Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор напряжения питания переменного тока

Схема стабилизатора напряжения сети

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.

  1. Андреев С. Универсальный логичес­кий пробник, ж. Радиоконструктор 09-2005.
  2. Годин А. Стабилизатор переменного напряжения, ж. Радио, №8, 2005

Как выбрать регулируемый преобразователь напряжения

В среде радиолюбителей и профессионалов очень популярны лабораторные блоки питания, а именно регулируемые источники напряжения и тока. Кроме привычных регулировок они содержат дополнительные функции, например, триггерную защиту от перегрузки, память режимов, возможность удаленного управления с ПК или смартфона. В любом случае они все равно остаются регулируемыми блоками питания.

Конечно, если у вас достаточно денег, то можно просто купить что-то из продукции Rigol, ITECH, Siglent, но часто это дорого, а иногда излишне, особенно если речь идет о «домашнем» использовании или небольшом бюджете начинающего радиолюбителя.

Время чтения: 16 минут
Автор статьи — Андрей Кириченко

Топология блоков питания

Чтобы не ошибиться при выборе блоков питания, рассмотрим их топологию.

Линейные — в качестве регулирующего узла применен линейный стабилизатор.

Преимущества — быстрая реакция на изменение нагрузки, малая емкость по выходу, отсутствуют пульсации по выходу.

Недостатки — большое тепловыделение, небольшая выходная мощность. Так как в них обычно применяется трансформатор 50 Гц, то добавляется вес и цена.

Импульсные — регулируемый импульсный блок питания или инвертор с ШИМ регулировкой.

Преимущества — хорошее соотношение мощность/объем/цена, высокий КПД. Данные блоки питания активно развиваются, встречаются сложные, программируемые источники.

Недостатки — повышенный уровень ВЧ пульсаций, большая емкость выходного конденсатора, возможен бросок тока при подключении нагрузок.

Гибридные — блок, где основная регулировка производится импульсной схемой, но на выходе стоит линейный стабилизатор. Схема настроена так, что на выходе импульсного модуля питания немного (1-3 Вольта) выше, чем на выходе линейного.

Преимущества — КПД уступает импульсным устройствам, уровень пульсаций, скорость реакции почти такие же, как у линейных.

Недостатки — выше сложность устройства, цена, что сдерживает распространение таких блоков питания.

Импульсные блоки питания

Линейные и гибридные блоки на время отставим в сторонку, рассказ пойдет о импульсных. Ассортимент их очень широк и позволяет сделать все самостоятельно или купить готовое устройство, которое надо только установить в корпус.

Примеры импульсных преобразователей

На некоторых платах инверторов вы увидите один, два или три регулятора, обычно если он один, то это регулировка напряжения, если два, то добавлена регулировка тока.

Первый преобразователь популярен среди начинающих радиолюбителей, стоит недорого, подстроечные резисторы выводятся на проводах. Если добавить ампервольтметр и блок питания, то получится простой регулируемый источник для тестирования различных поделок, причем ток нагрузки достигает предела до 8-10 Ампер.

Применяя плату на базе LTC3780, можно получить то же самое, но выбор блоков питания будет шире, так как модуль универсальный.

Иногда производители сразу выпускают преобразователи с внешним переменным резистором, а бывают модели со встроенным индикатором тока и напряжения, остается только блок питания и корпус.

Импульсные преобразователи напряжения

Пара ZK-SJVA-4X и D3806 более интересна, но если у первой добавили индикатор, а регулировка производится все равно подстроечными резисторами, то вторая показанная справа, более любопытна.

У D3806 полностью цифровое управление, съемная плата с индикатором и кнопкам, что выводит её на переднюю панель вашего будущего блока питания без сложностей. Конвертор является повышающе-понижающим. Единственный существенный недостаток — нельзя одновременно видеть значение тока и напряжения.

Читайте так же:
Lm338 стабилизатор тока схема 1

Импульсные преобразователи ZK-SJVA-4X и D3806

Принципы регулировки модулей питания

Самое время пояснить про отличия в принципах регулировки:

Аналоговая — при помощи переменных резисторов, для установки тока надо сначала закоротить клеммы, выставить необходимый максимальный ток, только потом подключить нагрузку.

Цифровая — при помощи кнопок или энкодера, можно установить напряжение и максимальный ток при неактивном выходе блока питания, что гораздо удобнее.

Преобразователи с расширенным функционалом

Модули питания с расширенными функциями стали очень популярны. Делают их с универсальным входом. Например, использовать блок питания 19 Вольт от ноутбука и получить на выходе как 5, так 35 Вольт. Но к сожалению конверторы с топологией SEPIC имеют повышенный уровень пульсаций и рекомендуется применять меры по их подавлению, но для не критичных нагрузок нормально.

Пример известной модели — XYS3580, выходное напряжение до 36 Вольт, ток до 5 Ампер, мощность 80 Ватт.

Популярна в этом сегменте продукция молодой фирмы Fnirsi, выпускающей компактные DC-DC конвертеры.

DC-580 — характеристики подобны XYS3580, только минимальное напряжение 1,8 Вольт, а не 0,6. Такие модели обычно имеют стандартные размеры, потому устройство легко переделать на более мощную без замены передней панели устройства.

При этом есть DC-DC модули питания без корпуса.

Но объединяет их не сходство характеристик, универсальное питание или стандартный корпус, а то, что здесь помимо простой регулировки тока и напряжения расширен функционал. Например, измерять выходную мощность, отданную емкость, поворачивать изображение на экране, настраивать порог срабатывания защиты.

Цифровые преобразователи напряжения

Среди популярных есть менее известные блоки, несправедливо забытые, хотя по-своему удобные, надежные в работе:

DPX6012S от YIYIELECTRONIC, 60 Вольт 12 Ампер, но кроме неё есть вариант 60 Вольт 5 Ампер и 32 Вольт 3 Ампер, индекс S означает управление с ПК.

ZXY-6005S производства MingHe, с напряжением 60 Вольт и током 5 Ампер. Как у DC-DC инверторов DPX существует три модели, все на 60 Вольт, но ток 5, 10 и 20 Ампер. Также, как у DPX индекс S это поддержка управления с компьютера.

Регулируемые преобразователи DPX6012S и ZXY-6005S

Регулируемые преобразователи фирмы RDtech серии DPS и DPH

Самым известным производителем регулируемых источником питания называют фирму RDtech, которая выпускает большое количество источников питания. Мало того, разработчики стараются прислушиваться к пользователям и предлагают обновления прошивок своих устройств.

Первые модели, где производитель скорее «тренировался», приводить смысла нет, а вот о последующих стоит рассказать подробно, они того стоят.

Стабилизаторы серии DPS и DPH. Сюда входят три основные модели, несколько их модификаций:

DPS3005, DPS5005, DPS8005 — компактные, скорее даже сверхкомпактные, понижающие стабилизаторы, выходной ток до 5 Ампер, напряжение 30, 50, 80 Вольт. Цена отличается мало, то DPS8005 популярней.

Понижающие стабилизаторы DPS3005, DPS5005 и DPS8005

DPS3012, DPS3015, DPS5020 — понижающие конвертеры с выходным током 12, 15, 20 Ампер и напряжением 30, 50 Вольт. Первая модель считается устаревшей, вторая стоит почти как третья, потому лучше взять старший вариант — DPS5020.

Понижающие конвертеры DPS3012, DPS5015 и DPS5020

DPH3205, DPH5005 — повышающе-понижающие стабилизаторы с выходным током 5 Ампер и напряжением 32, 50 Вольт. Эти модули не сильно мощные, но позволяют проще подобрать подходящий блок питания. Для получения полной мощности надо использовать блок питания на 19-20 Вольт в первом случае и 30-32 во втором.

Повышающе-понижающие стабилизаторы DPH3205 и DPH5005

Программа управляет стабилизатором, строит графики, задает несложные алгоритмы работы, например, автоматическое ступенчатое повышение напряжения или тока.

Программное обеспечение стабилизатора напряжения DPH5005

Регулируемые преобразователи фирмы RDtech серии RD60xx

Прорывом стал выпуск понижающих преобразователей серии RD60xx, в которую входят три модели — RD6006, RD6012, RD6018, все они имеют выходное напряжение до 60 Вольт и ток 6, 12, 18 Ампер. Ожидается выпуск RD6024 с током до 24 Ампер линейки Pro RD6006P, отличающаяся точностью измерения, установки параметров.

Все приборы подключаются к компьютеру через USB, с индексом W комплектуются модулем WiFi, а при желании докупается адаптер для подключения через промышленный интерфейс RS485.

Производитель опять не стал плодить разнообразие корпусов и выпустил все модели не только в одном дизайне, размере, а с одним принципом управления.

Понижающие преобразователи RD6006, RD6012 и RD6018

Корпус здесь заметно больше чем у предыдущей серии, но значительно больше стал дисплей, а также прямой выбор величины тока и напряжения.

Все модели этой серии дополнены необычной функцией, заряда аккумуляторов, причем с защитой от подключения в неправильной полярности. В отличие от обычных лабораторных блоков питания, при подключении аккумулятора к отдельной клемме включается режим заряда с полным отключением при падении тока до 10 миллиампер у модели RD6006 или до 100 миллиампер у моделей RD6012 и RD6018.

Но RDTech пошел еще дальше и теперь инвертор можно купить с корпусом.

Всего есть четыре типа корпуса, два для линейки DPS/DPH, имеющие небольшие отличия, два для линейки RD60xx, разного размера. Корпус собирает лабораторный программируемый блок питания буквально «из кубиков».

Разновидности корпусов для линейки преобразователей DPS/DPH и RD60xx

Регулируемые преобразователи фирмы Juntek

Отдельного упоминания заслуживает фирма Juntek, которая выпускает серию стабилизаторов напряжения с разными параметрами. Концепция знакомая, но имеет существенные отличия.

Распространенные модели имеют верхний лимит по напряжению в 60 Вольт, за исключением DPS8005, у которого 80 Вольт и серия ZXY60xx, которая хоть и имеет 60 в названии модели, но реально выдает 62 Вольт. Была еще модель ZXY12010 на 120 Вольт 10 Ампер, но её никто не видел и вряд ли теперь увидит, а жаль, хорошие преобразователи.

Линейка DPM примечательна моделями на 24, 50 Ампер, а серия DPH выходным напряжением до 96 Вольт.

Выглядят DC-DC конверторы аскетично, несколько кнопок, пара семисегментных дисплеев и четыре светодиода. Дизайн у всех одинаков, небольшое различие в месте установки вентилятора.

Стабилизаторы напряжения серии DPM и DPH

Но так как мы живем в эпоху компьютеров, то в данном случае производитель решил «не отбиваться от коллектива», все преобразователи подключаются к ПК. При этом без индекса они имеют только порт TTL, с индексом 485 — RS485, а если указано RF, то здесь добавлена внешняя панель с большим дисплеем, кнопками, энкодером, беспроводным подключением.

Подключение DC-DC конвертеров к ПК

Казалось бы, что на этом выбор ограничивается, но это не так. Если начать перечислять все что есть на рынке регулируемых преобразователей, то пока дойдешь до конца списка, успеют выпустить пару новых моделей.

Например, компактный, но устаревший преобразователь на базе XL4005E1 с парой индикаторов, регулировкой тока и напряжения.

Старенькая, но любопытная DP30V5A-L от RDtech, характеристики ничем не выделяются, но хитрость со съемными индикаторами выглядит необычно.

А как не сказать про отдельную серию разных регулируемых SEPIC модулей с питанием от USB и поддержкой QC, как например, ZK-DP2F. Преобразователь умеет регулировать напряжение, ограничивать ток — «лабораторник в кармане».

Конечно еще две интересные модели от фирмы Juntek, это мощный повышающий DC-DC стабилизатор B900W с током до 15 Ампер и малогабаритный понижающий B3603, как показанный ранее D3806 они все имеют съемную плату с индикатором и кнопками.

Читайте так же:
Схемы стабилизаторов тока для авто

Регулируемые преобразователи напряжения

Особенности при выборе модуля питания DC-DC

Что важно знать и помнить при выборе регулируемого преобразователя?

Внутри это самый обычный инвертор, со всеми их тонкостями и нюансами, они также бывают понижающие, повышающие, универсальные, но первые встречаются гораздо чаще.

Надо помнить, что понижающим необходим запас по входному напряжению около 4-5 Вольт, повышающие и универсальные могут отдать полную мощность только при входном напряжении не ниже определенного предела.

На этом все, дальше выбираем подходящую модель и помним, что «кормить» ваши устройства лучше хорошей «пищей».

Стабилизатор напряжения питания переменного тока

Прежде чем выбрать стабилизатор напряжения переменного тока, нужно понять, что это за электротехнический аппарат, для чего он нужен. Принцип действия устройства основан на работе автотрансформатора. В зависимости от того, повышенное или пониженное напряжение в линии электропередач, автотрансформатор при помощи платы управления понижает или повышает выходное напряжение до 220 В в однофазном аппарате и до 380 В в трёхфазном, с точностью от 0,5 % до 7 %.

Повышение или понижение параметров напряжения происходит благодаря включению определенной обмотки у трансформатора с помощью коммутационных ключей у электронных стабилизаторов или установки обмотки трансформатора токосъёмного контактора у электромеханического стабилизатора.

Аппарат приводит к стандартному значению напряжение (220 В или 380 В) только от стационарной линии электропередач, с определённой погрешностью. В сетевом проводе частота тока равна 50 Гц, а форма напряжения представлена в виде волны (чистая синусоида). Стабилизатор переменного тока защищает технику от короткого замыкания, а некоторые модели — и от последствий грозы. Стабилизатор напряжения нельзя устанавливать в цепи после бытового электрогенератора.

На выходе у бензинового или дизельного генератора форма напряжения только приближена к синусоиде, но она имеет пилообразные всплески, частота может отличаться от 50 Гц (от 48 до 52 Гц), напряжение — варьировать в определённом диапазоне. Ток от генератора можно подавать практически на все электроприборы напрямую, за исключением котлов отопления, циркуляционных насосов системы отопления, дорогой аудио- и видеотехники и другой аппаратуры, у которой высокие требования к качеству напряжения. Перед такими приборами можно поставить ИБП оn-line типа, который за счёт двойного преобразования формирует на выходе чистую синусоиду. Если установить стабилизатор напряжения после генератора, то он рано или поздно сломается и перестанет исправлять напряжение, поступающее от электрогенератора. Ток от генератора нужно заводить в дом в обход или после стабилизатора, либо через байпас.

Исключение — инверторные генераторы, с их помощью получают переменный ток, который сравним по качеству с током от стационарной сети. После него не нужны стабилизация или исправление формы напряжения.

Существует только одна модель стабилизатора, который может менять форму напряжения от генератора и стабилизировать напряжение после электрогенератора, — аппарат серии СДП-1/1-3-220. Он сделан на основе ИБП оn-line типа и идеально стабилизирует ток как от генератора, так и от стационарной сети, кроме стабилизации напряжения, он не пропускает высокочастотные импульсы.

К стабилизатору нельзя подключать сварочный аппарат. Если в вашей электрической сети напряжение отличается от 220 В, но нужно работать со сварочным аппаратом, то можно применить ЛАТР — электромеханический автотрансформатор. Следует вручную установить необходимое значение напряжения, но при этом следить, чтобы в сети оно не менялось, иначе будет изменяться и на выходе после ЛАТР, что может привести к поломке техники, подключённой к автотрансформатору.

Первым шагом при выборе стабилизатора является определение количества фаз. Если к дому подходит 2 провода (фаза, нейтраль) — это признак однофазной сети, если 4 провода (три фазы, одна нейтраль) — трёхфазной сети. Соответственно, на однофазную сеть нужно устанавливать однофазный прибор, на трёхфазную — трёхфазный стабилизатор переменного тока.

Если вы хотите защитить все электрические приборы в доме, то стабилизаторы устанавливают сразу после счётчика электроэнергии и автоматов защиты по току. Если нет потребности в стабилизации напряжения во всём помещении, то можно приобрести аппараты небольшой мощности перед телевизором, котлом отопления, насосом, холодильником или микроволновой печи. Очень часто в частные дома заведена трёхфазная сеть с напряжением 380 В, а по дому разведены три фазы по 220 В, тогда рационально установить 3 однофазных стабилизатора. Если нужно защитить трёхфазный электроприбор (котёл, двигатель, станок), то лучше использовать 1 трёхфазный прибор или 3 однофазных стабилизатора на коммутационной стойке с БКС (блоком контроля сети). Качественные трёхфазные стабилизаторы в одном корпусе изготавливают итальянская фирма Ortea под ТМ Orion и Orion Plus, российская компания «Штиль» выпускает приборы, рассчитанные на небольшую мощность (3600, 6000 и 9000 ВА, серия R-3). Трёхфазный стабилизатор в одном блоке содержит три однофазных, по сути, это 3 однофазных аппарата. Российские производители Progress, Lider, «Штиль» выпускают трёхфазную технику по следующей схеме: три однофазных стабилизатора, объединённых общим блоком или стойкой.

После того, как определено количество фаз, нужно выбрать необходимую мощность. Оптимальный вариант: покупатель знает, какая мощность должна быть у прибора, например, известна общая разрешённая мощность подключения дома к магистральной линии электропередач.

Второй вариант определения мощности: исходя из силы тока входных автоматов. Силу тока в амперах нужно умножить на 220 В, и получим мощность в Вт. В трёхфазной сети мощность следует умножить на 3, получится суммарная трёхфазная мощность.

Третий способ: вычислить суммарную мощность всей бытовой техники в помещении. При подсчёте учитывается фактор пусковых токов. Пусковые токи дает техника, в составе которой есть электрический двигатель, насос или компрессор. Двигатель при запуске потребляет мощность в раз больше номинальной, следовательно, мощность этих электроприборов нужно считать с учетом пусковых токов. Пусковые токи длятся не более секунды, но они существенно влияют на нагрузку, и пренебрегать ими при выборе стабилизатора ни в коем случае нельзя.

Краткий перечень электроприборов, у которых есть пусковые токи:

  • холодильник (примерно 1 кВт при запуске, номинальная мощность — рекомендуются стабилизаторы Штиль R1200, Progress 1500T;
  • микроволновая печь (1,6 — 2 кВт) — можно установить Progress 2000T, Штиль R2000;
  • стиральная, посудомоечная машины (2,5 кВт) — стабилизатор мощностью 3000 ВА;
  • глубинные насосы, насосные станции (2,5 — 3 кВт) — подойдет стабилизатор мощностью 5000 ВА;
  • телевизор, кинескопный тип (300 Вт) — Штиль R600;
  • телевизор ЖК (250 — 300 Вт) — Штиль R400 или R600;
  • аудио- и видеотехника — высокоточные стабилизаторы «Штиль» серии SPT, Progress серии L, SL;
  • котлы отопления быстродействующие стабилизаторы на симисторах Штиль R400ST, R600ST и R1200SPT.

Следующий шаг при выборе стабилизатора — уточнение проблемы с напряжением в магистральной сети.

Если отклонение параметров от нормы небольшое (входящее напряжение находится в границах 155 — 260 В), то устанавливают базовые стабилизаторы «Штиль» R серии, Progress T серии, Lider W-30, Volter — Ш серии. Когда напряжение слишком низкое или высокое, то следует рассмотреть аппараты специализированных серий: Progress TR (Псков), Lider W-50, Volter ШН или Ш.

Если наблюдается мерцание света, или в помещении много дорогой и требовательной к качеству напряжения техники, то нужно рассматривать стабилизаторы напряжения с высокой точностью работы и небольшой погрешностью: Progress серий L или SL, Lider серий SQ или SQ-I, Volter серий ПТ или ПТТ.

Если в доме установлено большое количество техники с пусковыми токами: глубинные насосы, холодильники, мойка Kohler и т.д., то рекомендуем рассмотреть стабилизаторы, выдерживающие большие перегрузки по пусковым токам. К таким аппаратам относят устройства Progress серий L, SL и SL-20, в которых установлено 2 трансформатора, благодаря чему они могут выдерживать перегрузку в размере 400 %.

Читайте так же:
Чем заменить п210б в стабилизаторе тока

Все серии украинских стабилизаторов Volter имеют возможность выдерживать перегрузку до 300 %. Стабилизаторы, изготовленные на заводе Varcon (Москва), могут кратковременно работать с перегрузкой, превышающей номинальную мощность в 7 раз.

После того, как были описаны алгоритмы подбора мощности стабилизатора напряжения, приведены примеры подбора моделей аппаратов, нужно определиться, где он будет установлен: в отапливаемом, неотапливаемом помещении или на улице. При температуре ниже нуля могут работать украинские стабилизаторы Volter (до −40 ˚С), итальянские однофазные стабилизаторы Vega (до −25 ˚С), трёхфазные итальянские аппараты Orion и Orion Plus (до −25 ˚С).

Если требуется установить аппарат на улице, то лучше приобрести металлический шкаф с вентиляционными отверстиями. Однако внутрь не должны попасть пыль и вода. Лучше всего установить в шкафу стабилизаторы Volter, они лучше других работают в сложных климатических условиях. Остальные производители качественной техники изготавливают стабилизаторы для работы при температуре выше нуля, но их можно устанавливать в неотапливаемом помещении.

Если вы уезжаете зимой с дачи, то стабилизатор лучше отключить и утеплить непыльным теплоизоляционным материалом, чтобы вентиляторы не забились пылью. Когда вы будете приезжать на дачу в зимний период, то сначала нужно просушить и прогреть помещение, а затем включить аппарат. Если вы включаете обогревательные приборы, то лучше включать электропитание через байпас, а после прогрева переключить байпас на работу через стабилизатор напряжения.

Есть второй способ эксплуатации стабилизаторов при температуре ниже нуля, не приспособленных для этого: аппарат должен всегда находиться под нагрузкой и в помещении с минимальной циркуляцией воздуха. Элементная база и трансформатор будут прогревать воздух внутри стабилизатора напряжения, также рядом со стабилизатором можно разместить небольшой нагревательный элемент или мощную лампу накаливания.

Какой тип стабилизатора напряжения выбрать? Есть два типа аппаратов: электромеханические и электронные, у каждого типа есть свои плюсы и минусы.

Принцип работы электромеханических аппаратов заключается в перемещении токосъёмного контактора по обмотке автотрансформатора. Достоинства данного типа агрегатов:

  • высокая точность работы (+/- 0,5 %),
  • плавность стабилизации,
  • надёжность,
  • работа при температуре ниже 0 ˚С,
  • выдерживают перегрузку до 200 % от номинальной мощности.

Их недостатки:

  • меньшая скорость срабатывания по сравнению с электронными стабилизаторами,
  • износ токосъёмных контакторов (периодически их нужно будет менять, но замену можно произвести быстро и недорого).

Также «слабым звеном» электромеханического стабилизатора является сервопривод (электромотор). Его замена не затруднительна, и ломается он крайне редко. Надёжные электромеханические стабилизаторы выпускает итальянская компания Ortea под торговыми марками Vega, Orion и Orion Plus.

Электронные стабилизаторы напряжения переменного тока

Обмотки автотрансформатора включаются и выключаются с помощью полупроводниковых элементов симисторов или тиристоров, у более дешёвых моделей — с помощью электронных реле. Их достоинства: высокая скорость срабатывания за счет работы полупроводниковых ключей, долговечность ключей, в конструкции нет механических узлов, испытывающих износ. Недостатки: ступенчатая стабилизация, чувствительность к условиям работы полупроводниковых элементов.

По принципу установки можно выделить три типа стабилизаторов: напольные; напольные с возможностью крепления на стену; напольные с возможностью установки на коммутационную стойку или на стену.

К стабилизаторам можно приобрести дополнительные аксессуары: байпас, коммутационную стойку и БКС. Байпас — это устройство, с помощью которого можно переключать переменный ток: он идёт через стабилизатор напряжения или в обход, ток переключается с помощью ручного тумблера на байпасе. Данное устройство нужно применять, когда требуется пустить ток в обход стабилизатора при электроснабжении от генератора.

Второй пример: работа со сварочным аппаратом. В этом случае байпас даёт возможность проводить какие-либо работы с стабилизатором, профилактический ТО, ремонт или замену проводки без коммутации. Коммутационные стойки применяют для трёхфазной сети, они обеспечивают удобство монтажа 3 стабилизаторов (каждый на свою фазу, у стойки общая клеммная колодка). Есть 4 вида стоек:

  • пустая — для монтажа и коммутации;
  • с байпасом;
  • с байпасом и БКС;
  • с БКС без байпаса. БКС — блок контроля сети, который отключает все стабилизаторы, если прекращается электроснабжение на одной фазе, или если параметры напряжения выходят за границы стабилизации. БКС нужен, когда к трёхфазному стабилизатору подключают трёхфазную нагрузку в 380 В: станок, насос, печку. Для этого вида аппаратуры требуется постоянное питания по всем трём фазам, прерывание снабжения хотя бы на одной из фаз исключено. Для частных домов, к которым подводятся три фазы, но внутри дома разводка выполнена по однофазной схеме, установка БКС не требуется. Залогом долгой работы стабилизатора напряжения являются следующие условия:
  • соответствие температурного режима окружающей среды,
  • работа без перегрузок по мощности,
  • правильно подобранный тип стабилизатора (соответствует условиям параметров напряжения в стационарной электросети).

Главный показатель качества и надёжности — оптимальная цена стабилизатора напряжения. Если показатели работы аппарата указаны высокие, но при этом он отличается низкой стоимостью, то значит произведен в Китае, даже если в графе «Производитель» указана другая страна. Китайские стабилизаторы заказывают российские компании, и их поставляют исключительно в СНГ, требований по качеству нет, кроме одного: минимально возможная цена. Качественную технику для стабилизации напряжения выпускают в России, Италии и Украине, дешёвую — в Китае. В других странах нет заводов по производству стабилизаторов, есть лишь торговые марки, которые там зарегистрированы. Качественный стабилизатор напряжения переменного тока — это основной элемент безопасности вашего дома, электрической техники, залог спокойной и комфортной жизни. Не экономьте на безопасности!

Стабилизатор напряжения переменного тока

При питании радиоэлектронной аппаратуры от сети нередко приходится стабилизировать напряжение переменного тока. Большую сложность при проектировании таких стабилизаторов представляет получение синусоидального выходного напряжения с малыми нелинейными искажениями.

С точки зрения практической реализации этого требования, а также повышения быстродействия и коэффициента стабилизации наиболее предпочтительны стабилизаторы с транзисторным регулирующим элементом.

Основные технические характеристики стабилизатора:

  • Напряжение питающей сети, В. 220 ±22;
  • Выходное напряжение переменного тока, В. 220;
  • Мощность нагрузки, Вт. 130. 220;
  • Нестабильность выходного напряжения при указанных изменениях напряжения сети
  • и мощности нагрузки, %, не более. 0,5;
  • Коэффициент нелинейных искажений, %, не более. 6.

Принципиальная схема

В описываемом стабилизаторе (рис. 9.1) регулирующий элемент составлен из транзисторов VT1 и VT2, диодов VD2, VD3 и резисторов R1. R5. При изменении значения постоянного тока, протекающего через диагональ выпрямительного моста VD1, изменяется значение переменного тока, текущего через секцию 1.1 обмотки автотрансформатора.

В результате изменяется значение переменного напряжения на секции 1.2 обмотки. Такое включение регулирующего элемента уменьшает его влияние на форму синусоиды выходного напряжения. Резисторы R1. R4, шунтирующие регулирующий элемент, уменьшают мощность, рассеиваемую транзисторами VT1, VT2.

Трансформатор Т2 служит для питания усилителя постоянного тока и одновременно входит в цепь отрицательной обратной связи. Напряжение обмотки II, выпрямленное диодным мостом VD5, поступает на делитель R12. R14.

При повышении напряжения сети или уменьшении тока нагрузки, подключенной к выходу стабилизатора, увеличивается напряжение на базе транзистора VT5, а значит, и его коллекторный ток. Примерно в той же мере уменьшается и ток коллектора транзистора VT4.

Падение напряжения же на резисторе R10 остается практически неизменным, поскольку напряжение на базе транзистора VT4 стабилизировано. При этом напряжение на коллекторе VT4 увеличивается и ток, текущий через транзистор VT3, уменьшается. Вследствие уменьшения напряжения на базе транзистора VT2 он начинает закрываться, напряжение на его коллекторе увеличивается. Это приводит к закрыванию и транзистора VT1, так как напряжение на его базе фиксировано делителем Rl, R2, R3, R4, VD2, R5. Диод VD3 исключает влияние этого делителя на базу транзистора VT2.

Читайте так же:
Как сделать стабилизатор тока для дхо

В результате увеличения сопротивления транзисторов VT1, VT2 регулирующего элемента, уменьшается постоянный ток в диагонали выпрямительного моста VD1 и, следовательно, переменный ток в секции 1.1 обмотки автотрансформатора Т1, что эквивалентно увеличению падения напряжения на секции 1.2. Поэтому выходное напряжение сохраняет свое первоначальное значение.

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора напряжения переменного тока.

При уменьшении напряжения сети или увеличении тока нагрузки ток через транзистор VT3 увеличивается и транзисторы VT1 и VT2, наоборот, еще более открываются. Диод VD2 в этом случае закрывается напряжением с резистора R7. Диод VD3 обеспечивает полное открывание транзистора-VT1.

Транзистор VT6, резистор Rl 1 и конденсатор С2 образуют электронный фильтр, задерживающий подачу напряжения питания на усилитель постоянного тока. Задержка необходима для устранения броска выходного напряжения в момент включения стабилизатора.

Ограничение минимальной мощности нагрузки значением 130 Вт обусловлено тем, что при меньшей мощности и сетевом напряжении более 220. 225 В исходное напряжение повышается сверх установленного допуска из-за уменьшения падения напряжения на индуктивном сопротивлении секции 1.2 сетевого трансформатора.

Выпрямитель КЦ405А (VD1) можно заменить четырьмя диодами с обратным напряжением не менее 600 В и выпрямленным током 1 А; КД906А (VD5) — диодами с прямым током не менее 30 мА; транзисторы КТ809А (VT1, VT2) — аналогичными им, например, КТ812А, КТ812Б. , .

Транзисторы VT3. VT6 могут быть любыми маломощными соответствующей структуры. Резисторы R1. R4 смонтированы на отдельной плате, которая размещена под выключателем SB1. Мощность, рассеиваемая каждым из транзисторов VT1, VT2, равна 8 Вт, поэтому они установлены на отдельные теплоотводы с площадью поверхности по 500 см2. Габаритная мощность автотрансформатора Т1 — около 22 Вт. Можно использовать автотрансформатор от магнитофона «Маяк-202» (магнитопровод ШЛ20х20, секция 1.1 обмотки содержит 1364 витка провода ПЭВ-2-0,31, секция 1.2 — 193 витка провода ПЭВ-2-0,63). Трансформатор Т2 выполнен на магнитопроводе ШЛ16х16. Обмотка I содержит 2560 витков провода ПЭВ-0,1, обмотка II — 350 витков провода ПЭВ-2-0,2 с отводом от 70-го витка (для питания индикаторной лампы HL1).

Кожух стабилизатора лучше всего изготовить из изоляционного материала. В панелях кожуха надо предусмотреть вентиляционные отверстия. Если кожух металлический, необходимо позаботиться о надежной изоляции от него всех токоведущих деталей и проводов.

При налаживании сначала подборкой резистора R11 устанавливают напряжение 12 В на эмиттере транзистора VT6 (общим проводом устройства служит отрицательный вывод диодного моста VD5). При этом на базе транзистора VT4 должно установиться напряжение около 8 В. К выходу стабилизатора подключают нагрузку. Ею может служить лампа накаливания мощностью 150. 200 Вт. С лабораторного автотрансформатора на вход стабилизатора подают напряжение 220 В и резистором R13 устанавливают на выходе номинальное сетевое напряжение 220 В.

Падение напряжения на каждом из транзисторов регулирующего элемента должно быть 80. 100 В. При изменении входного напряжения на ±22 В напряжение на выходе стабилизатора должно оставаться практически неизменным.

Рис. 2. Печатная плата.

Отсутствие стабилизации свидетельствует об ошибке в монтаже или неисправности той или иной детали. Возбуждение стабилизатора устраняют подборкой конденсатора С1.

Мощность стабилизатора можно увеличить до 450 Вт, если его регулирующий элемент смонтировать по схеме, показанной на рис. 9.2. Для этого случая автотрансформатор Т1 нужно выполнить на магнитопроводе ШЛ20×25. Секция 1.1 обмотки должна содержать 1300 витков проно i i ПЭВ-2-0,36, секция 1.2 — 180 витков провода ПЭВ-2-0,9.

Наиболее важные преимущества описанною стабилизатора по сравнению с феррорезонаненым — малые нелинейные искажения выходного напряжения и почти полное отсутствие магнитного поля, отрицательно влияющего на работу цветных телевизоров.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

Читайте так же:
Ограничение выходного тока стабилизатора напряжения

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

В схему добавлен дополнительный мощный транзистор Т2 TIP35C способный выдерживать ток до 25А и резистор R3 200 Ом. Диодный мост заменен на более мощный. Транзистор IRFP250 выдерживает 30А, а транзистор IRFP260 49А.

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

Стабилизатор напряжения LM317, транзисторы TIP35C, IRFP250, 260 устанавливаем на радиатор через изолирующие термопрокладки и термошайбы. Транзистор MJE13009 устанавливаем на радиатор без изоляции, иначе от сильного нагрева и плохого отвода тепла через термопрокладку будет перегреваться и выходить из строя. Стабилизатор напряжения L7812CV и транзистор BD139 устанавливаем на разные радиаторы. Терморезистор вставляем в просверленное в радиаторе отверстие и закрепляем с помощью Поксипола или Эпоксидной смолы. В процессе установки терморезистора проверяйте мультиметром отсутствие электрического контакта, между терморезистором и радиатором. Переменные резисторы, а также светодиоды при необходимости можно соединить проводами и вынести за пределы платы.

Готовый блок питания начинает работать сразу после подачи питания на плату. Единственное что надо настроить, так это скорость вращения вентилятора. Для этого надо при холодном радиаторе с помощью подстроечного резистора Р3 выставить напряжение на вентиляторе примерно 1 вольт. Вентилятор начнет вращаться при температуре радиатора примерно 45 градусов, обороты будут подниматься прямо пропорционально температуре радиатора. При охлаждении радиатора обороты вентилятора будут снижаться. Так работает автоматический регулятор оборотов вентилятора.

Как же пользоваться блоком питания?
Очень просто. Включаем питание и выставляем регулируемым резистором Р1 нужное вам напряжение. Ручку регулируемого резистора Р2 ставим в крайнее правое положение соответствующее максимальной силе тока. Подключаем нагрузку к блоку питания, при необходимости добавляем напряжение. Если надо резистором Р2 можно ограничить ток.

Как заряжать аккумулятор?
Легко! При подключении аккумулятора блок питания должен быть выключен из сети. Ставим ручки резисторов Р1 и Р2 в крайнее левое положение, минимальное напряжение и минимальный ток. Подключаем аккумулятор к блоку питания. Должен загореться зеленый светодиод, это означает что аккумулятор подключен правильно. В случае ошибки подключения загорится красный светодиод. После того, как вы убедились в правильности подключения аккумулятора, включите блок питания в сеть. Переменным резистором Р1 установите напряжение 14.5В. Далее резистором Р2 установите силу тока равную 10% от емкости аккумулятора, то есть для 60А/ч батареи начальный ток должен быть не более 6А.

После установки силы тока произойдет падение напряжения примерно до 13В. По мере заряда аккумулятора напряжение будет постепенно подниматься до 14.5В, а сила тока будет снижаться до 0.1А это будет означать, что батарея полностью заряжена.

Что будет с блоком питания в случае короткого замыкания?
Ничего страшного не произойдет. В случае короткого замыкания сработает защита ограничения тока. Согласно закону Ома: чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем. Следовательно при коротком замыкании будет максимально возможный ток. Напряжение упадет, а сила тока будет той, которую вы ограничили резистором Р2.

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 IRFP250, IRFP260, T3 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2 200R 0.25W, R3 1K 5W, R4 100R 0.25W, R5 47R 0.25W, R6 0.1R 20W, R7 3K 0.25W
  • Терморезистор R8 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 TIP35C, T3 IRFP250, IRFP260, T4 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2, R3 200R 0.25W, R4 1K 5W, R5 100R 0.25W, R6 47R 0.25W, R7 0.1R 20W, R8 3K 0.25W
  • Терморезистор R9 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать блок питания с регулировкой напряжения и тока

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector