Схема простого сетевого стабилизатора напряжения
Как сделать 220–вольтный стабилизатор напряжения своими руками и бережно
сохранить синусоидальную форму сетевого напряжения
Основное назначение стабилизатора напряжения сети – защита электрического оборудования от возможного повреждения в результате колебаний уровня сетевого напряжения, выходящего за пределы допусков для данного типа устройств. Причём, если для некоторых гаджетов, питающихся от встроенных импульсных преобразователей, форма сетевого напряжения не имеет существенного значения, то для таких устройств как: холодильник, стиральная машина, кондиционер и прочих, имеющих на борту классический сетевой трансформатор, компрессор или двигатель переменного тока, синусоидальная форма сетевого напряжения является жизненно необходимой.
А потому на повестке нашего сегодняшнего заседания – схема простого стабилизатора напряжения сети, выдающего на выходе стабильное
переменное напряжение чистой синусоидальной формы.
Данное устройство было опубликовано в журнале Радиоконструктор, 2006 г, №6 под авторством Н. Кривошеина. Вот что пишет автор:
Стабилизатор представляет собой сетевой автотрансформатор, отводы обмотки которого переключаются автоматически в зависимости от величины
напряжения в электросети.
Стабилизатор позволяет поддерживать выходное напряжение на уровне 220V при изменении входного от 180 до 270 V. Точность стабилизации 10V.
Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схему автотрансформатора).
Схема управления показана на рисунке 1.
|
В качестве измерителя напряжения выступает компараторная ИМС с линейной индикацией напряжения – А1 (LM3914).  У данного трансформатора есть две вторичные обмотки
по 12V, или одна обмотка на 24V с отводом от середины.Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения напряжения питания. Напряжение с конденсатора С1 поступает на цепь питания ИМС А1 и светодиодов оптопар Н1.1…Н9.1. А так же он служит для получения образцовых стабильных напряжений минимальной и максимальной отметки шкалы. Для их получения используется стабилизатор на VD3 и R1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 – верхнее значение, резистором RЗ – нижнее). |
Измеряемое напряжение берётся с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напряжения от номинального значения.
Затем на первичную обмотку Т1 от автотрансформатора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу
микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключённый к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить
обычные светодиоды). Затем входное переменное напряжение уменьшают до 190V и резистором RЗ выводят шкалу на значение, при котором горит
светодиод, подключённый к выводу 18 А1.Если вышеуказанные настройки сделать не удаётся, то нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путём последовательных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микросхемы А1.
Всего должно получиться девять пороговых значений: 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V.
|
Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симисторные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VТ1 и VT2 (рисунок 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение
переходных процессов в схеме после включения. Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914. Трансформатор Т1 – любой малогабаритный сетевой трансформатор на первичное напряжение 220V, два вторичных по 12V (12-0-12V) и ток 300mА. Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно. Симисторы можно использовать другие – всё зависит от мощности нагрузки. |
В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР. Корпус
трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных
измерений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые в дальнейшем переключают при помощи симисторных
ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9. Оптопары подключены так, что при снижении показания
микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на 10V) отвод трансформатора. И наоборот,
увеличение показаний микросхемы А1 приводит к переключению на понижающий отвод автотрансформатора. 
Эта схема задерживает подключение светодиодов оптопар к питанию.
Радиосхемы. — Стабилизатор переменного напряжения
категория
материалы в категории
Стабилизатор переменного напряжения предназначен для питания от сети электронной бытовой аппаратуры, потребляемая мощность которой не превышает 500 Вт при сетевом напряжении 220 В и 270 Вт при 127 В.
Стабилизатор не только автоматически поддерживает выходное напряжение в пределах установленных допусков (+5… -10 %) от номинального при изменении напряжения сети от 175 до 255 В, но и автоматически включается при включении и выключается при выключении нагрузки. Стабилизатор не искажает формы кривой выходного напряжения, почти не создает помех и шума и не нагревается при работе на номинальную нагрузку. КПД стабилизатора 96 %, т. е. почти такой же, как у обычного трансформатора.
Схема стабилизатора переменного напряжения
Основой стабилизатора является трансформатор вольтдобавки Т1, одна из обмоток которого постоянно включена последовательно с нагрузкой, а две другие автоматически переклкнаются в зависимости от напряжения сети.
Автомат включения и выключения собран на трансформаторе Т1 и герконовом реле К1. Реле питается от вторичной обмотки трансформатора через выпрямитель на диодах VI и V2. При включении нагрузки мощностью более 50 Вт появляется ток через трансформатор Т1, реле К1 включается и своими контактами K1.
Стабилизатор помещен в металлический кожух с отверстиями для доступа к шлицам подстроечных резисторов. Отверстий для вентиляции не требуется. На кожухе устанавливают розетку для включения нагрузки, колодки предохранителей и переключатель напряжения сети.
Данные трансформаторов приведены в таблице.
Трансформатор Т1 — выходной от приемника «Спидола»; первичная обмотка с отводом использована как вторичная.
Межобмоточная изоляция — четыре слоя лакоткани. У трансформатора Т1 обмотку I наматывают последней. Реле КЗ, К5 — типа РЭС-49 ( паспорт РС4 569.423), К2, К4 — РЭН-32 (паспорт РФ4.519.024), К1 — РЭС-55А (паспорт РС4.559 610).
Перед включением стабилизатора в сеть следует проверить его следующим образом: при разомкнутых выводах нагрузки сопротивление со стороны включения в сеть должно быть 2 Мом. При коротком замьгкании на выходе стабилизатора сопротивление между штырьками сетевой вилки стабилизатора должно быть 1…2 Ом.
Налаживание стабилизатора сводится к установке построечных резисторов R2- R5 на требуемый диапазон стабилизации. Настройку следует производить при включенной нагрузке не менее 300 Вт.
Схема вторая
Данный стабилизатор переменного напряжения предназначен в основном для питания телевизоров с потребляемой мощностью 150… 180 Вт
При нажатии на кнопку S1 на выходе появится переменное напряжение, зарядится конденсатор С1, и сработает реле К1, контакты которого блокируют кнопку S1.
Напряжение на верхней секции и обмотки не может быть больше значения, определяемого напряжением стабилизации стабилитрона V5, так как он под ключен параллельно переходу эмиттер — база регулирующего транзистора и этой секции обмотки. Таким образом повышение сетевого напряжения вызовет только увеличение падения напряжения на регулирующем транзисторе, напряжение же на секциях первичной обмотки трансформатора не изменится.
При смене полярности сетевого напряжения изменится направление токов в обмотках и будут включены другие диоды. Сумма же напряжений от двух секций останется постоянной, во вторичной обмотке напряжение не изменится, и на выходе устройства останется стабильным.
При изменении сетевого напряжения от 185 до 235 В на нагрузке останется напряжение 220 В.
Выходная мощность стабилизатора в основном определяется I возможностями трансформатора Т1. При I увеличении напряжения сети до недопустимых значений, напряжение на конденсаторе С1 тоже увеличивается, стабилитрон V17 входит в режим насыщения и открывается тринистор V18, реле шунтируется и отпускает якорь, отключая стабилизатор от сети
В схеме использован стандартный трансформатор ТС-180-2, стабилитрон V5 — на напряжение 130 В (может быть собран из нескольких диодов, включенных последовательно). Сердечник трансформатора стержневой ленточный, магнитопровод СП 21 X 45. Намоточные данные приведены в табл VIII 3.
Обмотки, обозначенные штрихами, аналогичны основным (без штрихов).
Тринистор V18 можно заменить на КУ201 с любым буквенным индексом. Транзисторы следует установить на общий радиатор площадью 200 см2.
Налаживание сводится к установке напряжения срабатывания защитного устройства подбором резистора R3*.
Что такое контроллер напряжения переменного тока? – Определение, работа и применение
от администратора
Определение:
Регулятор напряжения переменного тока представляет собой устройство на основе тиристора, которое напрямую преобразует фиксированное переменное напряжение в переменное без изменения частоты.
Регулятор напряжения переменного тока представляет собой устройство с фазовым управлением, поэтому не требуется силовая коммутационная схема. Используется естественная или линейная коммутация.
Управление фазой означает, что соотношение фаз между началом тока нагрузки и напряжением питания регулируется путем изменения угла открытия тиристора, используемого в цепи регулятора напряжения переменного тока.
Принцип работы контроллера напряжения переменного тока:
Принцип работы контроллера напряжения переменного тока основан на одном из двух методов: Управление фазой или управление интегральным циклом.
В методе фазового управления фазовое соотношение между начальным током нагрузки и входным напряжением питания контролируется путем управления углом открытия тиристора.
При интегральном управлении циклом входное питание переменного тока включается на некоторое количество интегральных циклов и выключается на дополнительное количество интегральных циклов. Интегральное управление циклом в основном используется для приложений, где механическая постоянная времени или тепловая постоянная времени достаточно велика, порядка нескольких секунд.
Например, механическая постоянная времени для многих приводов с регулированием скорости или тепловая постоянная времени нагревательных нагрузок обычно довольно высока. Для таких приложений почти не будет замечено изменение скорости или температуры, если управление достигается подключением нагрузки к источнику на несколько циклов включения и последующим отключением нагрузки на несколько циклов выключения. Эта форма управления мощностью представляет собой управление интегральным циклом.
На рисунке ниже показана принципиальная схема однофазного двухполупериодного регулятора напряжения переменного тока:
Схема состоит из двух тиристоров, включенных встречно-параллельно. Встречно-параллельное соединение выполнено таким образом, что тиристор (T1) смещен в прямом направлении для положительной половины входного напряжения питания, тогда как тиристор (T2) смещен в прямом направлении для отрицательного полупериода входного источника переменного тока. Метод управления фазой используется для достижения контроля выходного напряжения.
Когда T1 смещен в прямом направлении, его можно активировать, чтобы включить его. Угол открывания тиристора можно выбрать исходя из требуемого выходного напряжения. Если требуемое выходное напряжение больше, угол открытия (α) должен быть меньше.
См. рисунок ниже. На этом рисунке показан способ управления напряжением в этом контроллере.
Предположим, T1 стреляет под углом α. Как только T1 срабатывает, он подключает нагрузку к источнику для положительного полупериода входа. Если нагрузка имеет резистивный характер, выходное напряжение нагрузки соответствует огибающей входного напряжения переменного тока. Ток нагрузки сразу становится (V m sinα / R) и находится в фазе с напряжением нагрузки.
При ωt = π напряжение нагрузки становится равным нулю, и ток также становится равным нулю. Поскольку тиристор T1 смещен в обратном направлении после ωt = π и ток через него равен нулю, он естественным образом коммутируется.
При ωt = (π+α) тиристор T2 с прямым смещением закрыт.
Следовательно, он проводит и подключенную нагрузку к источнику. Напряжение нагрузки теперь соответствует отрицательной огибающей входного источника переменного тока, и ток нагрузки делает то же самое.
Таким образом, среднеквадратичное напряжение можно контролировать, контролируя угол включения. Таким образом, управление напряжением достигается в контроллере напряжения переменного тока.
Применение регулятора напряжения переменного тока:
Некоторые из основных применений регулятора напряжения переменного тока:
- Бытовое и промышленное отопление
- Устройство РПН трансформатора
- Управление освещением
- Управление скоростью однофазных и трехфазных приводов переменного тока
- Пуск асинхронных двигателей
Ранее для вышеуказанных приложений использовались автотрансформаторы, РПН, магнитные усилители, реакторы насыщения и т.д. контроль, компактный размер и меньше требований к обслуживанию.
Регуляторы напряжения переменного тока также могут быть адаптированы для системы управления с обратной связью.
Основным недостатком регулятора напряжения переменного тока является введение нежелательных гармоник в форму сигнала тока питания и напряжения нагрузки, особенно при пониженном уровне выходного напряжения.
Регуляторы напряжения генератора переменного тока — Inst Tools
by Editorial Staff
Поскольку напряжение от генератора переменного тока изменяется при изменении выходной нагрузки и коэффициента мощности, для обеспечения непрерывности желаемого выходного напряжения необходима схема регулятора напряжения.
Назначение
Регулятор напряжения предназначен для поддержания выходного напряжения генератора на желаемом уровне. При изменении нагрузки на генератор переменного тока напряжение также будет изменяться. Основной причиной такого изменения напряжения является изменение падения напряжения на обмотке якоря, вызванное изменением тока нагрузки.
В генераторе переменного тока имеется падение IR и падение IX L , вызванное протеканием переменного тока через сопротивление и индуктивность обмоток.
Падение IR зависит только от величины изменения нагрузки. IX L Падение зависит не только от изменения нагрузки, но и от коэффициента мощности цепи. Следовательно, выходное напряжение генератора переменного тока зависит как от изменения нагрузки (то есть тока), так и от изменения коэффициента мощности. Из-за изменений напряжения, изменения нагрузки и изменения коэффициента мощности генераторы переменного тока требуют некоторых вспомогательных средств регулирования выходного напряжения.
Описание блок-схемы
На приведенном ниже рисунке показана типичная блок-схема регулятора напряжения генератора переменного тока. Этот регулятор состоит из шести основных цепей, которые вместе регулируют выходное напряжение генератора переменного тока от холостого хода до полной нагрузки.
Рис.
: Блок-схема регулятора напряжения
Цепь датчиков
Цепь датчиков измеряет выходное напряжение генератора переменного тока. Когда генератор загружается или разгружается, выходное напряжение изменяется, и схема датчика выдает сигнал об этих изменениях напряжения. Этот сигнал пропорционален выходному напряжению и подается на схему сравнения.
Цепь задания
Цепь задания поддерживает постоянный выходной сигнал для задания. Это задание является желаемым выходным напряжением генератора переменного тока.
Схема сравнения
Схема сравнения электрически сравнивает опорное напряжение с измеренным напряжением и выдает сигнал ошибки. Этот сигнал ошибки представляет собой увеличение или уменьшение выходного напряжения. Сигнал поступает в схему усиления.
Цепь усиления
Цепь усиления, которая может быть магнитным усилителем или транзисторным усилителем, принимает сигнал от схемы сравнения и усиливает входной миллиампер до амперного выхода, который затем направляется на сигнальный выход или полевую схему .
Цепь выходного сигнала
Цепь выходного сигнала, которая управляет возбуждением поля генератора переменного тока, увеличивает или уменьшает возбуждение поля для повышения или понижения выходного напряжения переменного тока.
Цепь обратной связи
Цепь обратной связи принимает часть выходного сигнала схемы вывода сигнала и возвращает его в схему усиления. Это делается для предотвращения превышения или занижения желаемого напряжения за счет замедления отклика схемы.
Изменение выходного напряжения
Рассмотрим увеличение нагрузки генератора и, соответственно, падение выходного напряжения. Во-первых, измерительная схема определяет снижение выходного напряжения по сравнению с опорным и снижает его вход в схему сравнения. Поскольку эталонная схема всегда постоянна, в схеме сравнения будет формироваться сигнал ошибки из-за разницы между измеренным напряжением и опорным напряжением.
Разработанный сигнал ошибки будет иметь положительное значение, при этом величина сигнала будет зависеть от разницы между измеренным напряжением и опорным напряжением.
