Меню

Автотрансформаторный стабилизатор напряжения 220в схема

Автотрансформаторный стабилизатор напряжения 220в схема

Необходимость иметь стабилизированное переменное напряжение в радиолюбительской практике возникает довольно часто. Осуществить стабилизацию можно разными способами.

Уже давно известны так называемые феррорезонансные стабилизаторы, осуществляющие компенсацию изменений напряжения за счет энергии, накопленной в реактивных элементах (конденсаторе и дросселе насыщения). Именно на таком принципе построено большинство промышленных стабилизаторов для телевизоров.

В последнее время среди радиолюбителей широкое распространение получили стабилизаторы переменного напряжения с применением полупроводниковых элементов — динисторов, тринисторов, транзисторов, основные принципы работы которых — регулирование за счет изменения угла отсечки тока или за счет симметричного ограничения напряжения.

Названные типы стабилизаторов имеют свои преимущества (например, высокий коэффициент стабилизации в тринисторных схемах), однако имеют и существенные недостатки. Так, для всех перечисленных устройств характерен высокий коэффициент нелинейных искажений формы кривой выходного напряжения. Если не приняты специальные меры по фильтрации выходного напряжения, то работа таких стабилизаторов на любую нагрузку, кроме активной (лампа, нагреватель), не представляется возможной.

От перечисленных недостатков свободен предлагаемый электромеханический стабилизатор на основе лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа), который является более простым и доступным для повторения радиолюбителями средней квалификации, чем чисто электронные схемы.

Стабилизатор дает возможность получать любое значение стабилизированного переменного напряжения от 80 до 230 В. Точность поддержания выходного напряжения несколько зависит от его номинала, но в любом случае при изменении напряжения питающей сети от 50 до 250 В она не менее чем ±3%.

Стабилизатор представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования (САР), основным элементом которой (регулирующим элементом САР) является автотрансформатор Т1 типа ЛАТР-9А (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора

Схема его включения — обычная. Стабилизированное напряжение снимается с зажимов «Нагрузка». Ось вращения подвижного контакта автотрансформатора связана с вторичным валом асинхронного реверсивного электродвигателя типа РД-09 (редукция 1/670). Такой двигатель применяется в самопишущих потенциометрах ЭПП-09 и КСП-4. Обмотки возбуждения двигателя через контакты промежуточных реле К1 и К3 могут подключаться к выводу «127 В» автотрансформатора. Управление промежуточным реле осуществляется с помощью поляризованного реле К2, якорь которого может находиться либо в нейтральном, либо в одном из крайних положений. В нейтральном положении якоря К2 оба реле К1 и К3 обесточены, их контакты К1.1 и К3.1 разомкнуты, питание ни на одну из обмоток двигателя не подается и его вал неподвижен. Вращение вала двигателя, а следовательно, и движение подвижного контакта ЛАТРа в ту или другую сторону происходит при замыкании якоря К2 с правым П или левым Л контактами.

Обмотка реле К2 включена в диагональ моста, образованного резисторами R6 и R7 и стабилитронами V5— V8. Питание моста осуществляется от напряжения, снимаемого с зажимов «Нагрузка» ЛАТРа. Это напряжение подается на мост через выпрямительные диоды V1— V4 и балластные резисторы R4 и R5. С помощью резистора R5 осуществляется изменение уставки выходного напряжения стабилизатора. Параллельно мосту включен фильтрующий конденсатор С5.

Стабилизатор работает следующим образом. В нормальном состоянии мост сбалансирован. При этом сила тока через обмотку реле К2, которое включено в диагональ моста, равна нулю. Якорь этого реле находится в нейтральном положении, реле К1 и К3 выключены, обмотки двигателя обесточены, и вал неподвижен. При отклонении напряжения сети, а следовательно, и выходного напряжения, в ту или другую сторону пропорционально ему будет изменяться напряжение на кондесаторе С5. Это приведет к разбалансу моста, так как напряжение на резисторах R6 и R7 изменится, а на стабилитронах — останется прежним. Через обмотку реле потечет ток, направление которого будет зависеть от знака изменения напряжения сети. В зависимости от этого якорь реле К2 замкнется с правым или левым контактом. При этом включится реле К1 или К3 и двигатель, который будет перемещать подвижный контакт ЛАТРа до тех пор, пока напряжение на зажимах «Нагрузка» (а следовательно, и напряжение на конденсаторе С5) не вернется к прежнему значению.

Ручную регулировку выходного напряжения можно осуществить с помощью кнопок S2 «Больше» и S3 «Меньше». При этом тумблер S1 питания схемы автоматики должен быть обязательно выключен.

Параметры стабилизатора (точность поддержания выходного напряжения, постоянная времени регулирования, вид характеристики регулирования) зависят от выбора элементов. Так, точность поддержания напряжения определяется в основном чувствительностью реле К2. Поэтому желательно применять реле с минимальной силой тока срабатывания. В стабилизаторе, построенном автором, использовано реле с силой тока срабатывания 0,12—0,18 мА. Реле имеет несколько обмоток, которые с целью увеличения чувствительности соединены последовательно. Это реле РПС-5, паспорт РС4.522.307. Однако вместо него может быть использовано поляризованное реле любого типа с нейтральным положением якоря и силой тока срабатывания 0,1 — 0,2 мА. Можно использовать также два неполяризованных реле с нормально разомкнутыми контактами, например герконовых, обладающих малой силой тока срабатывания, включив их, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Схема включения двух неполяризованных реле К’ и К» вместо одного поляризованного К2

Читайте также:  Неисправности стабилизатора напряжения rucelf srw

Реле К1 и К3 — РЭС-9, паспорт РС4.524.204.

Постоянная времени регулирования зависит от постоянной времени заряда и разряда конденсатора С5, времени срабатывания реле К1—К3, скорости вращения вала двигателя. С этой точки зрения наличие промежуточных реле К1 и КЗ нежелательно. Однако здесь более важным является тот факт, что поляризованные реле имеют обычно малые значения силы коммутируемых токов и непосредственная коммутация обмоток двигателя с помощью этого реле привела бы к быстрому выходу из строя контактной группы. Тем более, что изменение силы тока в диагонали моста, куда включено это реле, происходит плавно, следовательно, так же плавно отклоняется и якорь реле. Такой режим работы реле при коммутации индуктивной нагрузки, каковой является двигатель, обязательно будет сопровождаться сильным искрением. Таким образом, промежуточные реле К1 и К3, позволяющие коммутировать большие мощности, облегчают режим работы реле К2.

Для уменьшения помех, возникающих при работе реле К1 и К3, их контакты зашунтированы «искрогасящими» RC цепями R1C1, R2C2. Тип конденсаторов в этих цепях — любой, с рабочим напряжением не менее 200 В. Мощность рассеивания резисторов R1 и R2 — 0,5 Вт. Остальные резисторы в схеме должны иметь мощность рассеивания не менее 1 Вт. Конденсатор С3 может быть МБ1, К75-10, К73-П2 с рабочим напряжением не менее 250 В. Стабилитроны — любые. Напряжение на них должно быть 30—33 В. Этим напряжением определяется нижний предел стабилизированного напряжения, которое возможно получить на выходе устройства.

Наиболее дефицитной деталью является электродвигатель РД-09. Однако в устройстве возможно применение двигателей и других типов, в частности, даже микродвигателя от электрифицированных игрушек. Схема подключения этого двигателя приведена на рис. 3.

Вал двигателя соединяют с осью ЛАТРа через понижающий редуктор с коэффициентом редукции примерно 1/100.

Общий вид ЛАТРа с установленным на нем электродвигателем показан на рис. 4.

Чертежи отдельных деталей, необходимых для закрепления двигателя, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Плата крепления двигателя (2), шпилька (6) и втулка (8)

Порядок сборки следующий: двигатель 1 (см. рис. 4) крепят на плате 2 с помощью четырех винтов 3. В лимбе 4 ЛАТРа 5 сверлят четыре отверстия с резьбой М5, в которые вворачивают шпильки 6 с нижними контргайками 7. На вал двигателя надевают втулку 8 и крепят ее сначала одним стопорным винтом 9. Плату с двигателем и закрепленной на его валу втулкой устанавливают на шпильки и закрепляют верхними гайками 7. Затем устанавливают подвижный контакт ЛАТРа в нужное положение и закрепляют второй стопорный винт на втулке.

Остальные детали стабилизатора, в том числе и конденсатор С3, размещают на отдельном шасси, конструкция которого произвольна.

Проверку и регулирование стабилизатора проводят следующим образом. Отключают тумблер S1 и с помощью кнопок S2 и S3 устанавливают на выходе стабилизатора необходимое напряжение, например 220 В, контролируя его по вольтметру. Затем отключают обмотку реле К2 от моста и на место этого реле включают вольтметр на 5—10 В с достаточно большим входным сопротивлением (подойдет тестер Ц435 или Ц4312). Включают тумблер S1 и с помощью резистора R5 добиваются баланса моста, т. е. нулевого показания прибора. При этом по мере уменьшения показаний необходимо переходить на меньший предел измерения — это обеспечит большую точность балансировки. Затем, отключив прибор или переключив его на больший предел, увеличивают (уменьшают) с помощью кнопок ручной регулировки выходное напряжение на 3—5% от установленного ранее. При этом тумблер S1 отключать не нужно. После этого подсоединяют на место обмотку реле К2. Электродвигатель должен начать вращаться, и выходное напряжение должно приблизиться к выставленному ранее значению. Если напряжение начнет изменяться в другую сторону, то необходимо поменять местами концы обмотки реле К2, либо провода, подходящие от двигателя к нормально разомкнутым контактам реле К1 и К3.

Убедившись в правильности работы стабилизатора, можно, повернув движок потенциометра R5 до упора вправо и влево, проверить и при необходимости подрегулировать подбором резистора R4 предельные значения стабилизированного напряжения. Если предполагается часто изменять уставку выходного напряжения, то резистор R5 целесообразно снабдить шкалой, проградуированной непосредственно в вольтах.

Источник

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Бытовые устройства чувствительны к скачкам напряжения, быстрее подлежат износу, и появляются неисправности. В электрической сети напряжение часто изменяется, снижается, либо возрастает. Это взаимосвязано с отдаленностью источника энергии и некачественной линии питания.

Чтобы подключать приборы к устойчивому питанию, в жилых помещениях применяют стабилизаторы напряжения. На его выходе напряжение обладает стабильными свойствами. Стабилизатор можно приобрести в торговой сети, однако такой прибор можно изготовить своими руками.

Имеются допуски на изменение напряжения не более 10% от номинального значения (220 В). Это отклонение должно быть соблюдено как в большую сторону, так и в меньшую. Но идеальной электрической сети не бывает, и величина напряжения в сети часто меняется, усугубляя тем самым работу подключенных к ней устройств.

Читайте также:  Схема подключения генератора ваз 2101 без регулятора напряжения

Электрические приборы отрицательно реагируют на такие капризы сети и могут быстро выйти из строя, потеряв при этом свои заложенные функции. Чтобы избежать таких последствий, люди применяют самодельные приборы под названием стабилизаторы напряжения. Эффективным стабилизатором стал прибор, выполненный на симисторах. Как сделать стабилизатор напряжения своими руками мы и рассмотрим.

Характеристика стабилизатора

Это устройство стабилизации не будет иметь повышенную чувствительность к изменениям напряжения, подающегося по общей линии. Сглаживание напряжения будет производиться в том случае, если на входе напряжение будет находиться в пределах от 130 до 270 вольт.

Включенные в сеть устройства будут питаться напряжением, имеющим величину от 205 до 230 вольт. От такого прибора можно будет питать электрические устройства, суммарная мощность которых до 6 кВт. Стабилизатор будет производить переключение нагрузки потребителя за 10 мс.

Устройство стабилизатора

Схема устройства стабилизации.

Стабилизатор напряжения по указанной схеме имеет в своем составе следующие части:

  1. Питающий блок, в который входят емкости С2, С5, компаратор, трансформатор, теплоэлектрический диод.
  2. Узел, задерживающий подключение нагрузки потребителя, и состоящий из сопротивлений, транзисторов, емкости.
  3. Выпрямительного моста, измеряющего амплитуду напряжения. Выпрямитель состоит из емкости, диода, стабилитрона, нескольких делителей.
  4. Компаратора напряжения. Его составными частями являются сопротивления и компараторы.
  5. Логического контроллера на микросхемах.
  6. Усилителей, на транзисторах VТ4-12, резисторов, ограничивающих ток.
  7. Светодиодов в качестве индикаторов.
  8. Оптитронных ключей. Каждый из ник снабжается симисторами и резисторами, а также оптосимисторами.
  9. Электрического автомата, либо предохранителя.
  10. Автотрансформатора.

Принцип действия

После подключения питания емкость С1 находится в состоянии разряда, транзистор VТ1 открытый, а VТ2 закрытый. VТ3 транзистор также остается закрытым. Через него поступает ток на все светодиоды и оптитрон на основе симисторов.

Так как этот транзистор пребывает в закрытом состоянии, то светодиоды не горят, а каждый симистор закрыт, нагрузка выключена. В этот момент ток поступает через сопротивление R1 и приходит на С1. Дальше конденсатор начинает заряжаться.

Диапазон выдержки идет три секунды. За этот период производятся все процессы перехода. После их окончания срабатывает триггер Шмитта на основе транзисторов VТ1 и VТ2. После этого открывается 3-й транзистор и подключается нагрузка.

Напряжение, выходящее с 3-й обмотки Т1, выравнивается диодом VD2 и емкостью С2. Далее ток поступает на делитель на сопротивлениях R13-14. Из сопротивления R14, напряжение, величина которого прямо зависит от величины напряжения, включена в каждый неинвертирующий компараторный вход.

Число компараторов становится равным 8. Они все выполнены на микросхемах DА2 и DА3. В то же время на инвертируемый вход компараторов подходит постоянный ток, подающийся с помощью делителей R15-23. Дальше вступает в действие контроллер, осуществляющий прием входного сигнала каждого компаратора.

Стабилизатор напряжения и его особенности

Когда напряжение входа становится меньше 130 вольт, то на выходах компараторов появляется логический уровень малого размера. В этот момент транзистор VТ4 находится в открытом виде, первый светодиод мигает. Эта индикация сообщает о наличии низкого напряжения, что означает невозможность выполнения регулируемым стабилизатором своих функций.

Все симисторы закрытии и нагрузка отключена. Когда напряжение находится в пределах 130-150 вольт, то сигналы 1 и А имеют свойства высокого значения логического уровня. Такой уровень имеет низкое значение. В таком случае транзистор VТ5 открывается, и начинает сигнализировать второй светодиод.

Оптосимистор U1.2 открывается, так же, как и симистор VS2. Через симистор будет протекать нагрузочный ток. Затем нагрузка зайдет в верхний вывод катушки автотрансформатора Т2.

Если напряжение входа 150 – 170 В, то сигналы 2, 1 и В имеют повышенное значение логического уровня. Другие сигналы имеют низкий уровень. При таком напряжении входа транзистор VТ6 открывается, 3-й светодиод включается. В этот момент 2-й симистор открывается и ток поступает на второй вывод катушки Т2, являющийся 2-м сверху.

Собранный самостоятельно стабилизатор напряжения на 220 вольт будет соединять обмотки 2-го трансформатора, если уровень напряжения входа достигнет соответственно: 190, 210, 230, 250 вольт. Чтобы сделать такой стабилизатор, необходима печатная плата 115 х 90 мм, изготовленная из фольгированного стеклотекстолита.

Изображение платы можно отпечатать на принтере. Затем с помощью утюга переносят это изображение на плату.

Изготовление трансформаторов

Изготовить трансформаторы Т1 и Т2 можно самостоятельно. Для Т1, мощность которого 3 кВт, необходимо применить магнитопровод с поперечным сечением 1,87 см 2 , и 3 провода ПЭВ – 2. 1-й провод диаметром 0,064 мм. Им наматывают первую катушку, с количеством витков 8669. Другие 2 провода применяются для образования остальных обмоток. Провода на них должны быть одного диаметра 0,185 мм, с числом витков 522.

Чтобы не изготавливать самому такие трансформаторы, можно применить готовые варианты ТПК – 2 – 2 х 12 В, соединенные последовательно.

Чтобы изготовить трансформатор Т2 на 6 кВт, применяют магнитопровод тороидальной формы. Обмотку наматывают проводом ПЭВ – 2 с числом витков 455. На трансформаторе необходимо вывести 7 отводов. Первые 3 из них наматываются проводом 3 мм. Остальные 4 отвода наматываются шинами сечением 18 мм 2 . С таким сечением провода трансформатор не нагреется.

Читайте также:  Как изменяется напряжение в повышающем трансформаторе

Отводы выполняют на таких витках: 203, 232, 266, 305, 348 и 398. Витки считают с нижнего отвода. В этом случае электрический ток сети должен поступать по отводу 266 витка.

Детали и материалы

Остальные элементы и детали стабилизатора для самостоятельной сборки приобретаются в торговой сети. Перечислим их перечень:

  1. Симисторы (отптроны) МОС 3041 – 7 шт.
  2. Симисторы ВТА 41 – 800 В – 7 шт.
  3. КР 1158 ЕН 6А (DА1) стабилизатор.
  4. Компаратор LМ 339 N (для DА2 и DА3) – 2 шт.
  5. Диоды DF 005 М (для VD2 и VD1) – 2 шт.
  6. Резисторы проволочные СП 5 или СП 3 (для R13, R14 и R25) – 3 шт.
  7. Резисторы С2 – 23, с допуском 1% — 7 шт.
  8. Резисторы любого номинала с допуском 5% — 30 шт.
  9. Резисторы токоограничивающие – 7 шт, для пропускания ими тока 16 миллиампер (для R 41 – 47) – 7 шт.
  10. Конденсаторы электролитические – 4 шт (для С5 – 1).
  11. Конденсаторы пленочные (С4 – 8).
  12. Выключатель, оснащенный предохранителем.

Оптроны МОС 3041 заменяются на МОС 3061. КР 1158 ЕН 6А стабилизатор можно менять на КП 1158 ЕН 6Б. Компаратор К 1401 СА 1 можно установить в качестве аналога LM 339 N. Вместо диодов можно использовать КЦ 407 А.

Микросхему КР 1158 ЕН 6А надо устанавливать на теплоотвод. Для его изготовления применяют алюминиевую пластинку 15 см 2 . Также на него необходимо установить симисторы. Для симисторов допускается применять общий теплоотвод. Площадь поверхности должна превышать 1600 см 2 . Стабилизатор необходимо снабдить микросхемой КР 1554 ЛП 5, выступающей в качестве микроконтроллера. Девять светодиодов располагаются так, что попадают в отверстия на панели прибора спереди.

Если устройство корпуса не дает установить их таким образом, как на схеме, то их размещают на другой стороне, где расположены печатные дорожки. Светодиоды необходимо устанавливать мигающего типа, но можно монтировать и немигающие диоды, при условии, что они будут светиться ярким красным светом. Для таких целей применяют АЛ 307 КМ или L 1543 SRC — Е.

Можно выполнить сборку более простых исполнений приборов, но они будут иметь определенными особенностями.

Достоинства и недостатки, отличия от заводских моделей

Если перечислять достоинства стабилизаторов, изготовленных самостоятельно, то основным достоинством является низкая стоимость. Производители приборов часто завышают цены, а своя сборка в любом случае обойдется меньшей стоимостью.

Другим преимуществом можно определить такой фактор, как возможность простого ремонта своими руками устройства, Ведь кто, если не вы знаете лучше устройство, собранное своими руками.

В случае поломки хозяин прибора сразу найдет неисправный элемент и заменит его на новый. Простая замена деталей создается таким фактором, что все детали приобретались в магазине, поэтому их можно будет легко снова купить в любом магазине.

Недостатком самостоятельно собранного стабилизатора напряжения необходимо выделить его сложную настройку.

Простейший стабилизатор напряжения своими руками

Рассмотрим, каким образом можно изготовить самостоятельно стабилизатор на 220 вольт собственными руками, имея под рукой несколько простых деталей. Если в вашей электрической сети напряжение значительно снижено, то такой прибор подойдет вам как нельзя кстати. Чтобы его изготовить, понадобится готовый трансформатор, и несколько простых деталей. Лучше взять такой пример прибора себе на заметку, так как получается неплохое устройство, обладающее достаточной мощностью, например, для микроволновки.

Для холодильников и различных других бытовых устройств понижение напряжения сети очень вредно, больше чем повышение. Если поднять величину напряжения сети, применяя автотрансформатор, то во время уменьшения напряжения сети на выходе прибора напряжение будет нормальной величины. А если в сети напряжение станет в норме, то на выходе мы получим повышенное значение напряжения. Например, возьмем трансформатор на 24 В. При напряжении на линии 190 В на выходе устройства получится 210 В, при значении сети 220 В на выходе получится 244 В. Это вполне допустимо и нормально для работы бытовых устройств.

Для изготовления нам понадобится основная деталь – это простой трансформатор, но не электронный. Его можно найти готовый, либо изменить данные на уже имеющемся трансформаторе, например, от сломанного телевизора. Трансформатор будем соединять по схеме автотрансформатора. Напряжение на выходе будет получаться примерно на 11% выше напряжения сети.

При этом нужно соблюдать осторожность, так как во время значительного перепада напряжения в сети в большую сторону, на выходе устройства получится напряжение, которое значительно превышает допустимую величину.

Автотрансформатор будет добавлять к напряжению линии сети всего 11%. Это значит, что мощность автотрансформатора берется также на 11% от мощности потребителя. Например, мощность микроволновки равна 700 Вт, значит трансформатор берем 80 Вт. Но лучше брать мощность с запасом.

Регулятор SA1 дает возможность, если нужно, подсоединять нагрузку потребителя без автотрансформатора. Конечно, это не полноценный стабилизатор, но зато для его изготовления не требуется больших вложений и много времени.

Источник

Adblock
detector