Релейный стабилизатор напряжения 220V без разрыва цепи.

Принципиальная схема простого стабилизатора на основе расширительных элементов: 1 — первый расширительный элемент; 2 — второй расширительный элемент; 3 — конденсатор; 4 — сторона входного напряжения; 5 — сторона выходного напряжения.

Мощный стабилизатор напряжения своими руками: принципиальные схемы + поэтапная инструкция сборки

Создание самодельных регуляторов напряжения — довольно распространенная практика. Однако в основном это электронные стабилизирующие схемы, рассчитанные на относительно низкое выходное напряжение (5-36 вольт) и относительно небольшую мощность. Эти устройства используются как часть бытовой техники, не более того.

Мы покажем вам, как сделать мощный стабилизатор напряжения своими руками. В этой статье мы опишем, как собрать устройство, работающее с напряжением 220 вольт. Если вы примете во внимание наши советы, то легко справитесь со сборкой самостоятельно.

Стабилизация напряжения бытовой сети

Желание обеспечить стабилизированное напряжение домашней сети — явление очевидное. Такой подход обеспечивает безопасность используемого оборудования, которое зачастую является дорогостоящим и постоянно необходимым в быту. Да и в целом, коэффициент стабилизации — это гарантия повышенной эксплуатационной безопасности электрических сетей.

Для бытовых целей чаще всего покупают стабилизатор для газового котла, автоматика которого требует подключения к сети, для холодильника, насосных систем, сплит-систем и подобных потребителей.

Стабилизатор сетевого напряжения в промышленном исполнении купить на рынке несложно. Ассортимент таких устройств огромен, но всегда есть возможность сделать собственную конструкцию

Решить эту проблему можно разными способами, самый простой — купить мощный промышленный стабилизатор напряжения.

На коммерческом рынке представлено множество стабилизаторов напряжения. Однако возможности покупки часто ограничены ценой устройств или другими соображениями. Поэтому альтернативой рынку является самостоятельная сборка стабилизатора напряжения из доступных электронных компонентов.

При наличии соответствующих навыков и знаний в области электромонтажа, теории электротехники (электроники), схемотехники и пайки компонентов самодельный регулятор напряжения может быть успешно реализован и использован на практике. Такие примеры существуют.

Вот как может выглядеть стабилизационное оборудование, изготовленное своими силами из доступных и дешевых радиодеталей. Раму и корпус можно взять из старого промышленного оборудования (например, осциллографа).

Общее устройство стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения производятся в больших количествах по всему миру. В зависимости от ценовой политики производителя различаются только их технические характеристики, срок службы и гарантийный срок.

Поэтому, чтобы собрать стабилизатор напряжения на 220 В своими руками, необходимо знать его конструкцию:

1. Основным силовым элементом стабилизирующего устройства является трансформатор или автотрансформатор. Вариант с автотрансформатором проще, так как последний имеет только одну обмотку, с множеством отводов. Подключая выход к разным отводам можно менять коэффициент автотрансформации, поддерживая напряжение на выходе.
2. Узел коммутации отводов автотрансформации. Состоит из множества симисторов, подключенных в отводам автотрансформатора, которые непосредственно и подключают нужный отвод к выводу.
3. Схема измерения и управления. Определяет уровень входного напряжения и высчитывает какой вывод автотрансформатора необходимо закомутировать, подает управляющий сигнал на узел коммутации, включая соответствующий симистор.
4. Блок питания. Состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и стабилизатора напряжения. Цель — обеспечить узлы схемы питающим напряжением.

Кроме того, каждое устройство должно иметь защиту от короткого замыкания в виде автоматического выключателя или более дешевого простого предохранителя.

Как работает стабилизатор напряжения

Автотрансформатор — это устройство, которое может изменять коэффициент трансформации для компенсации провалов или скачков напряжения на входе. Например, если напряжение падает до 180 В, схема управления должна переключить обмотку автотрансформатора так, чтобы коэффициент трансформации увеличился в 1,22 раза. Тогда выходное напряжение составит 220 В.

В схеме, показанной ниже в этой статье для сборки, используются 4 толкателя вверх и 2 толкателя вниз. Понятно, что при таком способе работы всегда будет некоторая погрешность в установке выходного напряжения. Однако это не является проблемой и, более того, совершенно нормально, поскольку в зависимости от требований сетевого напряжения оно может колебаться в пределах 220В+10%-5%, т.е. 198-242В. Поэтому любое устройство, которое производится и поступает на рынок, должно быть способно работать в этом диапазоне напряжения.

Поэтому минимальной задачей AVR является обеспечение того, чтобы выходное напряжение находилось в заданном диапазоне. Устройство, основанное на описанном выше принципе, легко справится с этой задачей.

Имеющаяся база синхронных компонентов позволяет использовать для создания узла управления широкий спектр программируемых микроконтроллеров, таких как Atmel, MicroChip и др. Схема такого устройства окажется небольшой и гарантированно работоспособной. Однако программирование таких микроконтроллеров требует специальных знаний, поэтому в этой статье мы остановимся на более простой версии стабилизатора, который после сборки представляет собой готовое устройство, не требующее программирования.

Мы предлагаем вам собрать схему с функциональными усилителями и логическими схемами ИЛИ.

Алгоритм работы простого электронного регулятора напряжения:

1. Напряжение на входе в стабилизатора попадает на схему измерения уровня (схему сравнения), выполненную на множестве операционных усилителей LM339N. Результатом работы схемы будут множество сигналов, соответствующих возможному правильному решению выбора отвода автотрансформатора.
2. Далее эти сигналы поступают на логическую часть, выполненную на ИС К1554ЛП5 (SN74АС86), после которой остается только один сигнал выбора отвода, соответствующий ближайшему, правильному выводу автотрансформатора.
3. Затем выбранный сигнал проивзодит включение конкретного оптосимистора MOC3061, который уже непосредственно подключает симистор BTA41-800B, соединяющий вывод автотрансформатора с выходом устройства.

↑ Принципиальная схема

Она состоит из самотрансформатора, который активируется как на входе, так и на выходе через реле. В схеме используется прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером. Выходное напряжение подается на вход микроконтроллера через деления R13, R14, R15, R16 через конденсатор C10. Реле и микросхема питаются через диод D3 и микросхему U1. Контроллер SB1 и резистор R1 используются для калибровки контроллера. Транзисторы Q1-Q4 являются усилителями для реле. Реле P1 и P2 являются главными реле, а реле P1a и P2a вместе с диодами D1 и D5 замыкают цепь при переключении главного реле. Для уменьшения времени выключения реле в релейных усилителях используются транзисторы BF422, а обмотки реле шунтируются диодами 1N4007 и 150-вольтовыми диодами Зенера, соединенными параллельно. Для уменьшения импульсных помех в сети на входе и выходе контроллера расположены конденсаторы C1 и C11. Трехцветный светодиод показывает уровень напряжения на входе AVR: красный — низкий, зеленый — нормальный, синий — высокий.

↑ Программа

Программа написана на языке SI (mikroC PRO for PIC), разделена на блоки и снабжена комментариями. В программе используется прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером, что упрощает схему. Используемый микропроцессор — PIC16F676. Блок сброса программы ожидает, когда произойдет проход сброса. Когда происходит проход сброса, измеряется напряжение переменного тока или начинает срабатывать реле. Блок программы izm_U измеряет амплитуды отрицательных и положительных полуволн.

Базовая программа обрабатывает измеренные значения и при необходимости активирует команду переключения реле. Для каждой группы реле пишутся отдельные программы включения и выключения с учетом необходимых задержек R2on, R2off, R1on и R1off. 5-й бит порта С используется в программе для подачи импульса синхронизации на осциллограф, чтобы можно было вывести на экран результаты эксперимента.

Схема стабилизатора напряжения 220В для дома, комплектующие и инструменты

Следует сразу отметить, что этот самодельный регулятор напряжения будет выравнивать ток до тех пор, пока входное напряжение находится в пределах от 130 до 270 В.

Допустимая мощность устройств, подключенных к этому устройству, не должна превышать 6 кВт. Нагрузка включается в течение 10 миллисекунд.

Для монтажа такого стабилизатора необходимы следующие принадлежности:

• блок питания;
• выпрямитель для измерения амплитуды напряжения;
• компаратор;
• контроллер;
• усилители;
• светодиоды;
• узел задержки включения нагрузки;
• автотрансформатор;
• оптронные ключи;
• выключатель-предохранитель.

Стабилизатор напряжения 220В для дома — монтаж

Чтобы собрать стабилизатор напряжения 220 вольт для дома, необходимо сначала подготовить печатную плату размером 115×90 мм. Она изготавливается из пластика, армированного пластинами из стекловолокна. Схему можно распечатать на лазерном принтере и перенести на плату с помощью утюга.

Затем наступает время сборки трансформаторов. Для такого компонента вам понадобятся:

• магнитопровод площадью сечения 1,87 кв. см;
• три кабеля ПЭВ-2.

Два оставшихся провода нужны для изготовления двух других обмоток. Они отличаются от первой сечением 0,185 мм. Количество витков для этих обмоток — 522.

Если вы хотите облегчить себе работу, можно использовать два сборных трансформатора ТПК-2-2 12В. Они соединяются последовательно.

Если вы собираете их сами, то для второго трансформатора вам понадобится тороидальная катушка. Для обмотки выбирается тот же ПЭВ-2, что и в первом случае, только количество витков — 455.

Соединение двух трансформаторов

Все остальные компоненты для устройства, которое вы сделали сами, лучше купить в магазине. Когда у вас есть все необходимое, можно приступать к сборке:

Начнем с установки микросхемы, выполняющей роль контроллера, на теплоотвод, который изготавливается из платинированного алюминия площадью более 15 квадратных сантиметров.

Если сравнивать надежность стабилизатора напряжения 220 вольт, который вы собрали сами, с надежностью заводской модели, то преимущество имеют заводские модели. Сконструировать высокоэффективную модель в домашних условиях практически невозможно из-за отсутствия специальных измерительных приборов

• Возможно, вас также заинтересует самодельный стабилизатор напряжения для газового котла

Видео с пошаговой установкой стабилизатора напряжения 220 вольт для дома: