Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Приступаем непосредственно к сборке стабилизатора

Создание печатной платы слишком дорогое и долгое удовольствие, хотя при желании, вы можете последовать и по этому пути, но мы предлагаем поступить проще и выполнить монтаж устройства на обычной макетной плате, которую легко найти в продаже. Таким образом выполнить схему стабилизатора напряжения 220 В своими руками будет намного проще.

Современная база электронных компонентов очень широкая и предполагает множество вариантов замен:

Также следует обратить внимание, что в электронной схеме есть 2 элемента, которые обязательно необходимо охлаждать: стабилизатор КР1158ЕН6А и симисторы. Первый рекомендуется установить на охладитель площадью не менее 15–20 см², можно специализированный под корпус ТО-220

Второй — на охладитель 800–1000 см².

Идея №3 – Мощная импульсная модель

Этот вариант подойдет для тех, кто уже более-менее знаком с радиотехникой и умеет читать соответствующие схемы. Мастер-класс по изготовлению самодельного импульсного паяльника будет предоставлен по примеру данной схемы:

Преимущество данного инструмента в том, что жало нагревается уже через 5 секунд после включения питания, при этом нагретым стержнем можно будет запросто расплавлять олово. В то же время сделать его можно из импульсного блока питания от лампы дневного света, немного усовершенствовав плату в домашних условиях.

Как и в предыдущих примерах, сначала рассмотрим материалы, из которых можно сделать паяльник своими руками в домашних условиях. Перед сборкой Вы должны подготовить следующие подручные средства:

• Ферритовое кольцо от импульсного преобразователя. Первичная обмотка трансформатора должна состоять из 100, максимум 120-и витков медной проволоки, диаметром 0,5 мм. Вторичная обмотка представлена одним витком медной шины, диаметром не более 3,5 мм.

• Медный провод, диаметром от 1,5 до 2 мм в качестве жала.

Все, что Вам необходимо – подключить жало к вторичной обмотке, которая, по сути, и так является его частью. После этого один из выводов балласта необходимо подсоединить к первично обмотке трансформатора и закрепить все элементы схемы в надежном корпусе, который убережет вас от случайного поражения электрическим током, так как в схеме присутствует опасное для жизни напряжение 220 вольт!

Принцип работы этой конструкции заключается в том, что балласт от лампы создает переменное напряжение, которое подается на первичную обмотку трансформатора и понижается до низких значений, при этом ток повышается во много раз. Один виток, который и является, по сути, жалом паяльника выступает в роли резистора, на котором рассеивается тепло. При нажатии на кнопку, ток подается на схему, и происходит быстрый нагрев, после того как кнопка отпущена, жало быстро остывает, что очень удобно, так как не нужно долго ждать нагрева и остывания инструмента.

Как будет работать этот аппарат?

После включения в сеть накопителя узла с отложенной нагрузкой (С1) еще разряжен. Транзистор VT1 включается, а 2 и 3 – закрываются. Через последний впоследствии пойдет ток на светодиоды и оптронные симисторы. Но пока транзистор закрыт, диоды не дают сигнал, и симисторы еще закрыты: нагрузки нет. Но ток уже идет через первый резистор к накопителю, который начинает накапливать энергию.

Описанный выше процесс занимает 3 секунды, после чего срабатывает триггер Шмитта, основанный на транзисторах VT 1 и 2, после чего включается транзистор 3. Теперь можно считать нагрузку открытой.

Выходящее напряжение с третьей обвивки трансформатора на блоке питания выравнивается вторыми диодом и конденсатором. Затем ток направляет к R13, проходит по R14. На данный момент напряжение пропорционально вольтажу в сети. Затем ток подается компараторам не инвертирующим. Тут же на инвертирующие сравнивающие устройства входит уже выровненный ток, который подается на сопротивления от 15 до 23. Затем подключается контроллер, обрабатывающие входные сигналы на устройствах для сравнения.

Выбор стабилизатора напряжения для компьютера

Компьютер состоит из системного блока и монитора. Поэтому мощность надо суммировать. Также если в стабилизатор включены еще и дополнительные приборы (сканер, принтер и т.д.) то всю мощность надо просуммировать и полученный результат сравнить с линейкой номиналов рассматриваемых стабилизаторов напряжения. Как правило, для домашнего компьютера можно выбрать стабилизатор мощностью не более 1000 Вт.

Для компьютера также рекомендую вместо стабилизатора применить Smart UPS (интерактивные ИБП). Они содержат в себе функцию стабилизации (релейного типа) и имеют аккумулятор. Таким образом, и напряжение будет относительно стабильным, и резерв обеспечен.

Принцип работы асинхронного двигателя в качестве генератора

В основу его воплощения заложен метод обратимости электрической машины. Если у отключенного от напряжения сети двигателя начать принудительно вращать ротор с расчетной скоростью, то в обмотке статора будет наводиться ЭДС за счет наличия остаточной энергии магнитного поля.

Остается только подключить к обмоткам конденсаторную батарею соответствующего номинала и по ним станет протекать емкостной опережающий ток, имеющий характер намагничивающего.

Чтобы происходило самовозбуждение генератора, а на обмотках формировалась симметричная система трехфазных напряжений, необходимо подобрать емкость конденсаторов, большую определенной, критической величины. Кроме ее значения на выходную мощность, естественно, влияет конструкция двигателя.

Для нормальной выработки трехфазной энергии с частотой 50 Гц необходимо поддерживать скорость вращения ротора, превышающую асинхронную составляющую на величину скольжения S, которая лежит в пределах S=2÷10%. Ее требуется поддерживать на уровне синхронной частоты.

Отход синусоиды от стандартного значения по частоте отрицательно повлияет на работу оборудования с электрическими двигателями: пилами, рубанками, различными станками и трансформаторами. На резистивных нагрузках с ТЭН и лампами накаливания это практически не сказывается.

Общие советы для всех видов самодельного генератора

Конструктивное исполнение

Автономное устройство электростанции должно в полной мере обеспечивать требования безопасной эксплуатации работающего оборудования и выполняться единым модулем, включающим навесной электрощит с приборами:

• измерения — вольтметром до 500 вольт и частотомером;
• коммутации нагрузок — три выключателя (один общий подает напряжение от генератора на схему потребителей, а два остальных осуществляют подключения конденсаторов);
• защит — автоматическим выключателем, устраняющим последствия возникновения коротких замыканий или перегрузок и УЗО (устройство защитного отключения), спасающее работников от пробоя изоляции и попадания потенциала фазы на корпус.

Резервирование основной схемы питания

Создавая самодельный генератор необходимо предусмотреть его совместимость со схемой заземления рабочего оборудования, а при автономной работе – надежно подключать к контуру земли.

Если электростанция создается для резервного питания приборов, работающих от государственной сети, то использовать ее следует при отключении напряжения с линии, а при восстановлении — останавливать. С этой целью достаточно установить рубильник, управляющий всеми фазами одновременно или подключить сложную систему автоматики включения резервного питания.

Выбор напряжения

Схема на 380 вольт обладает повышенной опасностью поражения человека. Ее используют в крайних случаях, когда фазной величиной на 220 обойтись нет возможности.

Перегрузки генератора

Такие режимы создают излишний нагрев обмоток с последующим разрушением изоляции. Они возникают при превышении токов, проходящих по обмоткам из-за:

1. неправильного подбора емкости конденсаторов;
2. подключения потребителей повышенной мощности.

В первом случае необходимо тщательно следить за тепловым режимом во время холостого хода. При излишнем нагреве требуется корректировать емкость конденсаторов.

Особенности подключения потребителей

Общая мощность трехфазного генератора состоит из трех частей, вырабатываемых в каждой фазе, которая составляет 1/3 от общей. Ток, проходящий по одной обмотке, не должен превышать номинальную величину. Это надо учитывать при подключении потребителей, распределять их равномерно по фазам.

Когда самодельный генератор создан для работы от двух фаз, то он не может безопасно выработать электроэнергии больше, чем на 2/3 от общей величины, а если задействована всего одна фаза, то — только 1/3.

Контроль частоты

Следить за этим показателем позволяет частотомер. Когда его в конструкцию самодельного генератора не установили, то можно пользоваться косвенным методом: на холостом ходу выходное напряжение превышает номинальное 380/220 на 4÷6% при частоте 50 Гц.

Один из вариантов изготовления самодельного генератора из асинхронного двигателя и его возможности показывают в своем видеоролике владельцы канала Мария с Александром Костенко.

Полезные товары

• Лезвия для резьбы по дереву
• Герметичная бутылочка для воды 550ml
• Питчер для бариста

Полезные сервисы и программы

• Курсы по дизайну
• Онлайн изучение английского языка с репетитором или самостоятельно

Основные узлы регулируемого блока питания

Трансформаторный источник питания в большинстве случаев выполняется по следующей структурной схеме.

Узлы трансформаторного БП.

Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего применяется мостовая двухполупериодная схема. Реже – однополупериодная, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, да и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет выведенную среднюю точку, то двухполупериодная схема может быть построена на двух диодах вместо четырех.

Двухполупериодный выпрямитель для трансформатора со средней точкой.

Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная цепь для питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наиболее низок, а мощность трансформатора используется наиболее полно.

После выпрямителя устанавливается фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, параллельно которому ставится керамический конденсатор малой емкости. Его назначение – компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который изготовлен в виде свернутой в рулон полоски фольги. В результате получившаяся паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее стоит стабилизатор. Он может быть как линейным, так и импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного БП в нише выходного тока до 2..3 ампер. Если нужен выходной ток выше этого значения, проще весь источник питания выполнить по импульсной схеме, поэтому обычно здесь используется линейный регулятор.

Выходной фильтр выполняется на базе оксидного конденсатора относительно небольшой емкости.

Обобщенная блок-схема импульсного БП.

Импульсные источники питания строятся по другому принципу. Так как потребляемый ток имеет резко несинусоидальный характер, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность блока он не влияет никак, поэтому многие промышленные производители БП класса Эконом его не ставят. Можно не устанавливать его и в простом самодельном источнике, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут сбоить или работать непредсказуемо.

Дальше сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы амплитудой 220 вольт и высокой частотой – до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. За счет этого силовой трансформатор получается компактным и легким. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется. За счет высокой частоты преобразования здесь могут быть использованы конденсаторы меньшей емкости, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным применение дросселей – малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают ВЧ пульсации.

Регулирование напряжения и ограничение тока выполняется за счет цепей обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за повышения нагрузки напряжение начало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей, не снижая частоты (метод широтно-импульсного регулирования). Если напряжение надо уменьшить (в том числе, для ограничения выходного тока), время открытого состояния ключей уменьшается.

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

При идеальной работе электрических сетей, значение напряжения должно изменяться не более чем на 10% от номинала в сторону увеличения или уменьшения. Однако на практике перепады напряжения достигают гораздо больших значений, что крайне отрицательно сказывается на электрооборудовании, вплоть до его выхода из строя.

Защититься от подобных неприятностей поможет специальное стабилизирующее оборудование. Однако из-за высокой стоимости, его применение в бытовых условиях во многих случаях экономически невыгодно. Наилучшим выходом из положения становится самодельный стабилизатор напряжения 220в, схема которого достаточно простая и недорогая.

За основу можно взять промышленную конструкцию, чтобы выяснить, из каких деталей она состоит. В состав каждого стабилизатора входят трансформатор, резисторы, конденсаторы, соединительные и подключающие кабели. Самым простым считается стабилизатор переменного напряжения, схема которого действует по принципу реостата, повышая или понижая сопротивление в соответствии с силой тока. В современных моделях дополнительно присутствует множество других функций, обеспечивающих защиту бытовой техники от скачков напряжения.

Среди самодельных конструкций наиболее эффективными считаются симисторные устройства, поэтому в качестве примера будет рассматриваться именно эта модель. Выравнивание тока этим прибором будет возможно при входном напряжении в диапазоне 130-270 вольт. Перед началом сборки необходимо приобрести определенный набор элементов и комплектующих. Он состоит из блока питания, выпрямителя, контроллера, компаратора, усилителей, светодиодов, автотрансформатора, узла задержки включения нагрузки, оптронных ключей, выключателя-предохранителя. Основными рабочими инструментами служат пинцет и паяльник.

Для сборки стабилизатора на 220 вольт в первую очередь потребуется печатная плата размером 11,5х9,0 см, которую нужно заранее подготовить. В качестве материала рекомендуется использовать фольгированный стеклотекстолит. Схема размещения деталей распечатывается на принтере и переносится на плату с помощью утюга.

Трансформаторы для схемы можно взять уже готовые или собрать самостоятельно. Готовые трансформаторы должны иметь марку ТПК-2-2 12В и соединяться последовательно между собой. Для создания первого трансформатора своими руками потребуется магнитопровод сечением 1,87 см² и 3 кабеля ПЭВ-2. Первый кабель применяется в одной обмотке. Его диаметр составит 0,064 мм, а количество витков – 8669. Оставшиеся провода используются в других обмотках. Их диаметр будет уже 0,185 мм, а число витков составит 522.

Второй трансформатор изготавливается на основе тороидального магнитопровода. Его обмотка выполняется из такого же провода, как и в первом случае, но количество витков будет другим и составит 455. Во втором устройстве делаются отводы в количестве семи. Первые три изготавливаются из провода диаметром 3 мм, а остальные из шин, сечением 18 мм². За счет этого предотвращается нагрев трансформатора во время работы.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

• резисторы;
• тиристоры или транзисторы;
• цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Пригодность блока питания в быту

У каждого в доме есть различная аппаратура, работающая от батареек или аккумуляторов. Чтобы не менять каждый раз элементы, ее питают от любого источника, подключаемого к сети 220 В.

К такому БП можно подключать осветительные приборы и электронную технику, которые потребляют ток до 500 мА:

• малогабаритные приемники;
• светодиодные лампы и гирлянды (но не ленты);
• портативную маломощную медицинскую аппаратуру (наручный тонометр, измеритель пульса и других параметров);
• зарядные модули телефонов;
• детские игрушки;
• моторы магнитофонов, вентиляторы;
• самодельные устройства;
• платы от Arduino.

Электронные стабилизаторы

Принцип действия электронных приборов устроен немного иначе. Здесь в основе лежат несколько схем:

• тиристорная или семисторная;
• релейная;
• инверторная.

Работают такие устройства бесшумно, за исключением релейных стабилизаторов. У них переключение режимов осуществляется при помощи силовых реле, которыми управляет электронный блок управления. Поскольку они механически разъединяют контакты, то во время эксплуатации таких приборов время от времени слышен шум. Для кого-то это может быть серьезным минусом.

Поэтому лучшим выбором будет приобретение или изготовление инверторного стабилизатора напряжения 220В своими руками, схему которого найти несложно.

Другие электронные аналоги имеют специальные ключи тиристоры и семисторы и поэтому работают они в бесшумном режиме. Также это позволяет стабилизаторам срабатывать практически мгновенно. Среди прочих достоинств можно выделить:

• отсутствие нагрева;
• рабочий диапазон составляет 85-305 В (у релейных приборах он равен 100-280 В);
• компактные габариты;
• низкая стоимость (опять-таки применимо к релейным стабилизаторам).

Общий недостаток электронных устройств заключается в ступенчатой схеме регулировки напряжение электросети. К тому же тиристорные приборы имеют самую высокую стоимость, но в то же время и отличаются весьма долгим сроком службы.

Схема устройства и главные особенности

Главная особенность электромеханического стабилизатора – это регулировка входящего тока ползунковым контактором. Ползунок передвигается по поверхности катушки, тем самым меняя количество рабочих витков обмотки трансформатора. Токосъёмник приводится в движение шаговым электродвигателем.

Обмотка тороидального трансформатора покрыта изолированным проводом. На рабочем участке изоляция удалена. Шаговый электромотор поворачивает токосъёмник точно на определённый угол, заданный электросхемой прибора. Ниже приведены 2 электронные схемы ЭМС.

Схема с операционным усилителем

ЭМС с релейным электроприводом

Тонкости регулировки

Потребность в регуляторе напряжения будет в следующих условиях:

• Необходима регулировка переменного, и постоянного напряжения.
• Возможность регулировать напряжение в нагрузке.

Каждый перечисленный пункт определяет свой набор радиодеталей в схеме. Но устройство самого простого регулятора основано на переменном резисторе. При регулировке переменного напряжения не создается искажений. С помощью переменного сопротивления возможна регулировка и постоянного тока.

Чтобы напряжение и нагрузка тока была заданного параметра, используют стабилизаторы. Напряжение на выходе сверяют с правильным значением, и при возникновении небольших заданных изменений происходит автоматическое восстановление регулятора.

Можно отыскать множество пошаговых инструкций, как сделать регулятор напряжения. Но самым простым, и понятным вариантом считается устройство на интегральных микросхемах. Удобство изделий позволяет питать светодиоды и другие системы освещения в автомобиле. Для сетевого регулятора нужен преобразователь понижающего типа, а к входу следует подключать выпрямитель.

Очень часто нагрузка может иметь разные параметры, поэтому для подобных случаев без специальных стабилизаторов напряжения не обойтись. Их работа может осуществляться в нескольких режимах.

Для всех устройств электронного типа важно получать стабильное напряжение. Они имеют нелинейные компоненты, встроенные в электрическую цепь

Имеется регулятор напряжения основанный на тиристоре. Это очень мощный полупроводник, который применяется в преобразовательных приборах больших мощностей. Благодаря специфичному управлению, его используют для коммутации «переменки».

Конструкция стабилизирующего ток устройства

Самодельный стабилизатор напряжения 220В, схема которого представлена выше, включает в себя следующие элементы:

• Блок питания. Для него использованы накопители С2 и С5, трансформатор напряжения Т1, а также компаратор (сравнивающее устройство) DA1 и светодиод VD1;
• Узел, откладывающий начало нагрузки. Для его сборки понадобятся сопротивления от R1 до R5, транзисторы от VT1 до VT3, а также накопитель С1;
• Выпрямитель, замеряющий значение вольтажных скачков и провалов. В его конструкцию входит светодиод VD2 с одноименным стабилитроном, накопитель С2, резистором R14 и R13;
• Компаратор. Для него понадобятся сопротивления от R15 до R39 и сравнивающие устройства DA2 с DA3;
• Контроллер логического типа. Для него нужны микросхемы DD от 1 до 5;
• Усилители. Для них понадобятся сопротивления для ограничения тока R40-R48, а также транзисторы от VT4 до VT12;
• Светодиоды, играющие роль индикатора, — HL от 1 до 9;
• Оптронные ключи (7) с симисторами VS от 1 до 7, резисторами R от 6 до 12 и оптронными симисторами U от 1 до 7;
• Автовыключатель с предохранителем QF1;
• Автотрансформатор Т2.

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.

Стабилизаторы и их роль

Наиболее уязвимы частные дома, находящиеся в небольших населенных пунктах, где практически невозможно обеспечить электроприборам качественное питание. Причина — «допотопные» советские подстанции, которые давно не в состоянии выдерживать сегодняшние нагрузки на сеть. Выход напряжения за «законные» пределы нередко провоцирует несколько неприятностей:

• уменьшает срок службы элементов сети;
• становится виновником сбоя в работе электроники — управляющей, контрольной;
• значительно увеличивает потребление электроэнергии;
• приводит к перегреву ТЭНов.

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.