Электрическая сеть во многих наших домах не может похвастаться высоким качеством, в особенности это актуально для сельской местности, которая удалена от города. Поэтому нередко происходят перепады напряжения. Местные производители электрических приборов учитывают данное обстоятельство и предусматривают запас прочности. Но многие люди пользуются в основном заграничной техникой, для которой такие скачки губительны. В связи с чем необходимо пользоваться специальными устройствами. И не обязательно их покупать в магазинах, можно изготовить стабилизатор напряжения 220В своими руками по схеме. Задача эта не совсем сложная, если делать все по инструкции.

Только перед сборкой необходимо ознакомиться с существующими видами подобных устройств и узнать, каков их принцип действия.

Вынужденная мера

В идеале электросеть может работать эффективно при незначительных перепадах напряжения - не более 10%, как большую, так и в меньшую сторону от номинала 220В. Однако, как показывают реальные условия эксплуатации, изменения эти временами довольно значительны. А это уже грозит выходом из строя подключенных приборов.

И чтобы избежать таких неприятностей, создано такое устройство, как стабилизатор напряжения. И если ток выйдет за границы допустимого значения, устройство в автоматическом режиме обесточит подключенные электроприборы.

Чем еще может быть вызвана необходимость в таком устройстве и почему некоторые люди задумываются над изготовлением самодельного стабилизатора напряжения 220В по схеме? Наличие такого помощника оправдано в силу следующих возможностей:

• Бытовая техника гарантировано будет работать долгое время.
• Мониторинг напряжения электросети.
• Заданный уровень напряжения поддерживается автоматически.
• Перепады тока не сказываются на электроприборах.

Если в месте проживания такие электрические «аномалии» случаются часто, стоит задуматься над приобретением хорошего стабилизатора. В крайнем случае собрать его самостоятельно.

Разновидности стабилизаторов

Главная составляющая любого такого оберегающего электрического устройства - это его автотрансформатор регулируемого типа. В настоящее время многими производителями выпускается несколько видов приборов, у которых реализована своя технология стабилизации напряжения. К таковым относятся две основные схемы стабилизатора напряжения 220В для дома:

• Электромеханические.
• Электронные.

Существуют еще и феррорезонансные аналоги, которые в быту практически не используются, но о них будет сказано чуть позднее. Теперь же стоит перейти к описанию существующих моделей.

Электромеханические (сервоприводные) устройства

Регулировка напряжения электросети производится посредством ползунка, который передвигается по обмотке. Одновременно с этим задействуется разное количество витков. Все мы учились в школе, а некоторые может быть имели дело с реостатом на уроках физики.

По такому аналогичному принципу работает напряжения. Только перемещение ползунка осуществляется не вручную, а при помощи электродвигателя, называемого сервоприводом. Знать устройство этих приборов просто необходимо, если есть желание изготовить стабилизатор напряжения 220В своими руками по схеме.

Электромеханические устройства отличаются высокой надежностью, и обеспечивают плавную регулировку напряжения. Характерные преимущества:

• Стабилизаторы работают под любой нагрузкой.
• Ресурс существенно больше, чем у прочих аналогов.
• Доступная стоимость (вполовину ниже, чем у электронных приборов)

К сожалению, при всех достоинствах присутствуют и недостатки:

• В силу механического устройства задержка срабатывания очень заметна.
• В таких приборах применяются угольные контакты, которые подвержены естественному износу с течением времени.
• Присутствие шума при работе, хоть и его практически не слышно.
• Малый рабочий диапазон 140-260 В.

Стоит заметить, что в отличие от инверторного стабилизатора напряжения 220В (своими руками по схеме его можно изготовить вопреки кажущимся сложностям), здесь еще имеется трансформатор. А что касается принципа работы, то анализ напряжения производится электронным блоком управления. Если он заметит значительные отклонения от номинального значения, он посылает команду на перемещение ползунка.

Ток регулируется путем подключения большего количества витков трансформатора. На тот случай, если прибор не успевает своевременно среагировать на чрезмерное превышение напряжения, в устройстве стабилизатора предусмотрено реле.

Электронные стабилизаторы

Принцип действия электронных приборов устроен немного иначе. Здесь в основе лежат несколько схем:

• тиристорная или семисторная;
• релейная;
• инверторная.

Работают такие устройства бесшумно, за исключением релейных стабилизаторов. У них переключение режимов осуществляется при помощи силовых реле, которыми управляет электронный блок управления. Поскольку они механически разъединяют контакты, то во время эксплуатации таких приборов время от времени слышен шум. Для кого-то это может быть серьезным минусом.

Поэтому лучшим выбором будет приобретение или изготовление инверторного стабилизатора напряжения 220В своими руками, схему которого найти несложно.

Другие электронные аналоги имеют специальные ключи тиристоры и семисторы и поэтому работают они в бесшумном режиме. Также это позволяет стабилизаторам срабатывать практически мгновенно. Среди прочих достоинств можно выделить:

• отсутствие нагрева;
• рабочий диапазон составляет 85-305 В (у релейных приборах он равен 100-280 В);
• компактные габариты;
• низкая стоимость (опять-таки применимо к релейным стабилизаторам).

Общий недостаток электронных устройств заключается в ступенчатой схеме регулировки напряжение электросети. К тому же тиристорные приборы имеют самую высокую стоимость, но в то же время и отличаются весьма долгим сроком службы.

Инверторная технология

Отличительной особенностью таких устройств является отсутствие трансформатора в конструкции прибора. Однако регулировка напряжения осуществляется электронным способом, а поэтому он относится к предыдущему типу, но является как бы отдельным классом.

Если есть желание изготовить самодельный стабилизатор напряжения 220В, схему которого нетрудно достать, то лучше выбрать именно инверторную технологию. Ведь тут интересен сам принцип работы. Инверторные стабилизаторы оснащаются двойными фильтрами, что позволяет минимизировать отклонения напряжения от номинального значения в пределах 0,5%. Поступающий в устройство ток, преобразуется в постоянное напряжение, проходит через весь прибор, а перед выходом снова принимает прежнюю форму.

Феррорезонансные аналоги

Принцип действия феррорезонансных стабилизаторов основывается на эффекте магниторезонанса, возникающий в той системе с дросселями и конденсаторами. В работе они немного похожи на электромеханические устройства, только вместо ползунка здесь ферромагнитный сердечник, перемещающийся относительно катушек.

Подобная система отличается высокой надежностью, однако имеет большие размеры и издает много шума при работе. Также присутствует серьезный недостаток - функционируют такие приборы лишь под нагрузкой.

Если ранее такая схема сетевого стабилизатора напряжения 220В пользовалась популярностью, то теперь от нее лучше отказаться. К тому же здесь не исключены синусоидальные искажения. По этой причине для современных бытовых электрических приборов такой вариант не подходит. Но если в хозяйстве имеются мощные электродвигатели, ручные инструменты, сварочные аппараты, то такие стабилизаторы еще применимы.

Феррорезонансные стабилизаторы были широко распространены в быту 20 или 30 лет назад. В то время через них питались старые телевизоры, поскольку имели особую конструкцию, которая не позволяло безопасно использовать электросеть напрямую. Существуют современные модели этих стабилизаторов, которые лишены многих недостатков, но стоят они очень дорого.

Самодельный аппарат

А какую можно реализовать схему стабилизатора напряжения 220В своими руками? Самый простой вариант стабилизатора состоит из минимального количества комплектующих:

• трансформатор;
• конденсатор;
• диоды;
• резистор;
• провода (для соединения микросхем).

Используя простейшие навыки, собрать устройство не так сложно, как может показаться. Но при наличии старого сварочного аппарата все упрощается, поскольку он практически уже собран. Однако проблема в том, что не у каждого человека найдется такой сварочный аппарата, а поэтому лучше подыскать другой способ для самодельного устройства.

По этой причине рассмотрим, как можно изготовить некоторый аналог симисторного стабилизатора. Данный прибор будет рассчитан на входной рабочий диапазон 130-270 В, а на выход будет подаваться от 205 до 230 В. Большая разница входного тока это скорее плюс, а вот для выходного - это уже минус. Но для многих бытовых приборов эта разница допустима.

Что касается мощности, то схема 220В, своими руками изготавливаемого, допускает подключение электроприборов до 6 кВт. Переключение нагрузки производится в течение 10 миллисекунд.

Преимущества самодельного устройства

У стабилизатора, изготовленного самостоятельно, есть своим плюсы и минусы, о которых непременно следует знать. Главные преимущества:

• низкая стоимость;
• ремонтопригодность;
• самостоятельное проведение диагностики.

Самое очевидное достоинство заключается в невысокой себестоимости. Все детали нужно будет приобрести по отдельности, а это все равно несравнимо с готовыми стабилизаторами.

В случае выхода из строя какого-нибудь элемента приобретенного стабилизатора напряжения, вряд ли его можно заменить самому. В этом случае остается только вызывать мастера на дом или везти его в сервисный центр. Даже если имеются определенные знания в области электротехники, найти подходящую деталь не так просто. Совсем другое дело, если прибор был изготовлен собственноручно. Все детали уже знакомы и для покупки новой, достаточно наведаться в магазин.

Если кто-либо ранее уже собирал схему стабилизатора напряжения 220В 10кВт своими руками, значит, человек уже разбирается во многих тонкостях. Это значит, что выявить неисправность не составит особого труда.

Недостатки, которые следует учитывать

Теперь коснемся некоторых минусов. Кто и как бы себя ни нахваливал, он не сможет тягаться с настоящими профессионалами по электрической части. По этой простой причине надежность самодельного стабилизатора будет уступать фирменным аналогам. Обусловлено это тем, что на производстве используются высокоточные контрольно-измерительные приборы, которых нет у рядовых потребителей.

Другой момент - более широкий рабочий диапазон напряжения. Если у магазинного варианта он составляет от 215 до 220В, то у аппарата, созданного в домашних условиях, этот параметр будет превышен в 2 или даже 5 раз. А это уже критично для большого количества современной бытовой техники.

Комплектующие

Чтобы собрать по схеме электронный стабилизатор напряжения 220В своими руками, не обойтись без таких компонентов:

• блока питания;
• выпрямителя;
• компаратора;
• контроллера;
• усилителей;
• светодиодов;
• узла задержки;
• автотрансформатора;
• оптронных ключей;
• выключателя-предохранителя.

Также нужен будет паяльник и пинцет.

Особенности домашнего производства

Все элементы будут размещаться на печатной плате размером 115х90 мм. Для чего можно взять фольгированный стеклотекстолит. Схему расположения всех рабочих компонентов можно распечатать на лазерном принтере, а после перенести все, используя утюг. Сам пример ниже.

Теперь можно переходить к изготовлению трансформаторов. И здесь не все так просто. Всего нужно изготовить два элемента. Для первого нужно взять:

• магнитопровод с площадью сечения 187 мм 2 ;
• провода ПЭВ-2 в количестве трех штук.

Причем один из проводов должен быть толщиной 0,064 мм, а другой - 0,185 мм. Для начала создается первичная обмотка с количеством витков - 8669. У последующих обмоток витков поменьше - 522.

Электрическая схема стабилизатора напряжения 220В предусматривает наличие двух трансформаторов. Поэтому после сборки первого элемента стоит переходить к изготовлению второго. А для этого уже нужен тороидальный магнитопровод. Обмотка здесь также делается из провода ПЭВ-2, разве что число витков будет равным 455. Кроме того, от второго трансформатора должны исходит семь отводов. Для первых трех нужен провод диаметром 3 мм, а остальные 4 будут из шин сечением 18 мм². Благодаря этому трансформатора не будет нагреваться во время использования стабилизатора.

Задачу можно существенно упростить, если взять два уже готовых элемента ТПК-2-2 12В и соединить их последовательно. Все прочие необходимые детали нужно приобрести в магазине.

Сборочный процесс

Сборка стабилизатора начинается с установки микросхемы на теплоотвод. Это может быть алюминиевая пластина площадью не менее 15 см 2 , на которой также следует расположить симисторы. Для эффективной работы стабилизатора не обойтись без микроконтроллера, для чего можно использовать микросхему КР1554ЛП5.

Конечно, это не схема 220В, но для бытовых нужд такого прибора вполне достаточно. На следующем этапе нужно расположить светодиоды, причем брать нужно мигающие. Однако можно использовать и прочие, к примеру, АЛ307КМ либо L1543SRC-Е, у которых яркое красное свечение. Если по какой-нибудь причине не удастся расположить их как того требует схема, можно разместить их в любом удобном месте.

Если кто-либо увлекался подобными сборками ранее, то собрать собственный стабилизатор не составит большого труда. Это не только обогащение опыта, но и существенная экономия, поскольку несколько тысяч рублей останутся нетронутыми.

Необходимо правильно реализовать схему подключения И тут есть два способа:

1. После счетчика - подходит, когда нужно защитить всю электросеть квартиры или дома. Непосредственно на выход от электросчетчика ставится автомат, а регулятор напряжения подключается уже к его выводу. К самому стабилизатору при необходимости тоже можно подключить автоматический выключатель.
2. Подключение в розетку - в этом случае под защитой окажутся только те приборы, которые подключены к регулятору.

В процессе работы прибор будет греться, а тесное пространство не обеспечит должное охлаждение. В результате стабилизатор быстро выйдет из строя. Оптимальный вариант в этом случае - открытая площадка.

Если это невозможно в силу разных причин, специально для прибора можно соорудить нишу. При этом необходимо выдержать не менее 10 см от поверхности ниши до стенок стабилизатора. После сборки устройства стоит его проверить и обратить внимание на наличие каких-либо посторонних шумов.

После того как по 220В своими руками успешно создан, не стоит думать, что на этом все заканчивается. Необходимо каждый год проводить профилактические работы, которые связаны с осмотром стабилизатора и перетяжкой контактов при необходимости. Только так можно быть уверенным в том, что самодельный «продукт» будет работать также эффективно, как и производственные аналоги.

В качестве заключения

Вне всякого сомнения, самостоятельное изготовление стабилизатора требует определенных знаний и навыков. Также нужно понимать, как именно работают такие устройства, и знать некоторые нюансы. Помимо этого, потребуется приобрести все необходимые комплектующие и выполнить правильный монтаж.

Возможно, вся работу для кого-то покажется сложной. Поэтому если нет уверенности в своих силах, то лучше пойти в магазин не за деталями, а за самим прибором. К тому же на все модели предусмотрен определенный гарантийный период.

Приборы для стабилизации напряжения сети применяются уже не одно десятилетие. Многие модели давно не используются, а другие пока не нашли широкого распространения, несмотря на высокие характеристики. Схема стабилизатора напряжения не является чем-то слишком сложным. Принцип работы и основные параметры различных стабилизаторов следует знать тем, кто ещё не определился с выбором.

Виды стабилизаторов напряжения

В настоящее время применяются следующие виды стабилизаторов:

• Феррорезонансные;
• Сервоприводные;
• Релейные;
• Электронные;
• Двойного преобразования.

Феррорезонансные стабилизаторы конструктивно являются самыми простыми устройствами. Они состоят из двух дросселей и конденсатора и работают на принципе магнитного резонанса. Стабилизаторы такого типа отличаются высокой скоростью срабатывания, очень большим сроком эксплуатации и могут работать в широком диапазоне напряжения на входе. В настоящее время их можно встретить в медицинских учреждениях. В быту практически не применяются.

Принцип действия сервоприводного или электромеханического стабилизатора основан на изменении величины напряжения с помощью автотрансформатора. Устройство отличается исключительно высокой точностью установки напряжения. Вместе с тем скорость стабилизации самая низкая. Электромеханический стабилизатор может работать с очень большими нагрузками.

Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции трансформатор с секционированной обмоткой. Выравнивание напряжения осуществляется с помощью группы реле, которые срабатывают по командам с платы контроля напряжения. Прибор имеет относительно высокую скорость стабилизации, но точность установки заметно ниже за счёт дискретного переключения обмоток.

Электронный стабилизатор работает по такому же принципу, только секции обмотки регулирующего трансформатора переключаются не с помощью реле, а силовыми ключами на полупроводниковых приборах. Точность электронного и релейного стабилизатора приблизительно одинаковая, но скорость электронного устройства заметно выше.

Стабилизаторы двойного преобразования , в отличие от других моделей, не имеют в своей конструкции силового трансформатора. Коррекция напряжения осуществляется на электронном уровне. Устройства этого типа отличаются высокой скоростью и точностью, но их стоимость намного выше, чем у других моделей. Стабилизатор напряжения 220 вольт своими руками, несмотря на кажущуюся сложность, может быть реализован именно на инверторном принципе.

Электромеханический стабилизатор

Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов:

• Входной фильтр;
• Плата измерения напряжения;
• Автотрансформатор;
• Серводвигатель;
• Графитовый скользящий контакт;
• Плата индикации.

В основе работы лежит принцип регулировки напряжения путём изменения коэффициента трансформации. Это изменение осуществляется перемещением графитового контакта по свободной от изоляции обмотке трансформатора. Перемещение контакта осуществляется серводвигателем.

Напряжение сети поступает на фильтр, состоящий из конденсаторов и ферритовых дросселей. Его задача максимально очистить приходящее напряжение от высокочастотных и импульсных помех. В плате измерения напряжения заложен определённый допуск. Если напряжение сети в него укладывается, то оно сразу поступает на нагрузку.

При отклонении напряжения сверх допустимого, плата измерения напряжения подаёт команду на узел управления серводвигателем, который перемещает контакт в сторону увеличения или уменьшения напряжения. Как только величина напряжения придёт в норму, серводвигатель останавливается. Если напряжение сети нестабильно и часто изменяется, сервопривод может отрабатывать процесс регулирования практически постоянно.

Схема подключения стабилизатора напряжения малой мощности не представляет ничего сложного, поскольку на корпусе установлены розетки, а включение в сеть осуществляется шнуром с вилкой. На более мощных устройствах сеть и нагрузка подключаются с помощью винтовой колодки.

Релейный стабилизатор

В релейном стабилизаторе имеется почти такой же набор основных узлов:

• Сетевой фильтр;
• Плата контроля и управления;
• Трансформатор;
• Блок электромеханических реле;
• Устройство индикации.

В этой конструкции коррекция напряжения осуществляется ступенчато, с помощью реле. Обмотка трансформатора разделена на несколько отдельных секций, каждая из которых имеет отвод. Релейный стабилизатор напряжения имеет несколько ступеней регулирования, число которых определяется количеством установленных реле.

Подключение секций обмотки, а, следовательно, и изменение напряжения может осуществляться либо аналоговым, либо цифровым способом. Плата управления, в зависимости от изменения напряжения на входе, подключает необходимое количество реле для обеспечения напряжения на выходе, соответствующего допуску. имеют самую низкую цену среди этих приборов.

Пример схемы релейного стабилизатора

Еще одна схема стабилизатора релейного типа

Электронный стабилизатор

Принципиальная схема стабилизатора напряжения этого типа имеет лишь небольшие отличия от конструкции с электромагнитными реле:

• Фильтр сети;
• Плата измерения напряжения и управления;
• Трансформатор;
• Блок силовых электронных ключей;
• Плата индикации.

Принцип работы не отличается от принципа работы релейного устройства. Единственное отличие заключается в применении электронных ключей вместо реле. Ключи представляют собой управляемые полупроводниковые вентили – тиристоры и симисторы. Каждый из них имеет управляющий электрод, подачей напряжения на который вентиль можно открыть. В этот момент и происходит коммутация обмоток и изменение напряжения на выходе стабилизатора. Стабилизатор отличается хорошими параметрами и высокой надёжностью. Широкому распространению мешает высокая стоимость прибора.

Стабилизатор двойного преобразования

Это устройство, называемое так же , по своей конструкции и техническим решениям, полностью отличается от всех других моделей. В нем отсутствует трансформатор и элементы коммутации. В основу его работы положен принцип двойного преобразования напряжения. Из переменного напряжения в постоянное, и обратно в переменное.

В статье рассматривается возможность безразрывного переключения цепей переменного тока с помощью электромеханических реле. Показана возможность уменьшения эрозии контактов реле и, как следствие повышение долговечности и уменьшение помех от работы на примере стабилизатора напряжения сети для квартиры.

Идея

Встретил в интернете рекламу на сайте ООО "Прибор", г. Челябинск:
Стабилизаторы напряжения марки Селен, выпускаемые нашим предприятием, основаны на принципе ступенчатого регулирования напряжения путем безразрывного переключения обмоток автотрансформатора (патент на изобретение № 2356082). В качестве ключей используются мощные быстродействующие реле.
Приведены картинки переключений (слева "Селен", справа - с обычными характеристиками)

Меня эта информация заинтересовала, я вспомнил, что в кинопередвижке "Украина" тоже было безразрывное переключение напряжения – там, на время переключения между смежными контактами переключателя подключался проволочный резистор. Я стал искать в интернете, что-либо полезное по этому поводу. Ознакомиться с изобретением №2356082 я не смог.

Мне удалось найти статью "Типы стабилизаторов напряжения", где рассказывалось о возможности подключения диода к контактам реле в момент переключения. Идея заключается в том, чтобы в переменном напряжении произвести переключение во время положительного полупериода. При этом можно подключить диод параллельно контактам реле на время переключения.

Что дает такой способ? Переключение 220В меняется на переключение всего 20В, и так как нет разрыва тока нагрузки, то и практически нет дуги. Кроме того, при малых напряжениях дуга практически не возникает. Нет дуги – контакты не подгорают и не изнашиваются, надежность увеличивается в 10 и более раз. Долговечность контактов будет определяться только механическим износом, а он составляет 10 миллионов переключений.

На базе этой статьи были взяты самые обычные реле и измерены время отключения, время нахождения в разорванном состоянии и время включения. Во время измерений увидел на осциллографе дребезг контактов, который вызывал большое искрение и эрозию контактов, что резко уменьшает ресурс работы реле.

Для реализации и проверки этой идеи был собран релейный стабилизатор переменного тока мощностью 2 кВт, для питания квартиры. Вспомогательные реле подключают диод только на время переключения основного реле во время положительного полупериода. Оказалось, что реле имеют значительные времена задержки и дребезга, но, тем не менее операцию переключения удалось умесить в один полупериод.

Принципиальная схема

Состоит из автотрансформатора переключаемого как по входу, так и по выходу при помощи реле.
В схеме применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером. Выходное напряжение через делитель R13, R14, R15, R16 поступает на вход микроконтроллера через конденсатор C10 .
Питание реле и микросхемы осуществляется через диод D3 и микросхему U1 . Кнопка SB1 совместно с резистором R1 служат для калибровки стабилизатора. Транзисторы Q1-Q4 – усилители для реле.
Реле Р1 и Р2 – основные, а реле Р1а и Р2а совместно с диодами D1 и D5 и замыкают цепь во время переключения основных реле. Для уменьшения времени отключения реле в усилителях реле, применены транзисторы BF422 и обмотки реле шунтированы диодами 1N4007 и диодами Зенера на 150 Вольт, включенными встречно.
Для уменьшения импульсных помех, попадающих из сети, на входе и выходе стабилизатора стоят конденсаторы C1 и C11.
Трехцветный светодиод индицирует уровни напряжения на входе стабилизатора: красный – низкое, зеленый – норма, синий – высокое.

Программа

Программа написана на языке СИ (mikroC PRO for PIC), разбита на блоки и снабжена комментариями. В программе применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером, что позволило упростить схему. Микропроцессор применен PIC16F676 .
Блок программы zero ожидает появление спадающего перехода через ноль
По этому перепаду происходит либо измерение величины переменного напряжения, либо начинается переключение реле.
Блок программы izm_U измеряет амплитуды отрицательного и положительного полупериодов

В основной программе производиться обработка результатов измерений и если необходимо дается команда на переключение реле.
Для каждой группы реле написаны отдельные программы включения и выключения с учетом необходимых задержек R2on , R2off , R1on и R1off .
5-й бит порта C задействован в программе для подачи импульса синхронизации на осциллограф, чтобы можно было посмотреть на результаты эксперимента.

Технические характеристики

При изменении входного напряжения в пределах 195-245 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 7%. При изменении входного напряжения в пределах 185-255 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 10%
Выходной ток в длительном режиме 9 А.

Детали и конструкция

При сборке использован трансформатор ТПП 320-220-50 200 Вт. Обмотки его соединены на 240 Вольт, что позволило уменьшить ток холостого хода. Основные реле TIANBO HJQ-15F-1 , а вспомогательные LIMING JZC - 22F .
Все детали установлены на печатной плате, закрепленной на трансформаторе. Диоды D1 и D5 должны выдерживать ток 30-50А в течение времени переключения (5-10 мсек).

Прибор повешен на стене и закрыт кожухом из жести

Настройка

Налаживание устройства заключается в проверке безобрывного переключения и установке номинального напряжения 220 Вольт с помощью построечного резистора R15 и кнопки SB1.
Необходимо подать на вход напряжение от ЛАТР"а через лампу накаливания мощностью 100 – 150 Вт, установить напряжение 220 Вольт и удерживая кнопку добиться зеленого свечения, вращая построечный резистор.
После этого кнопку отпустить, вольтметр подключить к выходу устройства и вращая ЛАТР проверить пороги переключения: нижний 207 Вольт и верхний 232 вольта. При этом лампа накаливания при переключениях не должна вспыхивать или светиться, что свидетельствует о правильной работе. Также работу безобрывного переключения можно увидеть на осциллографе, для этого надо подключить внешний запуск к порту RC5 и наблюдать выходное напряжение стабилизатора в, изменяя входное напряжение. В моменты переключений синусоида на выходе не должна разрываться.
При напряжении на выходе меньше 187V горит красный диод, а зеленый мигает.
При напряжении на выходе больше 242V горит синий диод, а зеленый мигает.

Стабилизатор работает у меня 3-й месяц и показал себя очень хорошо. До этого у меня работал стабилизатор предыдущей разработки . Он работал хорошо, но иногда в момент его переключения срабатывал источник бесперебойного питания компьютера. С новым стабилизатором эта проблема исчезла безвозвратно.

Учитывая, что в реле резко уменьшилась эрозия контактов (практически нет искрения), можно было бы в качестве основных использовать менее мощные реле (LIMING JZC - 22F).

Замеченные недостатки

Довольно сложно было подобрать в программе время задержки реле.
Для такого включения желательно применять более быстродействующие реле.

Выводы

a) Безобрывное переключение цепей переменного тока с помощью реле – вполне реальная и разрешимая задача.
b) Можно в качестве вспомогательного реле применить тиристор или симистор, тогда на реле не будет падения напряжения, а симистор за 10 мсек не успеет нагреться.
c) В таком режиме искрение контактов резко уменьшается, а долговечность возрастает, и уменьшаются помехи от переключений реле

Использованы источники

1. на сайте “Энергосбережение в Украине”
2. Официальный web-сайт предприятия ООО "Прибор", г. Челябинск
3. Даташиты на детали

Файлы

Схема, чертеж печатной платы и программа с прошивкой
▼ 🕗 12/08/12 ⚖️ 211,09 Kb ⇣ 165 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

По установленному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), напряжение в линии от промышленных источников питания подается с частотой 50±0,2 Гц и 230В±10 %. Несоблюдения определенных правил установки электроустановок при монтажных работах в процессе эксплуатации вызывают аварийные ситуации. В этих случаях установленные параметры сети могут существенно отклоняться, что отрицательно воздействует на оборудование, которое используется в качестве нагрузки. Особенно чувствительна к скачкам напряжения старая бытовая техника: стиральные машины, холодильники, кондиционеры, пылесосы и ручные электроинструменты. Для исключения этих отрицательных явлений напряжение сети стабилизируется до 220 вольт.

В случаях повышенного напряжения обмотки электродвигателей перегреваются, коллектора быстро изнашиваются, возможны пробои изоляционного слоя и межвитковое замыкание в обмотках. При заниженном напряжении двигатели запускаются рывками или не запускаются вообще, это приводит к преждевременному износу элементов пускового оборудования. Контакты на магнитных пускателях искрят и пригорают, световые приборы работают не на полную мощность и светятся тускло. Оптимальным вариантом стабилизировать параметры напряжения в сети без отрицательных последствий считается применение в схеме питания вольтодобавочного трансформатора, напряжение вторичной обмотки которого складывается с сетевым, приближая его к установленным параметрам.

В новых образцах радиоэлектронной аппаратуры, телевизорах, персональных компьютерах, видео,- или аудиоплеерах устанавливаются импульсные блоки питания, они эффективно выполняют работу стабилизирующих элементов. Импульсный блок питания в состоянии поддерживать нормальную работу аппаратуры при напряжении сети в пределах от 160 до 230В. Такой способ надежно защищает оборудование от выгорания отдельных элементов входной цепи при перенапряжении в сети. Для защиты устаревших видов техники используются отдельные стабилизаторы напряжения, через которые подключаются приборы. Такие стабилизаторы продаются в специализированных магазинах, но при желании и наличии определенных знаний и практических навыков простейшие схемы можно собрать самостоятельно. Многие любители делают стабилизатор напряжения своими руками.

Виды стабилизаторов напряжения

В зависимости от мощности нагрузки в сети и других условий эксплуатации, используются различные модели стабилизаторов:

• Феррорезонансные стабилизаторы считаются самыми простыми, в них применяется принцип магнитного резонанса. Схема включает в себя всего два дросселя и конденсатор. Внешне он похож на обычный трансформатор с первичной и вторичной обмотками на дросселях. Такие стабилизаторы имеют большой вес и габариты, поэтому почти не используются для бытовой аппаратуры. Благодаря высокому быстродействию, эти приборы применяются для медицинского оборудования;

• Сервоприводные стабилизаторы обеспечивают регулировку напряжения автотрансформатором, реостатом которого управляет сервопривод, получающий сигналы с датчика контроля напряжения. Электромеханические модели могут работать с большими нагрузками, но имеют малую скорость срабатывания. Релейный стабилизатор напряжения имеет секционную конструкцию вторичной обмотки, стабилизация напряжения производится группой реле, сигналы на замыкание и размыкание контактов которых поступают с платы управления. Таким образом, осуществляется подключение нужных секций вторичной обмотки для поддержания выходного напряжения в пределах установленных величин. Скорость регулировки осуществляется быстро, но точность установки напряжения невысокая;

• Электронные стабилизаторы имеют аналогичный принцип, как и релейные, но вместо реле используются тиристоры, симисторы или полевые транзисторы для выпрямления соответствующей мощности, в зависимости от тока нагрузки. Это значительно повышает скорость переключения секций вторичной обмотки. Бывают варианты схем без трансформаторного блока, все узлы выполнены на полупроводниковых элементах;

• Стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием осуществляют регулировку по инверторному принципу. Эти модели преобразуют переменное напряжение в постоянное, потом обратно в переменное напряжение, на выходе преобразователя формируется 220В.

Схема стабилизатора не преобразует напряжение сети. Инвертор постоянного напряжения в переменное при любом напряжении на входе генерирует на выходе 220В переменного тока. Такие стабилизаторы совмещают высокую скорость срабатывания и точность установки напряжения, но имеют высокую цену по сравнению с ранее рассмотренными вариантами.

Схема электронного стабилизатора напряжения

Рассмотрим более подробно, как сделать электронный стабилизатор напряжения своими руками на 220В, сборку схемы и настройку. Схема такого стабилизатора проста и востребована у потребителей, проверена временем.

Основные технические характеристики:

• Диапазон входного напряжения сети – 160-250В;
• Напряжение на выходе после стабилизации – 220В;
• Допустимая мощность, потребляемая нагрузкой, – 2 кВт;

Такой мощности вполне достаточно, чтобы подключить через стабилизатор один или несколько ценных бытовых приборов, чувствительных к перепадам напряжения. Вес и габариты прибора зависят от корпуса, основные элементы, трансформатор и плату можно разместить в готовой коробке или корпусе от другой электротехники.

Практика показывает, что самодельный стабилизатор напряжения при сборке имеет некоторые сложности: одним из трудоемких процессов в сборке схемы стабилизатора является изготовление трансформатора, но в нашем случае эту работу можно упростить. Для данной схемы на стабилизатор напряжения 220в идеально подходят трансформаторы марки ТС180-ТС320, в торговых сетях их может не быть, но в старых телевизорах и на рынках можно купить за 300-500 рублей.

Трансформаторы серий ТН, ТПП тоже неплохо показали свою работу в составе этой схемы. Вторичные обмотки этих трансформаторов выдают напряжение от 24 до 36 вольт, выдерживают токи нагрузки до 8А.

Основные элементы и принцип работы схемы

На первичную обмотку трансформатора поступает сетевое напряжение 160-250В, после трансформации с выхода вторичной обмотки напряжение 24-36 подается на диодный мост VD1. Ключевой транзистор VT1 подключен в цепь через стабилизатор напряжения DA1 c переменным сопротивлением R5, которым регулируется напряжение на выходе стабилизатора. Параллельный стабилизатор DA1 и диодный мост VD2 контролируют напряжение ошибки и усиливают его.

При повышении напряжения сети увеличивается напряжение вторичной обмотки и на конденсаторе С3, что приводит к открытию стабилитрона DA1, таким образом, шунтируется напряжение на резисторе R7. Это приводит к падению напряжения на затворе транзистора VT1, он закрывается, на выходных контактах стабилизированного напряжения ХТ3, ХТ4 его увеличение ограничивается.

При пониженном напряжении на первичной обмотке происходит обратная реакция: снижается напряжение на вторичной обмотке, закрывается стабилитрон DA1, транзистор открывается, напряжение на вторичной обмотке растет.

Светодиод HL1 показывает состояние ключевого транзистора, когда он открыт, на вторичную обмотку подается дополнительное напряжение, диод светится. Стабилитрон VD3 ограничивает напряжение до установленного наминала, защищая затвор транзистора от перенапряжения.

Транзистор устанавливается на дюралевый радиатор 50x50x10 мм, обычно этого достаточно для отвода тепла, провода силовой линии должны быть сечением не менее 4 мм2, провода в цепях управления – меньшего сечения.

Предохранители FU1, FU2 желательно ставить плавкие на 8-10 А.

Характеристики элементов схемы

Наименование детали	Марка	Номинальное значение	Количество
DА1	Ис источника опорного напряжения	TL431	*
VТ1	MOSFET-транзистор	IRF840	*
VD1	Диодный мостик	RS805	*
VD2	Выпрямляющий диод	RL102	****
VD3	Паралельный стабилитрон	КС156Б	*
C1	Конденсатор (емкость)	0.1 mkf \400 В	*
C2	Конденсатор(электролит)	10 mkf \450 В	*
C3	Электролитический конденсатор	47 mkf 25 В	*
C3	Конденсатор	1000 pF	*
C4	Конденсатор	0.22 mF	*
R1	Сопротивление	5600 Ω	*
R2	Сопротивление	2200 Ω	*
R3	Сопротивление	1500 Ω	*
R4	Сопротивление	8200 Ω	*
R5	Переменный резистор	2200 Ω	*
R6	Сопротивление	1000 Ω	*
R7	Сопротивление	1200 Ω	*
Т1	Трансформатор	ТС320	*
НL1	Светодиод	АЛ307Б	*
FU1, FU2	Предохранитель	10 A	**
SА1	Переключатель		*
ХТ1-ХТ4	Вилка с клеммой заземления		**

Для монтажа всех элементов используется печатная плата, изготовление которой требует более детального рассмотрения в отдельной теме. При необходимости можно заказать изготовление платы для данной схемы у специалистов, которые занимаются этим профессионально на сайте http://megapcb.com/ .

Как видно, схема стабилизатора напряжения 220в своими руками собирается несложно и надежно работает.

Очень важно! После сборки требуется отрегулировать пределы стабилизации выходного напряжения. Для этого на выход стабилизатора подключается обычная лампа накаливания 100-200 Вт, далее нужно выставить переменным резистором R5 на выходе 225В. Потом подключить больше нагрузку до 1.5 кВ и довести напряжение до 220В. Измерения можно проводить обычным мультиметром или установить в схему стрелочный вольтметр. После 10 минут работы на максимальной нагрузке потрогайте, как сильно разогрелся транзистор, при необходимости увеличьте размеры радиатора.

Важно! Не забывайте, что транзистор на радиатор крепится с использованием теплопроводящей пасты через слюдяную прокладку. В целях безопасности на входе стабилизатора используйте трехпроводной шнур или кабель с вилкой, у которой есть заземляющая клемма. Заземляющий провод подключите к нейтральной линии на плате и корпусу, особенно когда он металлический.

Видео

Современная сеть электропитания работает таким образом, что в ней очень часто меняется напряжение. Конечно, изменение тока являются допустимым, но в любом случае оно не должно быть больше десяти процентов от номинальных 220 вольт.

Данная норма отклонения должна соблюдаться как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения напряжения. Однако такое состояние сети электропитания является большой редкостью, так как ток в ней характеризуется большими изменениями.

Такие изменения очень не «нравятся» электроприборам, которые могут потерять не только свои проектные возможности, а еще могут выйти из строя. Для устранения такого негативного сценария люди используют различные стабилизаторы.

Сегодня рынок предлагает очень много различных моделей, большая часть из которых стоит больших денег. Другая же часть не может похвастаться надежностью работы.

И что же делать тогда, если нет желания переплачивать или покупать некачественный продукт? В этой ситуации можно сделать стабилизатор напряжения своими руками.

Конечно, можно сделать различные виды стабилизационных приборов. Одним из наиболее эффективных является симисторный. Собственно его сборка и будет рассмотрена в этой статье.

Характеристики собираемого устройства

Этот стабилизационный аппарат не будет чувствительным к частоте напряжения, которое подается через общую сеть. Выравнивание тока будет осуществляться при условии, если на входе будет больше 130-ти и меньше 270-ти вольт.

Подключенные приборы будут получать ток, который имеет больше 205-ти и меньше 230-ти вольт. К этому стабилизационному устройству можно будет подключить электроприборы, общая мощность которых может быть равной шести киловаттам.

Стабилизационный прибор будет осуществлять переключение нагрузки за 10 миллисекунд.

Устройство стабилизационного прибора

Общая схема этого стабилизационного устройства подается на рисунке:

Рис. 1. Строение стабилизационного прибора.

1. Блока питания, в состав которого входят конденсаторы С2 и С5, компаратор DA1, тепло-электрический диод VD1 и трансформатор Т1.
2. Узла, который будет задерживать включение нагрузки. Он состоит из резисторов R1-R5, транзисторов VT1-VT3 и конденсатора С1.
3. Выпрямителя, который будет измерять амплитуду напряжения. Он состоит из конденсатора С2, диода VD2, стабилитрона VD2 и делителей R14, R13.
4. Компаратора напряжения. Его состав предполагает наличие резисторов R15-R39 и компараторов DA3 и DA2.
5. Логического контроллера, который находится на микросхемах с отметкой DD1…5.
6. Усилителей, которые в основе имеют транзисторы VT4…12 и токоограничивающие резисторы R40...48.
7. Индикаторных светодиодов HL1-HL9.
8. Оптронных ключей (их количество равняется цифре семь). Каждый оснащается симисторами VS1…7, резисторами R6…12 и оптосимисторами U1-U7.
9. Автоматического выключателя-предохранителя QF1.
10. Автоматического трансформатора Т2.

Принцип работы

Каким же образом работает наш стабилизатор сетевого напряжения, который легко делается своими руками?

После того, как включается питание конденсатор С1 находится в разряженном состоянии, транзистор VT2 открыт, а VT2 является закрытым. Также закрытым является транзистор VT3. Именно через него будет подаваться ток на каждый светодиод и симисторный оптотрон.

Поскольку этот транзистор является закрытым, светодиоды не светятся, каждый симистор является закрытым и нагрузка отключена. В это время электрический ток проходит через резистор R1 и попадает в С1. Далее происходит зарядка этого конденсатора.

Интервал задержки длится всего лишь три секунды. За это время осуществляются все переходные процессы, и после окончания происходит срабатывание триггера Шмитта, основу которого составляют транзисторы VT1 и VT2.

Напряжение, которое выходит с третьей обмотки Т1, выпрямляется диодом VD2 и конденсатором С2. Далее ток проходит через делитель R13…14. Из R14 напряжение, уровень которого является пропорциональным количеству вольт в сети, входит в каждый неинвертирующий вход компараторов.

Количество компараторов равняется восьми и все они находятся на микросхемах DA2 и DA3. В этот же момент на инвертирующий вход каждого компаратора входит постоянный образцовый ток. Его подают резисторные делители R15...23.

После этого в игру вступает контроллер, который осуществляет обработку сигнала на входе у каждого компаратора.

Особенности работы

Когда входное количество вольт является меньшим 130-ти, на выходах каждого компаратора фиксируется логический уровень низкой величины. В это время в открытом состоянии находится транзистор VT4 и мигает первый светодиод.

Он сообщает о том, что сеть характеризуется очень низким уровнем напряжения. Это означает, что регулируемый стабилизатор напряжения, сделанный своими руками, не может выполнить свою функцию.

Каждый его симистор является закрытым и нагрузка находится в отключенном состоянии.

Когда число входных вольт колеблется от 130-ти до 150-ти, то сигналы 1 и А характеризуются высоким значением логического уровня. Этот уровень всех других сигналов является низким. В этой ситуации открывается транзистор VT5 и загорается второй светодиод.

Происходит открытие оптосимистора U1.2 и симистора VS2. Именно через последний будет проходить нагрузка. Далее она войдет в верхний вывод обмотки автоматического трансформатора Т2.

Если входное количество вольт находится в диапазоне 150-170 вольт, то сигналы 2, 1 и В характеризуются высоким значением логического уровня. Этот уровень всех других сигналов является низким.

При таком входном количестве вольт происходит открытие транзистора VT6, включение третьего светодиода. В это время открывается второй симистор (VS2) и ток передается на той вывод обмотки Т2, который является вторым сверху.

Созданный своими руками стабилизатор напряжения, который сможет способен подать 220 В, будет переключать соединения с обмотками второго трансформатора при условии, если уровень входного напряжения будет достигать 190-ти, 210-ти, 230-ти и 250-ти вольт.

Для производства такого стабилизатора нужно взять печатную плату, которая имеет размеры 115х90 миллиметров. Основным элементом, из которого она должна быть изготовлена, должен быть односторонний фольгированный стеклотексолит. Размещение элементов на плате подается ниже.

Рис. 2. Схема размещения элементов на плате.

Такую плату можно легко напечатать на лазерном принтере. Далее используют утюг. Часто для создания файлов печати, в которых и хранятся макеты таких плат, используется программа Sprint Loyout 4.0. Именно с помощью нее удобно изготавливать печатные платы.

Изготовление трансформаторов

Что касается трансфоматоров Т1 и Т2, то их можно сделать вручную.

Для изготовления Т1, мощность которого будет рассчитана на три киловатта, нужно подготовить магнитопровод, площадь сечения которого должна составлять 1,87 кв. сантиметров, а также три провода ПЭВ-2.

Первый должен иметь диаметр 0,064 миллиметра. С помощью него создают первую обмотку. Число ее витков должно составлять 8 669.

Два других провода используются для создания других двух обмоток. Эти провода должны иметь одинаковый диаметр, а именно 0,185 миллиметров. Количество витков в каждой обмотке должно равняться 522.

Полезный совет: Также можно взять два готовых трансформатора ТПК-2-2x12В, которые должны быть последовательно соединены.

Схема соединения ниже:

Рис. 3. Соединение двух трансформаторов ТПК-2-2x12В.

Для создания трансформатора Т2 с мощностью в 6 киловатт, используют тороидальный магнитопровод. Обмотку делают с помощью провода ПЭВ-2. Количество витков - 455.

В этом трансформаторе нужно сделать семь отводов. Первые три отводы мотаются с помощью провода, который в диаметре имеет три миллиметра. Для создания других четырех используются шины. Их сечение должно составлять 18 квадратных миллиметров. Благодаря сечению такой величины Т2 не будет греться.

Отводы делают на 398, 348, 305, 266, 232 и 203 витках. Отсчет витков начинается с самого нижнего отвода. При этом ток из сети должен идти через отвод 266-го витка.

Необходимые компоненты

Что касается других элементов стабилизатора, который собирается своими руками и который будет подавать постоянное напряжение, то их лучше купить в магазине.

Так, нужно осуществить закупку:

1. - оптронов симисторных MOC3041 (их нужно семь штук);
2. - семи симисторов BTA41-800B;
3. - стабилизатора КР1158ЕН6А (DA1);
4. - двух компараторов LM339N (для DA2 и DA3);
5. - двух диодов DF005M (на схеме VD2, VD1)
6. - трех проволочных резисторов СП5-2 или СП5-3 (для R25, R14 и R13);
7. - семи резисторов С2-23, которые имеют допуск не менее одного процента (для R16...R22);
8. - тридцати любых резисторов, имеющих допуск в 5 процентов;
9. - семи токоограничительных резисторов. Они будут пропускать ток, сила которого равняется 16 мА (для R41-47).
10. - четырех любых оксидных конденсаторов (для С5, С1-С3);
11. - четырех керамических или пленочных конденсаторов (С4, С6...С8);
12. - включателя-предохранителя.

Полезный совет: семи симисторных оптронов MOC3041 возможно заменить MOC3061. Стабилизатор КР1158ЕН6А можно легко заменить КР1158ЕН6Б. Компаратор К1401СА1 является отличным аналогом LM339N. В качестве диодов можно применить и КЦ407А.

Микросхему КР1158ЕН6А надо монтировать на теплоотвод. Для его создания берут алюминиевую пластину, площадь которой должна превышать 15 квадратных сантиметров.

Также на теплоотвод должны устанавливаться симисторы. Для всех семи симисторов можно использовать один теплоотвод, который должен иметь охлаждающую поверхность. Ее площадь должна быть большей, чем 1 600 квадратных сантиметров.

Наш стабилизатор переменного напряжения, который изготавливается своими руками, должен быть оснащен и микросхемой КР1554ЛП5, которая будет выполнять роль микроконтроллера.

Выше отмечалось, что прибор предполагает наличие девяти светодиодов. На представленной выше схеме они располагаются таким образом, чтобы могли попасть в соответствующие отверстия на передней панели самого прибора.

Полезный совет: если конструкция корпуса не позволяет смонтировать их так, как показано на схеме, то их можно разместить и на той стороне, на которые находятся печатные проводники.

Светодиоды должны быть мигающими.

Полезный совет: можно взять и такие светодиоды, которые не мигают. Они должны выдавать красный цвет повышенной яркости. Для этого можно взять L1543SRC-Е или АЛ307КМ.

Конечно, можно осуществить сборку и более простых стабилизационных приборов, которые будут обладать своими особенностями.

Преимущества и недостатки перед фабричными

Если говорить о преимуществах стабилизационных устройств, сделанными своими руками, то главной из них является меньшая стоимость. Как уже отмечалось выше, производители запрашивают довольно высокие цены. Сборка своего же обойдется дешевле.

Еще одним преимуществом можно назвать и возможность облегченного самостоятельного ремонта стабилизатора напряжения, который был сделан своими руками. Здесь имеется в виду то, что каждый, кто собрал такое устройство, разбирается в его строении и понимает принцип работы.

В случае выхода из строя какого-либо элемента разработчик может легко обнаружить сломанный компонент и заменить его. Легкая замена обусловлена и тем, что практически каждый элемент ранее был куплен в магазине и его легко найти во многих других.

К недостаткам можно отнести невысокий уровень надежности таких стабилизаторов. На предприятиях существует очень много измерительного и специального оборудования, которое дает возможность разработать очень качественные модели стабилизационных приборов.

Также предприятия имеют большой опыт в создании различных моделей и допущенные ранее ошибки однозначно исправляются. Это сказывается как на качестве, так и надежности заводских стабилизационных приборов.

Недостатком является и сложная настройка.

Видео.

На видео ниже представлено, как собрать стабильный регулятор напряжения, например для управления лампами накаливания и светодиодами.