Výkonný stabilizátor napětí svépomocí: schémata zapojení + návod k montáži krok za krokem

Výroba domácích stabilizátorů napětí je poměrně běžná praxe.Z velké části však vznikají stabilizační elektronické obvody, které jsou určeny pro relativně nízká výstupní napětí (5-36 voltů) a relativně nízké výkony. Přístroje se používají jako součást vybavení domácnosti, nic víc.

Řekneme vám, jak vyrobit výkonný stabilizátor napětí vlastníma rukama. Článek, který jsme navrhli, popisuje proces výroby zařízení pro práci se síťovým napětím 220 voltů. S přihlédnutím k našim radám zvládnete montáž bez problémů sami.

Stabilizace domácího napětí

Touha poskytovat stabilizované napětí do domácí sítě je zřejmým jevem. Tento přístup zajišťuje bezpečnost používaného zařízení, které je často drahé a neustále potřebné na farmě. A obecně je stabilizační faktor klíčem ke zvýšení bezpečnosti při provozu elektrických sítí.

Nejčastěji kupované pro domácí účely stabilizátor pro plynový kotel, jehož automatizace vyžaduje připojení k napájecímu zdroji, pro lednici, čerpací zařízení, dělené systémy a podobné spotřebiče.

Průmyslové provedení stabilizátoru síťového napětí, který lze snadno zakoupit na trhu.Rozsah takového vybavení je obrovský, ale vždy existuje možnost vytvořit si vlastní design

Tento problém lze řešit různými způsoby, z nichž nejjednodušší je koupit výkonný stabilizátor napětí vyráběný průmyslově.

Nabídky stabilizátory napětí na komerčním trhu je jich spousta. Možnosti nákupu jsou však často omezeny cenou zařízení nebo jinými faktory. Alternativou k nákupu je tedy sestavení stabilizátoru napětí sami z dostupných elektronických součástek.

Za předpokladu odpovídajících dovedností a znalostí elektroinstalace, teorie elektrotechniky (elektroniky), elektroinstalace obvodů a pájecích prvků lze podomácku vyrobený stabilizátor napětí implementovat a úspěšně použít v praxi. Existují takové příklady.

Stabilizační zařízení vyrobené vlastníma rukama z dostupných a levných rádiových komponent může vypadat nějak takto. Šasi a kryt lze vybrat ze starého průmyslového vybavení (například z osciloskopu)

Obvodová řešení pro stabilizaci elektrické sítě 220V

Při zvažování možných obvodových řešení pro stabilizaci napětí je třeba mít s ohledem na relativně vysoký výkon (alespoň 1-2 kW) na paměti různorodost technologií.

Existuje několik řešení obvodů, která určují technologické možnosti zařízení:

• ferorezonanční;
• servopohon;
• elektronický;
• střídač

Kterou možnost zvolit závisí na vašich preferencích, dostupných materiálech pro montáž a dovednostech při práci s elektrickým zařízením.

Možnost #1 - ferorezonanční obvod

Pro vlastní výrobu se zdá být nejjednodušší variantou obvodu první položka na seznamu - ferorezonanční obvod. Funguje pomocí efektu magnetické rezonance.

Blokové schéma jednoduchého stabilizátoru vyrobeného na bázi tlumivek: 1 – první škrticí prvek; 2 – druhý prvek škrticí klapky; 3 – kondenzátor; 4 – strana vstupního napětí; 5 – strana výstupního napětí

Konstrukce dostatečně výkonného ferorezonančního stabilizátoru může být sestavena pouze pomocí tří prvků:

1. Plyn 1.
2. Plyn 2.
3. Kondenzátor.

Jednoduchost této možnosti je však doprovázena spoustou nepříjemností. Konstrukce výkonného stabilizátoru, sestaveného pomocí ferorezonančního obvodu, se ukazuje jako masivní, objemná a těžká.

Možnost #2 - autotransformátor nebo servopohon

Ve skutečnosti mluvíme o obvodu, který využívá princip autotransformátoru. Transformace napětí se provádí automaticky ovládáním reostatu, jehož jezdec pohybuje servopohonem.

Servopohon je zase řízen signálem přijímaným například ze snímače úrovně napětí.

Schéma servopohonu, jehož montáž vám umožní vytvořit výkonný stabilizátor napětí pro váš domov nebo venkovský dům. Tato možnost je však považována za technologicky zastaralou

Zařízení reléového typu pracuje přibližně stejně, pouze s tím rozdílem, že transformační poměr se v případě potřeby mění připojením nebo odpojením příslušných vinutí pomocí relé.

Obvody tohoto druhu vypadají technicky složitější, ale zároveň neposkytují dostatečnou linearitu změn napětí. Je přípustné sestavit relé nebo servopohon ručně.Je však rozumnější zvolit elektronickou variantu. Náklady na úsilí a peníze jsou téměř stejné.

Možnost #3 - elektronický obvod

Sestavení výkonného stabilizátoru pomocí elektronického řídicího obvodu s rozsáhlou řadou rádiových komponentů v prodeji je docela možné. Tyto obvody jsou zpravidla sestaveny na elektronických součástkách - triacích (tyristory, tranzistory).

Byla také vyvinuta řada obvodů stabilizátorů napětí, kde se jako spínače používají výkonové tranzistory s efektem pole.

Blokové schéma modulu elektronické stabilizace: 1 – vstupní svorky zařízení; 2 – triaková řídicí jednotka pro vinutí transformátoru; 3 – mikroprocesorová jednotka; 4 – výstupní svorky pro připojení zátěže

Vyrobit výkonné zařízení kompletně pod elektronickou kontrolou rukama nespecialisty je docela těžké, je to lepší koupit hotové zařízení. V této věci se neobejdete bez zkušeností a znalostí v oblasti elektrotechniky.

Je vhodné zvážit tuto možnost pro nezávislou výrobu, pokud existuje silná touha postavit stabilizátor a nashromážděné zkušenosti elektronického inženýra. Dále se v článku podíváme na návrh elektronického návrhu vhodného pro vlastní výrobu.

Podrobné montážní pokyny

Obvod zvažovaný pro vlastní výrobu je spíše hybridní variantou, protože zahrnuje použití výkonového transformátoru ve spojení s elektronikou. Transformátor je v tomto případě použit z těch, které byly instalovány v televizorech starších modelů.

Toto je zhruba druh výkonového transformátoru, který budete potřebovat k vytvoření domácího návrhu stabilizátoru. Nelze však vyloučit ani výběr dalších možností nebo navíjení kutily.

Je pravda, že televizní přijímače zpravidla instalovaly transformátory TS-180, zatímco stabilizátor vyžaduje alespoň TS-320, aby poskytoval výstupní zatížení až 2 kW.

Krok #1 - výroba těla stabilizátoru

Pro zhotovení těla přístroje je vhodná jakákoliv vhodná krabice na bázi izolačního materiálu - plast, textolit apod. Hlavním kritériem je dostatečný prostor pro umístění výkonového transformátoru, elektronické desky a dalších komponent.

Korpus je možné vyrobit i ze sklolaminátových desek upevněním jednotlivých plechů pomocí rohů nebo jiným způsobem.

Je přípustné vybrat pouzdro z jakékoli elektroniky, které je vhodné pro umístění všech pracovních součástí domácího stabilizačního obvodu. Pouzdro si můžete sestavit i sami například ze sklolaminátových desek

Skříň stabilizátoru musí být vybavena drážkami pro instalaci spínače, vstupních a výstupních rozhraní, jakož i dalšího příslušenství poskytovaného obvodem jako ovládací nebo spínací prvky.

Pod vyrobenou skříň potřebujete základovou desku, na které bude „lehat“ elektronická deska a bude upevněn transformátor. Deska může být vyrobena z hliníku, ale pro montáž elektronické desky by měly být poskytnuty izolátory.

Krok č. 2 - výroba desky s plošnými spoji

Zde budete muset nejprve navrhnout rozložení pro umístění a připojení všech elektronických částí podle schématu zapojení, kromě transformátoru. Poté se označí list fólie DPS podél layoutu a vytvořená stopa se nakreslí (vytiskne) na stranu fólie.

Dále se deska leptá pomocí vhodného řešení (elektrotechnici by měli být obeznámeni se způsobem leptání desek).

Desku plošných spojů pro stabilizátor si můžete vyrobit docela cenově dostupnými metodami doma. K tomu je potřeba připravit šablonu a sadu nástrojů pro leptání na fólii DPS

Takto získaná tištěná kopie elektroinstalace se očistí, pocínuje a nainstalují se všechny rádiové součástky obvodu a následuje pájení. Takto se vyrábí elektronická deska výkonného stabilizátoru napětí.

V zásadě můžete použít služby leptání PCB třetích stran. Tato služba je poměrně cenově dostupná a kvalita „pečetě“ je výrazně vyšší než v domácí verzi.

Krok č. 3 - montáž stabilizátoru napětí

Pro externí zapojení je připravena deska vybavená rádiovými součástkami. Z desky jsou vyvedeny zejména vnější komunikační linky (vodiče) s dalšími prvky - transformátorem, přepínačem, rozhraními atd.

Na základní desce pouzdra je instalován transformátor, k transformátoru je připojena deska elektronických obvodů a deska je připevněna k izolátorům.

Příklad podomácku vyrobeného reléového stabilizátoru napětí, vyrobeného doma, umístěného v pouzdře z kazícího se průmyslového měřicího zařízení

Zbývá pouze připojit externí prvky namontované na pouzdru k obvodu, nainstalovat klíčový tranzistor na radiátor, po kterém je sestavená elektronická struktura pokryta pouzdrem. Stabilizátor napětí je připraven. S nastavením můžete začít dalším testováním.

Princip fungování a domácí test

Regulačním prvkem elektronického stabilizačního obvodu je výkonný tranzistor s efektem pole typu IRF840.Zpracovací napětí (220-250V) prochází primárním vinutím výkonového transformátoru, je usměrněno diodovým můstkem VD1 a jde do kolektoru tranzistoru IRF840. Zdroj stejné součástky je připojen na záporný potenciál diodového můstku.

Schematický diagram vysoce výkonné stabilizační jednotky (do 2 kW), na jehož základě bylo sestaveno a úspěšně používáno několik zařízení. Obvod vykazoval optimální úroveň stabilizace při stanovené zátěži, ne však vyšší

Část obvodu, která obsahuje jedno ze dvou sekundárních vinutí transformátoru, je tvořena diodovým usměrňovačem (VD2), potenciometrem (R5) a dalšími prvky elektronického regulátoru. Tato část obvodu generuje řídicí signál, který je odeslán do hradla tranzistoru IRF840 s efektem pole.

V případě zvýšení napájecího napětí řídicí signál sníží hradlové napětí tranzistoru s efektem pole, což vede k sepnutí spínače. V souladu s tím je na kontaktech pro připojení zátěže (XT3, XT4) omezeno možné zvýšení napětí. Obvod pracuje obráceně v případě poklesu síťového napětí.

Nastavení zařízení není nijak zvlášť obtížné. Zde budete potřebovat běžnou žárovku (200-250 W), která by měla být připojena k výstupním svorkám zařízení (X3, X4). Dále otáčením potenciometru (R5) se napětí na označených svorkách přivede na úroveň 220-225 voltů.

Vypněte stabilizátor, vypněte žárovku a zapněte zařízení s plnou zátěží (ne vyšší než 2 kW).

Po 15-20 minutách provozu se zařízení opět vypne a sleduje se teplota zářiče klíčového tranzistoru (IRF840). Pokud je zahřívání radiátoru výrazné (více než 75º), měli byste zvolit výkonnější chladič.

Pokud se vám proces výroby stabilizátoru zdá z praktického hlediska příliš komplikovaný a iracionální, můžete bez problémů najít a zakoupit továrně vyrobené zařízení. Pravidla a kritéria výběr stabilizátoru pro 220 V jsou uvedeny v našem doporučeném článku.

Závěry a užitečné video k tématu

Video níže zkoumá jeden z možných návrhů domácího stabilizátoru.

V zásadě si můžete vzít na vědomí tuto verzi domácího stabilizačního zařízení:

Je možné sestavit blok, který stabilizuje síťové napětí vlastníma rukama. To potvrzují četné příklady, kdy radioamatéři s malými zkušenostmi docela úspěšně vyvíjejí (nebo používají existující), připravují a sestavují elektronický obvod.

Obvykle nejsou žádné potíže s nákupem dílů pro výrobu domácího stabilizátoru. Výrobní náklady jsou nízké a přirozeně se vrátí při uvedení stabilizátoru do provozu.

Zanechte prosím komentáře, ptejte se, zveřejňujte fotografie související s tématem článku v bloku níže. Řekněte nám, jak jste sestavili stabilizátor napětí vlastníma rukama. Sdílejte užitečné informace, které mohou být užitečné pro začínající elektrotechniky navštěvující web.