Релейные стабилизаторы напряжения принцип действия

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.

Рейтинг стабилизаторов напряжения для дома по подгруппам

Все подобное оборудование можно разделить на подгруппы, согласно их мощности. Это устройства до 5 кВт, от 5 до 10 кВт и свыше 10 кВт. Именно так и расположим их в нашем сегодняшнем обзоре.

Дорогостоящий холодильник стоит защитить от перепадов в сети

Стабилизаторы напряжения 5 кВт: наиболее популярные модели

Такое оборудование является маломощным и используется чаще в дачных домиках, где нет большого количества бытовых приборов. Однако оно вполне способно обеспечить стабилизированным питанием, к примеру, стиральную машину, холодильник и телевизор. При этом запаса мощности хватит еще и на освещение двух-трех комнат.

Результат скачка напряжения налицо

Стабилизаторы мощностью от 5 до 10 кВт

Это уже более мощные однофазные модели, которые могут стабилизировать питание множества бытовых приборов. Обычный одноэтажный частный дом, при условии не слишком большого количества оборудования в нем, такие устройства вполне «потянут». Что же касается двухэтажных частных домов, то здесь уже потребуются более дорогостоящие стабилизаторы, мощность которых выше. Некоторые из них сейчас и рассмотрим.

И такому причиной может стать скачок напряжения

Стабилизаторы напряжения для дома 220 В на 10 кВт и выше

Сеть у этих моделей та же: 220 В. Именно их мы берем за пример как наиболее популярные и распространенные.

Примерно так распределяются цены в этом сегменте на прилавках российских магазинов. Особняком стоят стабилизаторы напряжения 2 кВт. Такие устройства рассчитаны на один бытовой прибор – много техники к нему не подключить. Устройство их ничем не отличается, разве что размеры немного компактнее.

При таких показателях уже следует задуматься о приобретении стабилизатора
Статья по теме:

В данном материале мы разберемся с типами ИБП для компьютеров и их характеристиками, проанализируем, как их правильно выбрать, на что обратить особое внимание, рассмотрим основные модели и производителей. Трехфазное оборудование будет стоить несколько дороже

К примеру РЕСАНТА АСН-15000/3-Ц китайского производства обойдется в 28 000-30 000 руб., но на то это и Китай. Если же говорить об оборудовании подобного типа производства России, то можно отметить Полигон Каскад СН-Т-15, стоимость которого составляет около 120 000 руб

Трехфазное оборудование будет стоить несколько дороже. К примеру РЕСАНТА АСН-15000/3-Ц китайского производства обойдется в 28 000-30 000 руб., но на то это и Китай. Если же говорить об оборудовании подобного типа производства России, то можно отметить Полигон Каскад СН-Т-15, стоимость которого составляет около 120 000 руб.

Схемы 3-фазных нагрузок через 1-фазные стабилизаторы

Устройства, применяемые в быту, расходуют меньше энергии, чем промышленные образцы. Поэтому для нормальных свойств сети можно использовать три равных по характеристикам стабилизатора напряжения, которые соответствуют нагрузке для 1-фазной линии.

Если они применяют разделение нуля, то для их монтажа подходит такая схема:

По этой схеме для наглядности шина провода защиты РЕ не указана, а соединение стабилизаторов к ней выполнено упрощенно.

Рабочий нулевой провод после защит, находящихся в распредщитке дома, разделяется на клеммы вывода каждого стабилизатора. Его шина создается путем параллельного соединения клемм выхода всех трех устройств. Нули ко всем нагрузкам подходят жилами проводов от этой шины.

Клемма фазы, которая входит в каждый стабилизатор, подключается к своим клеммам защитного устройства, выходная клемма с группой автоматов, подающих питание на потребители.

Если объединить рабочие отходящие и входящие нули, то это делает схему проще. Но у отдельных моделей такой способ нарушает некоторые алгоритмы управления при возникновении аварии. Поэтому изготовители осуществляют такое разделение.

На схеме изображено подключение аналогичных стабилизаторов к 3-фазным нагрузкам.

Все схемы показаны для ознакомления с принципом действия стабилизаторов напряжения. Поэтому на схеме не изображаются устройства коммутации, распредкоробки и другие устройства.

Подключение стабилизатора к сети

Watch this video on YouTube

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

Подключение стабилизатора

Схема подключения однофазного стабилизатора электроэнергии в сети с напряжением 220 Вольт

Для выполнения данного правила нужно выключить вводной автомат, который находится в распределительном щитке, затем нужно ещё раз проверить, отключена ли электроэнергия. Для этих целей воспользуйтесь специальным указателем.

В основном, стабилизатор включается сразу после подачи напряжения. Стабилизатор электроэнергии имеет последовательный тип включения. Маленькой шпаргалкой для вас может стать схема подключения стабилизатора, нанесенная на его корпус производителем.

Однофазный стабилизатор имеет три контакта, которые участвуют в процессе подключения:

• От вводного автомата берётся фазный провод и подключается к месту «входа» в колодке подключения проводов у стабилизатора;
• К «выходу» подключите фазный провод, отвечающий за распределение нагрузки;
• Последний шаг. Найдите нулевой контакт стабилизатора, и подключите его к нулевому проводу сети, избегая разрыва.

Нулевой провод для начала необходимо соединить со стабилизатором, далее – к общему нулевому проводу сети.

Что делать если на корпусе стабилизатора 4 контакта для подключения

Случается так, что при осмотре стабилизатора электроэнергии вы можете наблюдать сразу 4 контакта для подключения. Это выглядит следующим образом:

• фаза — «вход»;
• 0 – «вход»;
• фаза – «выход»;
• 0 – «выход».

При наличии такой схемы в стабилизаторе напряжения, подключение к сети происходит следующим образом:

Нулевой и фазный провода электрощита соединяются с соответствующим контактом, называемым «вход» на корпусе защитного прибора. При этом нулевой и фазный провода, отвечающие за нагрузку, присоединяются к контактам, с обозначением «выход».

Когда процесс установки подойдет к завершению, ещё раз проверьте, правильно ли вы соединили все провода. Перед тем, как включить прибор первый раз, необходимо обесточить все электроприборы, и достать все вилки из розеток.

Когда стабилизатор включился, внимательно проследите за исправностью его функционирования. Он должен тихо работать без посторонних шумов в виде треска, и др.

Также, в продаже можно найти стабилизаторы напряжения с небольшой мощностью (P<1,5 кВт). Они выпускаются как законченный самостоятельный блок, в комплектацию которого шнур для подключения к сети со стандартной вилкой. На поверхности корпуса устройства есть несколько розеток.

Любое электрическое устройство, работу которого вы хотите защитить от риска, присоединяется к стабилизатору напряжения именно посредством такой розетки. Исходя из этого, можно сделать вывод, что устройств, защищающие электроэнергию и работающие на её основе приборы, являются своего рода дополнительным звеном между нагрузкой и электрической сетью, которые обеспечивают надежную защиту от скачков напряжения и перегрузки сети.

Принцип работы стабилизатора напряжения для квартиры и частного дома

Принцип работы стабилизатора напряжения 220 В для квартиры или частного дома в улучшении характеристик вводного напряжения. Каким бы оно ни было (выше или ниже положенного), как бы резко ни повышалось или понижалось, такое устройство на выходе всегда выдает нужную установленную величину. Такое оборудование может иметь и встроенные аккумуляторы, которые даже при отключении подачи напряжения позволяют подключенному устройству работать еще какое-то время. Используются такие стабилизаторы напряжения 220 В для компьютера и позволяют в экстренных случаях сохранить информацию до незапланированного его отключения.

Экскурс в теорию

Напряжение сети, предназначенное для электропитания, может иметь значительные колебания, ухудшающие работу различной техники. В сетях переменного тока встречаются перепады двух видов: краткосрочные и многочасовые. И те и другие изменения негативно сказываются на работе техники. Есть устройства, которые вообще не способны работать без стабилизации параметров, к ним относятся лампы бегущей волны, электронные вольтметры, осциллографы и т. д.

Стабилизаторы с регулировкой напряжения – это аппараты с функцией поддерживания напряжения на нагрузке с нужной точностью при изменении сопротивления нагрузки и параметров сети в заданном диапазоне.

Стабилизаторы с регулировкой тока при тех же изменениях поддерживают в нагрузке с необходимой точностью величину заданного тока. Стабилизаторы одновременно с главными своими функциями осуществляют также сглаживание пульсаций.

Стабилизатор от компании «Энергия

Стабилизатор выполнен по релейной схеме с семью ступенями регулировки и обеспечивает на выходе 220 В ± 10 %. Диапазон нагрузок от 5 600 до 8 000 Вт.

Устройство выдаёт ровную синусоиду, что позволяет использовать его при работе с реактивной нагрузкой, к которой относятся асинхронные электродвигатели насосов отопления.

Скорость переключения не превышает 10 мс. Стабилизатор допускает кратковременную перегрузку до 150 %. Рабочее напряжение 105-265 В. При напряжениях  95 и 280 В, срабатывает система защиты. Данный стабилизатор однофазного типа оборудован функцией «Байпас» и сегментным светодиодным индикатором параметров. Максимальный ток нагрузки устройства составляет 36 А.

Устройство релейных стабилизаторов

Основа стабилизатора релейного типа – автоматический вольтодобавочный трансформатор. Работой устройства управляет электронная схема.  Коммутационные реле подключают трансформаторные витки в соотношении, необходимом для обеспечения номинальных выходных параметров тока.

Число ступеней регулировки выходного напряжения определяет соотношение количества обмоток трансформатора и количества реле. В среднем, это число равно 5-7, но может увеличиваться до 9. Чем меньшим оно будет, тем большей будет погрешность выходного вольтажа.

Необходимое количество комбинаций и алгоритм переподключения витков задействованных обмоток задаёт схема релейного стабилизатора напряжения. Она может быть одно- или многопроцессорной, то есть иметь 1 или несколько блоков управления и защиты.

Последние являются главными узлами схемы и отвечают за выполнение следующих функций:

• Контроль параметров входного и выходного тока;
• Формирование импульсов, управляющих работой реле;
• Отслеживание критических значений сетевого напряжения и температуры коммутационных контактов и обмоток;
• Отключение при необходимости (в случае короткого замыкания, длительных избыточных импульсов или нехватки напряжения) сетевой нагрузки до момента нормализации характеристик входного тока.

Релейные стабилизаторы в большинстве случаев имеют защищённое от воды и пыли исполнение. Они могут размещаться как на корпусе стабилизатора (в моделях мощностью выше 5 кВА), так и непосредственно на плате управления (в устройствах мощностью 500-5000 ВА).

Разновидности импульсных стабилизаторов

Все стабилизирующие устройства импульсного типа по типу управления можно поделить на такие группы:

• Ключевой с триггером Шмитта;
• Ключевой с широтно-импульсной модуляцией;
• С частотно-импульсной модуляцией.

С триггером Шмитта

Импульсный стабилизатор напряжения, схема которого приведена ниже, содержит в себе инвертирующий триггер Шмитта, и еще известен как релейный, или стабилизатор с двухпозиционным регулированием.

Триггер содержит в себе компаратор, который сравнивает значение напряжения в емкости с  максимально и минимально допустимыми значениями. Если показатель находится в допустимых пределах – положение ключа неизменно, как только достигается критическое значение – ключ изменяет положение. Этот процесс протекает циклично.

С ШИМ-модуляцией

Все работает так же, как и в предыдущей схеме, однако есть еще усилитель, генератор и модулятор. Модулятор сравнивает данные накопителя с опорным вольтажом, и при необходимости усиливает разность, поступающую на модулятор. Таким образом, регулируется время открытия или закрытия ключа (продолжительность импульса).

В подобной схеме частота преобразования не зависит от тока и напряжения на входе, а определяется лишь частотами на тактовом генераторе.

С частотно-импульсной модуляцией

В таком варианте исполнения прибора, импульс открытия ключа имеет постоянную длительность, а вот частота следования самих импульсов уже зависит от разности между опорным  выходным напряжением. Допустим, вырос ток на потребителе, или наоборот – упало входное напряжение – в таком случае вырастет и частота импульсов стабилизации.

В таких приборах ключ зачастую управляется мультивибратором с управляемой частотой.

По разновидностям силовой части стабилизатора выделяют такие схемы импульсных стабилизаторов:

• Понижающий;
• Повышающий;
• Инвертирующий.

Понижающий

Это довольно надежные устройства, постоянно имеющие на выходе вольтаж меньше, чем на входе. Простейшая схема импульсного стабилизатора напряжения на на 12 В показана ниже:

При подаче управляющего напряжения, транзистор переходит в режим насыщения, ток движется по цепи от плюса по дросселю к нагрузке. При отключении управляющего  сигнала – транзистор закрывается, и переходит в режим отсечки. И снова при подаче отпирающего напряжения открывается ключ – весь цикл повторяется.

Повышающий

Данная схема используется там, где разность потенциалов нагрузки значительно выше, чем вольтаж на входе. Когда транзистор включен в режим насыщения, так идет от плюса по дросселю к транзистору. При отключении управляющего напряжения на транзисторе, и на дросселе возникает ЭДС самоиндукции.

Получится, что она подключена последовательно с входящим током, и через диод коммутирована с нагрузкой.  Таким образом, получается, что магнитное поле дросселя продуцирует энергию, а емкость накапливает заряд для выдачи тока на потребителя, когда транзистор перейдет в режим насыщения. Выходит, что в данной схеме дроссель служит резервной емкостью для сглаживания скачков и просадок.

Инвертирующий

Как понятно из названия, этот тип стабилизатора может, как понижать, так и повышать показатели сети относительно входящих значений. Схема, по сути, повторяет предыдущую, за тем отличием, что диод с сопротивлением и емкостью подключаются параллельно дросселю, а не ключу. Амплитуда пульсаций в таком варианте устройства зависит от емкости конденсатора, а дроссель в данной схеме уже не является частью фильтра.

Есть еще один вид устройств – регулируемый импульсный стабилизатор напряжения. В таком приборе выходящий ток обычно регулируется при помощи изменяемого сопротивления, или реостата. Благодаря возможности настройки, такой тип стабилизаторов можно использовать для питания потребителей с разным напряжением – достаточно лишь правильно подобрать номинал резистора.

Важно знать, что все перечисленные выше устройства призваны стабилизировать показатели сети только при работе с постоянным током, к примеру, такой импульсный стабилизатор напряжения на 12 Вольт отлично подойдет для бортовой сети автомобиля. Но если прибор планируется применять в бытовой сети с переменным током, то в схему обязательно нужно вносить изменения – ставить выпрямитель, а также фильтр сглаживания

Еще один нюанс – возникновение высокочастотных помех при стабилизации. Чтобы минимизировать этот эффект, необходимо использовать фильтры, причем как на входе, так и на выходе стабилизирующего прибора.

Схема электромеханического стабилизатора

Наиболее простым по своему строению является электромеханическое стабилизационное устройство. Оно предусматривает наличие:

1. Регулируемого автотрансформатора или ЛАТРа.
2. Сервопривода с редуктором и щеткой.
3. Электронной схемы.

Основным его элементом является лабораторный ЛАТР или бытовой регулирующий автоматический трансформатор. Благодаря применению последнего компонента этот прибор может похвастаться КПД высокого уровня. Сверху над этим трансформатором монтируется двигатель, который имеет малые размеры.

Схема стабилизатора

Этот двигатель имеет в себе редуктор. Двигатель имеет достаточную мощность, чтобы поворачивать бегунок в трансформаторе. Оптимальным условием работы этого двигателя является обеспечение одного полного оборота бегунка в течение десяти-двадцати секунд.

В конце бегунка находится щетка, которая в среднем превышает в 2,2 раза диаметр провода обмотки трансформатора. Собственно до этих проводов и прикасается сама щетка. Конечно, работа двигателя зависит от команд электронной схемы. В тех случаях, когда происходят изменения в токе на входе, электронная схема обнаруживает их и дает указание двигателю сместить бегунок на определенную величину, в результате чего на выходе получаются желаемые 220 вольт.

Виды стабилизирующих устройств для бытового использования

Подобные устройства могут быть трех видов:

• электронными;
• сервоприводными;
• релейными.

Схема подключения стабилизирующего устройства к домашней сети

Для того чтобы понять, какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома или квартиры, рассмотрим их более подробно.

Электронные стабилизаторы напряжения для дома 220 В: достоинства и недостатки

Такое оборудование довольно популярно среди потребителей. Принцип его действия основан на работе тиристоров (по 2 на каждую фазу). В фазно-импульсном режиме изменение проводимости происходит около 100 раз за одну секунду. Не стоит говорить, что быстродействие у них на высоте.

Так он выглядит после установки

Основными достоинствами можно назвать:

• высокую точность, с которой производится регулирование напряжения;
• мощность в режиме стабилизации сохраняется;
• отсутствуют задержки, требующиеся на регулирование;
• они совершенно бесшумны.

Не обошлось и без недостатков, среди которых можно отметить большие габариты, вес и довольно высокую цену.

Стабилизатор напряжения «Ресанта» как пример релейного оборудования

Наиболее распространенное в быту оборудование. Принцип действия основан на переключении при помощи силового реле, трансформаторных обмоток. Из преимуществ можно отметить:

• бесшумность;
• длительный срок службы;
• диапазон входных напряжений достаточно широк;
• довольно низкая стоимость.

Недостаток заключается в ступенчатом переключении. Это влечет за собой заметное (хотя и кратковременное) приглушение силы светового потока ламп при перепадах напряжения.

В продаже можно найти даже такие миниатюрные приборы

Сервоприводное оборудование для стабилизации напряжения

Выходное напряжение в них изменяется за счет передвижения бегунка по виткам обмотки. Такое оборудование не слишком долговечно за счет большого количества узлов – они часто выходят из строя. Именно по этой причине высокой популярностью такое оборудование не пользуется, несмотря на невысокую стоимость. Наиболее частой поломкой можно назвать ситуацию, когда залипает медно-графитовый узел или же выходит из строя сервоприводный механизм.

Релейное устройство в разобранном состоянии

Опираясь на эти данные можно сказать, что лучшим стабилизатором напряжения для дома является релейный, как идеальное соотношение «цена-качество». А вот что об этом говорят те, кто уже пользуется подобным оборудованием:

Miroslav, Россия, Серпухово: Данный стабилизатор является одним из лучших в своем роде. Брали для дома. В частности его хватает, чтобы запитать в доме технику. Вообще, когда в доме напряжение постоянно скачет, а жить спокойно хочется, то стабилизатор просто лучший выход из положения, выдает 220+-8%. К примеру у нас на дачи напряжение редко поднимается выше 190. А сидеть в полутемноте и бояться включить несколько приборов не очень кайфово. Особенно зимой, когда приходится включать отопительный котел.

Подробнее на Отзовик: http://otzovik.com/review_256324.html

Но не все так радужно, как отмечает этот пользователь. Достаточно много и откровенно негативных отзывов. При желании с ними можно ознакомиться в сети.

Сервоприводный стабилизатор – вид внутри

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Книги по ардуино Правильная пайка проводов паяльником Птф солярис