществляется через диод D3 и микросхему U1. Кнопка SB1 совместно с резистором R1 служат для калибровки стабилизатора. Транзисторы Q1-Q4 — усилители для реле.
Реле Р1 и Р2 — основные, а реле Р1а и Р2а совместно с диодами D1 и D5 и замыкают цепь во время переключения основных реле. Для уменьшения времени отключения реле в усилителях реле, применены транзисторы BF422 и обмотки реле шунтированы диодами 1N4007 и диодами Зенера на 150 Вольт, включенными встречно.
Для уменьшения импульсных помех, попадающих из сети, на входе и выходе стабилизатора стоят конденсаторы C1 и C11.
Трехцветный светодиод индицирует уровни напряжения на входе стабилизатора: красный — низкое, зеленый — норма, синий — высокое.Программа написана на языке СИ (mikroC PRO for PIC), разбита на блоки и снабжена комментариями. В программе применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером, что позволило упростить схему. Микропроцессор применен PIC16F676.
Блок программы zero ожидает появление спадающего перехода через ноль
По этому перепаду происходит либо измерение величины переменного напряжения, либо начинается переключение реле.
Блок программы izm_U измеряет амплитуды отрицательного и положительного полупериодов
В основной программе производиться обработка результатов измерений и если необходимо дается команда на переключение реле.
Для каждой группы реле написаны отдельные программы включения и выключения с учетом необходимых задержек R2on, R2off, R1on и R1off.
5-й бит порта C задействован в программе для подачи импульса синхронизации на осциллограф, чтобы можно было посмотреть на результаты эксперимента.
Выходной ток в длительном режиме 9 А.При сборке использован трансформатор ТПП 320-220-50 200 Вт. Обмотки его соединены на 240 Вольт, что позволило уменьшить ток холостого хода. Основные реле TIANBO HJQ-15F-1, а вспомогательные LIMING JZC — 22F.
Все детали установлены на печатной плате, закрепленной на трансформаторе. Диоды D1 и D5 должны выдерживать ток 30-50А в течение времени переключения (5-10 мсек).
Прибор повешен на стене и закрыт кожухом из жести
Налаживание устройства заключается в проверке безобрывного переключения и установке номинального напряжения 220 Вольт с помощью построечного резистора R15 и кнопки SB1.Необходимо подать на вход напряжение от ЛАТР’а через лампу накаливания мощностью 100 — 150 Вт, установить напряжение 220 Вольт и удерживая кнопку добиться зеленого свечения, вращая построечный резистор.
После этого кнопку отпустить, вольтметр подключить к выходу устройства и вращая ЛАТР проверить пороги переключения: нижний 207 Вольт и верхний 232 вольта. При этом лампа накаливания при переключениях не должна вспыхивать или светиться, что свидетельствует о правильной работе. Также работу безобрывного переключения можно увидеть на осциллографе, для этого надо подключить внешний запуск к порту RC5 и наблюдать выходное напряжение стабилизатора в, изменяя входное напряжение. В моменты переключений синусоида на выходе не должна разрываться.
При напряжении на выходе меньше 187V горит красный диод, а зеленый мигает.
При напряжении на выходе больше 242V горит синий диод, а зеленый мигает.
Стабилизатор работает у меня 3-й месяц и показал себя очень хорошо. До этого у меня работал стабилизатор предыдущей разработки «Стабилизатор напряжения сети на PIC12F675 (релейный) 1,8 кВт». Он работал хорошо, но иногда в момент его переключения срабатывал источник бесперебойного питания компьютера. С новым стабилизатором эта проблема исчезла безвозвратно.
Учитывая, что в реле резко уменьшилась эрозия контактов (практически нет искрения), можно было бы в качестве основных использовать менее мощные реле (LIMING JZC — 22F).
Довольно сложно было подобрать в программе время задержки реле.Для такого включения желательно применять более быстродействующие реле.a) Безобрывное переключение цепей переменного тока с помощью реле — вполне реальная и разрешимая задача.
b) Можно в качестве вспомогательного реле применить тиристор или симистор, тогда на реле не будет падения напряжения, а симистор за 10 мсек не успеет нагреться.
c) В таком режиме искрение контактов резко уменьшается, а долговечность возрастает, и уменьшаются помехи от переключений реле1. Статья «Типы стабилизаторов напряжения» на сайте «Энергосбережение в Украине»
2. Официальный web-сайт предприятия ООО «Прибор», г. Челябинск
3. Даташиты на деталиСхема, чертеж печатной платы и программа с прошивкой
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Иван Внуковский,
Украина, г. Днепропетровск
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
Иван Внуковский (if33)
Украина, г. Днепропетровск
Радиолюбитель, стаж более 40 лет. Работал на заводе инженером КБ, инженером по обслуживанию ЭВМ, механиком по ремонту бытовой техники. Сейчас на пенсии.
Содержание (кликабельно):
- Строение стабилизаторов.
- Схема электромеханического стабилизатора.
- Характеристики электромеханического стабилизатора.
- Проблемные места и ремонт электромеханического стабилизатора.
- Какой является схема релейного преобразователя?
- Характерные особенности релейных стабилизаторов.
- Какие слабые места релейных стабилизационных приборов.
- Схема симисторного стабилизационного устройства.
- Двухкаскадные симисторные устройства.
В современной жизни ни один человек не может обойтись без использования различных электроприборов. Они сумели стать нашими лучшими помощниками, ведь дают возможность развлекаться, готовить различные вкусные блюда, продолжат пригодность различных продуктов, облегчают уборку и различные ремонтные работы.
Большинство из таких приборов разрабатывается с учетом того, что напряжение в домашней электрической сети должно равняться 220-ти вольтам, или же оно не будет характеризоваться различными колебаниями.
Для самых электроприборов стабильность напряжения является нужной для того, чтобы каждый его элемент выполнял свои функции на том уровне, который определил сам производитель. Также стабильность в электросети является необходимой и для устранения возможности перегорания отдельных элементов электроприборов.
И для того чтобы каждый электроприбор и его комплектующие могли выполнять свои целевые функции, владельцам домов или квартир необходимо использовать стабилизационные устройства. Они могут обеспечить не только оптимальную работу любимого прибора, но и уберечь его от сгорания.
Стабилизатор Энергия
Стоит отметить, что в быту можно использовать стабилизационные приборы постоянного и переменного напряжения. В тех случаях, когда количество вольт в сети колеблется на величину, большую на 10 процентов от номинальной величины (220 В), на свое вооружение нужно брать или делать самому стабилизатор переменного напряжения.
Как правило, в современных электронных приборах для подачи электричества со стабильным уровнем применяют импульсные блоки питания.
Однако, если нужно стабилизировать электричество для холодильников, микроволновых печей, насосов и кондиционеров, то импульсные приборы стабилизации тока уже не подойдут.
Причина этого кроется в том, что существует потребность во внешней стабилизации переменного напряжения. Здесь на помощь придут бытовые стабилизаторы напряжения, которые на выходе способны обеспечить постоянные 220 вольт.
Учитывая тот факт, что такие устройства имеют много разновидностей, в дальнейшем будет рассмотрен каждая разновидность в отдельности. При этом вы сможете заглянуть и под корпус каждого вида стабилизационного устройства.
Общее строение стабилизационных устройств
Бытовые стабилизаторы могут быть электромеханическими, релейно-трансформаторными и электронными. Также на рынке еще можно встретить феррорезонансные стабилизационные приборы. Они пользовались большой популярностью в прошлом, однако их сегодня практически не используют.
Люди отказываются от них через большое количество недостатков.
Стоит отметить, что независимо от вида стабилизаторы работают по похожей схеме. Эта схема предусматривает наличие:
- — трансформатора;
- — регулирующего элемента;
- — управляющего элемента.
Данную схему можно увидеть на рисунке, который приводится ниже.
рис.1 схема стабилизатора
На этой схеме трансформатор обозначен, как Т1. Регулирующий элемент обозначается РЭ, управляющий элемент — УЭ. Задачей трансформатора является либо повышение, либо понижение напряжения, если оно не является равным 220-ти вольтам.
Для того, чтобы он мог выполнять эту цель, производители монтируют регулирующий элемент. Именно он управляет работой трансформатора. Чтобы этот регулирующий компонент «знал», как управлять трансформатором, в стабилизатор монтируют управляющий элемент.
Он осуществляет измерение напряжения на входе, сравнивает его с оптимальным напряжением и дает необходимую команду регулирующему элементу.
Каждый стабилизационный прибор работает по такой схеме.
Разница между ними заключается в строении регулирующих элементов и особенностях трансформатора.
Схема электромеханического стабилизатора
Наиболее простым по своему строению является электромеханическое стабилизационное устройство. Оно предусматривает наличие:
- Регулируемого автотрансформатора или ЛАТРа.
- Сервопривода с редуктором и щеткой.
- Электронной схемы.
Основным его элементом является лабораторный ЛАТР или бытовой регулирующий автоматический трансформатор. Благодаря применению последнего компонента этот прибор может похвастаться КПД высокого уровня. Сверху над этим трансформатором монтируется двигатель, который имеет малые размеры.
Схема стабилизатора
Этот двигатель имеет в себе редуктор. Двигатель имеет достаточную мощность, чтобы поворачивать бегунок в трансформаторе. Оптимальным условием работы этого двигателя является обеспечение одного полного оборота бегунка в течение десяти-двадцати секунд.
В конце бегунка находится щетка, которая в среднем превышает в 2,2 раза диаметр провода обмотки трансформатора. Собственно до этих проводов и прикасается сама щетка.
Конечно, работа двигателя зависит от команд электронной схемы. В тех случаях, когда происходят изменения в токе на входе, электронная схема обнаруживает их и дает указание двигателю сместить бегунок на определенную величину, в результате чего на выходе получаются желаемые 220 вольт.
Характеристики электромеханического преобразователя
Такая простая конструкция этого типа стабилизатора напряжения, который на выходе выдает 220 вольт и который часто выпускается под маркой «Ресанта», является его преимуществом. В список преимуществ входит и возможность обеспечения высокой точности уровня выходного напряжения.
Эта точность равняется ±3 процентам. Что касается диапазона входных вольт, то он довольно большой. Так для некоторых моделей он колеблется в пределах 130-260-ти вольт.
Простая конструкция является причиной и некоторых недостатков. Так при перемещении щетки (бегунка) слышно гул. При этом места контакта могут искриться.
Полезный совет: такая щетка довольно быстро изнашивается. Потому за ее состоянием нужно следить каждый год. Как показывает практика, каждые три года нужно осуществлять замену щетки.
Главная слабость и ремонт
Главной слабостью этого стабилизатора является сервопривод (он же двигатель). Во время работы устройства этот двигатель постоянно работает. Его ротор не перестает крутиться ни на минуту. Конечно, следствием этого является быстрый износ и преждевременный выход из строя.Выходом из этой ситуации будет замена изношенного двигателя.
Полезный совет: двигатель можно не заменять, а попробовать отреставрировать. Для этого его нужно провести его отключение от схемы устройства и подсоединить к мощному источнику питания. На выводы сервопривода подают 5 ватт, проводя смену полярности.
В конечном итоге весь «мусор», который накопился на щетке, отжигается. После этого двигатель может работать еще некоторое время.
Один из самых главных недостатков кроется в медленной реакции. Поэтому, сфера применения таких стабилизаторов с выходным напряжением 220 вольт является несколько ограниченной.
В частности, их не следует применять для электроприборов, которые могут быстро сгореть от высокого напряжения. В основном этими электроприборами являются различные электронные устройства и высокотехнологичные установки.
Схема релейных стабилизационных устройств
Что касается релейно-трансформаторных и электронных стабилизаторов напряжения, то они имеют одинаковую схему построения. Главная разница заключается в том, что в первых в качестве регулирующего элемента используется реле, в других — симисторы или тиристоры.
Эти типы стабилизационных устройств называются еще ступенчатыми. Это означает то, что выравнивание тока происходит ступенями.
Регулирующий элемент также называют еще ключом. Количество таких ключей зависит от модели. В наиболее дешевых моделях находится пять таких ключей. Каждый ключ может подключаться к определенной обмотке автоматического трансформатора.
В результате замыкания им определенной части обмотки происходит изменение выходного количества вольт.
Общая схема таких стабилизационных устройств подается на рис. 2:
Релейные стабилизаторы могут изменять количество выходных вольт в 3-6 ступеней. Главным коммутирующим элементом этих устройств являются электромагнитные реле, которые подключают определенные обмотки трансформатора.
Количество обмоток, которое является необходимым для выравнивания тока, определяется микропроцессором. Он передает команды преходящим ключам, которые и управляют электрическим реле.
Подытоживая, можно отметить, что схема релейного стабилизатора переменного напряжения, который на выходе выдает 220 вольт, также является простой.
Характерные особенности релейных приборов
Эти стабилизационные приборы характеризуются точностью напряжения на выходе, которая составляет ±8 процента. Конечно, этот показатель хуже, чем показатель выше описанного типа стабилизатора. Однако он находится в пределах требований, установленных государством.
Особенностью работы этих стабилизационных устройств является то, что когда в них входит 195 вольт, то на выходе будет 233 вольта. Когда количество входных вольт увеличится на 3 вольта. То на выходе уже будет 236.
Релейный стабилизатор разобранный
Однако, когда входное напряжение будет равно 200 вольтам, состоится переключение реле и на выходе уже будет 218 вольт. Таким образом устройство работает и при понижении количества вольт на входе.
Проблему с точностью отлично компенсирует скорость реакции на изменения в токе. По словам производителей на изменение тока нужно от 20 миллисекунд. Практика показывает, что это происходит в течение 100-150 миллисекунд.
Релейные стабилизационные приборы могут выравнивать входной ток, минимальное напряжение которого может равняться 140 вольтам, максимальное — 270 вольтам. Допустимой является и перегрузка на 10 процентов от нагрузки, которую рекомендует сам производитель.
Проблемные места и их ремонт
Во время процесса коммутации на контактах реле постоянно образуется дуга. Ее образование приводит к разрушению контактов. Именно контакты являются слабым местом этих стабилизационных устройств.
Контакты могут или обгорать, или залипать. Соответственно, главное внимание во время любого обслуживания должно направляться на состояние контактов.
В том случае, когда реле выходят из строя, ломаются и транзисторные ключи. В случае поломки реле проводят их полную замену.
Полезный совет: реле можно отреставрировать. Данный процесс заключается в снятии их крышки, освобождении их от пружины и очистке. Для очистки берут наждачную бумагу «нулевка». Очистить нужно как нижний, так и верхний, так и подвижный контакты. После этого проводят очистку бензином и собирают реле.
Во время ремонтных работ также следует провести проверку кварцевого резонатора и каждого электролитического конденсатора, который находится на плате контроллера.
Полезный совет: во время проверочных или диагностических работ входной ток нужно подавать сразу на ЛАТР. Благодаря этому входной ток можно будет изменять в больших величинах. Роль нагрузки должна выполнять 220-вольтная лампа накаливания.
Чтобы сохранить технический ресурс релейного стабилизатора и любого другого стабилизационного устройства, нужно раз в шесть месяцев проводить его техобслуживание.
Симисторные приборы
Кроме вышеупомянутых стабилизаторов, очень применяемым в быту является симисторный электронный стабилизатор. Схема такого стабилизатора напряжения, который способен быстро обеспечить на выходе 220 вольт, является почти такой, как и релейного.
Однако вместо реле уже используются симисторы. Симисторы являются достаточно сложными в управлении. Они должны всегда включаться, когда синусоида напряжения находится в нулевой точке. Это дает возможность избежать искажения самой синусоиды.
Симисторный стабилизатор. Внешний вид
Конечно, определением момента для их включения занимается сам процессор. Включение симистора осуществляется благодаря подаче на него сильного импульса. Кроме замера напряжения и определения момента включения симистора, процессор также проверяет состояние симистора, то есть является ли он включенным или выключенным.
После выполнения этих операций процессор дает команду на включение симистора. Выполнение этой совокупности действий длится не более одной микросекунды. Также очень быстро включается и симистор. В общем, время реакции не превышает десяти миллисекунд.
Благодаря таким особенностям изменение напряжения происходит очень быстро. Также электронные стабилизационные приборы вместо симистора могут иметь тиристоры. При этом тиристоры часто применяются в тех стабилизаторах напряжения, которые превращают 220 вольт в 110 вольт.
Большие скорости работы процессора и симисторов позволяют также создавать и двухкаскадные электронные стабилизационные устройства. Это означает, что выравнивание напряжения происходит в два этапа.
Во время первого этапа первый каскад делает грубое выравнивание тока. Во время второго этапа проводится идеальное выравнивание.
Двухкаскадные симисторные устройства
Преимуществом использования двух каскадов является то, что появляется возможность в использовании небольшого количества симисторов. Так, на каждом каскаде можно использовать по четыре симистора. В результате это дает возможность выбирать между 16-ю способами комбинации обмоток трансформатора.
Схема двухкаскадного стабилизатора
Если на обоих каскадах используется по шесть симисторов, то количество комбинаций подключения обмоток уже будет равняться 36-ти.
Использование каскадов несколько снижает скорость реакции трансформатора.
В общем, время реакции занимает 20 миллисекунд. Такая скорость выравнивания тока для бытовой техники является более чем приемлемой.
Такие стабилизаторы можно применять не только в быту, но и многих промышленных сферах. Они способны обеспечить выходные 220 вольт при условии, если на входе будет не менее 140 и не более 270 вольт.
Импульсный стабилизатор напряжения с триггером Шмитта и ШИМ Стабилизатор напряжения — как все сделать своими руками. Видео. Однофазный стабилизатор напряжения — сфера применения, особенности Стабилизатор напряжения – как выбирать для котла отопления.
Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 147 Опубликовано
Всем известно, что существуют государственные стандарты, по которым производятся товары и предоставляются услуги. Не обошли стороной ГОСТы и такую услугу, как подача напряжения в жилые дома и на промышленные объекты. Так вот в стандартах строго оговорено, что напряжение может подаваться в определенных пределах, которые обусловлены диапазоном ±10% от номинального напряжения. И если говорить об однофазном напряжении, где номинал равен 220 В, то перепад его варьируется в пределах 198-242 вольта. То есть, это норма, которая закреплена стандартами. Но не все бытовые приборы могут корректно работать при минимальном или максимальном напряжении из данного диапазона, так что хотите вы того или нет, а многие обыватели стали устанавливать стабилизаторы напряжения. И тут у многих возникает вопрос его подключения своими руками, поэтому тема нашей статьи «стабилизатор напряжения – схема подключения».
Схема стабилизатора напряженияИтак, начнем с перепадов напряжения, а именно, по каким причинам оно происходит. Если рассмотреть схему подачи электроэнергии к домам, то от подстанции оно по линиям электропередач доходит до каждого дома. И чем дальше стоит дом от подстанции, тем меньшего значения напряжение до него доходит. При этом на подстанции, как правило, установлен максимальный показатель (242 В). Но если нагрузка на каком-то потребителе возрастает, то на конце ЛЭП напряжение уже недотягивает до минимально допустимого значения (198 В). Кстати, точно так же работает и трехфазная линия.
Этот пример показывает стандартную ситуацию, которая ухудшается в зимнее время. Но исправить ее можно, и вариант пока существует один – это подключение в схему электрической разводки квартиры или частного дома стабилизатора напряжения.
Принцип работы стабилизатора
По сути, этот прибор стабилизирует входное напряжение до номинального, которое появляется на выходе. Если говорить о режимах работы, то их три:
- Понижение напряжения;
- Повышение;
- Простая передача без изменения частоты.
Принцип работыС первыми двумя все понятно, а вот третий режим практически бесполезный, который приводит к перегреву самого стабилизатора. А это первейшая причина выхода его из строя. Поэтому многие производители в схеме стабилизатора устанавливают цепь по типу байпаса. При необходимости переключателем ток направляется через байпас, минуя основную схему прибора.
Если говорить о таком понятии, как схема подключения стабилизатора напряжения, то в первую очередь необходимо разобраться с клеммами данного прибора. Существует несколько видов стабилизаторов, но основных модификаций две:
- Вход и выход имеют и фаза, и ноль.
- Вход и выход имеет только фаза, ноль соединяется с разводкой напрямую.
Вот схема самого клеммного подключения:
Внимание! Из рисунка четко видно, что левая половина клеммной коробки – это вход, а правая – это выход. Это стандартное расположение клемм. Плюс, если через стабилизатор пропускается и нулевой контур, то крайние клеммы предназначены для подключения фаз, вторые от краев для подключения нуля.
Такое расположение производители используют специально. Это как чтение слева направо, поэтому запомнить его очень просто. Для новичков клеммы обозначаются буквами.
Где лучше всего установить стабилизатор
Место установки выбирается в зависимости от габаритов самого прибора. А размеры зависят от мощности агрегата. К примеру, маломощный стабилизатор можно установить прямо около подключаемой к нему аппаратуре, где-то на столе или на полу. Мощный прибор лучше установить в специально организованном месте, к примеру, в нише или в распределительном щитке.
Требования к установке:
- Вентиляционные отверстия в приборе всегда должны оставаться свободными, не закрытыми. В процессе работы стабилизатор нагревается, поэтому ему всегда нужен охлажденный воздух.
- Нельзя устанавливать стабилизаторы напряжения в подвалах, гаражах, на чердаках и схожих с этими помещениями комнатах. Все дело в том, что любые электронные приборы быстро выходят из строя, если в помещениях, где они установлены, высокая влажность, скопление пыли, повышенная температура и другие негативные факторы.
- Оптимальное место установки – в самом распределительном щите или рядом. Чем меньше длина питающего кабеля, тем лучше.
Схемы подключения
Необходимо выделить группу бытовых приборов, которым действительно нужно стабильное напряжение. В эту группу входят телевизор, компьютер, холодильник, радиотелефоны. А вот те приборы, в которых установлены ТЭНы, стабильного напряжения не требуется.
Самая простая схема подключения такова – от счетчика кабель тянется на УЗО или дифференциальные автоматы, далее устанавливается стабилизатор, от него уже провода тянутся к автоматическим выключателям, которые распределяют ток по группам. Подключение стабилизатора производится к тому автомату или автоматам, которые отключают группу, так сказать, «нежных» бытовых приборов.
Схема подключения стабилизаторов напряженияЧто касается трехфазной сети, то здесь можно установить или трехфазный стабилизатор, или три однофазных. Схема подключения у всех идентичная. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это равномерное распределение нагрузки на все три фазы. Если разобраться со всеми схемами, то подключить стабилизатор своими руками будет несложно.
Как правильно выбрать стабилизатор напряжения
В настоящее время производители предлагают три основных вида стабилизаторов:
- Сервоприводные.
- Релейные.
- Электронные.
Первый вариант работает по принципу изменения количества витков на трансформаторе прибора. Изменение витков производится специальным бегунком, который работает от мотора сервопривода. Устройство достаточно простое, это самый дешевый прибор, но большое количество узлов и деталей снижает его надежность. Самые распространенные причины выхода стабилизатора из строя – это поломка мотора сервопривода и истирание графитовых щеток.
Устройство сервоприводного стабилизатораРелейный стабилизатор напряжения – это средний сегмент в категории стабилизаторов. В основе конструкции приборов этого типа лежит блок силовых реле. Именно с их помощью и производится переключение обмоток трансформатора. Достоинством релейных стабилизаторов является их невысокая цена, недостатком – низкий срок эксплуатации за счет присутствия в конструкции прибора механических деталей и узлов. Основной недостаток – это залипание контактов в самих реле.
Электронный вариант – самый надежный и самый качественный. Во-первых, это полное отсутствие механических узлов. Во-вторых, все управление основано на присутствии электронных ключей: симисторов или тиристоров. Такой импульсный стабилизатор напряжения быстро срабатывает, то есть, практически моментально в течение 20 мс откликается на изменение напряжения в сети. Добавим к положительным качествам прибора его бесшумную работу. Особенно это большой плюс, если стабилизатор находится в комнате. А вот минус у него один – высокая цена.
Устроенный на микросхемах стабилизатор напряжения электронного типа сегодня является самым востребованным. Многие потребители не обращают внимания на стоимость, ведь практика показывает, что стабильная и долгосрочная работа – это основное требование.
Заключение по теме
Подключение стабилизатора напряжения напрямую связано с его конструкцией, а точнее сказать, с видом клеммной коробки, а еще точнее, с количеством входных и выходных клемм. Но если вам необходимо через стабилизатор подключить один или два бытовых прибора, к примеру, компьютер и телевизор, то можно приобрести самый простой вариант, включить его в розетку через провод со штепсельной вилкой, а к выходу уже подключить сами бытовые приборы. Если выход один, тогда можно дополнительно установить тройник. Но учитывайте тот момент, что мощность стабилизатора должна быть чуть больше, чем суммарная мощность подключаемых к нему приборов.
Фирмы Ресанта, что вполне объяснимо. Это обусловлено тем, что подобные агрегаты позволяют нормализовать работу всех электрических приборов, которые присутствуют дома. Иными словами, они позволяют сберечь довольно дорогостоящую технику в случае возникновения перегрузки в сети, либо при скачках напряжения, тем самым существенно продлевая эксплуатационный срок всего электрооборудования.
Однако, работа стабилизатора напряжения также сопряжена с риском возникновения определенных поломок, единственным выходом из которых является своевременный ремонт .
Причин этому может быть несколько — от неправильной эксплуатации до естественных причин поломки, т.е. продолжительного срока службы.
Чтобы этого избежать, необходимо в точности следовать инструкции, которая прилагается в комплекте, позволяющая существенно продлить службу агрегата в правильном режиме работы. Если же все-таки поломка случилась, то нужно знать, какими методами нужно правильно осуществлять ремонт своими руками, чтобы еще больше не усугубить ситуацию. В данной статье мы рассмотрим основные неисправности, а также способы их своевременного устранения.
На данном видео показан с неисправностью
Конструктивное строение стабилизатора напряжения Ресанта выглядит следующим образом:
- трансформатор автоматического типа;
- электронный блок;
- вольтметр;
- орган управления, который ответственен за запуск и отключение некоторых обмоток.
Данным производителем выпускается множество различных типов стабилизаторов , поэтому и данные органы подключения обмоток будут разниться. О всех этих нюансах мы поговорим чуть позже, во время рассмотрения процедуры ремонта.
В данной конструкции определяющим является электронный блок, который осуществляет общее управление всей системой агрегата. Он ответственен за работу вольтметра, а также к нему поступают сведения о мощности входного напряжения. Затем, блок сравнивает полученные значения с оптимальными, определяя следующее действие, т.е. нужно ли добавить несколько вольт или, напротив, отнять некое количество.
Далее, по цепочке, идет определение необходимых обмоток — какие их них нужно запустить, а какие отключить. Затем, электронный блок осуществляет одно из этих действий, после чего все электрические приборы, находящиеся в квартире, получают стабильный ток.
Безусловно, сам процесс стабилизации может быть немного разным, в зависимости от типа выпускаемого устройства.
Данное различие распространяется на виды обмоток, а также методы их запуска и отключения. На сегодняшний день, компания Ресанта выпускает два вида данных стабилизаторов:
- Электромеханического типа.
- Релейные.
Соответственно, ремонт их будет несколько иным.
Особенности работы электромеханического стабилизатора
Начнем свое рассмотрение со стабилизаторов электромеханического типа. В его конструкции присутствует сервопривод, который и осуществляет запуск и отключение обмоток в устройстве.
Сам сервопривод состоит из двигателя, на котором располагается электрический контакт (щетка). При движении якоря данного мотора, соответственно, крутится и эта щетка, постоянно контактируя обмотками из меди. Ширина данной щетки позволяет осуществлять полный обхват всей обмотки, что позволяет фазе не пропадать.
Чтобы щетка двигалась в заданном направлении с нужными характеристиками, в устройстве возникает напряжение ошибки. Затем, данное значение напряжения растет. Далее оно передается к двигателю, что и заставляет якорь вращаться в оптимальном направлении. Соответственно, щетка также движется, как и якорь, в том же заданном направлении. При этом осуществляется непосредственный контакт с обмотками.
Значение напряжения ошибки будет пропорциональным тому значению, формируемое разницей между реальным вольтовым значением на входе и тем значением, которое должно там быть. Данный сигнал может обладать одной из двух полярностей, каждая из которых задает определенное направление движения. Ниже приведена схема подобного стабилизатора напряжения:
Вне зависимости от конкретной модели, строение данного стабилизатора напряжения будет практически одинаковым. Отличаются они между собой разными значениями мощности и отдельными элементами цепи.
Особенности работы релейного стабилизатора
Все релейные стабилизаторы выравнивают значения тока путем скачков. Это объясняется тем, что реле осуществляет запуск или отключение витков, расположенных на второй обмотке. Электромеханический стабилизатор выполняет этот процесс более плавно, чем релейный.
Релейные агрегаты от Ресанта осуществляют подключение витков до тех пор, пока не найдут нужный. Все эти витки условно разделены на подгруппы, при чем от каждого витка есть вывод, на который и поступает ток при запуске устройства.
Схема всех релейных стабилизаторов данной марки показывает, что в её конструкции присутствует порядка четырех элементов реле. В отдельных случаях, это количество может ровняться пяти (модели СПН).
В случае релейных стабилизаторов, именно реле является наиболее уязвимым местом всего устройства. Это обуславливается тем, что оно находится в постоянном рабочем режиме, что существенно увеличивает риски выхода из строя .
Основные неисправности
Рассмотрев принципы работы обоих типов стабилизаторов напряжения, можно сделать вывод о том, что именно их основные составляющие части и являются наиболее часто ломающимися компонентами системы. Речь идет о сервоприводе в электромеханических приборах, а также о реле в релейных.
В первом случае, постоянное движение сервопривода приводит к периодическому трению витков катушки и щетки, что приводит к появлению излишнего перегрева данных комплектующих. Это также приводит к сильному износу и появлению искр от проводов меди.
Нужно также иметь в виду тот факт, что в сети п
Схемы стабилизатора напряжения, как следует из названия, представляет собой схему, которая используется для регулирования напряжения. Регулируемое напряжение — это плавная подача напряжения, без каких-либо шумов или помех. Выходной сигнал регулятора напряжения не зависит от тока нагрузки, температуры и изменения линии переменного тока. Регуляторы напряжения присутствуют почти в каждой электронике или бытовой технике, такой как телевизор, холодильник, компьютер и т. Д., Для стабилизации напряжения питания.
В основном, регулятор напряжения минимизирует изменение напряжения для защиты устройства. В электрической распределительной системе регуляторы напряжения находятся либо в питающих линиях, либо на подстанции. В этой линии используются два типа регуляторов, один из них — ступенчатый, в котором переключатели регулируют подачу тока. Другой — это индукционный регулятор, представляющий собой переменную электрическую машину, аналогичную асинхронному двигателю, который подает питание в качестве вторичного источника. Это минимизирует изменение напряжения и обеспечивает стабильный выход.
Существуют различные типы регуляторов напряжения, которые описаны ниже.
Типы цепей регулятора напряжения
Цепь линейного стабилизатора напряжения
Регулятор напряжения серии- Шунтирующий регулятор напряжения
Схема стабилизатора напряжения стабилитрона
Цепь стабилизатора напряжения переключения
- Бак тип
- тип повышения
- Buck / Boost тип
Цепь линейного стабилизатора напряжения
Это наиболее распространенные регуляторы, используемые в электронике для поддержания постоянного выходного напряжения.Линейные регуляторы напряжения действуют как схема делителя напряжения, при этом сопротивление регулятора изменяется в зависимости от изменения нагрузки и дает постоянное выходное напряжение. Некоторые преимущества и недостатки линейного стабилизатора напряжения приведены ниже:
Преимущества
- Низкое напряжение пульсаций на выходе
- Ответ быстрый
- Меньше шума
Недостатки
- Низкая эффективность
- Требуется большое пространство
- Выходное напряжение всегда будет меньше входного напряжения
1.Регулятор напряжения серии
Регулятор напряжения серииявляется частью линейного регулятора напряжения и также называется регулятором последовательного прохода. Переменный элемент, соединенный последовательно, используется для поддержания постоянного выходного напряжения. Когда вы изменяете сопротивление падения напряжения на последовательном элементе, его можно изменять, чтобы обеспечить постоянное напряжение на выходе.
Как вы можете увидеть схему для серии стабилизатора напряжения, NPN-транзистор Т1 является элементом серии и стабилитрон используется для обеспечения опорного напряжения.
Когда выходное напряжение увеличивается, напряжение базового эмиттера уменьшается, благодаря этому транзистор T1 проводит меньше. Поскольку T1 проводит меньше, это уменьшает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.
Когда выходное напряжение уменьшается, напряжение базового эмиттера увеличивается, благодаря этому транзистор T1 проводит больше. Поскольку T1 проводит больше, это увеличивает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.
Выходное напряжение определяется как:
V O = V Z - V BE Куда, V O - выходное напряжение V Z - напряжение пробоя стабилитрона V BE - напряжение базы-эмиттера
2.Шунтирующий регулятор напряжения
Нерегулируемое напряжение прямо пропорционально падению напряжения на последовательно включенном сопротивлении, и это падение напряжения зависит от тока, потребляемого нагрузкой. Если потребляемый ток нагрузки увеличивается, базовый ток также будет уменьшаться, и из-за этого меньше ток коллектора будет течь через клемму эмиттера коллектора, и, следовательно, ток через нагрузку будет увеличиваться, и наоборот.
Регулируемое выходное напряжение регулятора напряжения шунта определяется как:
V OUT = V Z + V BEРегулятор напряжения стабилитрона
дешевле и подходят только для цепей малой мощности.Он может быть использован в тех случаях, когда количество энергии, расходуемой во время регулирования, не представляет большой проблемы.
Резистор, подключенный последовательно с стабилитроном для ограничения количества тока, протекающего через диод, и входное напряжение Vin (которое должно быть больше напряжения стабилитрона) подключено поперек, как показано на рисунке, и на выходе напряжение Vout берется по стабилитрону с Vout = Vz (напряжение стабилитрона). Как мы знаем, стабилитрон начинает проводить в обратном направлении, когда приложенное напряжение выше напряжения пробоя стабилитрона.Поэтому, когда он начинает проводить ток, он поддерживает на нем то же напряжение и отдает дополнительный ток, обеспечивая стабильное выходное напряжение.
Узнайте больше о работе стабилитрона.
Импульсный регулятор напряжения
Существует три типа импульсного стабилизатора напряжения:
- Бак или понижающий импульсный регулятор напряжения
- Повышающий или повышающий импульсный стабилизатор напряжения
- Buck / Boost Импульсный регулятор напряжения
Buck или понижающий импульсный регулятор напряжения
Бак-регулятор используется для понижения напряжения на выходе, мы даже можем использовать схему делителя напряжения для уменьшения выходного напряжения, но эффективность схемы делителя напряжения низкая, поскольку резисторы рассеивают энергию в виде тепла.Мы используем конденсатор, диод, индуктор и переключатель в цепи. Принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения приведена ниже:
Когда переключатель включен, диод остается смещенным в обратном направлении и источник питания подключен к катушке индуктивности. Когда переключатель разомкнут, полярность индуктора меняется, и диод становится смещенным в прямом направлении и подключает индуктор к земле. Тогда ток через индуктор уменьшается с наклоном:
d I L / dt = (0-V OUT ) / L
Конденсатор используется для предотвращения падения напряжения до нуля на нагрузке.Если мы продолжаем открывать и закрывать переключатель, среднее напряжение на нагрузке будет меньше входного напряжения. Вы можете контролировать выходное напряжение, изменяя рабочий цикл коммутационного устройства.
Выходное напряжение = (входное напряжение) * (процент времени, в течение которого переключатель включен)
Если вы хотите узнать больше о Buck converter, чем перейти по ссылке.
Повышающий или повышающий импульсный стабилизатор напряжения
Повышающий регулятор используется для повышения напряжения на нагрузке.Принципиальная электрическая схема регулятора наддува приведена ниже:
Когда переключатель замкнут, диод ведет себя как обратное смещение, и ток через индуктор продолжает увеличиваться. Теперь, когда переключатель разомкнут, индуктор создаст силу, заставляющую ток продолжать течь, и конденсатор начнет заряжаться. Постоянным включением и выключением переключателя мы получим напряжение на нагрузке выше, чем входное напряжение. Мы можем контролировать выходное напряжение, контролируя время включения (тонна) выключателя.
Выходное напряжение = Входное напряжение / Процент времени, в течение которого переключатель разомкнут
Если вы хотите узнать больше о Boost Converter, чем перейти по ссылке.
Buck-Boost Импульсный регулятор напряжения
Buck-Boost Switching Regulator представляет собой комбинацию Buck и Boost Regulator, он дает инвертированный выходной сигнал, который может быть больше или меньше входного напряжения.
Когда переключатель включен, диод ведет себя как обратное смещение, и индуктор накапливает энергию, а когда переключатель выключен, индуктор начинает выделять энергию с обратной полярностью, которая заряжает конденсатор.Когда энергия, накопленная в индукторе, становится равной нулю, конденсатор начинает разряжаться в нагрузку с обратной полярностью. Благодаря этому понижающий бустер-регулятор также называется инвертирующим регулятором .
Выходное напряжение определяется как
Vout = Vin (D / 1-D) где D - рабочий цикл
Следовательно, если рабочий цикл низкий, регулятор работает как стабилизатор Бака, а когда рабочий цикл высокий, регулятор ведет себя как повышающий регулятор.
Практический пример для цепей регулятора
Цепь положительного линейного стабилизатора напряжения
Мы разработали схему положительного линейного стабилизатора напряжения с использованием 7805 IC . Эта микросхема имеет все схемы для обеспечения питания 5 Вольт. Входное напряжение должно быть не менее 2В от номинального значения, как для LM7805, мы должны обеспечить не менее 7В.
Нерегулируемое входное напряжение подается на ИС, и мы получаем регулируемое напряжение на выходной клемме.Название IC определяет его функцию, 78 представляет положительный знак, а 05 представляет значение регулируемого выходного напряжения. Как вы видите на принципиальной схеме, мы подаем 9 В на 7805IC и регулируем + 5 В на выходе. Конденсаторы С1 и С2 используются для фильтрации.
Цепь стабилизатора напряжения стабилитрона
Здесь мы разработали стабилизатор напряжения Зенера с использованием 5,1 В диода Зенера.Стабилитрон работает как чувствительный элемент. Когда напряжение питания превышает его напряжение пробоя, оно начинает проводиться в обратном направлении и поддерживает то же напряжение на нем и отводит дополнительный ток, тем самым обеспечивая стабильное выходное напряжение. В этой схеме мы даем 9 В входного напряжения и получаем почти 5,1 напряжения регулируемого выхода.
Цепи стабилизатора напряжения »Electronics Notes
— обзор основ цепей линейного и импульсного стабилизатора напряжения, используемых в электронных источниках питания.
Схемы блоков питания Учебник для начинающих и учебник Включает в себя:
Обзор электроники блока питания
Линейный источник питания
Импульсный источник питания Защита от перенапряжения
Спецификации блока питания
Цифровая мощность
Шина управления питанием: PMbus
Бесперебойный источник питания
Регуляторы напряжения широко используются в цепях электропитания электроники.Они обеспечивают очень высокую степень регулирования и низкий уровень пульсаций, хотя их уровни эффективности намного ниже, чем у другой популярной формы регулятора, называемой регулятором режима переключения. Однако линейные регуляторы все еще используются в больших количествах из-за их относительной простоты и высокого уровня производительности.
Возможно изготовление цепей регулятора напряжения из обоих дискретных компонентов, а также возможность использования регуляторов ИС. Регуляторы IC позволяют достичь очень высоких уровней производительности, часто используя сравнительно небольшое количество компонентов, но часто для многих проектов можно использовать несколько доступных компонентов для создания совершенно адекватной схемы регулятора напряжения.
Основная концепция цепей стабилизатора напряжения
Несмотря на то, что существует множество различных схем стабилизаторов напряжения и регуляторов интегральных схем, основные концепции для этих схем подразделяются на одну из двух основных категорий:
- Регулятор серии
- Параллельная или шунтирующая цепь регулятора.
Все цепи регулятора напряжения попадают в одну из этих категорий, хотя из двух наиболее распространенным типом цепей регулятора напряжения является последовательный регулятор.
В дополнение к тому, что регуляторы напряжения классифицируются как последовательные и шунтирующие, их также можно разделить на две другие категории в зависимости от режима работы:
- Линейные регуляторы напряжения.
- Импульсные регуляторы напряжения.
Широко используются как линейные, так и импульсные регуляторы. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, и поэтому выбор типа регулятора должен быть сделан в зависимости от предполагаемого применения.
Серия стабилизатора напряжения цепи
Схемы последовательного стабилизатора напряжения работают с использованием последовательного элемента управления, такого как биполярный транзистор или полевой транзистор. Основа работы схемы основана на управлении проводимостью этого последовательного элемента управляющим напряжением. Если напряжение на выходе имеет тенденцию к росту, то это будет обнаружено, и управляющее напряжение будет отрегулировано для уменьшения проводимости последовательного элемента, что приведет к росту напряжения на последовательном элементе.Поскольку последовательный элемент и нагрузка образуют цепь делителя потенциала, любое увеличение напряжения на последовательном элементе управления приведет к падению напряжения на нагрузке.
Аналогичным образом, если напряжение на нагрузке имеет тенденцию падать слишком низко, то это будет обнаружено, управляющее напряжение для последовательного элемента будет затем вызывать повышение проводимости последовательного элемента, и напряжение на нагрузке будет поддерживаться.
Это типичная форма системы отрицательной обратной связи.Управляющее напряжение должно иметь эталон, с которым можно сравнить выход. Это часто обеспечивается опорного напряжения схемы, основанной вокруг стабилитрона. Выходное напряжение с регулятора берется, часто через делитель потенциала, и сравнивается с опорным напряжением, а напряжение ошибки возвращается в качестве управляющего напряжения для изменения проводимости элемента последовательного управления.
Можно изменить выходное напряжение, изменив величину, на которую делится выход.Поместив переменный резистор в делитель потенциала, можно изменить напряжение, которое сравнивается с опорным напряжением. Это, в свою очередь, изменит выходное напряжение в цепи регулятора напряжения.
Схема стабилизатора напряжения шунта
Как видно из названия, шунтирующий регулятор напряжения работает параллельно с нагрузкой, а не последовательно с ней. Используя устройство постоянного тока в форме, которое может быть таким же простым, как резистор, оно работает параллельно с нагрузкой, шунтированием или поглощением тока, так что напряжение на нагрузке остается неизменным.
В простейших формах шунтирующих регуляторов используются устройства постоянного напряжения, такие как стабилитроны. Эти схемы используют последовательный резистор, чтобы обеспечить действие ограничения тока, и стабилитрон помещается между резистором и землей параллельно с нагрузкой. Поскольку стабилитрон поддерживает постоянное напряжение, а колебания тока от нагрузки не будут вызывать (значительных) изменений напряжения, поскольку диод будет поддерживать постоянное напряжение, принимая любые изменения тока. Естественно, есть и другие, более сложные формы шунтирующего регулятора, но версия с стабилитроном является самой простой и простой.
Линейный регулятор напряжения
Схема линейного регулятора напряжения — это схема, в которой проводимость последовательного элемента регулятора изменяется линейно, чтобы обеспечить поддержание требуемого напряжения на выходе. Таким образом, выходное напряжение поддерживается настолько точно, насколько это возможно, и получается самый чистый выход.
Хотя схема линейного стабилизатора напряжения обеспечивает очень высокий уровень производительности с точки зрения шума, пульсации и регулирования, этот тип схемы неэффективен.Последовательный стабилизирующий элемент требует, чтобы на него было пропущено значительное напряжение, чтобы он мог поддерживать требуемые высокие уровни шума и пульсации. Последовательный регуляторный элемент должен рассеивать значительные уровни мощности в зависимости от требуемой мощности. Это означает, что эти блоки питания могут быть большими и тяжелыми.
Импульсный регулятор напряжения
В отличие от линейных регуляторов, в которых последовательный элемент изменяется линейно, последовательный элемент в переключающих регуляторах имеет только два состояния — включено и выключено.Регулятор работает, заряжая большой конденсатор на выходе. Когда напряжение падает, поскольку заряд используется для питания нагрузки, последовательный регулятор включается. Как только он достиг необходимого напряжения, он снова выключается. При наличии достаточно большого накопительного конденсатора на выходе шипы переключения снимаются в основном.
Преимущество переключающих регуляторов заключается в их гораздо более высоком уровне эффективности, который они могут предложить. Последовательный элемент рассеивает очень мало энергии при включении или выключении.В результате эти источники питания не только очень эффективны, но также могут быть сделаны намного меньше. Проблема в том, что на выходе всегда присутствуют пики переключения, а уровень общего шума на выходе выше, чем у линейных регуляторов. Однако они вполне подходят для многих приложений и в результате они очень широко используются.
Резюме
Линейные регуляторы напряжения очень широко используются в электронных схемах. С цепями, работающими на высоких скоростях и требующими точного обслуживания шин питания, цепи стабилизатора напряжения используются для обеспечения питания для большинства цепей.
Больше схем и схемотехники:
Основы операционного усилителя
Операционные усилители
Цепи питания
Транзисторная конструкция
Транзистор Дарлингтон
Транзисторные схемы
Полевые схемы
Схема символов
Возврат в меню схемы. , ,
Автоматический регулятор напряжения используется для регулирования напряжения. Он принимает колебания напряжения и превращает их в постоянное напряжение. Колебания напряжения в основном происходят из-за изменения нагрузки на систему питания. Изменение напряжения повреждает оборудование энергосистемы. Изменением напряжения можно управлять, установив оборудование для контроля напряжения в нескольких местах, таких как трансформаторы, генератор, фидеры и т. Д., Регулятор напряжения предусмотрен в нескольких точках энергосистемы для управления изменениями напряжения.
В системе электропитания постоянного тока напряжение можно контролировать с помощью комбинированных генераторов в случае фидеров одинаковой длины, но в случае фидеров различной длины напряжение на конце каждого фидера поддерживается постоянным с помощью усилителя фидера. В системе переменного тока напряжение можно контролировать с помощью различных методов, таких как повышающие трансформаторы, индукционные регуляторы, шунтирующие конденсаторы и т. Д.
Принцип работы регулятора напряжения
Работает по принципу обнаружения ошибок. Выходное напряжение генератора переменного тока получают через потенциальный трансформатор, а затем его выпрямляют, фильтруют и сравнивают с эталоном. Разница между фактическим напряжением и опорным напряжением известна как напряжение ошибки . Это напряжение ошибки усиливается усилителем и затем подается на главный возбудитель или пилотный возбудитель.
Таким образом, усиленные сигналы ошибки управляют возбуждением основного или пилотного возбудителя посредством импульса или ускорения (т.е.е. контролирует колебания напряжения). Управление выходом возбудителя приводит к контролю напряжения на клеммах главного генератора.
Применение автоматического регулятора напряжения
Основные функции AVR заключаются в следующем.
- Он контролирует напряжение системы и обеспечивает работу машины ближе к устойчивой устойчивости.
- Делит реактивную нагрузку между генераторами, работающими параллельно.
- Автоматические регуляторы напряжения снижают перенапряжения, возникающие из-за внезапной потери нагрузки в системе.
- Повышает возбуждение системы в условиях неисправности, так что максимальная мощность синхронизации существует во время устранения неисправности.
При внезапном изменении нагрузки в генераторе должно произойти изменение в системе возбуждения, чтобы обеспечить такое же напряжение в новых условиях нагрузки. Это можно сделать с помощью автоматического регулятора напряжения. Оборудование автоматического регулятора напряжения работает в поле возбудителя и изменяет выходное напряжение возбудителя и ток поля.Во время сильного колебания АРВ не дает быстрого ответа.
Для получения быстрого отклика используются быстродействующие регуляторы напряжения, основанные на , превышающие принцип марки . По метке перерегулирования при увеличении нагрузки возбуждение системы также возрастает. Перед увеличением напряжения до значения, соответствующего повышенному возбуждению, регулятор уменьшает возбуждение до нужного значения.
,Всякий раз, когда нам нужно постоянное и конкретное значение напряжения без колебаний, мы используем IC регулятора напряжения. Они обеспечивают фиксированный регулируемый источник питания. У нас есть регуляторы напряжения серии 78XX (7805, 7806, 7812 и т. Д.) Для положительного источника питания и 79XX для отрицательного источника питания. Но что делать, если нужно изменить напряжение питания, поэтому здесь у нас есть стабилизатор переменного напряжения IC LM317. В этом уроке мы покажем вам, как получить переменное регулируемое напряжение от LM317 IC.С помощью небольшой схемы, подключенной к LM317, мы можем получить переменное напряжение до 37 В с максимальным током 1,5 А. Выходное напряжение изменяется путем изменения резистора, подключенного к регулируемому выводу LM317.
Необходимые компоненты
Регулятор напряжения- LM317 IC
- Резистор (240 Ом)
- Конденсатор (1 мкФ и 0,1 мкФ)
- Потенциометр (10К)
- Батарея (9 В)
принципиальная схема
LM317 Регулятор напряжения IC
Это регулируемая трехполюсная ИС регулятора напряжения с высоким значением выходного тока 1.5A. Микросхема LM317 помогает в ограничении тока, защите от тепловой перегрузки и в безопасной рабочей зоне. Он также может обеспечить работу с плавающей точкой для применения под высоким напряжением. Если мы отсоединяем регулируемую клемму, LM317 все равно поможет в защите от перегрузки. У него типичная линия и регулировка нагрузки 0,1%. Это также устройство без содержания свинца.
Его рабочая температура и температура хранения находятся в диапазоне от -55 до 150 ° C и обеспечивают максимальный выходной ток 2,2 А. Мы можем обеспечить входное напряжение в диапазоне 3–40 В постоянного тока, а i т может дать выходное напряжение 1.От 25 В до 37 В , которые мы можем варьировать в зависимости от необходимости, используя два внешних резистора на регулируемом ПИН-коде LM317. Эти два резистора работают как схема делителя напряжения, используемая для увеличения или уменьшения выходного напряжения. Проверьте здесь цепь зарядного устройства 12 В с использованием LM317
PIN-код LM317
Конфигурация контактов
PIN-код | ПИН-код | PIN-код Описание |
1 | Настроить | Мы можем настроить Vout через этот контакт, подключив к цепи делителя резистора. |
2 | Выход | Вывод напряжения на выходе (Vout) |
3 | Вход | Штырь входного напряжения (Vin) |
Расчет напряжения для LM317
Во-первых, вы должны решить, какой выход вы хотите. Как и LM317, имеющее выходное напряжение , диапазон 1.25 В до 37 В постоянного тока. Мы можем регулировать выходное напряжение двумя внешними резисторами, подключенными через регулируемый вывод микросхемы. Если говорить о входном напряжении , оно может находиться в диапазоне от 3 до 40 В постоянного тока.
«Выход будет зависеть только от внешнего резистора, но входное напряжение всегда должно быть больше (минимум 3 В) необходимого выходного напряжения». Как правило, рекомендуемое значение резистора R1 составляет 240 Ом (но не фиксированный, вы также можете изменить его в соответствии с вашими требованиями), мы можем изменить резистор R2.
Вы можете непосредственно найти значение выходного напряжения или резистора R2, используя формулу ниже:
Vout = 1,25 {1 + (R 2 / R 1 )}
R 2 = R 1 {(Vout / 1.25) - 1}
Вы можете напрямую использовать калькулятор LM317 для быстрого расчета резистора R2 и выходного напряжения.
Давайте возьмем пример, значение R1 будет рекомендуемым значением 240 Ом, а R2 мы принимаем 300 Ом, поэтому какое будет выходное напряжение:
Vout = 1.25 * {1+ (300/240)} = 2.8125v Вы можете посмотреть демонстрационный видеоролик ниже.
Работа цепи регулятора напряжения LM317
Эта схема регулятора напряжения очень проста. Конденсатор С1 используется для фильтрации входного напряжения постоянного тока и дополнительно подается на вывод Vin ИС регулятора напряжения LM317. Регулируемый вывод соединен с двумя внешними резисторами и соединен с выводом Vout микросхемы. Конденсатор С2 используется для фильтрации выходного напряжения, получаемого от вывода Vout.И тогда выходное напряжение поступило на конденсатор С2. Проверьте полное рабочее видео ниже.
,