Эл.схемы релейных стабилизаторов напряжения 220 вольт для дома
Эл.схемы релейных стабилизаторов напряжения 220 вольт для дома
Принадлежность к определенному виду влияет на технические характеристики и на цену. В настоящее время наибольшее распространение получили модели электромеханического и электронного типа, которые применяют в быту и на производстве.
.jpg)
- 1. Почему напряжение скачет?
- 2. Где необходимо стабильное напряжение?
- 3. Коротко о видах
- 4. Что учесть при выборе стабилизатора напряжения?
- 5. Несколько полезных советов
Изменение показателей электрической сети отрицательно влияет на все оборудование. Вероятно, Вы замечали, что иногда свет ламп становится тусклым. Это явный признак того, что напряжение в сети пониженное. Наиболее опасны резкие скачки. Повышение напряжения на 10% сокращает срок службы приборов в 4 раза. Энергосберегающие лампы в таких условиях выходят из строя еще быстрее. Даже в наиболее благополучной Москве перепады в сети случаются часто. По данным Общества защиты прав потребителей по поводу сгоревшей бытовой техники фиксируется до 5 обращений в неделю.
- сохранение работоспособности только в режиме с подключенной нагрузкой;
- искажения формы выходного сигнала.
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.
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.
- отсутствие в простейших китайских моделях специальной защиты от перегруза;
- вызванная этим необходимость обязательной доработки схемы;
- во многих рыночных образцах отсутствует входное фильтрующее устройство, что вынуждает добавлять в нее сглаживающий электролитический конденсатор (он ставится после «мощного» дросселя).
Разновидности стабилизаторов
Все промышленные образцы такого оборудования можно разделить на две большие группы:- электромеханические;
- импульсные.
Электромеханические
Работа электромеханических устройств основана на сервоприводе, который способен изменять количество витков обмотки (а значит – и выходящее напряжение) перемещением токопроводящего ползунка по реостату. Такие аппараты дешевле всех других моделей, и обладают очень хорошими показателями стабилизации. Однако они чаще ломаются из-за наличия множества механических деталей.Но самый главный их минус – скорость срабатывания. Из-за того, что привод перемещает токосниматель не мгновенно, задержка стабилизации может составлять до 0.1 секунды, что катастрофически много для приборов, чувствительных к перепадам. Другими словами, такой стабилизатор может попросту не успеть защитить современную электронику. К тому же, ввиду наличия механических частей, воспроизвести такой прибор дома – нетривиальная задача.Импульсные
Импульсными называют стабилизаторы, работа которых основывается на принципе накапливания тока, и выдачи его потребителю отрывками – импульсами. Эти временные промежутки позволяют системе накопить нужный ток в конденсаторах, и после выдать стабилизированное питание. К таким аппаратам относят и приборы, работа которых основана на симисторах и тиристорах.Подобные устройства дороже своих электромеханических аналогов, но и значительно надежнее – нет трущихся и движущихся частей, а значит, и ломаться, по сути, нечему. Правда показатели стабилизации у них хуже – они способны лишь на пропорциональное повышение или понижение входящих показателей. Зато скорость срабатывания – до 20 миллисекунд, а этого достаточно, чтобы обезопасить даже самые чувствительные домашние электроприборы. К тому же – такой аппарат можно собрать своими руками, обладая необходимой сноровкой и элементной базой.Кроме разделения по принципу стабилизации, существует разделение на одно- и трехфазные устройства. Но ввиду того, что дома обычно используется однофазное питание, трехфазные аппараты мы в расчет не берем.Этих последствий и чрезмерных трат можно избежать, если сделать стабилизатор напряжения своими руками. Перед тем как принять окончательное решение о том, быть или не быть самодельному устройству, с ним и его видами лучше познакомиться поближе.
Разновидности приборов
Задача стабилизатора — поддерживать выходное напряжение в узких рамках, независимо от того, насколько сильны изменения входных значений. Помимо допустимых пределов надо учитывать максимальный ток, мощность имеющегося оборудования.
Главный элемент любого стабилизатора-корректора напряжения — трансформатор, вернее, автотрансформатор. Он имеет обмотку и отводы от нее (от 2 до 20). За коммутацию после команды блока управления (датчика) — «отключить» либо «подключить» какую-либо обмотку — отвечают силовые ключи: ролики, щетки, реле или тиристоры (симисторы, транзисторы).Прежде чем начать обдумывать, как создать стабилизатор напряжения своими руками, нужно познакомиться с ассортиментом этих приборов, узнать их особенности, преимущества, а также недостатки.
Сервоприводные (электромеханические)
В этом случае в корректировке выходного напряжения главную роль играет движущийся контакт, который изменяет параметры вторичной обмотки. Перемещается этот ползунок с помощью электромеханического привода. Самые большие преимущество этого стабилизатора — точность корректировки, плавность регулировки, способность выдерживать высокую нагрузку, если все его элементы качественны. Вполне приемлемую цену тоже можно отнести к плюсам.Нельзя замолчать существенные минусы. К ним относится:
- ограничение рабочего диапазона — 150-250 вольт;
- шумность прибора из-за механических элементов;
- относительно медленная реакция на входные изменения параметров;
- износ деталей, требующий регулярно заменять подвижные угольные контакты — ролик или щетку.
Повышенный шум может стать причиной дискомфорта, особенно ночью. Открытый контакт может начать искрить из-за попавшей пыли. Заклинивание электропривода приведет к его разрушению либо к возгоранию, поэтому обслуживание устройства, замена токосъемных элементов прибора необходима как минимум раз в год.
Релейные (цифровые) стабилизаторы
Эти устройства часто называют ступенчатыми. Релейный корректор — трансформатор, имеющий несколько выходов вторичной обмотки, где один из них принимается за общий. Регулировку выходного напряжения производит датчик, отслеживающий состояние электросети, переключающий реле. Если срабатывают несколько приборов, то нагрузка переключается на тот вывод, где она в данный момент отличается от заданного значения минимально.Преимущества этого типа:
- простота конструкции;
- ее ремонтопригодность;
- довольно большая надежность;
- неплохая точность корректировки;
- приемлемая (самая низкая) цена релейных стабилизаторов.
Эти приборы не требуют регулярного обслуживания, поэтому достаточно популярны. Но они, как и все другие, не лишены недостатков. В этом списке:
- ступенчатая регулировка напряжения на выходе, она ограничивает их применение;
- выход силовых реле из строя, если происходят частые переключения режимов;
- падение мощности, когда напряжение низкое — менее 190 В;
- некоторая погрешность стабилизации — от 5 до 8%;
- звонкие щелчки при переключении.
Электронные (симисторные, тиристорные)
Эта разновидность стабилизаторов отличается от других устройств полным отсутствием каких-либо механических, перемещающихся элементов. В этом случае за диагностику входного напряжения и управление отвечает микропроцессор или блок электронных схем. Работают они в автоматическом режиме.Стабилизация напряжения электронных приборов тоже происходит благодаря подключению определенных обмоток, однако это делается с помощью полупроводниковых ключей — симисторных, тиристорных либо транзисторных. К плюсам электронного типа стабилизаторов можно отнести:
- большой диапазон рабочего входного напряжения;
- долгий срок службы тиристоров и симисторов;
- высокую скорость и точность стабилизации;
- небольшие размеры, бесшумную работу.
Недостатки у этих стабилизаторов есть:
- ступенчатое выравнивание тока вызывает видимое мерцание лампочек при отключении или подключении обмоток;
- замедление скорости реакции, есть количество ступеней большое;
- максимальная чувствительность к помехам электрической сети;
- возможность перегорания ключей при сильных нагрузках;
- сложность конструкции, высокая цена.
Инверторные (бестрансформаторные)
В этих стабилизаторах используют схему двойного преобразования напряжения. Их основные отличия от конкурентов — отсутствие автотрансформаторов, любых подвижных деталей. Необходимости в анализе входного напряжения также нет. Интересен сам принцип работы таких приборов. Переменный ток сначала преобразуется в постоянный. Затем он снова превращается в переменный, но уже со стабильным значением — 200 вольт. Допустимая погрешность составляет всего 1%.Главные достоинства моделей:
- точная, мгновенная коррекция напряжения;
- выходной сигнал с чистой синусоидой;
- широкий рабочий диапазон.
Феррорезонансные устройства
Если сравнивать эту конструкцию с приборами-конкурентами, то она отличается элементарностью. В составе ее два дросселя и конденсатор. В работе используется принцип магнитного резонанса. Для этих стабилизаторов характерна высокая скорость, точность корректировки, длительный срок эксплуатации, широкий диапазон входящего напряжения.Недостатки — низкий коэффициент мощности, образование электромагнитных помех, довольно большие габариты и вес, шумность. Еще один минус — цена. Она нередко выше стоимости источника бесперебойного питания (ИБП). В быту эти устройства, как правило, не используют. Чаще всего их можно увидеть в медицинских учреждениях.
Однако простота в данном варианте сопровождается массой неудобств. Конструкция мощного стабилизатора, собранная по феррорезонансной схеме, получается массивной, громоздкой, тяжелой.
Феррорезонансные аналоги
Принцип действия феррорезонансных стабилизаторов основывается на эффекте магниторезонанса, возникающий в той системе с дросселями и конденсаторами. В работе они немного похожи на электромеханические устройства, только вместо ползунка здесь ферромагнитный сердечник, перемещающийся относительно катушек.
Подобная система отличается высокой надежностью, однако имеет большие размеры и издает много шума при работе. Также присутствует серьезный недостаток – функционируют такие приборы лишь под нагрузкой.Если ранее такая схема сетевого стабилизатора напряжения 220В пользовалась популярностью, то теперь от нее лучше отказаться. К тому же здесь не исключены синусоидальные искажения. По этой причине для современных бытовых электрических приборов такой вариант не подходит. Но если в хозяйстве имеются мощные электродвигатели, ручные инструменты, сварочные аппараты, то такие стабилизаторы еще применимы.Феррорезонансные стабилизаторы были широко распространены в быту 20 или 30 лет назад. В то время через них питались старые телевизоры, поскольку имели особую конструкцию, которая не позволяло безопасно использовать электросеть напрямую. Существуют современные модели этих стабилизаторов, которые лишены многих недостатков, но стоят они очень дорого.