Domácí spotřebiče jsou náchylné na přepětí: rychleji se opotřebovávají a selhávají. A v síti napětí často skáče, klesá nebo se dokonce odlomí: je to způsobeno vzdáleností od zdroje a nedokonalostí elektrického vedení.
Pro napájení zařízení s proudem se stabilními charakteristikami se v bytech používají stabilizátory napětí. Bez ohledu na parametry proudu zaváděného do zařízení na jeho výstupu bude mít téměř nezměněné parametry.
Lze dokoupit zařízení pro vyrovnávání proudu, výběr ze široké škály (rozdíly výkonu, princip činnosti, ovládání a parametr výstupního napětí). Náš článek je však věnován tomu, jak vyrobit stabilizátor napětí vlastníma rukama. Je v tomto případě domácí práce opodstatněná?
Domácí stabilizátor má tři výhody:
- Láce. Všechny díly se kupují samostatně, což je nákladově efektivní ve srovnání se stejnými díly, ale již sestavenými do jednoho zařízení - proudového ekvalizéru;
- Možnost vlastní opravy. Pokud některý z prvků zakoupeného stabilizátoru selže, je nepravděpodobné, že jej budete moci vyměnit, i když rozumíte elektrotechnice. Jednoduše nenajdete nic, čím byste opotřebovaný díl nahradili. S domácím zařízením je vše jednodušší: všechny prvky jste původně zakoupili v obchodě. Nezbývá než tam jít znovu a koupit, co je rozbité;
- Snadná oprava. Pokud jste si sami sestavili měnič napětí, tak to znáte na 100%. A pochopení zařízení a provozu vám pomůže rychle identifikovat příčinu selhání stabilizátoru. Jakmile na to přijdete, můžete svou domácí jednotku snadno opravit.
Vlastní stabilizátor má tři vážné nevýhody:
- Nízká spolehlivost. Ve specializovaných podnicích jsou zařízení spolehlivější, protože jejich vývoj je založen na měřeních vysoce přesných přístrojů, které nelze nalézt v každodenním životě;
- Široký rozsah výstupního napětí. Pokud průmyslové stabilizátory dokážou produkovat relativně konstantní napětí (například 215-220V), pak podomácku vyrobené analogy mohou mít rozsah 2-5krát větší, což může být kritické pro zařízení, která jsou přecitlivělá na změny proudu;
- Komplexní nastavení. Pokud si koupíte stabilizátor, fáze nastavení se obejde, stačí pouze připojit zařízení a ovládat jeho provoz. Pokud jste tvůrcem aktuálního ekvalizéru, měli byste jej také nakonfigurovat. To je obtížné, i když jste si sami vyrobili nejjednodušší stabilizátor napětí.
Domácí proudový ekvalizér: vlastnosti
Stabilizátor se vyznačuje dvěma parametry:
- Přípustný rozsah vstupního napětí (Uin);
- Přípustný rozsah výstupního napětí (Uout).
Tento článek pojednává o triakovém měniči proudu, protože je vysoce účinný. Pro něj je Uin 130-270V a Uout je 205-230V. Pokud je velký rozsah vstupního napětí výhodou, pak pro výstup je to nevýhoda.
U domácích spotřebičů však tento rozsah zůstává přijatelný. To lze snadno zkontrolovat, protože přípustné kolísání napětí jsou rázy a poklesy maximálně 10 %. A to je 22,2 V nahoru nebo dolů. To znamená, že je přípustné změnit napětí z 197,8 na 242,2 voltů. Ve srovnání s tímto rozsahem je proud na našem triakovém stabilizátoru ještě hladší.
Zařízení je vhodné pro připojení k lince se zátěží do 6 kW. Přepíná za 0,01 sekundy.
Návrh zařízení pro stabilizaci proudu
Domácí stabilizátor napětí 220 V, jehož schéma je uvedeno výše, obsahuje následující prvky:
- pohonná jednotka. Využívá paměťová zařízení C2 a C5, napěťový transformátor T1 a také komparátor (porovnávací zařízení) DA1 a LED VD1;
- Uzel, zpoždění startu zátěže. K jeho sestavení budete potřebovat odpory od R1 do R5, tranzistory od VT1 do VT3 a také úložiště C1;
- Usměrňovač, měření hodnoty napěťových rázů a poklesů. Jeho konstrukce obsahuje LED VD2 se stejnojmennou zenerovou diodou, pohon C2, rezistor R14 a R13;
- Komparátor. Bude to vyžadovat odpory od R15 do R39 a porovnání zařízení DA2 s DA3;
- Logický typ regulátoru. Vyžaduje DD čipy od 1 do 5;
- Zesilovače. Budou vyžadovat odpory k omezení proudu R40-R48, stejně jako tranzistory od VT4 do VT12;
- LED diody, hraje roli indikátoru - HL od 1 do 9;
- Optočlenové spínače(7) s triaky VS od 1 do 7, odpory R od 6 do 12 a optočlenovými triaky U od 1 do 7;
- Automatický spínač s pojistkou QF1;
- Autotransformátor T2.
Jak bude toto zařízení fungovat?
Po připojení disku uzlu s čekající zátěží (C1) k síti je stále vybitý. Tranzistor VT1 se zapne a 2 a 3 se uzavřou. Prostřednictvím posledně jmenovaného bude proud následně proudit do LED diod a triaků optočlenů. Ale zatímco je tranzistor uzavřen, diody nedávají signál a triaky jsou stále uzavřeny: není žádná zátěž. Proud ale již protéká prvním rezistorem do akumulačního zařízení, které začíná akumulovat energii.
Výše popsaný proces trvá 3 sekundy, po kterých se spustí Schmittova spoušť založená na tranzistorech VT 1 a 2, načež se zapne tranzistor 3. Nyní lze zátěž považovat za otevřenou.
Výstupní napětí z třetího vinutí transformátoru na zdroji je vyrovnáno druhou diodou a kondenzátorem. Poté je proud nasměrován na R13, prochází přes R14. V tuto chvíli je napětí úměrné napětí v síti. Poté je proud přiváděn do neinvertujících komparátorů. Okamžitě přijímají invertující srovnávací zařízení již vyrovnaný proud, který je přiváděn na odpory od 15 do 23. Poté je připojen regulátor pro zpracování vstupních signálů na srovnávacích zařízeních.
Nuance stabilizace v závislosti na napětí přiváděném na vstup
Pokud je zavedeno napětí do 130 voltů, pak je na svorkách komparátoru indikována logická úroveň nízkého napětí (LU). Čtvrtý tranzistor je otevřený a LED 1 bliká a indikuje, že došlo k silnému poklesu vedení. Musíte pochopit, že stabilizátor není schopen produkovat požadované napětí. Proto jsou všechny triaky uzavřeny a není zde žádná zátěž.
Pokud je napětí na vstupu 130-150 voltů, pak je na signálech 1 a A pozorována vysoká LU, ale pro ostatní signály je stále nízká. Pátý tranzistor se zapne, druhá dioda se rozsvítí. Optočlen triak U1.2 a triak VS2 otevřeny. Zátěž půjde podél posledně jmenovaného a dosáhne svorky vinutí druhého autotransformátoru shora.
Při vstupním napětí 150-170 voltů je na signálech 1, 2 a V pozorována vysoká LU, na zbývajících je stále nízká. Poté se zapne šestý tranzistor a rozsvítí se třetí dioda, zapne se VS2 a proud je přiveden na druhý (pokud se počítá shora) vývod vinutí druhého autotransformátoru.
Činnost stabilizátoru je popsána stejným způsobem při napěťových rozsazích 170-190V, 190-210V, 210-230V, 230-250V.
Výroba DPS
U triakového měniče proudu potřebujete desku s plošnými spoji, na které budou umístěny všechny prvky. Jeho rozměr: 11,5 x 9 cm K jeho výrobě budete potřebovat sklolaminát, z jedné strany potažený fólií.
Desku lze vytisknout na laserové tiskárně, poté se použije žehlička. Je vhodné si desku vyrobit sami pomocí programu Sprint Loyout. Schéma umístění prvků na něm je uvedeno níže.
Jak vyrobit transformátory T1 a T2?
První transformátor T1 o výkonu 3 kW je vyroben s použitím magnetického jádra s plochou průřezu (CSA) 187 m2. mm. A tři dráty PEV-2:
- Pro první balení je PPS pouze 0,003 m2. mm. Počet závitů – 8669;
- Pro druhé a třetí vinutí je PPS pouze 0,027 m2. mm. Počet otáček je 522 na každém.
Pokud nechcete drát navíjet, můžete si zakoupit dva transformátory TPK-2-2×12V a zapojit je do série, jako na obrázku níže.
K výrobě autotransformátoru s druhým výkonem 6 kW budete potřebovat toroidní magnetické jádro a drát PEV-2, ze kterého se vytvoří ovinutí 455 závitů. A zde potřebujeme ohyby (7 kusů):
- Omotání 1-3 ohybů z drátu PPS 7 m2. mm;
- Omotání 4-7 ohybů z drátu PPS 254 m2. mm.
Co koupit?
Koupit v obchodě s elektrickým a rádiovým vybavením (označení v závorkách na obrázku):
- 7 optočlenových triaků MOC3041 nebo 3061 (U od 1 do 7);
- 7 jednoduchých triaků BTA41-800B (VS od 1 do 7);
- 2 LED DF005M nebo KTs407A (VD 1 a 2);
- 3 rezistory SP5-2, 5-3 možné (R 13, 14, 25);
- Vyrovnávací prvek proudu KR1158EN6A nebo B (DA1);
- 2 srovnávací zařízení LM339N nebo K1401CA1 (DA 1 a 2);
- Vypínač s pojistkou;
- 4 filmové nebo keramické kondenzátory (C 4, 6, 7, 8);
- 4 oxidové kondenzátory (C 1, 2, 3, 5);
- 7 odporů pro omezení proudu, na jejich svorkách by se měl rovnat 16 mA (R od 41 do 47);
- 30 odporů (libovolných) s tolerancí 5 %;
- 7 odporů C2-23 s tolerancí 1% (R od 16 do 22).
Montážní vlastnosti zařízení pro vyrovnávání napětí
Mikroobvod zařízení pro stabilizaci proudu je instalován na chladiči, pro který je vhodná hliníková deska. Jeho plocha by neměla být menší než 15 metrů čtverečních. cm.
U triaků je nutný i chladič s chladicí plochou. Pro všech 7 prvků stačí jeden chladič o ploše minimálně 16 metrů čtverečních. dm
Aby námi vyráběný měnič střídavého napětí fungoval, budete potřebovat mikrokontrolér. Mikroobvod KR1554LP5 se dokonale vyrovná se svou rolí.
Už víte, že v obvodu najdete 9 blikajících diod. Všechny jsou na něm umístěny tak, aby pasovaly do otvorů, které jsou na předním panelu zařízení. A pokud tělo stabilizátoru neumožňuje jejich umístění, jako na obrázku, můžete jej upravit tak, aby LED vycházely na straně, která je pro vás vhodná.
Místo blikajících LED lze použít neblikající LED. Ale v tomto případě musíte vzít diody s jasně červenou září. Vhodné jsou prvky následujících značek: AL307KM a L1543SRC-E.
Nyní víte, jak vyrobit stabilizátor napětí 220 voltů. A pokud jste již něco podobného museli dělat, pak pro vás tato práce nebude náročná. V důsledku toho můžete ušetřit několik tisíc rublů na nákup průmyslového stabilizátoru.
Článek pojednává o možnosti kontinuálního spínání střídavých obvodů pomocí elektromechanických relé. Byla prokázána možnost snížení eroze kontaktů relé a v důsledku toho zvýšení životnosti a snížení rušení z provozu na příkladu stabilizátoru síťového napětí pro byt.
Idea
Na internetu jsem narazil na inzerát na stránkách společnosti Pribor LLC, Čeljabinsk:Stabilizátory napětí značky Selen vyráběné naší společností jsou založeny na principu stupňovité regulace napětí plynulým spínáním vinutí autotransformátoru (patent na vynález č. 2356082). Jako klíče se používají výkonná, vysokorychlostní relé.
Jsou zobrazeny obrázky spínání (vlevo je "Selen", vpravo - s obvyklými charakteristikami)
Tato informace mě zaujala, vzpomněl jsem si, že v kině "Ukrajina" bylo také souvislé spínání napětí - tam byl během spínací periody mezi sousední kontakty spínače zapojen drátový rezistor. Začal jsem hledat na internetu něco užitečného o tomhle. S vynálezem č. 2356082 se mi nepodařilo seznámit.
Podařilo se mi najít článek „Typy stabilizátorů napětí“, který hovořil o možnosti připojení diody ke kontaktům relé v okamžiku sepnutí. Cílem je přepnout střídavé napětí během kladného půlcyklu. V tomto případě můžete paralelně s kontakty relé zapojit diodu po dobu spínání.
Co tato metoda poskytuje? Spínání 220V se mění na spínání pouze 20V a jelikož nedochází k přerušení proudu zátěže, nevzniká prakticky žádný oblouk. Navíc při nízkém napětí oblouk prakticky nevzniká. Neexistuje žádný oblouk - kontakty nehoří ani se neopotřebovávají, spolehlivost se zvyšuje 10krát nebo více. Životnost kontaktů bude dána pouze mechanickým opotřebením, které činí 10 milionů sepnutí.
Na základě tohoto článku byla pořízena nejběžnější relé a změřena doba vypnutí, doba strávená v rozbitém stavu a doba sepnutí. Při měření jsem viděl odskakování kontaktu na osciloskopu, což způsobilo velké jiskření a erozi kontaktů, což prudce snižuje životnost relé.
Pro realizaci a testování této myšlenky byl sestaven 2 kW AC reléový stabilizátor pro napájení bytu. Pomocná relé připojují diodu pouze po dobu sepnutí hlavního relé během kladného půlcyklu. Ukázalo se, že relé mají značné zpoždění a časy odskoků, ale přesto se podařilo spínací operaci vejít do jednoho půlcyklu.
Schematický diagram
Skládá se z autotransformátoru spínaného jak na vstupu, tak na výstupu pomocí relé.
Obvod využívá přímé měření střídavého napětí mikrokontrolérem. Výstupní napětí přes dělič R13, R14, R15, R16 je přiváděn na vstup mikrokontroléru přes kondenzátor C10.
Relé a mikroobvod jsou napájeny přes diodu D3 a mikroobvod U1. Knoflík SB1 spolu s rezistorem R1 slouží ke kalibraci stabilizátoru. Tranzistory Q1-Q4– zesilovače pro relé.
Relé P1 a P2 jsou hlavní a relé P1a a P2a spolu s diodami D1 a D5 uzavírají obvod při spínání hlavních relé. Pro zkrácení doby vypnutí relé v reléových zesilovačích se používají tranzistory BF422 a vinutí relé jsou shuntována diodami 1N4007 a 150V Zenerovy diody připojené zády k sobě.
Pro snížení impulsního šumu přicházejícího ze sítě jsou na vstupu a výstupu stabilizátoru instalovány kondenzátory C1 a C11.
Tříbarevná LED indikuje úrovně napětí na vstupu stabilizátoru: červená – nízká, zelená – normální, modrá – vysoká.
Program
Program je napsán v jazyce SI (mikroC PRO for PIC), rozdělen do bloků a opatřen komentáři. Program využívá přímé měření střídavého napětí mikrokontrolérem, což zjednodušuje zapojení. Je použit mikroprocesor PIC16F676.Blok programu nulačeká, až se objeví přechod klesající nuly
Na základě tohoto rozdílu se buď měří hodnota střídavého napětí, nebo sepne relé.
Blok programu izm_U měří amplitudy záporných a kladných půlcyklů
V hlavním programu jsou zpracovány výsledky měření a v případě potřeby je dán povel ke sepnutí relé.
Pro každou reléovou skupinu jsou napsány samostatné programy zapnutí a vypnutí s ohledem na potřebná zpoždění R2on, R2off, R1on A R1off.
5. bit portu C se v programu používá k vyslání hodinového impulsu do osciloskopu, aby bylo možné zobrazit výsledky experimentu.
Specifikace
Když se vstupní napětí změní v rozmezí 195-245 voltů, výstupní napětí je udržováno s přesností 7 %. Když se vstupní napětí změní v rozmezí 185-255 voltů, výstupní napětí je udržováno s přesností 10 %Výstupní proud v trvalém režimu 9 A.
Detaily a design
Při montáži byl použit transformátor TPP 320-220-50 200 W Jeho vinutí jsou zapojena na 240 Voltů, což umožnilo snížit proud naprázdno. Hlavní relé TIANBO HJQ-15F-1 a pomocné VÁPNĚNÍ JZC - 22F.Všechny díly jsou instalovány na desce plošných spojů namontované na transformátoru. Diody D1 a D5 musí během spínací doby (5-10 ms) odolat proudu 30-50A.
Zařízení je zavěšeno na stěně a zakryto plechovým pouzdrem
Nastavení
Nastavení zařízení spočívá v kontrole průběžného spínání a nastavení jmenovitého napětí na 220 Voltů pomocí konstrukčního odporu R15 a tlačítka SB1.Na vstup je nutné přivést napětí z LATR přes žárovku o výkonu 100 - 150 W, nastavit napětí na 220 Voltů a držet tlačítko pro dosažení zeleného svitu otáčením konstrukčního rezistoru.
Poté uvolněte tlačítko, připojte voltmetr k výstupu zařízení a otáčením LATR zkontrolujte spínací prahy: spodní 207 voltů a horní 232 voltů. Žárovka by v tomto případě neměla během spínání blikat ani svítit, což indikuje správnou funkci. Na osciloskopu je také vidět činnost kontinuálního spínání, k tomu je potřeba připojit externí trigger na port RC5 a sledovat výstupní napětí stabilizátoru změnou vstupního napětí. Během spínacích momentů by sinusovka na výstupu neměla být přerušena.
Když je výstupní napětí menší než 187V, rozsvítí se červená dioda a bliká zelená dioda.
Když je výstupní napětí větší než 242V, rozsvítí se modrá dioda a bliká zelená dioda.
Stabilizátor mi funguje již 3. měsíc a ukázal se jako velmi dobrý. Předtím mi fungoval stabilizátor předchozí konstrukce. Fungovalo to dobře, ale občas se při přepnutí počítače zastavilo nepřerušitelné napájení. S novým stabilizátorem tento problém nenávratně zmizel.
Vzhledem k tomu, že se eroze kontaktů v relé prudce snížila (prakticky nedochází k jiskření), bylo by možné jako hlavní použít méně výkonná relé (LIMING JZC - 22F).
Zjištěné nedostatky
V programu bylo poměrně obtížné vybrat dobu zpoždění relé.Pro takovéto spínání je vhodné použít rychleji působící relé.
závěry
a) Kontinuální spínání střídavých obvodů pomocí relé je velmi reálný a řešitelný problém.b) Jako pomocné relé můžete použít tyristor nebo triak, pak nedojde k poklesu napětí na relé a triak se nestihne zahřát za 10 ms.
c) V tomto režimu se výrazně sníží jiskření kontaktů, zvýší se životnost a sníží se rušení od spínání relé
Použité zdroje
1. na webu „Úspora energie na Ukrajině“2. Oficiální stránky podniku LLC "Pribor", Čeljabinsk
3. Technické listy pro podrobnosti
Soubory
Schéma, výkres desky plošných spojů a program s firmwarem▼ 🕗 12/08/12 ⚖️ 211,09 kb ⇣ 165 Dobrý den, čtenáři! Jmenuji se Igor, je mi 45, jsem Sibiřan a nadšený amatérský elektroinženýr. Vymyslel jsem, vytvořil a udržuji tuto úžasnou stránku od roku 2006.
Již více než 10 let existuje náš časopis pouze na mé náklady.
Dobrý! Dárek je u konce. Pokud chcete soubory a užitečné články, pomozte mi!
Materiál Vám zašleme e-mailem
Spotřeba elektrické energie roste s příchodem velkého množství zařízení, která usnadňují lidský život. Obyvatelé megacities mají v tomto ohledu štěstí: netrpí výpadky elektřiny. Ve velkých městech existují možnosti udržovat elektrické sítě v řádném stavu. Ale všichni ostatní se často musí potýkat s přepětím. Je dobré, když problém končí blikajícími světly, ale často přerušení vedou k selhání drahých zařízení. Který stabilizátor napětí 220V si pro svůj domov vybrat, abyste na tento problém jednou provždy zapomněli?
Toto kompaktní zařízení pomůže vyrovnat se s výpadky proudu
Stabilizátor napětí 220V: který si vybrat pro váš domov, výhody a princip fungování
Je známo, že organizace, které dodávají elektřinu do domácností spotřebitelů, často zvyšují napětí v sítích určených pro 220 - 380 voltů o deset procent, případně i více. Výsledkem jsou nejen zvýšené účty za energii, ale také selhání citlivých zařízení, ztráta cenných dat a poruchy životně důležitých systémů.
Proč je potřeba stabilizátor?
Elementární příklad: deset procent přepětí v síti způsobí, že lampa hoří o třetinu silněji a zároveň sníží její životnost téměř na polovinu. A za provoz této lampy si budete muset připlatit dvacet procent.
Optimálním řešením v této situaci je nákup stabilizátoru napětí 220V do domácnosti s výkonem 10 kW a více, výkon bude záviset na počtu připojených zařízení.
Výhody použití stabilizačního zařízení:
- úspora nákladů na energii;
- zvýšení životnosti a výkonu zařízení určených pro běžné síťové napětí;
- úspory na údržbě elektrospotřebičů snížením počtu poruch spojených s přepětím v síti.
Jak zařízení funguje
Nejjednodušší stabilizátor se skládá z dvojice cívek, které jsou od sebe izolované a navinuté na jednom jádru. Zdroj energie je připojen k první cívce a spotřebič je připojen ke druhé. Magnetická indukce převádí proudové napětí. Nejjednodušší zařízení, které můžete vyrobit vlastníma rukama, je obvod stabilizátoru napětí 220V:
V moderních stabilizačních zařízeních jsou vinutí spojena pomocí galvanické metody.
Kromě automatického transformátoru zařízení obsahuje:
- měřicí zařízení vstupního napětí, které dodává informace řídicí jednotce;
- řídicí jednotka, která reguluje proud;
- ochranné zařízení zabraňující zkratu a přetížení;
- dodatečná ochrana proti vysokonapěťovému výboji;
- mechanismus nepřetržitého napájení.
Typy stabilizátorů
Zařízení pro stabilizaci napětí v síti jsou rozdělena do tří hlavních typů:
- Elektronické stabilizátory.
- Servopohony.
- Reléová zařízení.
Elektronické stabilizátory
Nejmodernější typ stabilizačních zařízení. Mají maximální ochranu proti přetížení a přepětí v důsledku elektronických spínačů, tyristorů nebo triaků, s vysokou rychlostí odezvy.
Užitečné informace! Možné odchylky na výstupu elektronického zařízení nepřesahují tři volty.
Pokud je otázkou, který stabilizátor napětí 220V zvolit pro domácnost, kde je drahé high-tech zařízení, nenajdete lepší podobná zařízení.Jsou dražší než jiné typy zařízení, které mají mechanické obvody.
Servopohony
Činnost tohoto zařízení je založena na změně počtu aktivních závitů v sekundárním vinutí. Posuvník posouvá miniaturní servomotor po zatáčkách.
Zařízení servopohonu stojí mnohem méně než elektrické, ale je horší než elektrické zařízení, pokud jde o rychlost reakce na přepětí v síti. Kromě toho toto zařízení produkuje tichý, ale znatelný hluk. Takové zařízení nezachrání drahé zařízení před náhlými změnami napětí. Obvykle se instaluje na chatách, kde není žádné citlivé zařízení.
Servopohon si můžete vyrobit sami. Ze svařovacího stroje lze vyrobit stabilizátor napětí 220V.
Reléová zařízení
Metoda stabilizace transformátoru je nejjednodušší z výše uvedených. Je založena na změně počtu závitů vinutí transformátorového zařízení. Relé reaguje na změny napětí a odpojí nebo připojí požadovaný počet závitů. Výstup vytváří stabilní napětí s přesností nastavení osm procent. Takové mechanismy jsou cenově dostupné a mají dlouhou životnost díky odolnosti proti přetížení.
Který stabilizátor napětí je lepší: relé nebo elektromechanický? Na tuto otázku je poměrně obtížné dát jednoznačnou odpověď. Elektronické zařízení ochrání domácí spotřebiče mnohem spolehlivěji, ale jeho životnost a náklady jsou nižší než u nejjednoduššího reléového zařízení.
Přehled schémat zapojení pro stabilizátor napětí v soukromém domě
Je třeba vzít v úvahu, že v důsledku jalového výkonu některých domácích elektrických spotřebičů dochází v okamžiku spuštění ke špičkovému zatížení. Právě s jeho velikostí je třeba u stabilizátoru počítat. Kromě toho je důležité vzít v úvahu transformační poměry, které při poklesu a zvýšení napětí „jí“ výkon zařízení.
Tabulka 1. Transformační koeficienty
| Napětí | 130 | 150 | 170 | 210 | 220 | 230 | 250 | 270 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Součinitel | 1.77 | 1,55 | 1,35 | 1,10 | 1,05 | 1,10 | 1,35 | 1,55 |
Obecné stabilizační zařízení pro celý dům by mělo být vybráno na základě celkového výkonu všech elektrických spotřebičů, vynásobeného 0,7 a transformačního koeficientu uvedeného v tabulce.
Obecné schéma zapojení transformátoru je následující.
Zařízení pro domácnost jsou citlivá na přepětí, rychleji se opotřebovávají a objevují se poruchy. V elektrické síti se napětí často mění, snižuje nebo zvyšuje. To je způsobeno odlehlostí zdroje energie a nekvalitním elektrickým vedením.
Pro připojení zařízení ke stabilnímu napájení se v obytných prostorách používají stabilizátory napětí. Na svém výstupu má napětí stabilní vlastnosti. Stabilizátor lze zakoupit v maloobchodním řetězci, ale takové zařízení lze vyrobit vlastními rukama.
Existují tolerance pro změny napětí maximálně 10 % jmenovité hodnoty (220 V). Tato odchylka musí být pozorována jak směrem nahoru, tak dolů. Ideální elektrická síť však neexistuje a napětí v síti se často mění, čímž se zhoršuje provoz zařízení k ní připojených.
Elektrické spotřebiče reagují negativně na takové rozmary sítě a mohou rychle selhat a ztratit své zamýšlené funkce. Aby se zabránilo takovým následkům, lidé používají domácí zařízení nazývaná stabilizátory napětí. Zařízení vyrobené pomocí triaků se stalo účinným stabilizátorem. Podíváme se na to, jak vyrobit stabilizátor napětí vlastníma rukama.
Vlastnosti stabilizátoru
Toto stabilizační zařízení nebude mít zvýšenou citlivost na změny napětí dodávaného přes společné vedení. Vyhlazení napětí bude provedeno, pokud je vstupní napětí v rozsahu od 130 do 270 voltů.
Zařízení připojená k síti budou napájena napětím v rozmezí 205 až 230 voltů. Z takového zařízení bude možné napájet elektrická zařízení o celkovém výkonu až 6 kW. Stabilizátor přepne zátěž spotřebiče za 10 ms.
Stabilizační zařízení
Schéma stabilizačního zařízení.
Stabilizátor napětí podle specifikovaného obvodu obsahuje následující části:
- Napájecí jednotka, která obsahuje kapacity C2, C5, komparátor, transformátor a termoelektrickou diodu.
- Uzel, který zpožďuje připojení spotřebiče a skládá se z odporů, tranzistorů a kapacity.
- Usměrňovací můstek, který měří amplitudu napětí. Usměrňovač se skládá z kondenzátoru, diody, zenerovy diody a několika děličů.
- Napěťový komparátor. Jeho součástí jsou odpory a komparátory.
- Logický regulátor na mikroobvodech.
- Zesilovače, tranzistory VT4-12, odpory omezující proud.
- LED jako indikátory.
- Optitronic klíče. Každá z přezdívek je vybavena triaky a odpory a také optosimistory.
- Elektrický jistič nebo pojistka.
- Autotransformátor.
Princip fungování
Podívejme se, jak to funguje.
Po připojení napájení je kapacita C1 ve stavu vybití, tranzistor VT1 je otevřen a VT2 je uzavřen. Tranzistor VT3 také zůstává uzavřený. Přes něj teče proud do všech LED a optitronu na bázi triaku.
Jelikož je tento tranzistor v sepnutém stavu, LED nesvítí a každý triak je uzavřen, zátěž je vypnutá. V tomto okamžiku proud protéká odporem R1 a přichází do C1. Poté se kondenzátor začne nabíjet.
Rozsah rychlosti závěrky je tři sekundy. Během tohoto období probíhají všechny přechodové procesy. Po jejich dokončení se spustí Schmittova spoušť na bázi tranzistorů VT1 a VT2. Poté se otevře 3. tranzistor a připojí se zátěž.
Napětí přicházející z 3. vinutí T1 je vyrovnáno diodou VD2 a kapacitou C2. Dále proud teče do děliče na odporech R13-14. Z odporu R14 je do každého vstupu neinvertujícího komparátoru zařazeno napětí, jehož velikost přímo závisí na velikosti napětí.
Počet komparátorů se rovná 8. Všechny jsou vyrobeny na mikroobvodech DA2 a DA3. Zároveň je na invertovaný vstup komparátorů přiváděn stejnosměrný proud, napájený pomocí děličů R15-23. Dále se aktivuje regulátor, který přijímá vstupní signál každého komparátoru.
Stabilizátor napětí a jeho vlastnosti
Když vstupní napětí klesne pod 130 voltů, objeví se na výstupech komparátorů malá logická úroveň. V tuto chvíli je tranzistor VT4 otevřen, první LED bliká. Tato indikace indikuje přítomnost nízkého napětí, což znamená, že nastavitelný stabilizátor nemůže plnit své funkce.
Všechny triaky jsou uzavřeny a zátěž je vypnuta. Když je napětí v rozsahu 130-150 voltů, pak signály 1 a A mají vlastnosti vysoké logické úrovně. Tato úroveň je nízká. V tomto případě se otevře tranzistor VT5 a začne signalizovat druhá LED.
Optosimistor U1.2 se otevře, stejně jako triak VS2. Zatěžovací proud bude protékat triakem. Poté zátěž vstoupí na horní svorku cívky autotransformátoru T2.
Pokud je vstupní napětí 150 - 170 V, pak signály 2, 1 a B mají zvýšenou hodnotu logické úrovně. Ostatní signály jsou slabé. Při tomto vstupním napětí se otevře tranzistor VT6 a rozsvítí se 3. LED. V tomto okamžiku se otevře 2. triak a proud teče na druhý vývod cívky T2, který je 2. shora.
Samostatně sestavený stabilizátor napětí 220 V připojí vinutí 2. transformátoru, pokud úroveň vstupního napětí dosáhne: 190, 210, 230, 250 voltů. K výrobě takového stabilizátoru potřebujete desku plošných spojů 115 x 90 mm z fóliového sklolaminátu.
Obrázek desky lze vytisknout na tiskárně. Poté se pomocí žehličky tento obrázek přenese na desku.
Výroba transformátorů
Transformátory T1 a T2 si můžete vyrobit sami. Pro T1 o výkonu 3 kW je nutné použít magnetické jádro o průřezu 1,87 cm 2 a 3 vodiče PEV - 2. 1. vodič o průměru 0,064 mm. Je jím navinuta první cívka s počtem závitů 8669. Další 2 dráty se používají k vytvoření zbývajících vinutí. Dráty na nich musí mít stejný průměr 0,185 mm s počtem závitů 522.
Abyste si takové transformátory nevyráběli sami, můžete použít hotové verze TPK - 2 - 2 x 12 V, zapojené do série.
Pro výrobu 6 kW transformátoru T2 je použito toroidní magnetické jádro. Vinutí je navinuto drátem PEV-2 s počtem závitů 455. Na transformátor musí být instalováno 7 odboček. První 3 z nich jsou navinuté 3mm drátem. Zbývající 4 větve jsou navinuty pneumatikami o průřezu 18 mm2. Při takovém průřezu vodiče se transformátor nezahřeje.
Závity se provádějí na těchto závitech: 203, 232, 266, 305, 348 a 398. Závity se počítají od spodního závitníku. V tomto případě musí elektrický proud sítě protékat odbočkou 266 závitů.
Díly a materiály
Zbývající prvky a díly stabilizátoru pro vlastní montáž jsou zakoupeny v obchodním řetězci. Zde je jejich seznam:
- Triaky (optočleny) MOS 3041 – 7 ks.
- Triaky VTA 41 – 800 V – 7 ks.
- Stabilizátor KR 1158 EN 6A (DA1).
- Komparátor LM 339 N (pro DA2 a DA3) – 2 ks.
- Diody DF 005 M (pro VD2 a VD1) – 2 ks.
- Drátové rezistory SP 5 nebo SP 3 (pro R13, R14 a R25) – 3 ks.
- Rezistory C2 – 23, s tolerancí 1 % – 7 ks.
- Rezistory libovolné hodnoty s tolerancí 5% - 30 ks.
- Odpory omezující proud – 7 ks, pro průchod proudu 16 miliampérů (pro R 41 – 47) – 7 ks.
- Elektrolytické kondenzátory – 4 ks (pro C5 – 1).
- Filmové kondenzátory (C4 – 8).
- Vypínač vybavený pojistkou.
Optočleny MOS 3041 jsou nahrazeny MOS 3061. Stabilizátor KR 1158 EN 6A lze nahradit stabilizátorem KP 1158 EN 6B. Komparátor K 1401 CA 1 lze instalovat jako analog LM 339 N. Místo diod lze použít KTs 407 A.
Mikroobvod KR 1158 EN 6A musí být instalován na chladiči. K jeho výrobě se používá hliníková deska o velikosti 15 cm2. Dále je nutné na něj nainstalovat triaky. Pro triaky je povoleno použít společný chladič. Plocha musí být větší než 1600 cm2. Stabilizátor musí být vybaven mikroobvodem KR 1554 LP 5, který funguje jako mikrokontrolér. Devět LED diod je rozmístěno tak, aby pasovaly do otvorů na přední straně přístrojové desky.
Pokud konstrukce pouzdra neumožňuje jejich instalaci stejným způsobem jako na schématu, pak jsou umístěny na druhé straně, kde jsou umístěny tištěné stopy. LED musí být instalovány jako blikající, ale mohou být instalovány i neblikající diody za předpokladu, že svítí jasně červeně. Pro tyto účely použijte AL 307 KM nebo L 1543 SRC - E.
Můžete sestavit jednodušší verze zařízení, ale budou mít určité vlastnosti.
Výhody a nevýhody, odlišnosti od továrních modelů
Pokud uvedeme výhody nezávisle vyrobených stabilizátorů, hlavní výhodou je nízká cena. Výrobci zařízení často zvyšují ceny a v každém případě bude jejich vlastní montáž stát méně.
Další výhoda může být určena takovým faktorem, jako je schopnost snadno opravit zařízení vlastními rukama. Koneckonců, kdo, pokud ne vy, ví lépe o zařízení sestaveném vlastními rukama.
V případě poruchy majitel zařízení okamžitě najde vadný prvek a vymění jej za nový. Snadná výměna dílů je vytvořena tím, že všechny díly byly zakoupeny v obchodě, takže je lze snadno znovu zakoupit v jakékoli prodejně.
Nevýhodou samostatně sestaveného stabilizátoru napětí je jeho složité nastavení.
Nejjednodušší kutilský stabilizátor napětí
Podívejme se, jak si můžete vyrobit svůj vlastní 220voltový stabilizátor vlastníma rukama a mít po ruce několik jednoduchých dílů. Pokud je napětí ve vaší elektrické síti výrazně sníženo, pak se takové zařízení bude hodit. K jeho výrobě budete potřebovat hotový transformátor a pár jednoduchých dílů. Je lepší vzít na vědomí takový příklad zařízení, protože se ukazuje jako dobré zařízení s dostatečným výkonem, například pro mikrovlnnou troubu.
Pro ledničky a různá další domácí zařízení je snížení síťového napětí velmi škodlivé, více než zvýšení. Pokud zvýšíte síťové napětí pomocí autotransformátoru, pak při poklesu síťového napětí bude napětí na výstupu zařízení normální. A pokud se napětí v síti stane normálním, pak na výstupu dostaneme zvýšenou hodnotu napětí. Vezměme si například transformátor 24 V. Při síťovém napětí 190 V bude výstup zařízení 210 V, při síťové hodnotě 220 V bude výstup 244 V. To je zcela přijatelné a normální pro provoz domácích spotřebičů.
Pro výrobu potřebujeme hlavní část - to je jednoduchý transformátor, ale ne elektronický. Najdete ho hotový, nebo můžete změnit údaje na stávajícím transformátoru např. z nefunkčního televizoru. Transformátor zapojíme podle obvodu autotransformátoru. Výstupní napětí bude přibližně o 11 % vyšší než napětí sítě.
V tomto případě musíte být opatrní, protože při výrazném poklesu napětí v síti směrem nahoru bude výstup zařízení produkovat napětí, které výrazně překračuje přípustnou hodnotu.
Autotransformátor přidá k síťovému napětí pouze 11 %. To znamená, že výkon autotransformátoru je rovněž odebírán 11 % výkonu spotřebitele. Například výkon mikrovlnné trouby je 700 W, což znamená, že vezmeme transformátor o výkonu 80 W. Ale je lepší brát výkon s rezervou.
Regulátor SA1 umožňuje v případě potřeby připojení spotřebiče bez autotransformátoru. Nejedná se samozřejmě o plnohodnotný stabilizátor, ale jeho výroba nevyžaduje velké investice a spoustu času.
Výběr amatérských rádiových obvodů a návrhů stabilizátorů napětí pro kutily. Některé z obvodů uvažují se stabilizátorem bez ochrany proti zkratu v zátěži, jiné zahrnují schopnost plynule regulovat napětí od 0 do 20 Voltů. Charakteristickým rysem jednotlivých obvodů je schopnost ochrany proti zkratům v zátěži.
5 velmi jednoduchých obvodů, většinou sestavených pomocí tranzistorů, jeden z nich s ochranou proti zkratu
Často se stává, že k napájení vašeho nového elektronického domácího zařízení potřebujete stabilní napětí, které se nemění v závislosti na zátěži, například 5 voltů nebo 12 voltů pro napájení autorádia. A abychom se příliš neobtěžovali s konstrukcí domácího zdroje pomocí tranzistorů, používají se takzvané mikroobvody stabilizátoru napětí. Na výstupu takového prvku dostaneme napětí, pro které je toto zařízení navrženo
Mnoho radioamatérů již opakovaně sestavovalo obvody stabilizátorů napětí na specializovaných mikroobvodech řady 78xx, 78Mxx, 78Lxx. Například na mikroobvodu KIA7805 můžete sestavit domácí obvod navržený pro výstupní napětí +5 V a maximální zatěžovací proud 1 A. Ale málokdo ví, že existují vysoce specializované mikroobvody řady 78Rxx, které kombinují napětí s kladnou polaritou stabilizátory s nízkým saturačním napětím, které nepřesahuje 0,5 V při zatěžovacím proudu 1 A. Jeden z těchto obvodů budeme uvažovat podrobněji.
Nastavitelný třísvorkový kladný regulátor napětí LM317 poskytuje zatěžovací proud 100 mA v rozsahu výstupního napětí 1,2 až 37 V. Regulátor se velmi snadno používá a vyžaduje pouze dva externí odpory pro zajištění výstupního napětí. Stabilizátor LM317L má navíc lepší nestabilitu napětí a zátěžového proudu než tradiční stabilizátory s pevným výstupním napětím.
Ke stabilizaci stejnosměrného napětí dostatečně vysokého výkonu se mimo jiné používají kontinuální kompenzační stabilizátory. Principem činnosti takového stabilizátoru je udržovat výstupní napětí na dané úrovni změnou úbytku napětí na ovládacím prvku. V tomto případě je velikost řídicího signálu přiváděného do řídicího prvku závislá na rozdílu mezi nastaveným a výstupním napětím stabilizátoru.
Při stacionárním provozu zařízení, CD a audio přehrávačů vznikají problémy s napájením. Většina napájecích zdrojů sériově vyráběných domácími výrobci (abychom byli přesní) téměř všechny nemohou uspokojit spotřebitele, protože obsahují zjednodušené obvody. Pokud mluvíme o importovaných čínských a podobných napájecích zdrojích, pak obecně představují zajímavou sadu dílů „koupit a hodit“. Tyto a mnohé další problémy nutí radioamatéry vyrábět napájecí zdroje. Ale i v této fázi se amatéři potýkají s problémem výběru: bylo publikováno mnoho návrhů, ale ne všechny fungují dobře. Tento radioamatérský vývoj je prezentován jako možnost nekonvenčního zařazení operačního zesilovače, dříve publikovaného a brzy zapomenutého
Téměř všechny radioamatérské domácí produkty a návrhy obsahují stabilizovaný zdroj energie. A pokud váš návrh pracuje na napětí 5 voltů, pak nejlepší možností by bylo použít třísvorkový integrovaný stabilizátor 78L05
Stabilizátor napětí pro 220 voltů |