Подключение однофазных потребителей
Наиболее рациональным подходом к электроснабжению частного дома будет выделение из общего числа потребителей обособленную группу, для которой требуются стабильные параметры напряжения. Как правило, повышенная стабильность требуется для телевизора, холодильника, офисной техники и средств связи. Другие бытовые приборы, особенно с нагревательными ТЭНами, вовсе необязательно подключать к стабилизатору. Электрочайники и электрические котлы все равно будут работать, поскольку перепады напряжения для них не играют решающей роли в выполнении основных функций.
В домашнем щитке после электросчетчика устанавливается защитное оборудование – дифференциальный автомат или УЗО с автоматическим выключателем. От них отдельными кабелями подводится фаза и ноль к входным клеммам стабилизатора. Корпус устройства также отдельным проводом подключается к шине РЕ, установленной в щитке. От выходных клемм стабилизатора к потребителю поступает фаза и рабочий ноль. Защитный ноль соединяется с шиной РЕ.
Следующий вариант предполагает подключение к стабилизатору сразу нескольких групп потребителей. В упрощенной схеме не используется защитное заземление, а стабилизатор подключается через одну клемму рабочего нуля. Работу схемы лучше всего рассматривать на примере трех групп потребителей.
Внутри распределительного щита, после всех защитных устройств, необходимо создать шину рабочего нуля, которая подключается ко всем потребителям, в том числе и к стабилизатору напряжения. Фазный провод ввода от защиты подключается к входной клемме устройства, а отходящий провод – к выходу. Второй конец фазного провода заводится в распределительный щиток, чтобы выполнить параллельное соединение нагрузок. Подключение всех групп потребителей осуществляется через автоматические выключатели.
При наличии в стабилизаторе двух клемм под рабочий ноль, в схеме возникнут следующие изменения:
- Шина рабочего нуля остается соединенной с потребителями, но она уже не будет связана с защитными устройствами.
- Нулевой провод от защитных устройств будет соединяться с входной клеммой рабочего нуля стабилизатора.
Как работает стабилизатор напряжения
Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения.
Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения.
Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.
В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.
Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения
На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.
В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).
Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения
На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.
Правила выбора
Перед решением вопроса о выборе стабилизатора по типу питания важно определиться с тем, в каких сетях его предполагается эксплуатировать. Если планируется использовать его в квартире городского дома, хозяину потребуется типовой однофазный прибор
Если же покупатель намерен пользоваться им на даче, где имеется силовая подводка 380 Вольт, подойдет только трехфазный образец.
Перед походом в магазин важно ознакомиться с производителями этих приборов и выбрать для себя фирму, пользующуюся хорошей репутацией. В этом случае не имеет значения, отечественная это компания или зарубежная, поскольку и наши производители способны делать конкурентоспособные модели
Работа электромеханического стабилизатора Suntek
Для изменения входного напряжения используется автотрансформатор, которым можно менять напряжение в необходимых пределах. При этом на выходе стабилизатора напряжение не выходит за рабочий диапазон.
В сельской местности для безопасного использования бытовой техники, требуется однофазный стабилизатор напряжения 220В, который при сильной просадки напряжения в сети поддерживает на выходе номинальное выходное напряжение в 220 вольт.
В электрической конструкции имеются три пороговых блока, построенные по принципу делителя напряжения, состоящие из и сопротивлений (R2-VD1-R1, VD5-R3-R6, R5-VD6-R6). Кроме того в схеме задействованы два транзисторных ключа VT1 и VT2 управляющие реле К1 и К2.
Диоды VD2 и VD3 вместе с фильтрующей емкостью С2 составляют источник питания для всего устройства. Конденсаторы С1 и С3 используются для гашения небольших просадок напряжения в сети переменного тока. Емкость С4 и резистор R4 являются искрогасительными компонентами. Для снижения выбросов напряжения самоиндукции, в обмотках реле в схему введены два полупроводниковых диода VD4 и VD7.
Если напряжение в сети снижается ниже уровня в 185 вольт, то контакты реле включены как на схеме. Напряжение на нагрузке будет суммой напряжений сети плюс вольтодобавки, получаемых с II и III обмоток трансформатора Т1.
Если напряжение лежит в интервале 185-205 вольт, то стабилитрон VD5 открыт. Ток течет через реле К1, VD5 и резисторы R3 и R6. Но этого тока не достаточно для срабатывания реле К1. Из-за падения напряжения на резисторе R6 открывается VT2. Этот транзистор запускает реле К2 которое своими контактами переключает обмотку II (вольтодобавка).
Если напряжение в сети в норме 205-225 вольт, то открыт стабилитрон VD3. Это приводит к открытию VT1, поэтому отключается второй пороговый блок и VT2 вместе с реле К2. Зато срабатывает К1 и своими контактами отключает обмотки II и III и поэтому на выходе напряжение соответствует входному.
При повышении уровня сетевого напряжения выше 225 но ниже 245 вольт открывается стабилитрон VD6 открывающий открытию оба . Оба реле срабатывают III обмотка Т1, подсоединена в противофазе с сетевым напряжением (т.е вычитается)). На выходе будет нормальное переменное напряжение лежащее в интервале 205-225 вольт.
Достоинства и недостатки, отличия от заводских моделей
Если перечислять достоинства стабилизаторов, изготовленных самостоятельно, то основным достоинством является низкая стоимость. Производители приборов часто завышают цены, а своя сборка в любом случае обойдется меньшей стоимостью.
Другим преимуществом можно определить такой фактор, как возможность простого ремонта своими руками устройства, Ведь кто, если не вы знаете лучше устройство, собранное своими руками.
В случае поломки хозяин прибора сразу найдет неисправный элемент и заменит его на новый. Простая замена деталей создается таким фактором, что все детали приобретались в магазине, поэтому их можно будет легко снова купить в любом магазине.
Недостатком самостоятельно собранного стабилизатора напряжения необходимо выделить его сложную настройку.
Что нужно для подключения
Помимо самого стабилизатора, вам понадобится ряд дополнительных материалов:
трехжильный кабель ВВГнГ-Ls
Сечение провода должно быть точно таким же, как и на вашем вводном кабеле, который приходит на рубильник или автомат главного ввода. Так как через него будет идти вся нагрузка дома.
выключатель трехпозиционный
Данный выключатель в отличие от простых, имеет три состояния:
123
Можно использовать и обычный модульный автомат, но при такой схеме, если понадобится отключиться от стабилизатора, придется каждый раз полностью обесточивать весь дом и перекидывать провода.
Есть конечно же режим байпас или транзит, но чтобы перейти на него, нужно соблюдать строгую последовательность. Подробнее об этом будет сказано ниже.
С данным переключателем, вы одним движением целиком отсекаете агрегат, а дом остается со светом напрямую.
провод ПУГВ разных цветов
Вы должны четко понимать, что стабилизатор напряжения устанавливается строго до электросчетчика, а не после него.
Ни одна энергоснабжающая организация вам не разрешит подключиться по другому, как бы вы не доказывали, что тем самым, кроме эл.оборудования в доме, вы хотите защитить и сам прибор учета.
Стабилизатор имеет свой холостой ход и также потребляет эл.энергию, даже работая без нагрузки (до 30Вт/ч и выше). И эта энергия должна быть учтена и подсчитана.
Второй важный момент – крайне желательно, чтобы в схеме до места подключения прибора стабилизации было либо УЗО, либо дифф.автомат.
Это рекомендуют все производители популярных марок Ресанта, Sven, Лидер, Штиль и т.п
Это может быть вводной дифф.автомат на весь дом, не важно. Главное, чтобы само оборудование было защищено от утечек тока
А пробой обмоток трансформатора на корпус, не такая уж и редкая вещь.
Как правильно выбирать стабилизатор напряжения для дома?
Можно воспользоваться самым простым вариантом: определить потребление мощности из сети по номиналу вводного автомата в квартирном щитке. Таким образом, узнаётся пропускная способность автомата и максимально возможная мощность потребления на бытовые нужды.
Приведём простой пример. Как выбрать стабилизатор напряжения 220 В для дома, если на вводе стоит автомат S40. С таким номинальным током от сети можно получить не более 10 кВт. Исходя из расчётных данных, и выбирается аппарат.
На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить её лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор, который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также преимуществами каждого варианта исполнения.
Этапы изготовления
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.
Смотрим видео, самодельный несложный прибор:
схема электрическая принципиальная
Далее переходим к сборке трансформаторов. Для одного такого элемента потребуется:
- магнитопровод площадью сечения 1,87 см²;
- три кабеля ПЭВ-2.
Первый провод используется для создания одной обмотки, при этом его диаметр составляет 0,064 мм. Число витков должно равняться 8669.
Два оставшихся провода потребуются для выполнения других обмоток. Они отличаются от первого диаметром, составляющим 0,185 мм. Количество витков для этих обмоток будет равно 522.
Если хотите упростить себе задачу, то можно воспользоваться двумя готовыми трансформаторами ТПК-2-2 12В. Их соединяют последовательно.
В случае изготовления этих деталей самостоятельно после того как будет готов один из них переходят к созданию второго. Для него будет нужен тороидальный магнитопровод. Для обмотки выбирают тот же ПЭВ-2, что и в первом случае, только количество витков составит 455.
Также во втором трансформаторе придется выполнить 7 отводов. Причем для первых трех используется провод диаметром 3мм, а для остальных – шины, сечением 18 мм². Это поможет избежать нагревания трансформатора в процессе работы.
соединение двух трансформаторов
Все остальные комплектующие для прибора, создаваемого своими руками лучше приобретать в магазине. После того, как все необходимое закуплено можно приступать к сборке. Начинать лучше всего с установки микросхемы, выполняющей роль контроллера на теплоотвод, который изготавливается из алюминиевой платины площадью более 15 см². На него также монтируются симисторы. Причем теплоотвод, на который предполагается их установка должен иметь охлаждающую поверхность.
Далее необходимо установить на плату светодиоды. Причем лучше выбирать мигающие. Если не получается расположить их согласно схеме, то можно разместить на стороне, где находятся печатные проводники.
Если сборка симисторного стабилизатора напряжения 220В своими руками для вас кажется сложной, то можно остановиться на более простой линейной модели. Она будет обладать аналогичными свойствами.
Эффективность изделия, выполненного своими руками
Что толкает человека на изготовление того или иного прибора? Чаще всего – его высокая стоимость. И в этом смысле стабилизатор напряжения, собранный своими руками, конечно, превосходит фабричную модель.
Кроме того, все детали для такого прибора предварительно покупались в магазине, поэтому в случае выхода их из строя всегда можно будет найти аналогичную.
Если же сравнивать надежность стабилизатора, собранного своими руками и произведенного на предприятии, то здесь преимущество на стороне заводских моделей. В домашних условиях разработать модель, отличающуюся высокой производительностью практически невозможно, так как нет специального измерительного оборудования.
Заключение
Существуют различные типы стабилизаторов напряжения, причем некоторые из них вполне реально сделать своими руками. Но для этого придется разобраться в нюансах работы оборудования, приобрести необходимые комплектующие и выполнить их грамотный монтаж. Если вы не уверены в своих силах, то лучший вариант – приобретение устройства заводского изготовления. Стоит такой стабилизатор дороже, но и по качеству значительно превосходит модели, собираемые самостоятельно.
Достоинства бытового выпрямителя
По конструкции и принципу действия стабилизатор с двойным преобразованием имеет ряд положительных свойств. Бытовой инвертор обладает следующими качествами, влияющими на производительность прибора:
- Расширенный показатель входного напряжения в пределах 115−300.
- Стабилизация выходного напряжения до 220 V в случае резкого скачка ток.
- Низкий порог шума при работе прибора.
- Компактные габариты корпуса и небольшая масса.
- Фильтрация высокочастотных помех и выбросов.
- КПД > 90%.
- Низкая точность нормализации входного напряжения.
- Оперативное регулирование силы электротока.
- Неприхотливость к обслуживанию и условию эксплуатации.
Схемы стабилизаторов и регуляторов тока
Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).
Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.
На КРЕНке
Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.
Крены для микросхем
Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.
Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).
Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке аккумуляторной батареи. Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.
На двух транзисторах
На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.
Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.
Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.
На операционном усилителе (на ОУ)
Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.
При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.
Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.
На микросхеме импульсного стабилизатора
Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.
Схема выпрямителя с импульсным выпрямителем
Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.
Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.
Коммерческая выгода от установки стабилизатора напряжения
Отечественные электросети физически сильно изношены, а местами и морально устарели. А потребителей становится всё больше и больше. Установка стабилизаторов выгодна по нескольким причинам:
современная техника оснащена электронной начинкой, которой важно качественное питание. Для того чтобы она не вышла из строя или не подвергалась дорогостоящему ремонту, необходима установка стабилизатора;
пониженное напряжение влечёт за собой большее потребление тока из сети
Приходится платить больше за расход электроэнергии. Выгода стабилизатора очевидна;
повышенное напряжение может привести к короткому замыканию, перегреву проводов и пожару. Без стабилизатора в этом случае материальный и моральный ущерб может быть колоссальный, а то и непоправимый;
при нормальном напряжении тоже могут случиться внезапные импульсы от молнии, ошибок персонала, перекоса фаз в час пик.
Во всех этих и других непредвиденных случаях стабилизатор напряжения поможет сберечь время, средства и нервы.
Что купить?
В магазине электро и радиотехники купите (в скобках обозначение на схеме):
- 7 оптронных симисторов MOC3041или 3061 (U от 1 до 7);
- 7 простых симисторов BTA41-800B (VS от 1 до 7);
- 2 светодиода DF005M или КЦ407А (VD 1 и 2);
- 3 резистора СП5-2, можно 5-3 (R 13, 14, 25);
- Выравнивающий ток элемент КР1158ЕН6А или Б(DA1);
- 2 сравнивающих устройства LM339N или К1401СА1 (DA 1 и 2);
- Включатель с предохранителем;
- 4 конденсатора пленочных или керамических (С 4, 6, 7, 8);
- 4 конденсатора оксидных (С 1, 2, 3, 5);
- 7 сопротивлений для ограничения тока, на их выводах он должен быть равен 16 мА (R от 41 до 47);
- 30 сопротивлений (любых) с допуском 5%;
- 7 сопротивлений С2-23 с допуском от 1% (R от 16 до 22).
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
Мощный электромеханический стабилизатор
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.
Описание работы однофазного стабилизатора напряжения 220 вольт
В электрическую схему устройства входят 3 пороговых блока, выполненные по принципу делителя напряжения, состоящие из стабилитрона и резисторов (R2-VD1-R1, VD5-R3-R6, R5-VD6-R6). Так же в схеме имеются 2 транзисторных ключа VT1 и VT2, которые управляют электромагнитными реле К1 и К2.
Диоды VD2 и VD3 и фильтрующий конденсатор С2 образуют источник постоянного напряжения для всей схемы. Емкости С1 и С3 предназначены для гашения незначительных скачков напряжения в сети. Конденсатор С4 и сопротивление R4 — “искрогасительные” элементы. Для предотвращения выбросов напряжения самоиндукции, в обмотках реле при их отключении в схему добавлены два диода VD4 и VD7.
При безупречной работе трансформатора и пороговых блоков, каждый из 4-х диапазонов регулирования создавал бы интервал напряжения от 198 до 231 вольт, а вероятное сетевое напряжение могло бы находиться в районе от 140…260 вольт.
Тем не менее, в действительности нужно брать во внимание разброс параметров радиодеталей и нестабильность коэффициента трансформации трансформатора при разных нагрузках. В связи с этим у всех 3-х пороговых блоков диапазон выходного напряжения уменьшены по отношению к выходному напряжению: 215±10 вольт
Соответственно сузился и интервал колебания на входе до 160…250 вольт.
Стабилизатор напряжения — диммер Мощность: 4 кВт, плавная регулировка напряжения 0…220 В,…
