Как сделать стабилизатор напряжения 220в своими руками?

Делаем стабилизатор напряжения на 220В своими руками

Электропроводка, особенно в старых многоэтажных домах, поселках и деревнях оставляет желать лучшего, из-за этого возникают частые скачки напряжения. Печальным последствием может быть выход из строя бытовых приборов. При этом даже гарантия на такие устройства не действует. Но решить проблему можно, достаточно потратить немного времени на изучение материала, закупку необходимых деталей и изготовление стабилизатора напряжения на 220 В.

Общее устройство стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения выпускаются в большом количестве по всему миру. В зависимости от ценовой политики производителя меняются только их технические характеристики, срок эксплуатации и гарантийный срок.

Итак, чтобы изготовить стабилизатор напряжения на 220 В своими руками, необходимо узнать его устройство:

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.

Также для каждого устройства должна быть предусмотрена защита от короткого замыкания в виде автоматического выключателя или более дешёвого простого предохранителя.

Как работает стабилизатор напряжения

Автотрансформатор — это устройство, которое может менять коэффициент трансформации, таким образом компенсируя просадки или скачки входного напряжения. Например, если напряжение опустилось до 180 В, то схема управления должна подключить обмотку автотрансформатора, обеспечивающую коэффициент усиления в 1.22 раза. Тода выходное напряжение составит 220 В.

В приведенной ниже в этой статье схеме, которую предлагается собрать, применено 4 повышающих и 2 понижающих отвода. Понятно, что при таком принципе работы всегда будет какая-то погрешность установки выходного напряжения. Но это не страшно, и более того абсолютно нормально, так как согласно требованиям к сетевому напряжению, оно может меняться в диапазоне 220 В+10%–5%, а конкретно 198–242 В. Таким образом, любой выпускаемый и имеющийся в продаже прибор, обязан работать в таком диапазоне питающих напряжений.

Таким образом, задача-минимум стабилизатора заключается в том, чтобы обеспечить выходное напряжение в указанном диапазоне. Устройство, выполненное по указанному выше принципу легко справится с этой задачей.

Существующая современная элементная база позволяет использовать для создания узла управления большой перечень программируемых микроконтроллеров, например, производства Atmel, MicroChip и так далее. Схема такого устройства получится небольшой и гарантированно рабочей. Однако, использование, программирование таких микроконтроллеров требует специальных знаний и поэтому в этой статье мы остановимся на более простом варианте стабилизатора, собрав который, вы получите готовое устройство, не требующее программирования.

Мы предлагаем собрать схему, включающую в свой состав операционные усилители и логические микросхемы типа «исключающее ИЛИ».

Алгоритм работы простого стабилизатора напряжения электронного типа:

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.

Последовательность изготовления стабилизатора напряжения своими руками

Прежде чем приступать к самостоятельному изготовлению стабилизирующего устройства, необходимо приобрести некоторые инструменты. Перечень их следующий:

• Паяльник. Так как работа будет проходить с чувствительными электронными элементами, то мощность паяльника должна быть в пределах 40 Вт. Диоды, транзисторы и прочие радиоэлектронные элементы достаточно чувствительны к высоким температурам, и воздействие паяльника мощностью в 80 или 100 Вт может их повредить.
• Пинцет. Чтобы элемент надёжно припаять к другому элементы, их следует предварительно нагреть. А удерживать горячий провод голыми руками не очень удобно и комфортно.
• Монтажный или канцелярский нож. Идеально подходит для снятия изоляции с проводов. Покупать для этого дорогостоящие специализированные клещи нет никакого смысла.
• Канифоль и олово. Расходные материалы для пайки. Для начинающих радиотехников можно приобрести дополнительно паяльную кислоту.

Необходимые инструменты собраны, и можно приступать к монтажу схемы.

Приступаем непосредственно к сборке стабилизатора

Создание печатной платы слишком дорогое и долгое удовольствие, хотя при желании, вы можете последовать и по этому пути, но мы предлагаем поступить проще и выполнить монтаж устройства на обычной макетной плате, которую легко найти в продаже. Таким образом выполнить схему стабилизатора напряжения 220 В своими руками будет намного проще.

Современная база электронных компонентов очень широкая и предполагает множество вариантов замен:

Также следует обратить внимание, что в электронной схеме есть 2 элемента, которые обязательно необходимо охлаждать: стабилизатор КР1158ЕН6А и симисторы. Первый рекомендуется установить на охладитель площадью не менее 15–20 см², можно специализированный под корпус ТО-220. Второй — на охладитель 800–1000 см².

Изготовление силового трансформатора

Силовой питающий трансформатор T1, как было сказано выше, является одним из основных элементов стабилизатора напряжения, поэтому к его изготовлению следует отнестись ответственно. Но самостоятельное изготовление весьма проблематично.

Поэтому для большей простоты можно приобрести 2 готовых изделия марки ТПК-2-2. Выходное напряжение каждого преобразователя составляет 12 В, чтобы получить 24 В, трансформаторы следует соединить последовательно. Схема соединения приведена ниже (рисунок 3).

К сожалению, трансформатор Т2 нельзя приобрести, а только сделать самостоятельно. Для этого потребуется:

• тороидальный магнитопровод (в качестве которого можно использовать статор двигателя на 10 кВт);
• Провод ПЭВ-2 диаметром не менее 4.2 мм.

Выводы автотрансформатора, начиная от нижнего делаются от: 150, 164, 180, 196, 218 и 246 витка.

Основные этапы сборки

Правильная сборка стабилизатора напряжения обеспечит его долговечную и бесперебойную работу. Поэтому все элементы должны быть спаяны согласно схеме, иначе возможно возникновение короткого замыкания.

Последовательность сборки стабилизатора:

1. Последовательно к одному из проводов, поступающих на вход в устройство, должен быть впаян предохранитель. Это поможет избежать чрезмерных нагрузок, а также короткого замыкания.
2. Далее на макетную плату устанавливаются компоненты схемы, за исключением силовых, которые будет установлены отдельно.
3. Затем необходимо выполнить соединения и пайку проводом для монтажа.
4. После запайки логической части схема, блока питания необходимо проверить логику работы, не подключая управления оптосимисторами и симисторами. С помощью ЛАТРа, подавая на вход напряжение разного уровня убедитесь, что срабатывают верные светодиоды.
5. После этого, можно завершать сборку устройства и выполнять окончательную проверку, предварительно еще раз убедившись в правильности выполненного монтажа.

Стабилизатор напряжения на 220 В, изготовленный своими руками, прослужит долгое время, с одним важным условием — если все элементы схемы собраны правильно.

Подводя итоги

Такое устройство, как стабилизатор напряжения, является надёжным защитником всей бытовой техники в доме. Поэтому к его изготовлению следует отнестись со всей ответственностью, так от качества его работы зависит долговечность всех подключенных к нему электронных приборов. Важным преимуществом сборки своими руками подобного стабилизатора является то, что в случае возникновения какой-либо неисправности, её можно будет очень быстро исправить.

Но следует помнить: если нет уверенности в собственных силах, то стабилизатор напряжения всегда можно приобрести в соответствующем торговом заведении. Это будет дороже, но практически на все электронные устройства действует гарантия. Также важно то, что качество заводских моделей намного выше стабилизаторов, собранных самостоятельно.

Видео по теме

Часть 1. Инверторный стабилизатор

Часть 2. Корректор мощности

Схема стабилизатора напряжения 220В для дома, принцип работы, монтаж

1. Принцип работы
2. Схема, комплектующие и инструменты
3. Монтаж

Изменение значений тока и напряжения в электросетях в сторону уменьшения или увеличения должно быть не более чем на 10 % от номинальных 220 В. Но в реальности скачки характеризуются большими изменениями, в связи с чем электроприборы, подключенные к сети напрямую, могут выходить из строя.

Избежать неприятностей поможет использование специального оборудования. Но поскольку оно стоит недешево, многие предпочитают собирать стабилизатор напряжения для дома своими руками. Насколько оправдан такой шаг и что потребуется для его реализации? Об этом и поговорим!

Стабилизатор напряжения 220В — принцип работы

Стабилизатор напряжения состоит из нескольких основных деталей:

1. Трансформатора.
2. Конденсаторов.
3. Резисторов.
4. Кабеля для соединения элементов и подключения устройства.

Принцип действия самого простого стабилизатора основан на работе реостата. Он повышает или понижает сопротивление в зависимости от силы тока. Более современные модели обладают широким набором функций и способны в полной мере защитить бытовую технику от скачков напряжения в сети.

Классификация оборудования зависит от методов, используемых для регулировки тока. Поскольку эта величина представляет собой направленное движение частиц, то воздействовать на нее можно несколькими способами:

Механическим. Он основывается на законе Ома. Приборы, работа которых основана на нем называют линейными. Они включают в себя два колена, которые соединяются при помощи реостата. Поданное на один элемент напряжение проходит по реостату и таким образом оказывается на другом, с которого поступает к потребителям. Приборы этого типа позволяют очень точно выставлять параметры выходного тока и могут быть модернизированы дополнительными узлами. Но использовать такие стабилизаторы в сетях, где разница между входным и выходным током велика нельзя, так как они не смогут обезопасить бытовую технику от КЗ при больших нагрузках.

Импульсным. Эти модели работают по принципу амплитудной модуляции тока. В цепи стабилизатора используется выключатель, разрывающий ее через определенные промежутки времени. Такой подход позволяет равномерно накапливать ток в конденсаторе, а после его полной зарядки и далее на приборы. В отличие от линейных стабилизаторов импульсные не имеют возможности задавать определенную величину. В продаже встречаются модели повышающе-понижающие — это идеальный выбор для дома.

Видео с подробным описанием принципа работы импульсного стабилизатора напряжения 220В:

Также стабилизаторы напряжения делятся на:

• однофазные;
• трехфазные.

Поскольку большинство бытовых приборов работают от однофазной сети, то в жилых помещениях используют как правило оборудование, относящееся к первому типу.

Схема стабилизатора напряжения 220В для дома, комплектующие и инструменты

Сразу следует отметить, что этот стабилизатор напряжения, выполненный своими руками, будет выравнивать ток при условии, что входное напряжение находится в диапазоне от 130 до 270В.

Что касается комплектующих, то для сборки такого стабилизатора понадобятся следующие элементы:

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

Из инструментов понадобится паяльник и пинцет.

Стабилизатор напряжения 220В для дома — монтаж

Чтобы собрать стабилизатор напряжения 220В для дома своими руками, сначала нужно подготовить печатную плату размером 115х90 мм. Она изготавливается из фольгированного стеклотекстолита. Схема размещения деталей может быть напечатана на лазерном принтере и при помощи утюга перенесена на плату.

Далее переходим к сборке трансформаторов. Для одного такого элемента потребуется:

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

Первый провод сечением 0,064 мм используется для создания первой обмотки. Число витков — 8669.

Два оставшихся провода потребуются для выполнения двух других обмоток. Они отличаются от первого сечением 0,185 мм. Количество витков для этих обмоток — 522.

Если хотите упростить себе задачу, то можно воспользоваться двумя готовыми трансформаторами ТПК-2-2 12В. Их соединяют последовательно.

Если делать их самостоятельно, то для второго будет нужен тороидальный магнитопровод. Для обмотки выбирают тот же ПЭВ-2, что и в первом случае, только количество витков составит 455.

• Смотрите схему регулятора мощности 220 В

Также во втором трансформаторе придется выполнить 7 отводов. Причем для первых трех используется провод сечением 3 мм, а для остальных — шины 18 кв. мм. Это поможет избежать нагревания трансформатора в процессе работы.

Все остальные комплектующие для прибора, создаваемого своими руками, лучше приобретать в магазине. После того, как все необходимое закуплено можно приступать к сборке:

Начинаем с установки микросхемы, выполняющей роль контроллера на теплоотвод, который изготавливается из алюминиевой платины площадью более 15 кв. см.

Далее монтируем симисторы. Причем теплоотвод, на который предполагается их установка должен иметь охлаждающую поверхность.

Затем устанавливаем на плату светодиоды (лучше выбирать мигающие). Если не получается расположить их согласно схеме, то размещаем на стороне, где находятся печатные проводники.

К преимуществам самодельных устройств можно отнести и возможность самостоятельного ремонта. Человек, собравший стабилизатор разобрался как в его принципе действия, так и строении и поэтому сможет устранить неисправность без посторонней помощи. Кроме того, все детали для такого прибора можно купить в магазине, поэтому в случае выхода их из строя всегда можно будет найти аналогичную.

Если же сравнивать надежность стабилизатора напряжения 220В, собранного своими руками и произведенного на предприятии, то здесь преимущество на стороне заводских моделей. В домашних условиях разработать производительную модель практически невозможно, так как нет специального измерительного оборудования.

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

Существуют различные типы стабилизаторов напряжения, причем некоторые из них вполне реально сделать своими руками. Для этого конечно придется разобраться в нюансах работы оборудования, приобрести необходимые комплектующие и выполнить их грамотный монтаж. Если вы не уверены в своих силах, то лучший вариант — покупка устройства заводского изготовления. Стоит такой стабилизатор дороже, но и по качеству значительно превосходит модели, собираемые самостоятельно.

Видео с пошаговым монтажом стабилизатора напряжения 220В для дома:

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Неполадки в сети питания не повредят подключенную технику, если обеспечить надежную защиту. Решить задачу успешно поможет изготовленный стабилизатор своими руками. Использование представленных ниже рекомендаций упростит реализацию проекта, предотвратит ошибки, уменьшит материальные и трудовые затраты.

По действующим стандартам, снабжающие организации обязаны поддерживать стабильность напряжения в бытовой сети 220 V с отклонением не более, чем на 10% от номинала в обе стороны. Однако практические наблюдения подтверждают нарушение установленных правил. Особенно сложно обеспечить качественное питание владельцу частного дома в небольшом населенном пункте, так как старые советские трансформаторные подстанции не рассчитаны на современные нагрузки.

Выход напряжения за пределы нормального диапазона сопровождается следующими неприятностями:

• сбоями в работе управляющей и контрольной электроники;
• перегревом ТЭНов;
• чрезмерным потреблением электроэнергии;
• уменьшением срока службы приводов, клапанов, других устройств.

Следует правильно оценивать возможное повреждение котла системы отопления в зимний период. Чтобы не устранять дорогостоящие последствия подобных аварий, можно создать стабилизатор напряжения своими руками.

Разновидности стабилизаторов

Все устройства этой категории предназначены для поддержания стабильного напряжения на выходе при существенном изменении входных параметров. Кроме соответствующего диапазона необходимо учесть максимальный ток и мощность потребления подключаемого оборудования. До перехода к самодельным конструкциям надо изучить особенности профессиональных инженерных решений.

Электромеханические (сервоприводные) устройства

Принцип действия этих моделей понятен из специфического названия. Для точной коррекции выходного напряжения плавно изменяют параметры вторичной обмотки с применением движущегося контакта. Ползунок перемещают с помощью электромеханического привода. Главный плюс – сохранение работоспособности при высокой нагрузке. Если производитель использовал качественные компоненты, можно рассчитывать на длительный срок службы без поломок. Демократичную стоимость следует отметить, как важное преимущество.

Для объективного анализа нужно перечислить минусы:

• ограниченный рабочий диапазон по напряжению (150-250V);
• шумная работа электромеханических частей;
• износ и необходимость регулярной замены угольных контактных групп;
• медленная реакция на изменение входных параметров.

К сведению. Чтобы предотвратить выход из строя оборудования сильным скачком напряжения, в соответствующую цепь устанавливают защитное реле.

Электронные стабилизаторы

В этом варианте подключение обмоток трансформатора выполняется ступенчато. В современных конструкциях применяют мощные тиристоры, что повышает себестоимость стабилизатора. Релейные схемы дешевле, однако выполняют свои функции шумно. Подобные переключатели менее надежны, по сравнению с электронными компонентами.

Существенные преимущества:

• быстрота корректирующих действий;
• компактность;
• широкий рабочий диапазон 110-275V (80-300V) реле (тиристоры), соответственно.

Инверторная технология

Качественная инверторная схема стабилизатора напряжения 220в своими руками проще для изготовления без достаточного опыта в сборке и настройке, по сравнению с рассмотренными выше вариантами. В таких конструкциях отсутствуют мощные трансформаторы. Важная особенность – повышенная точность работы с отклонением выходных параметров 0,5-1%. Этот результат обеспечивают последовательным преобразованием «переменный ток – постоянное напряжение – переменный ток» и последующей фильтрацией.

Феррорезонансные аналоги

Стабилизаторы этой категории выполняют свои функции с помощью явления магнитного резонанса. Данный эффект создают с применением набора из нескольких колебательных контуров. Рабочие параметры регулируют передвижением сердечника из ферромагнитного материала внутри катушек индукции.

Как и в первом примере, конструкция содержит электромеханические приводы. Кроме шума, следует учитывать относительное снижение надежности сложного изделия. Другие минусы:

• сохранение работоспособности только в режиме с подключенной нагрузкой;
• искажения формы выходного сигнала.

Самодельный аппарат

Качественный стабилизатор на несколько кВт и выходным током более 10 ампер можно собрать на основе старого трансформатора, установленного в сварочном аппарате. Однако подобную «заготовку» найти непросто. Более того, действующая техника пригодна для последующего применения по целевому назначению. Для воспроизведения в домашних условиях без профессиональных навыков подойдет представленная ниже схема на электронных компонентах. Она обеспечит:

• оперативную коррекцию выходных параметров со скоростью переключения не более 8-12 миллисекунд;
• рабочий диапазон входного напряжения 125-265 V;
• мощность подключенных потребителей до 5,5 кВт.

Преимущества самодельного устройства

Кроме хороших технических параметров, нужно отметить следующие плюсы:

• разумные затраты;
• возможность самостоятельного выполнения ремонтных операций.

Недостатки

Потребительские параметры изделия во многом зависят от сборки. В данном случае предполагается отсутствие хорошо отработанных на практике навыков, профессионального монтажного (измерительного) оборудования. С другой стороны, внимательное выполнение отдельных рабочих операций поможет контролировать качество тщательнее, по сравнению с действиями сторонних исполнителей.

Отличия от заводских моделей

Современное производство отличается высоким уровнем автоматизации. Это уменьшает вредное влияние «человеческого фактора», снижает издержки. С применением профессиональных технологий проще обеспечить идеальный внешний вид. Однако при создании самоделки можно применять уникальные технические и эстетические решения.

Комплектующие

Основные узлы (функциональные комплектующие детали):

• трансформаторный блок питания с компенсацией температуры на диоде и компаратором;
• выпрямитель с делителем;
• транзисторная схема задержки подключения нагрузки;
• контроллер на цифровых микросхемах;
• светодиодная индикация рабочих режимов и аварийных ситуаций;
• ключи из оптитронных пар.

Особенности домашнего производства

Подойдут типовые трансформаторы ТПК-2-2х12V. При необходимости можно создать аналоги собственноручно, используя для ПЭВ с диаметром проводника 0,064 мм (8669 витков) и 0,185 мм (522 витка) в первичной и вторичной обмотках, соответственно.

Сборочный процесс

В процессе сборки микросхему устанавливают через термопасту на радиатор из алюминия. Эффективная площадь рассеивания – от 15 до 20 см кв. При таких размерах останется место для размещения мощных ключей. Светодиодную индикацию создают с учетом удобства визуального контроля в процессе эксплуатации.

Изготовление корпуса стабилизатора

Прочный корпус создают из алюминиевых листов. Допустимо использование подходящих пластин из полимерных материалов. Изделия закрепляют на жестком каркасе.

Изготовление печатной платы

Для изготовления печатной платы можно использовать приведенный выше чертеж. Рисунок на основу из фольгированного текстолита переносят с помощью печати образца на принтере.

Сборка стабилизатора напряжения

Правильная установка деталей показана на картинке. Следует заранее подготовить необходимые инструменты, расходные материалы. До монтажа корпусных деталей проверяют работоспособность.

Принцип работы и тест самоделки

Конденсатор С1 управляет работой ключей на транзисторах VT1-3. Длительность переходных процессов определяет значение электрического сопротивления R1. Для выравнивания выходного напряжения используется пара C2 и VD2. Деление тока осуществляется с помощью резисторов R13-R14.

Советы по монтажу

Стабилизатор устанавливают таким образом, чтобы не препятствовать эффективной вентиляции. Его подключают с учетом защищаемых цепей. При значительных нагрузках создают отдельную линию питания с подсоединением к автомату в электрощитке.

Видео

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

Изготовление самодельных стабилизаторов напряжения – практика довольно частая. Однако по большей части создаются стабилизирующие электронные схемы, рассчитанные на относительно малые выходные напряжения (5-36 вольт) и относительно невысокие мощности. Устройства используются в составе бытовой аппаратуры, не более того.

Мы расскажем, как сделать мощный стабилизатор напряжения своими руками. В предложенной нами статье описан процесс изготовления устройства для работы с напряжением сети 220 вольт. С учетом наших советов вы без проблем самостоятельно справитесь со сборкой.

Стабилизация напряжения бытовой сети

Стремления обеспечить стабилизированное напряжение бытовой сети – явление очевидное. Такой подход обеспечивает сохранность эксплуатируемой техники, зачастую дорогостоящей, постоянно необходимой в хозяйстве. Да и в целом, фактор стабилизации – это залог повышенной безопасности эксплуатации электрических сетей.

Для бытовых целей чаще всего приобретают стабилизатор для газового котла, автоматика которого требует подключения к электропитанию, для холодильника, насосного оборудования, сплит систем и подобных потребителей.

Решить подобную задачу можно разными способами, самый простой из которых – купить мощный стабилизатор напряжения, изготовленный промышленным способом.

Предложений стабилизаторов напряжения на коммерческом рынке масса. Однако нередко возможности приобретения ограничиваются стоимостью устройств или другими моментами. Соответственно, альтернативой покупке становится сборка стабилизатора напряжения своими руками из доступных электронных компонентов.

При условии обладания соответствующими навыками и знаниями электромонтажа, теории электротехники (электроники), разводки схем и пайки элементов самодельный стабилизатор напряжения можно реализовать и успешно применять на практике. Такие примеры есть.

Схемные решения стабилизации электросети 220В

Рассматривая возможные схемные решения под стабилизацию напряжения с учётом относительно высокой мощности (не менее 1-2 кВт), следует иметь в виду разнообразие технологий.

Существует несколько схемных решений, которыми определяются технологические способности приборов:

• феррорезонансные;
• сервоприводные;
• электронные;
• инверторные.

Какой вариант выбрать, зависит от ваших предпочтения, имеющихся материалов для сборки и навыков работы с электротехническим оборудованием.

Вариант #1 – феррорезонансная схема

Для самостоятельного изготовления самым простым вариантом схемы видится первый пункт списка – феррорезонансная схема. Она работает на использовании эффекта магнитного резонанса.

Конструкцию достаточно мощного феррорезонансного стабилизатора допустимо собрать всего на трёх элементах:

1. Дроссель 1.
2. Дроссель 2.
3. Конденсатор.

Однако простота в данном варианте сопровождается массой неудобств. Конструкция мощного стабилизатора, собранная по феррорезонансной схеме, получается массивной, громоздкой, тяжелой.

Вариант #2 – автотрансформатор или сервопривод

Фактически речь идет о схеме, где используется принцип автотрансформатора. Трансформация напряжения автоматически осуществляется за счет управления реостатом, ползунок которого перемещает сервопривод.

В свою очередь сервопривод управляется сигналом, получаемым, к примеру, от датчика уровня напряжения.

Примерно по такой же схеме действует устройство релейного типа с той лишь разницей, что коэффициент трансформации меняется, в случае надобности, подключением или отключением соответствующих обмоток с помощью реле.

Схемы подобного рода выглядят уже более сложными технически, но при этом не обеспечивают достаточной линейности изменения напряжения. Собрать вручную прибор релейный или на сервоприводе допустимо. Однако разумнее выбрать электронный вариант. Затраты сил и средств практически одинаковые.

Вариант #3 – электронная схема

Сборка мощного стабилизатора по схеме электронного управления при обширном ассортименте радиодеталей в продаже становится вполне возможной. Как правило, такие схемы собираются на электронных компонентах – симисторах (тиристорах, транзисторах).

Также разработан целый ряд схем стабилизаторов напряжения, где в качестве ключей используются силовые полевые транзисторы.

Изготовить мощный аппарат полностью под электронным управлением руками неспециалиста достаточно сложно, лучше купить готовое устройство. В этом деле без опыта и знаний в сфере электротехники не обойтись.

Под самостоятельное производство рассматривать этот вариант целесообразно, если имеется сильное желание построить стабилизатор, плюс наработанный опыт электронщика. Далее в статье рассмотрим конструкцию электронного исполнения, пригодную для изготовления своими руками.

Подробные инструкции по сборке

Рассматриваемая под самостоятельное изготовление схема, скорее является гибридным вариантом, так как предполагает использование силового трансформатора совместно с электроникой. Трансформатор в данном случае применяется из числа тех, что устанавливались в телевизорах старых моделей.

Правда в ТВ приёмниках, как правило, ставились трансформаторы ТС-180, тогда как для стабилизатора требуется как минимум ТС-320 чтобы обеспечить выходную нагрузку до 2 кВт.

Шаг #1 – изготовление корпуса стабилизатора

Для изготовления корпуса аппарата подойдёт любой подходящий короб на основе изолирующего материала – пластмассы, текстолита и т.п. Главный критерий – достаточность места под размещение силового трансформатора, электронной платы и других компонентов.

Также корпус допустимо изготовить из листового стеклотекстолита, скрепив отдельные листы с помощью уголков или иным способом.

Короб стабилизатора необходимо оснастить пазами под установку выключателя, входного и выходного интерфейсов, а также других аксессуаров, предусмотренных схемой в качестве контрольных или коммутационных элементов.

Под изготовленный корпус нужна плита-основание, на которую «ляжет» электронная плата и будет закреплён трансформатор. Плиту можно сделать из алюминия, но следует предусмотреть изоляторы под крепёж электронной платы.

Шаг #2 – изготовление печатной платы

Здесь потребуется изначально спроектировать макет на размещение и связку всех электронных деталей согласно принципиальной схеме, кроме трансформатора. Затем по макету размечают лист фольгированного текстолита и рисуют (отпечатывают) на стороне фольги созданную трассировку.

Далее вытравливают плату при помощи соответствующего раствора (электронщикам метод травления плат должен быть знаком).

Полученный таким способом печатный экземпляр разводки зачищают, облуживают оловом и производят монтаж всех радиодеталей схемы с последующей пайкой. Так выполняется изготовление электронной платы мощного стабилизатора напряжения.

В принципе, можно воспользоваться сторонними услугами по травлению печатных плат. Этот сервис вполне приемлем по цене, а качество изготовления «печатки» существенно выше, чем в домашнем варианте.

Шаг #3 – сборка стабилизатора напряжения

Укомплектованная радиодеталями плата подготавливается для внешней обвязки. В частности, от платы выводятся линии внешней связи (проводники) с другими элементами – трансформатором, выключателем, интерфейсами и т.д.

На опорную плиту корпуса устанавливают трансформатор, соединяют с трансформатором цепи электронной платы, закрепляют плату на изоляторах.

Останется только подключить к схеме внешние элементы, смонтированные на корпусе, установить ключевой транзистор на радиатор, после чего корпусом закрывают собранную электронную конструкцию. Стабилизатор напряжения готов. Можно приступать к настройке с дальнейшими испытаниями.

Принцип работы и тест самоделки

Регулирующим элементом электронной схемы стабилизации выступает мощный полевой транзистор типа IRF840. Напряжение для обработки (220-250В) проходит первичную обмотку силового трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD1 и поступает на сток транзистора IRF840. Исток этого же компонента соединен с минусовым потенциалом диодного моста.

Часть схемы, в которую включена одна из двух вторичных обмоток трансформатора, образуется диодным выпрямителем (VD2), потенциометром (R5) и другими элементами электронного регулятора. Этой частью схемы формируется управляющий сигнал, который поступает на затвор полевого транзистора IRF840.

На случай повышения напряжения питающей сети управляющим сигналом понижается напряжение затвора полевого транзистора, что приводит к закрытию ключа. Соответственно, на контактах подключения нагрузки (XT3, XT4) возможное повышение напряжения ограничивается. Обратным вариантом работает схема на случай понижения сетевого напряжения.

Настройка прибора особой сложностью не отличается. Здесь потребуется обычная лампа накаливания (200-250 Вт), которую следует включить на клеммы выхода прибора (X3, X4). Далее вращением потенциометра (R5) напряжение на отмеченных клеммах доводят до уровня 220-225 вольт.

Выключают стабилизатор, отключают лампу накаливания и включают прибор уже с полноценной нагрузкой (не выше 2 кВт).

После 15-20 минут работы вновь отключают аппарат и производят контроль температуры радиатора ключевого транзистора (IRF840). Если нагрев радиатора существенный (более 75º), следует подобрать более мощный теплоотводящий радиатор.

Если процесс изготовления стабилизатора показался вам слишком сложным и нерациональным с практической точки зрения, без особых проблем можно найти и приобрести устройство заводского исполнения. Правила и критерии выбора стабилизатора на 220 В приведены в рекомендуемой нами статье.

Выводы и полезное видео по теме

В видеоролике ниже рассматривается одна из возможных конструкций стабилизатора домашнего изготовления.

В принципе, можно взять на заметку этот вариант самодельного аппарата стабилизации:

Сборка блока, стабилизирующего сетевое напряжение, своими руками возможна. Это подтверждается многочисленными примерами, когда радиолюбители с небольшим опытом вполне успешно разрабатывают (или применяют существующую), готовят и собирают схему электроники.

Трудностей с приобретением деталей для изготовления стабилизатора-самоделки обычно не отмечается. Расходы на производство невысоки и естественным образом окупаются, когда стабилизатор вводят в эксплуатацию.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как собрали стабилизатор напряжения собственными руками. Поделитесь полезной информацией, которая может пригодиться посещающим сайт начинающим электротехникам.

Стабилизатор напряжения своими руками

Если Вы чувствуете силы и хотите посложнее, смотрите: Электронные стабилизаторы напряжения — там есть кое, какие схемы, остальное своими силами. Рассказывать подробно об этом очень долго и сложно, но нет ничего невозможного, если руки растут оттуда, откуда надо.

Однако наш стабилизатор напряжения все же конкурирует с заводскими. И дело не в том, что он будет сделан любимыми руками домашнего мастера. В отличие от серийных моделей он будет компактным. Свое устройство можно будет установить прямо в электрощит рядом с автоматами.

Работать руками над корпусом своего стабилизатора не потребуется!

Коль скоро мы собрались ставить свой стабилизатор напряжения в щиток, то его корпус должен удовлетворять этому. Благо, что индустрия предвидела наши потребности, выпустив готовые корпуса для РЭО, и руками нам ничего делать не придется.

Тот, который нам нужен, выпускает фирма Gainta Industries. Его стоимость около 300 рублей, что для такого изделия, как стабилизатор напряжения воспринимается в «пределах погрешности цены», то есть очень не дорого. В данный корпус удобно разместить две свои платы, а потом просто защелкнуть его и изделие готово. Открыть обратно корпус голыми руками не получится, так что если стабилизатор напряжения потребуется разобрать, понадобится отвертка.

Кстати пластик корпуса имеет соответствующие сертификаты по стойкости к температуре и напряжению, что для нашего конечного изделия очень подходит.

Трансформатор для своего стабилизатора напряжения лучше купить, чтобы не мотать его руками

Элементом регулирования напряжения служит автотрансформатор. Некоторые не связываются со своим стабилизатором, только из-за того, что из-за трансформатора нужно много работать руками. Однако можно отказаться от рутинной работы и просто купить его. Где? Да в ближайшем магазине электроники.

Дело в том, что автотрансформаторы не продаются в рознице, но их легко сделать из обычного трансформатора, объединив входную и выходную обмотки.

Для своей задумки нам нужно компактное устройство. Лучше всего использовать два трансформатора ТП-15 — они хорошо помещаются в корпус нашего будущего стабилизатора напряжения. Входная обмотка должна быть рассчитана на 220 Вольт, выходная на 25 Вольт (ток соответственно 0,6А, так как 25 х 0,6 = 15, а у нас ТП-15).

Ну, то есть обычный понижающий трансформатор 220/25В 0,6А — стоимость около 500 рублей, за два — 1000. Отдавать свои кровные конечно жалко, но ничего не поделаешь — это самый важный узел будущего стабилизатора напряжения. После чего немного «поработаем руками».

Нам нужно соединить один конец обмотки 220 с другим концом обмотки 25 Вольт. При этом важно не перепутать — ток обоих обмоток должен идти по кругу в одну сторону.

Это легко проверить, если после соединения напряжение на обмотках прибавляется (входное 220, а суммарное 245), значит правильно. Если убавляется (входное 220, а в сумме 195), меняем концы наоборот.

Соединения нужно хорошо пропаять и трансформатор для стабилизатора готов (Вы и сами заметите, что уже можете воздействовать на напряжение).

Техника безопасности при сборке стабилизатора напряжения своими руками

Надо было поместить этот пункт раньше, но надеемся, что Вы еще не начали работы. При сборке стабилизатора соблюдайте крайнюю осторожность. Не прикасайтесь руками к оголенным контактам, если стабилизатор под напряжением. Внимательно контролируйте свои действия. Не производите работы в нетрезвом виде и в присутствии детей.

Стоит отметить, что каждый раз подключать изделие к сети, а потом выдергивать вилку неудобно. Рекомендуем перед сборкой стабилизатора организовать свое рабочее место следующим образом. Установите на столе специальную розетку и сделайте так, чтобы напряжение на нее можно было подавать нажатием педали.

Во-первых, у Вас освободятся руки, во-вторых в чрезвычайных ситуациях педаль можно отпустить гораздо быстрее, чем тянуть вилку из розетки. В качестве педали можно использовать покупную или самодельную, закрепив кнопку между двумя дощечками.

Чтобы избежать последствий при случайном замыкании, подавайте напряжение сети к стабилизатору не напрямую, а через мощную нагрузку, например, через масляный нагреватель или через утюг. Утюг хорош тем, что он компактный и всегда под рукой, но об него можно обжечься. По возможности лучше выбрать из своего оборудования что-нибудь другое.

Измерение напряжения стабилизатора при его коммутации «руками»

Исполнительный элемент стабилизатора напряжения

Раз мы решили собирать своими руками релейник, то логично, что в составе он должен иметь реле. Именно реле и будет исполнительным элементом по переключению нашего «би»- трансформатора.

Чаще всего реле имеют трехконтактную систему коммутации — переключатель, где средний контакт может подключаться то к одному, то к другому своему соседу.

Скорость переключения такой системы достаточно высока, еще бы, только отодвинувшись от одного контакта, якорь тут же падает на другой. Время движения от 2 до 5 Миллисекунд! Это примерно в 500 раз быстрее, чем коммутировать руками.

Именно этот скоростной переход и следует использовать при регулировании напряжения. Имеется в виду, при незначительном изменении напряжения, стабилизатор должен перебросить лишь одно из своих реле, а не два — вот что будет оптимально. Используя умелые руки, позже постараемся реализовать этот алгоритм во всех режимах.

Несмотря на то, что стабилизатор имеет пять ступеней регулирования, для коммутации хватило трех реле. Однако этого не достаточно — требуется режим, когда стабилизатор отключал бы напряжение полностью, например, при аварии в сети или при своей внутренней неисправности. Для этого потребуется еще одно реле. Оно не участвует в регулировании, а выполняет свою отдельную функцию — отключение. Если его не установить, при аварии придется бежать и отключать котел руками.

Для своего стабилизатора нам понадобится реле, контакты которого рассчитаны на напряжение до 280 Вольт. Таких, к сожалению, не много. Большинство до 240 или 250.

Кстати китайцы в своих стабилизаторах напряжения не обращают на это внимание. За такое отношение следовало бы оторвать руки, ну да бог с ними.

Для стабилизатора подходит реле G5LA-14 10A277VAC производителя OMRON — его контактная группа рассчитана на напряжение 277 — это почти 280 В. Для питания своей обмотки оно требует 12-14 Вольт.

Реле имеют стандартный компактный корпус — четыре элемента спокойно умещаются в одной руке.

ATmega32A-PU — процессор стабилизатора удобный для монтажа своими руками

Почему именно ATmega32A-PU?

Во-первых, ATmega32 — самый популярный среди проектировщиков стабилизаторов напряжения. Памяти 32 кБайта и аппаратных средств более чем достаточно для всех необходимых функций.

Во вторых, серия «PU» имеет большой корпус, что удобно при монтаже своего изделия. Слишком мелкие контакты паять руками сложно.

Управлять реле процессор напрямую не может.

Во-первых, питание процессора 5 Вольт, а для реле нужно 12. Во-вторых, ток реле слишком большой для выводов микроконтроллера.

Для передачи сигналов управления на реле используются транзисторы Дарлингтона, точнее матрица из транзисторов в виде микросхемы ULN2803A.

Для отображения информации удобно использовать компактный семисигментный индикатор. Несмотря на малые размеры, он позволит видеть значение напряжения на расстоянии до 3 метров.

Общая схема стабилизатора, сделанного своими руками

В схему входят:

• «би»- трансформатор из двух ТП-15 220/25В 0,6А;
• четыре реле G5LA-14 10A277VAC;
• матрица транзисторов Дарлингтона ULN2803A;
• блок семисигментных индикаторов;
• микроконтроллер ATmega32A-PU с обвязкой;
• импульсный источник питания с напряжением 5 и 12 Вольт;
• система датчиков, делителей и фильтров для замеров.

Рассмотрим работу схемы. В момент включения стабилизатора все реле выключены, и питание на трансформаторы не поступают. Микроконтроллер имеет свой импульсный источник питания и начинает работать сразу. Для замера напряжения на ногу PA3 (АЦП контроллера) подается ослабленное делителем сетевое напряжение.

После вычисления подходящей ступени, контроллер включает необходимую комбинацию реле. Замеры и вычисление ступени происходят каждый период синусоиды, с таким расчетом, чтобы время реакции стабилизатора была не более 20 миллисекунд.

Ноги PA4, PA5, PA6, PA7 (другие каналы АЦП) тоже могут использоваться для замеров, но эти параметры не влияют на работу стабилизатора, и могут быть опущены. Можно мерить выходное напряжение, температуру, ток, в общем, побочные параметры, способные улучшить эксплуатацию.

Одновременно с регулировкой напряжения, стабилизатор выводит значения на индикатор. Три знакоместа управляются одними и теми же выводами, попеременно импульсно меняя нейтраль (известный алгоритм попеременного вывода знакомест). В зависимости от желания, на индикатор можно выводить либо входное напряжение, либо все параметры, меняя их попеременно. Если на стабилизатор установить кнопку, выбирать параметр можно будет руками.

Для обозначения параметра стабилизатора можно использовать точки, например входное напряжение — точки нет, выходное напряжение — точка есть, ток — точка посередине, температура — точка спереди, авария — три точки. Для исключения путаницы, обозначения нужно подписать на лицевой панели или распечатать табличку, если руками не получится сделать аккуратно.

Схема разделена пунктирными линиями. Они отделяют часть схемы находящуюся на верхней плате от второй части, находящейся на нижней плате. Отдельно пунктиром выделены трансформаторы — они должны быть прикручены к корпусу или к нижней плате.

Чтобы индикатор стабилизатора напряжения было видно, вместо непрозрачной лицевой панели нужно установить красное стекло, подложив сзади листок бумаги, закрывающий лишнее пространство. Стекло к корпусу Gainta Industries продается отдельно и устанавливается просто руками без всяких инструментов.

Верхнюю плату стабилизатора можно отрисовать используя программу типа Sprint-Layout и протравить. Либо заказать свое детище в одном из сервисов изготовления печатных плат. Схема несложная, достаточно будет одностороннего текстолита.

скачать файл lay6

Помните, что из-за работы под напряжением, расстояние между дорожками должно быть как можно больше, поэтому делайте их тонкими. В качестве нижней платы можно использовать макетку — они продаются стандартных размеров под корпуса Gainta Industries. Пайку производите руками. Для нижней платы (силовой) желательно использовать тугоплавкий припой.