Самодельный стабилизатор напряжения 220в для дома: схема + инструктаж по сборке

alexxlabРазное

Содержание

⚡️Самодельный стабилизатор напряжения 220в | radiochipi.ru

На чтение 3 мин Опубликовано Обновлено

Электронный стабилизатор напряжения — это промежуточное устройство между бытовой электросети и электропотребителем (нагрузкой). Такое устройство предназначено для поддержания напряжения на определенном уровне, а в частности 220В.

Нередко случается в квартирах, а часто в своих домах, напряжения в розетке далеко от идеала 220В, оно или сильно занижено, либо завышено, а порой просто резко скачет. В таких ситуациях включенные бытовые приборы в розетку ведут себя как-то странно, освещение тускло горит, холодильник начинает гудеть, вода в электрочайнике медленно закипает. На помощь нам приходит стабилизатор сетевого напряжения.

[info]Стабилизаторы бывают промышленные и бытовые. Промышленные стабилизаторы напряжения работают от трех фазного напряжения 380В, бытовые от однофазного и делятся на электронные, феррорезонансные, релейные, электромеханические, инверторные.

[/info]

Рассмотрим принципиальную схему упрощенного электронного стабилизатора напряжения. В диодном мосту VD2 по диагонали расположен полевой транзистор VT2, когда он закрыт, то первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора Т1 отключена от сети. Выходное U на холостом ходу, равно сетевому за исключением, малого падения напряжения на вторичной обмотке трансформатора Т1.

По схеме начало первичной обмотки L1-1 трансформатора Т1 соединен непосредственно к сети 220В. Для того чтобы подключить второй конец первичной обмотки L2-1’ трансформатора Т1 к сети 220В, необходимо открыть полевой транзистор VT2 (IRF840), после чего к нагрузке приложится сумма напряжений на вторичной обмотке L1 1-2, L2 2’-1’ и напряжения сети.

На биполярный транзистор VT1 структуры n-p-n перехода подается напряжение, через нагрузку, трансформатор Т2 и диодный мост VD1. Потенциометром R1 выставляется выходное U=220В порог срабатывания устройства на нагрузке, биполярный транзистор VT1 открывается, при этом транзистор VT2 закрывается.

Если напряжение в сети упадет и станет ниже 220В, то закроется транзистор VT1, откроется транзистор VT2.

Диодный мост VD1 КЦ405В выпрямляет переменное U=12В на вторичной обмотке трансформатора Т2, после постоянное напряжение подается на стабилизатор DA1 КР142ЕН8А и запитывает коллекторную цепь транзистора VT1 КТ972А. Конденсатор С5 и резистор R6 соединены параллельно истоку стоку транзистора VT2 и образуют гасящую цепочку от нежелательных скачков напряжения. С1 выполняет роль фильтрующего конденсатора от сетевых помех, тем самым улучшает процесс работы устройства.

Подбирая номиналы сопротивлений резисторов R3, R5 добиваются наилучшей и устойчивой работы стабилизации напряжения. Включение/выключение устройства и нагрузки осуществляется выключателем SA1. В стабилизаторе напряжения предусмотрено отключение стабилизирующего напряжения на нагрузке выключателем SA2. Собранный по схеме стабилизатор включают в сеть 220В и переменным резистором R1 выставляют U=220В на нагрузке.

С каталогом масляных трансформаторов можно ознакомиться по ссылке.

Вольтодобавочный трансформатор Т1 собран на основе готового трансформатора марки СТ-320, ранее использовавшегося в БП-1 блоках питания телевизоров УЛПЦТ-59. Трансформатор необходимо разобрать полностью, снять магнитосердечник, после чего смотать все вторичные обмотки, необходимо оставить только сетевую (первичную обмотку). Заново намотать поровну вторичные обмотки эмалированным медным проводом ПЭВ, ПЭЛ.

Одинаковые две катушки имеют следующие намоточные данные:

Полевой транзистор VT2 необходимо закрепить на радиаторе!

Стабилизатор напряжения своими руками. Как самостоятельно изготовить стабилизатор напряжения

Перепады напряжения негативно сказываются на любой бытовой технике. Особенно это касается высокоточной электроники, регулирующей работу отопительных приборов.

Содержание

  • Стабилизатор напряжения и принцип его действия
  • Виды стабилизаторов напряжения
  • Основные элементы стабилизатора напряжения
  • Изготовление самодельного стабилизатора напряжения
  • Советы по работе с самодельным стабилизатором напряжения

 

Для того, чтобы выровнять ток в домашних условиях используют стабилизатор напряжения. В самом простом варианте он работает по принципу реостата, повышая и понижая сопротивление в зависимости от силы тока. Но есть и более современные приборы, которые в полной мере защищают технику от скачков напряжения. О том, как их сделать и поговорим.

 

Стабилизатор напряжения и принцип его действия

Для более детального понимания работы прибора рассмотрим составляющие электрического тока:

  • сила тока,
  • напряжение,
  • частота.

Сила тока – это количество заряда, который прошел через проводник за определенный промежуток времени. Напряжение, если объяснять очень просто, эквивалентно понятию работы, которое совершает электрическое поле. Частота – это скорость, с которой поток электронов меняет свое направление. Данная величина характерна исключительно для переменного тока, который циркулирует в электросети. Большинство бытовых приборов рассчитано на напряжение в 220 Вольт, при этом сила тока должна быть 5 Ампер, а частота 50 Герц.

В большинстве случаев бытовая техника имеет допустимую вилку по каждому из параметров, но любая защита рассчитана на то, что условия работы приборов длительное время будут неизменными. В нашей же сети колебания тока происходят практически постоянно. Амплитуда составляет до 2 А по силе тока и до 40-50 В, по напряжению. Частота тока, также отлична от 50 Гц и составляет от 40 Гц до 60 Гц.

Данная проблема связана со многими факторами, но главный среди них, — удаленность конечного потребителя от источника электричества. В результате достаточно длительной транспортировки и многократной трансформации, ток теряет стабильность. Данный дефект электросетей присутствует не только у нас, но и в любых других странах, которые пользуются электричеством. Поэтому был придуман специальный прибор, позволяющий стабилизировать выходной ток.

Виды стабилизаторов напряжения

Так как ток – это направленное движение частиц, для его регулировки используются:

  • механический метод,
  • импульсный метод.

Механический основан на законе Ома. Такой стабилизатор называется линейным. Он состоит из двух колен, соединенных между собой реостатом. Напряжение подается на одно колено, проходит по реостату и попадает на второе колено, с которого уже и раздается далее. Преимущества данного метода заключается в том, что он позволяет достаточно точно установить параметры выходного тока. В зависимости от предназначения, линейный стабилизатор модернизируют дополнительными запчастями. Стоит отметить, что прибор эффективно справляется со своей задачей только в том случае, если разница между входным и выходным током невелика. В противном случае стабилизатор будет иметь низкий КПД. Но даже этого достаточно, чтобы защитить бытовую технику и обезопасить себя от короткого замыкания в случае перенагрузки сети.

Импульсный стабилизатор напряжения основан на принципе амплитудной модуляции тока. Схема стабилизатора напряжения устроена таким образом, что в цепи есть выключатель, который автоматически разрывает цепь через равные промежутки времени. Это позволяет подавать ток частями и равномерно накапливать его в конденсаторе. После того, как он зарядится, уже выровненный ток подается на приборы. Недостаток этого метода в том, что он не позволяет задать определенную величину. Тем не менее, достаточно часто встречаются импульсные повышающе-понижающие стабилизаторы, которые оптимально подходят для бытового использования. Они выравнивают ток в пределах чуть ниже или чуть выше нормы. В обоих случаях все параметры тока не выходят за допустимую вилку.

Важно отметить и разделение приборов на:

  • стабилизатор напряжения однофазный,
  • стабилизатор напряжения трехфазный.

После перераспределения в трансформаторе, выходит трехфазная линия, она как правило идет до распределительного щитка на отдельно взятый дом. Далее от щитка в квартиру идут уже стандартные фаза и ноль. Таким образом большинство бытовых приборов рассчитано именно на однофазную сеть. Поэтому в типовых квартирах целесообразно использовать однофазный стабилизатор.

К тому же, стоит он в 10 раз дешевле трехфазного, даже если собрать его своими руками.

Стабилизаторы напряжения для дачи могут быть и трехфазными. Особенно актуально это для мощных насосов, культиваторов и тяжелой строительной техники. В таком случае необходимо сделать стабилизатор, рассчитанный на трансформацию тока под конкретный прибор. На практике сделать это достаточно сложно. Поэтому проще взять его в аренду. Использование указанных выше приборов носит временный характер, поэтому смысла тратить время и деньги на трехфазный стабилизатор напряжения нет.

Основные элементы стабилизатора напряжения

Для того, чтобы собрать простой выравниватель тока не понадобится ни особых навыков, ни специфических деталей. Стабилизаторы напряжения для дома состоят из:

  • трансформатора,
  • конденсаторов,
  • резисторов,
  • диодов,
  • провода для соединения микросхемы.

Идеально, если есть старый сварочный аппарат. Переделать его в стабилизатор напряжения очень легко, к том же не понадобится покупать дополнительные запчасти и конструировать корпус для микросхем.

Этому вопросу посвящено видео в конце статьи. Но, ненужная сварка – это большая редкость, поэтому рассмотрим процедуру создания стабилизатора напряжения с нуля. Так как импульсный стабилизатор не позволяет провести точную настройку параметров, рассматривать будем линейный стабилизатор напряжения.

Изготовление самодельного стабилизатора напряжения

Его основа – это трансформатор. На практике трансформаторы намного меньше, чем массивные будки для выравнивания высокого напряжения, приходящего с электростанции. Они представляют собой две катушки, образующие индуктивную электромагнитную связь. Проще говоря, ток подается на одну катушку, заряжает ее, затем возникает электромагнитное поле, которое заряжает вторую катушку, с которой ток идет далее. Эта взаимосвязь выражена формулой:

U2 = N2 = I1
U1 N1 I2
  • U1 – напряжение на первичной обмотке,
  • U2 – напряжение на вторичной обмотке,
  • N1 – число витков на первичной обмотке,
  • N2 – число витков на вторичной обмотке,
  • I1 – сила тока на первичной обмотке,
  • I2 – сила тока на вторичной обмотке.

Формула не идеальна, так как позволяет либо понижать напряжение, либо его повышать. В 90% случаев к потребителю доходит ток с низким напряжением. Поэтому имеет смысл сразу же сделать повышающий трансформатор. Индуктивные катушки к нему продаются в магазинах электротехники либо на любом блошином рынке. Важно отметить, что число витков должно быть не менее 2000 тысяч, так как иначе трансформатор будет очень сильно греться и вскоре сгорит. Для того, чтобы выбрать мощность трансформатора, необходимо замерять напряжение в сети. Для расчетов возьмем значение 196 В. Формула приобретает такой вид:

220 = х
196 2000

Следовательно, для того, чтобы выровнять напряжение до необходимого значения, понадобится вторая катушка с числом витков: 220х2000/196=2245. В данной формуле присутствуют определенные огрехи, так как часть электрической энергии теряется на нагревание обмотки. Поэтому вилка расчетов составляет 5 В, т.е. значение 196 В допустимо округлять, оно может изменятся до 191 В или 201 В, при этом число витков менять не нужно.

Теперь рассмотрим вторую часть формулы:

220 = х
196 4

Как видно из формулы, сила напряжения на выходе будет 220х4/196=4,4 А. Большинство электроприборов допускает вилку в 1 А. Поэтому полученная величина достаточна для нормальной работы техники.

Стабилизатор напряжения, энергия в котором увеличивается на заданную величину готов. Но, если в сети произойдет скачек мощности, то формула примет следующие значения:

х = 2245
236 2000

Таки образом напряжение на выходе станет 236х2245/2000=264 В. Пропорционально возрастет и сила тока.

264 = 4,47
236 4

Это приведет к поломке большинства электроприборов.

Для устранения данного дефекта воспользуемся законом Ома:

  • U– напряжение,
  • I– сила тока,
  • R– сопротивление.

264=4,47хR, R=264/4,47=60. Данная формула говорит о том, что в идеале сопротивление всех элементов в системе будет составлять 60 Ом. Если понизить сопротивление, то напряжение уменьшиться:

220=4,47хR, R=220/4,47=50.

Для изменения сопротивления сети используется прибор, под названием реостат. Естественно, регулировать его вручную достаточно неудобно. Поэтому понадобится микросхема-стабилизатор напряжения, на которой будет отмечен путь следования электрического тока после выхода из трансформатора.

Наиболее простой способ – это вывести ток с трансформатора на конденсатор. Желательно использовать 12-16 конденсаторов одинаковой емкости. Это позволит накопить ток и сделать его более однородным. Далее все конденсаторы подсоединяются к реостату. Сила тока в сети после трансформатора будет в пределах 4,5-5 А, а желаемое напряжение должно составлять 220 В. Следовательно, имеем формулу R=220/4,75=46. При усредненных показателях сопротивление должно составлять 46 Ом.

Для достижения более плавного выравнивания, желательно установить несколько параллельных реостатов. Таким образом соединяясь в один поток после конденсаторов, цепь необходимо распределить на 4,6,8 отдельных веток, подключенных к реостатам. При этом следует использовать формулу R/число реостатов. Если делать цепь из 6 реостатов, то согласно представленным данным, каждый из них должен иметь сопротивление в 8 Ом.

После прохождения реостатов, цепь снова собирается в один поток и выводится на диод. Диод подключается к обычной розетке.

Все указанные манипуляции относятся к проводу на котором находится фаза, ноль просто пропускаем напрямую к розетке.

Указанный с реостатами способ является достаточно архаичным. Намного более эффективно использовать вместо них обычное устройство защитного отключения. Ток от трансформатора подается на УЗО, ноль также подключается к УЗО. Далее от него идет выход напрямую к розетке.

В том случае, если напряжение или сила тока возрастут в следствии скачка напряжения, УЗО разомкнет цепь, и бытовая техника не пострадает. В остальное время трансформатор будет качественно выравнивать ток.

При повышенном напряжении понадобится понижающий трансформатор. Собирается он по аналогии, за тем исключением, что обмотка на второй катушке должна быть сделана из более толстой проволоки, иначе трансформатор сгорит.

Наиболее эффективно собрать оба трансформатора. Тем более, что есть конструкции понижающе-повышающего типа. В первом случае понадобится ручное переключение провода, во втором — процесс поддается автоматизации.  Как видно, сделать стабилизатор напряжения не сложно, но работа с электричеством предполагает предельный уровень осторожности.

Советы по работе с самодельным стабилизатором напряжения

Важно: описанная схема идеально подходит для постоянных условий, но в электросети достаточно часто случаются перебои и скачки, как вверх, так и вниз.

Поэтому при сборке стабилизатора напряжения рекомендуем отталкиваться от параметров конкретной техники, т.е.:

  • продумать разводку по квартире,
  • если ремонта не предполагается, установить удлинители под определенные группы электроприборов со схожими параметрами,
  • подключить каждую группу к отдельному стабилизатору.

Любая бытовая техника либо на тыльной стороне, либо в паспорте содержит ведомости о требованиях к электропитанию. Отталкиваясь от конкретных цифр значительно проще создать эффективный стабилизатор, так как нет необходимости подстраиваться под сеть. Еще один полезный гаджет – это электронный вольтметр. Желательно подключить его в схему стабилизатора для визуального контроля за его работой.

Для корпуса подойдет любой материал кроме дерева. Достаточно часто самодельные стабилизаторы помещают в пластиковые контейнеры для еды.

Схема автоматического стабилизатора напряжения для телевизоров и холодильников

Комментарии

Здесь мы изучим конструкцию простого автоматического стабилизатора сетевого напряжения переменного тока, который можно применять для защиты бытовой техники, такой как телевизор и холодильник, от колебаний напряжения.

Стабилизатор напряжения — это устройство, предназначенное для обнаружения несоответствующих колебаний напряжения на входах сети переменного тока и корректировки их для создания стабилизированного напряжения для подключенных приборов или гаджетов.

Как работает схема

Ссылаясь на рисунок, мы видим, что предлагаемая схема автоматического стабилизатора напряжения сконфигурирована с одним операционным усилителем IC 741. Он становится секцией управления всей конструкции. Операционный усилитель подключен как компаратор, мы все знают, насколько хорошо этот режим подходит для IC 741 и других операционных усилителей. Его два входа подходят для указанных операций.

Вывод № 2 микросхемы фиксируется на опорном уровне, создаваемом резистором R1 и стабилитроном, а на вывод № 3 подается напряжение выборки от трансформатора или источника питания.

Это напряжение становится напряжением считывания для микросхемы и прямо пропорционально изменению входного переменного тока нашего источника питания.

Предустановка используется для установки точки срабатывания или пороговой точки, при которой напряжение может считаться опасным или недопустимым. Мы обсудим это в разделе процедуры настройки.

На контакте №6, который является выходом микросхемы, устанавливается высокий уровень, как только контакт №3 достигает заданного значения, и активирует каскад транзистора/реле.

В случае, если напряжение сети превышает заданный порог, неинвертирующая микросхема обнаруживает это, и ее выход немедленно становится высоким, включая транзистор и реле для выполнения желаемых действий.

Реле типа DPDT имеет контакты, подключенные к трансформатору, который представляет собой обычный трансформатор, модифицированный для выполнения функции стабилизирующего трансформатора.

Его первичная и вторичная обмотки соединены между собой таким образом, что путем соответствующего переключения своих ответвлений трансформатор может добавлять или вычитать определенную величину сетевого напряжения переменного тока и выдавать полученное значение на выходную подключенную нагрузку.

Контакты реле надлежащим образом интегрированы в ответвления трансформатора для выполнения вышеуказанных действий в соответствии с командами, подаваемыми с выхода операционного усилителя.

Таким образом, если входное напряжение переменного тока имеет тенденцию к увеличению установленного порогового значения, трансформатор вычитает некоторое напряжение и пытается не допустить, чтобы напряжение достигло опасного уровня, и наоборот в ситуациях низкого напряжения.

Полная принципиальная схема

Расчеты операционных усилителей

Если вместо стабилитрона на выводе № 2 использовался резистивный делитель, отношение между опорным уровнем на выводе № 2 операционного усилителя с резистивным делителем и Vcc может быть задано как:

Vref = (R2 / R1 + R2) x Vcc

Где R2 — резистор, используемый вместо Z1.

Схема подключения реле трансформатора

 Список деталей

Для сборки этой самодельной схемы автоматического стабилизатора сетевого напряжения вам потребуются следующие компоненты:

  • R1, R2 = 10 кОм,
  • R3 = 470 кОм или 1 МОм (более низкие значения обеспечивают более медленную коррекцию напряжения)
  • C1 = 1000 мкФ / 25 В
  • Т1 = ВС547 ,
  • TR1 = 0–12 В, 500 мА,
  • TR2 = 9–0–9 В, 5 А,
  • IC1 = 741,
  • Z1, Z2 = 4,7 В/400 мВт
    • 900 57 реле = DPDT, 12 В, 200 или более Ом, приблизительное выходное напряжение для заданных входов

Пропорции стабилизированного выходного и нестабилизированного входного напряжения

ВХОД —— ВЫХОД

200 В ——— 212 В
210 В ——— 222 В
220 В ——— 232 В
225 В — —— 237 В
230 В ——— 218 В
240 В ——— 228 В
250 В ——— 238 В

 Как настроить цепь

Обсуждаемая простая схема автоматического стабилизатора напряжения может быть настроена с помощью следующих шагов:

Первоначально не подключайте трансформаторы к цепи, также оставьте R3 отключенным.

Теперь, используя переменный источник питания, подайте питание на цепь через C1, положительный источник питания идет на линию контакта № 7 операционного усилителя, а отрицательный — на линию отрицательного контакта № 4 операционного усилителя.

Установите напряжение примерно на 12,5 В и отрегулируйте предустановку так, чтобы выходной сигнал ИС только стал высоким и срабатывал реле.

Помните, здесь мы предположили, что выход постоянного тока 12,5 В от TR1 соответствует примерно 225 В переменного тока на входе от сети…. Для вашей схемы обязательно подтвердите это перед выполнением этой процедуры настройки. Это означает, что если вы обнаружите, что ваш выход постоянного тока TR1 соответствует 13 В для входа 225 В, затем выполните эту процедуру, используя 13 В …. и так далее.

Теперь снижение напряжения примерно до 12 вольт должно привести к тому, что операционный усилитель приведет реле в исходное состояние или обесточит его.

Повторить и проверить действие реле, изменив напряжение с 12 до 13 вольт, что должно привести к соответствующему срабатыванию реле.

Процедура настройки завершена.

Теперь вы можете подключить оба трансформатора к соответствующим позициям в цепи, а также восстановить соединения R3 и реле в исходных точках

Схема простого самодельного стабилизатора сетевого напряжения готова.

При установке реле срабатывает всякий раз, когда входное напряжение превышает 230 вольт, доводя выходное напряжение до 218 вольт, и постоянно удерживает это расстояние, когда напряжение достигает более высоких уровней.

Когда напряжение снова падает до 225 В, реле обесточивается, поднимая напряжение до 238 В, и поддерживает разницу при дальнейшем падении напряжения.

Описанное выше действие удерживает выходное напряжение на приборе в диапазоне от 200 до 250 вольт с колебаниями от 180 до 265 вольт.

Предупреждение. Одно неверное соединение может привести к пожару или взрыву, поэтому действуйте с осторожностью. Всегда используйте защитную лампу мощностью 100 Вт последовательно с той линией сети, которая изначально идет к стабилизирующему трансформатору. Как только операции будут подтверждены, вы можете удалить эту лампочку.

2) Вся цепь не изолирована от сети, поэтому пользователям рекомендуется соблюдать крайнюю осторожность при тестировании устройства в открытом положении и при включенном питании, чтобы избежать смертельного поражения электрическим током.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

Стабилизатор напряжения 220 В для домашнего кинотеатра

Статус
Эта старая тема закрыта. Если вы хотите повторно открыть эту тему, свяжитесь с модератором, нажав кнопку «Пожаловаться».

Перейти к последнему

#1