Простые стабилизаторы напряжения

Технические устройства радиотехнического назначения будут бесперебойно функционировать при стабильном напряжении. Для этого предназначены стабилизаторы, регулирующие показатели.

Виды стабилизаторов напряжения и их схемы

Для поддержания напряжения на выходе в соответствующих пределах при колебаниях величины показателя применяются стабилизирующие устройства. Основное предназначение его в том, чтобы обеспечивалась стабильность работы при изменении величины параметра.

Оборудование бывает однофазным или трехфазным, большинство приборов выполнено на основе автотрансформатора с одной обмоткой. Источник питания подключается к схеме, но точка подключения не считается концом у вторичной обмотки. Межу отводом и концом обмотки подключается нагрузка. Пониженное или повышенное напряжение получается в результате подсоединения к заданному количеству витков.

Сервоприводные стабилизаторы

Это уникальный электромеханический прибор довольно распространенный, в нем объединено множество опций, в связи, с чем устройство не имеет альтернативы, в составе которого:

• Основной элемент — регулируемый автотрансформатор.
• Плата небольшого размера с компонентами является блоком управления.
• Индикаторы.
• Предохранители.
• Иные детали.

Принцип работы:

1. Осуществляется поступление электрического тока на плату из сети, установленным вольтметром производиться замер напряжения.
2. Передается сигнал на сервопривод, который в свою очередь обеспечивает перемещение подвижного контакта вдоль обмотки. Коэффициент трансформации изменяется и на выходе получается 220В. Количество витков на первичной обмотке меняется, а на вторичной остается прежним.

Стабилизаторы релейного типа

В основе конструкции предусмотрено силовое реле, отсюда вытекает название. Это электронные стабилизаторы, которые состоят из:

• Автотрансформатора. На устройстве имеется несколько напаек, то есть отводов от обмотки, формирующих вторичку с разными показателями коэффициентов трансформации.
• Плата управления, в состав которой входит вольтметр для измерения цепи управления и входного напряжения, отвечающих за переключение режимов работы.
• Силовые реле, предназначенные для коммутации определенных отводов вторичной обмотки с выходными контактами.
• Индикаторы, предохранители и иные комплектующие.

Как работает устройство:

1. Производится замер входного напряжения, согласно полученным результатам, с платы подается сигнал на размыкание реле.
2. Ток от отпаек подается на вывод стабилизатора.

Схема стабилизатора напряжения предусматривает все необходимые элементы, в которой заложена плата управления для замера напряжения и управления работой реле, в том числе силовые и автотрансформатор.

Электронные стабилизаторы напряжения

Конструкция электронного устройство предназначена для стабилизации напряжения при отклонении параметра от нормального.

В составе содержаться следующие узлы:

• Фильтр входной. Изготовлен для защиты от помех.
• Трансформатор. В исполнении имеется обмотка, состоящая из секций, которые переключаются, и замеряется уровень напряжения на выходе.
• Плата для управления. На ней происходит формирование сигнала, подаваемого на электроды.
• Схема для защиты от скачков напряжения.
• Байпас. Устройство для питания нагрузки от сети.
• Ключи силовые. Назначение — для переключения обмотки для выравнивания показателей напряжения.
• Блоки индикации. Позволяют контролировать работу прибора.

Принцип действия:

1. Сканирование действия осуществляется через плату, при выходе за допустимые пределы подается сигнал.
2. Открытие полупроводниковых вентилей осуществляется через потенциал УПТ.
3. Выходное напряжение становиться близким к номиналу.
4. Электронные компоненты управляются за счет микропроцессора.

Инверторные стабилизирующие устройства

Принцип работы основан на двойном преобразовании. Изначально входное напряжение начинает преобразовываться в постоянный ток, а после осуществляется обратное преобразование. Стабильное переменное напряжение обеспечивается на выходе электроникой инверторных устройств.

Перечень конструктивных элементов стабилитрона и их назначение:

• Сетевой фильтр. Предназначен для устранения помех.
• Выпрямитель двухпроводниковый. Используется для преобразования переменного напряжения в постоянное.
• Устройство для корректировки показателя мощности. Основная задача — откорректировать потребляемую мощность.
• Накопительные конденсаторы в блоке. В большой емкости накапливается электрическая энергия, использующаяся в качестве резервного источника.
• Преобразователь-инвертор. Необходим для преобразования напряжения из постоянного в переменное.
• Тактовый генератор кварцевый. За счет функционирования устройства, напряжение преобразовывается в чистую синусоиду.
• Выходной фильтр высоких частот.
• Контроллер микропроцессорный. Для работы цепей по стабилизации выходного показателя напряжения.

Основные характеристики

Перед тем как прибрести стабилизатор, стоит разобраться в его параметрах. Важно обладать информацией о подключении и требованиям по нагрузке.

К основным характеристикам относят:

• Мощность.
• Точность стабилизации.
• Фазность.
• Быстроту действия.
• Надежность.
• Способ установки.
• Габариты.
• Устройства индикации.
• Защита от помех.

Точность стабилизации

Параметр указывает погрешность работы устройства в процентах, в зависимости от выходного напряжения и отклонения от номинала. В современных стабилизаторах обеспечивается точность 10 %, этот показатель зависит от конструктивного исполнения.

Самыми точными считаются инверторные модели — 2%.

У иных конструкций, используемых в бытовых целях, точность 7%. Но если устройство применяется в иных целях, к примеру, стиральные агрегаты, кондиционеры, видеоаппаратура, так как от качества питания на входе зависимы изображение и звук.

Скорость реакции на изменения параметров входного тока

Характеристика, измеряемая в миллисекундах, определяющая время для нейтрализации скачка напряжения и подачи входящей нагрузки с номинальными показателями.

Это важный показатель, так как снижается вероятность повреждения оборудования, подключенного к прибору.

Защищенность от помех

Для обеспечения защиты от помех в стабилизаторах предусматриваются сетевые фильтры. Внутри последнего должна быть плата с дросселями, схемой, конденсаторами, варисторами и заземлением.

Срок эксплуатации

У механических стабилизаторов срок службы небольшой. Функционирование прибора осуществляется за счет подвижного контакта, перемещаемого по катушке и регулирующего напряжение на выходе. Действие осуществляется за счет электропривода. По истечении времени обмотка и контакт повреждаются, так как через подвижной элемент передается мощность, а это сказывается на сроке службы прибора. Нагревание, искрение и выход из строя провоцирует это явление.

Срок службы устройств релейного типа более долгий. Обмотки коммутируются в группы реле. От качества последних зависит продолжительность эксплуатации. Ресурс работы заложен для каждого реле индивидуально.

Большой срок службы имеют тиристорные или симисторные устройства, так как подгорание контактов исключено. Обмотки коммутируются посредством силовых ключей электронного типа. Продолжительность службы зависима от качества комплектующих, электрической принципиальной схемы стабилизатора напряжения и монтажа.

Стоимость

Ориентировочная стоимость стабилизаторов:

• Сервопроводных. Около 15000 рублей
• Релейного типа. Около 6000 рублей.
• Электронных. Около 10000 рублей.
• Инверторных. Около 7000 рублей

Информация актуальна на декабрь 2019 года.

Подробная инструкция по сборке своими руками

Простой стабилизатор напряжения несложно собрать самостоятельно. В схему включены следующие элементы:

1. Блок питания. Состоит из накопителей С2 и С5, трансформатора Т1 и компаратора. Последний — это светодиод VD1 и сравнивающий элемент DA 2.
2. Узел, служащий для откладывания начала нагрузки. В сборке необходимы сопротивления от R1 — R5, тиристоры VT1-VN3 и C1- накопитель.
3. Выпрямитель. Функция заключается в выпрямлении скачков напряжения и провалов. Конструктивно состоит из светодиода со стабилитроном, накопителем С2 и резисторами R13 и 14.
4. Компаратор. Сопротивления R15 и R 39, а также устройства DA2 и DA3
5. Микросхемы. DD1 до 5.
6. Усилители. Собранные из транзисторов VT4-12 и сопротивления R40-48.
7. В качестве индикатора используются светодиоды.
8. Сиристоры и оптронные ключи.
9. Автоматический выключатель с предохранителем.
10. Трансформатор Т2.

При сборке в схему стабилизатора напряжения 220В, выполняемую своими руками, на алюминиевый радиатор через термопласту устанавливают микросхему. Получается, что эффективная площадь рассеивания получится −15-20см². Такие размеры позволяют оставлять место для массивных ключей. Индикация создается, так как необходим визуальный контроль за работой устройства.

Изготовление корпуса стабилизатора

Достаточно прочным получается корпус, изготовленный из алюминиевых листов, также можно использовать полимерные материалы. Закрепление изделий осуществляется на жестком каркасе.

Изготовление печатной платы

Для того чтобы изготовить печатную плату можно воспользоваться рисунком.

Последний может наноситься на текстолит из фольги печатью, выполненной на принтере.

Изготовление плат может быть выполнено по принципу:

1. Изготовить макет для размещения и привязки деталей.
2. По макету выполняется разметка текстолита из фольги и отпечатывание трассировки.
3. Вытравливание плат производится специальным раствором.
4. Производят зачистку, олужение оловом и монтаж деталей.

Сборка стабилизатора напряжения

Сборка производится по следующему алгоритму:

1. Плата подготавливается для внешней обвязки: выводятся для внешней связи линии с выключателем, трансформаторами и интерфейсами.
2. Трансформатор устанавливается на опорную плиту.
3. Цепи плату соединяют с трансформатором.
4. Закрепление платы осуществляется на изоляторах.
5. Внешние элементы на корпусе подключаются к электросхеме.

Собрать блок для стабилизации напряжения несложно самостоятельно. Тем более сложностей с приобретением деталей не возникает.