Urob si svojpomocne výkonný stabilizátor napätia: schémy zapojenia + návod na montáž krok za krokom

Výroba domácich stabilizátorov napätia je pomerne bežnou praxou.Z väčšej časti sa však vytvárajú stabilizačné elektronické obvody, ktoré sú navrhnuté pre relatívne nízke výstupné napätie (5-36 voltov) a relatívne nízke výkony. Prístroje sa používajú ako súčasť vybavenia domácnosti, nič viac.

Povieme vám, ako vyrobiť výkonný stabilizátor napätia vlastnými rukami. Článok, ktorý sme navrhli, popisuje proces výroby zariadenia na prácu so sieťovým napätím 220 voltov. S prihliadnutím na naše rady montáž zvládnete bez problémov aj sami.

Stabilizácia napätia v domácnosti

Túžba poskytnúť stabilizované napätie domácej sieti je zjavným javom. Tento prístup zaisťuje bezpečnosť používaných zariadení, ktoré sú často drahé a neustále potrebné na farme. A vo všeobecnosti je stabilizačný faktor kľúčom k zvýšeniu bezpečnosti pri prevádzke elektrických sietí.

Najčastejšie sa kupuje na účely domácnosti stabilizátor pre plynový kotol, ktorých automatizácia vyžaduje pripojenie k napájaciemu zdroju, pre chladničku, čerpacie zariadenia, delené systémy a podobné spotrebiče.

Priemyselné prevedenie stabilizátora sieťového napätia, ktorý sa dá ľahko kúpiť na trhu.Rozsah takýchto zariadení je obrovský, ale vždy existuje možnosť vytvoriť si vlastný dizajn

Tento problém je možné vyriešiť rôznymi spôsobmi, z ktorých najjednoduchšie je kúpiť výkonný stabilizátor napätia vyrábaný priemyselne.

Ponuky stabilizátory napätia na komerčnom trhu je ich veľa. Možnosti nákupu sú však často obmedzené cenou zariadení alebo inými faktormi. Alternatívou k nákupu je teda zostaviť si stabilizátor napätia sami z dostupných elektronických komponentov.

Za predpokladu, že máte zodpovedajúce zručnosti a znalosti z elektroinštalácie, teórie elektrotechniky (elektroniky), elektroinštalácie a spájkovacích prvkov, je možné podomácky vyrobený stabilizátor napätia implementovať a úspešne použiť v praxi. Existujú také príklady.

Stabilizačné zariadenie vyrobené vlastnými rukami z dostupných a lacných rádiových komponentov môže vyzerať nejako takto. Podvozok a kryt je možné vybrať zo starých priemyselných zariadení (napríklad z osciloskopu)

Obvodové riešenia pre stabilizáciu 220V elektrickej siete

Pri zvažovaní možných obvodových riešení na stabilizáciu napätia, berúc do úvahy relatívne vysoký výkon (najmenej 1-2 kW), treba mať na pamäti rôznorodosť technológií.

Existuje niekoľko riešení obvodov, ktoré určujú technologické možnosti zariadení:

• ferorezonančné;
• poháňané servomotorom;
• elektronické;
• striedač

Ktorú možnosť si vybrať, závisí od vašich preferencií, dostupných materiálov na montáž a zručností pri práci s elektrickými zariadeniami.

Možnosť #1 - ferorezonančný obvod

Pre vlastnú výrobu sa zdá, že najjednoduchšou možnosťou obvodu je prvá položka na zozname - ferorezonančný obvod. Funguje pomocou efektu magnetickej rezonancie.

Bloková schéma jednoduchého stabilizátora vyrobeného na báze tlmiviek: 1 – prvý škrtiaci prvok; 2 – druhý prvok škrtiacej klapky; 3 – kondenzátor; 4 – strana vstupného napätia; 5 – strana výstupného napätia

Konštrukcia dostatočne výkonného ferorezonančného stabilizátora môže byť zostavená iba pomocou troch prvkov:

1. Plyn 1.
2. Plyn 2.
3. Kondenzátor.

Jednoduchosť tejto možnosti je však sprevádzaná množstvom nepríjemností. Konštrukcia výkonného stabilizátora, zostaveného pomocou ferorezonančného obvodu, sa ukazuje ako masívna, objemná a ťažká.

Možnosť #2 - autotransformátor alebo servopohon

V skutočnosti hovoríme o obvode, ktorý využíva princíp autotransformátora. Transformácia napätia sa vykonáva automaticky ovládaním reostatu, ktorého posúvač pohybuje servopohonom.

Na druhej strane je servopohon riadený signálom prijatým napríklad zo snímača úrovne napätia.

Schematický diagram servopohonu, ktorého montáž vám umožní vytvoriť výkonný stabilizátor napätia pre váš domov alebo vidiecky dom. Táto možnosť sa však považuje za technologicky zastaranú

Zariadenie reléového typu pracuje približne rovnakým spôsobom, len s tým rozdielom, že transformačný pomer sa v prípade potreby mení pripojením alebo odpojením zodpovedajúcich vinutí pomocou relé.

Obvody tohto druhu vyzerajú technicky zložitejšie, ale zároveň neposkytujú dostatočnú linearitu zmien napätia. Relé alebo servopohon je možné zostaviť ručne.Je však rozumnejšie zvoliť elektronickú možnosť. Náklady na úsilie a peniaze sú takmer rovnaké.

Možnosť #3 - elektronický obvod

Zostavenie výkonného stabilizátora pomocou elektronického riadiaceho obvodu so širokou škálou rádiových komponentov v predaji je celkom možné. Takéto obvody sú spravidla zostavené na elektronických komponentoch - triakoch (tyristory, tranzistory).

Bolo tiež vyvinutých množstvo obvodov stabilizátora napätia, kde sa ako spínače používajú výkonové tranzistory s efektom poľa.

Bloková schéma modulu elektronickej stabilizácie: 1 – vstupné svorky zariadenia; 2 – riadiaca jednotka triaku pre vinutia transformátora; 3 – mikroprocesorová jednotka; 4 – výstupné svorky pre pripojenie záťaže

Je dosť ťažké vyrobiť výkonné zariadenie úplne pod elektronickou kontrolou rukami nešpecialistu, je to lepšie kúpiť hotové zariadenie. V tejto veci sa nezaobídete bez skúseností a znalostí v oblasti elektrotechniky.

Je vhodné zvážiť túto možnosť pre nezávislú výrobu, ak existuje silná túžba postaviť stabilizátor a nahromadené skúsenosti elektronického inžiniera. Ďalej v článku sa pozrieme na návrh elektronického dizajnu vhodného na výrobu sami.

Podrobné montážne pokyny

Obvod zvažovaný pre vlastnú výrobu je skôr hybridnou možnosťou, pretože zahŕňa použitie výkonového transformátora v spojení s elektronikou. Transformátor sa v tomto prípade používa z tých, ktoré boli inštalované v televízoroch starších modelov.

Toto je zhruba druh výkonového transformátora, ktorý budete potrebovať na vytvorenie domáceho dizajnu stabilizátora. Nedá sa však vylúčiť ani výber iných možností či navíjanie vlastnými rukami.

Je pravda, že televízne prijímače spravidla inštalovali transformátory TS-180, zatiaľ čo stabilizátor vyžaduje aspoň TS-320 na zabezpečenie výstupného zaťaženia až 2 kW.

Krok #1 - výroba tela stabilizátora

Na výrobu tela prístroja je vhodná akákoľvek vhodná krabica na báze izolačného materiálu - plast, textolit a pod. Hlavným kritériom je dostatočný priestor pre umiestnenie výkonového transformátora, elektronickej dosky a ďalších komponentov.

Korpus je možné vyrobiť aj zo sklolaminátových dosiek upevnením jednotlivých plechov pomocou rohov alebo iným spôsobom.

Je povolené vybrať kryt z akejkoľvek elektroniky, ktorý je vhodný na umiestnenie všetkých pracovných komponentov domáceho stabilizátora. Puzdro si môžete zostaviť aj sami, napríklad zo sklolaminátových dosiek

Stabilizačná skrinka musí byť vybavená drážkami na inštaláciu spínača, vstupných a výstupných rozhraní, ako aj ďalšieho príslušenstva, ktoré obvod poskytuje ako ovládacie alebo spínacie prvky.

Pod vyrobeným puzdrom potrebujete základnú dosku, na ktorej bude „ležať“ elektronická doska a bude pripevnený transformátor. Doska môže byť vyrobená z hliníka, ale na montáž elektronickej dosky by mali byť poskytnuté izolátory.

Krok #2 - výroba dosky plošných spojov

Tu budete musieť najprv navrhnúť rozloženie pre umiestnenie a pripojenie všetkých elektronických častí podľa schémy zapojenia, okrem transformátora. Potom sa označí list fóliovej DPS pozdĺž rozloženia a vytvorená stopa sa nakreslí (vytlačí) na stranu fólie.

Ďalej je doska leptaná pomocou vhodného roztoku (elektronickí inžinieri by mali poznať metódu leptania dosiek).

Dosku s plošnými spojmi pre stabilizátor si môžete vyrobiť pomerne cenovo dostupnými metódami doma. K tomu si treba pripraviť šablónu a sadu nástrojov na leptanie na fóliovú DPS

Takto získaná vytlačená kópia elektroinštalácie sa očistí, pocínuje a nainštalujú sa všetky rádiové súčiastky obvodu a nasleduje spájkovanie. Takto sa vyrába elektronická doska výkonného stabilizátora napätia.

V zásade môžete použiť služby leptania PCB tretích strán. Táto služba je pomerne cenovo dostupná a kvalita „pečate“ je výrazne vyššia ako v domácej verzii.

Krok #3 - montáž stabilizátora napätia

Pre externé vedenie je pripravená doska vybavená rádiovými komponentmi. Z dosky sú vyvedené najmä externé komunikačné linky (vodiče) s ďalšími prvkami - transformátor, spínač, rozhrania atď.

Transformátor je nainštalovaný na základnej doske krytu, doska elektronických obvodov je pripojená k transformátoru a doska je pripevnená k izolátorom.

Príklad domáceho reléového stabilizátora napätia, vyrobeného doma, umiestneného v kryte z kaziaceho sa priemyselného meracieho zariadenia

Zostáva len pripojiť vonkajšie prvky namontované na puzdre k obvodu, nainštalovať kľúčový tranzistor na radiátor, po ktorom je zostavená elektronická konštrukcia pokrytá puzdrom. Stabilizátor napätia je pripravený. S nastavením môžete začať ďalšími testami.

Princíp fungovania a domáci test

Regulačným prvkom elektronického stabilizačného obvodu je výkonný tranzistor s efektom poľa typu IRF840.Spracovacie napätie (220-250V) prechádza cez primárne vinutie výkonového transformátora, je usmernené diódovým mostíkom VD1 a ide do odtoku tranzistora IRF840. Zdroj tej istej súčiastky je pripojený k zápornému potenciálu diódového mostíka.

Schematický diagram vysokovýkonnej stabilizačnej jednotky (do 2 kW), na základe ktorej bolo zostavených a úspešne používaných niekoľko zariadení. Okruh vykazoval optimálnu úroveň stabilizácie pri stanovenej záťaži, nie však vyššej

Časť obvodu, ktorá obsahuje jedno z dvoch sekundárnych vinutí transformátora, je tvorená diódovým usmerňovačom (VD2), potenciometrom (R5) a ďalšími prvkami elektronického regulátora. Táto časť obvodu generuje riadiaci signál, ktorý sa posiela do hradla tranzistora s efektom poľa IRF840.

V prípade zvýšenia napájacieho napätia riadiaci signál zníži hradlové napätie tranzistora s efektom poľa, čo vedie k zopnutiu spínača. V súlade s tým je na kontaktoch pripojenia záťaže (XT3, XT4) obmedzené možné zvýšenie napätia. Obvod pracuje opačne v prípade poklesu sieťového napätia.

Nastavenie zariadenia nie je obzvlášť ťažké. Tu budete potrebovať bežnú žiarovku (200-250 W), ktorá by mala byť pripojená k výstupným svorkám zariadenia (X3, X4). Ďalej otáčaním potenciometra (R5) sa napätie na označených svorkách privedie na úroveň 220-225 voltov.

Vypnite stabilizátor, vypnite žiarovku a zapnite zariadenie s plnou záťažou (nie vyššou ako 2 kW).

Po 15-20 minútach prevádzky sa zariadenie opäť vypne a sleduje sa teplota žiariča kľúčového tranzistora (IRF840). Ak je ohrev radiátora výrazný (viac ako 75º), mali by ste zvoliť výkonnejší chladič.

Ak sa vám proces výroby stabilizátora zdá z praktického hľadiska príliš komplikovaný a iracionálny, môžete bez problémov nájsť a zakúpiť továrenské zariadenie. Pravidlá a kritériá výber stabilizátora pre 220 V sú uvedené v našom odporúčanom článku.

Závery a užitočné video na túto tému

Video nižšie skúma jeden z možných návrhov domáceho stabilizátora.

V zásade si môžete všimnúť túto verziu domáceho stabilizačného zariadenia:

Je možné zostaviť blok, ktorý stabilizuje sieťové napätie vlastnými rukami. Potvrdzujú to početné príklady, keď rádioamatéri s malými skúsenosťami celkom úspešne vyvíjajú (alebo používajú existujúci), pripravujú a zostavujú elektronický obvod.

Zvyčajne nie sú žiadne ťažkosti pri nákupe dielov na výrobu domáceho stabilizátora. Výrobné náklady sú nízke a prirodzene sa vrátia pri uvedení stabilizátora do prevádzky.

Zanechajte komentáre, pýtajte sa, uverejňujte fotografie súvisiace s témou článku v bloku nižšie. Povedzte nám, ako ste zostavili stabilizátor napätia vlastnými rukami. Zdieľajte užitočné informácie, ktoré môžu byť užitočné pre začínajúcich elektrotechnikov, ktorí navštívia stránku.