Výkonný regulátor napětí do-it-yourself: schémata zapojení + postupné montážní pokyny

Výroba domácích stabilizátorů napětí je poměrně běžná praxe. Z větší části se však vytvářejí stabilizační elektronické obvody, které jsou navrženy pro relativně malá výstupní napětí (5-36 voltů) a relativně nízký výkon. Zařízení se používají jako součást vybavení domácnosti, nic víc.

Řekneme vám, jak si z vlastních rukou vyrobit výkonný regulátor napětí. V našem navrhovaném článku popisujeme výrobní proces zařízení pro práci se síťovým napětím 220 voltů. Na základě našich tipů se můžete se sestavou snadno vyrovnat sami.

Stabilizace napětí domácí sítě

Touha po poskytnutí stabilizovaného napětí v domácí síti je zřejmým jevem. Tento přístup zajišťuje bezpečnost provozních zařízení, často drahých, neustále potřebných v domácnosti. Obecně je stabilizační faktor klíčem ke zvýšení bezpečnosti provozu elektrických sítí.

Pro domácí účely nejčastěji získávají stabilizátor plynového kotlejehož automatizace vyžaduje připojení k napájení, pro ledničku, čerpací zařízení, split systémy a podobné spotřebitele.

Průmyslový design stabilizátoru napětí, který lze snadno zakoupit na trhu. Rozsah takového vybavení je obrovský, ale vždy existuje možnost vytvořit si vlastní design

Existuje mnoho způsobů, jak tento problém vyřešit, z nichž nejjednodušší je koupit výkonný regulátor napětí vyráběný průmyslovým způsobem.

Nabídky stabilizátory napětí na komerčním trhu hodně. Možnosti získání jsou však často omezeny náklady na zařízení nebo jiné body.Alternativou k nákupu je tedy sestavení stabilizátoru napětí vlastními rukama z dostupných elektronických součástek.

Za předpokladu, že máte odpovídající dovednosti a znalosti o elektroinstalaci, teorii elektrotechniky (elektronika), elektroinstalačních obvodech a pájecích prvcích, lze domácí stabilizátor napětí implementovat a úspěšně aplikovat v praxi. Takové příklady existují.

Něco takového by mohlo vypadat jako stabilizační zařízení vyrobené z cenově dostupných a levných rádiových komponent. Podvozek a pouzdro lze vybrat ze starého průmyslového vybavení (například z osciloskopu)

Řešení stabilizace napájecího obvodu 220 V

S ohledem na možná řešení obvodů pro stabilizaci napětí s přihlédnutím k relativně vysokému výkonu (nejméně 1–2 kW) je třeba mít na paměti různé technologie.

Technologické možnosti zařízení určují několik řešení obvodů:

• ferroresonance;
• servopohon;
• elektronické;
• střídač.

Která možnost zvolit závisí na vašich preferencích, dostupných materiálech pro montáž a dovednostech při práci s elektrickým zařízením.

Varianta č. 1 - Program ferorezonance

Pro vlastní výrobu je nejjednodušší verze obvodu první položkou na seznamu - ferrorezonantní obvod. Funguje tak, že využívá účinek magnetické rezonance.

Strukturální schéma jednoduchého stabilizátoru založeného na tlumivkách: 1 - první tlumivkový prvek; 2 - druhý škrticí prvek; 3 - kondenzátor; 4 - strana vstupního napětí; 5 - výstupní napětí

Konstrukce dostatečně silného ferrorezonančního stabilizátoru může být sestavena pouze na třech prvcích:

1. Škrticí klapka 1.
2. Škrticí klapka 2.
3. Kondenzátor.

Jednoduchost v tomto provedení je však doprovázena řadou nepříjemností. Konstrukce výkonného stabilizátoru, sestaveného podle ferrorezonančního obvodu, se ukazuje být masivní, objemná a těžká.

Možnost č. 2 - autotransformátor nebo servopohon

Ve skutečnosti se jedná o schéma, ve kterém se používá princip autotransformátoru. Transformace napětí je automaticky prováděna ovládáním reostatu, jehož posuvník pohybuje servem.

Servopohon je dále řízen signálem přijatým například od snímače úrovně napětí.

Schéma servopohonu, jehož sestava vám umožní vytvořit silný stabilizátor napětí pro domov nebo do země. Tato možnost je však považována za technologicky zastaralá.

Přibližně stejným způsobem pracuje reléové zařízení s tím rozdílem, že transformační koeficient se mění, pokud je to nutné, připojením nebo odpojením odpovídajících vinutí pomocí relé.

Obvody tohoto druhu již vypadají technicky komplikovanější, ale zároveň nezajišťují dostatečnou linearitu pro změny napětí. Ruční montáž relé nebo na servopohon je přípustná. Je však moudřejší zvolit elektronickou možnost. Náklady na úsilí a peníze jsou téměř stejné.

Možnost č. 3 - elektronický obvod

Je možné sestavení výkonného stabilizátoru podle schématu elektronického řízení s rozsáhlým sortimentem rádiových komponent k prodeji. Tyto obvody se zpravidla montují na elektronické komponenty - triaky (tyristory, tranzistory).

Byla také vyvinuta řada stabilizátorů napětí, kde se jako klíče používají tranzistory s výkonovým polem.

Blokové schéma modulu elektronické stabilizace: 1 - vstupní svorky zařízení; 2 - řídicí jednotka vinutí triakového tranzistoru; 3 - mikroprocesorová jednotka; 4 - výstupní svorky pro připojení zátěže

Je docela těžké vyrobit výkonné zařízení zcela elektronicky řízené neodborníkem, lépe koupit hotové zařízení. V této záležitosti jsou nezbytné zkušenosti a znalosti v oblasti elektrotechniky.

Při nezávislé výrobě je vhodné zvážit tuto možnost, existuje-li silná touha vybudovat stabilizátor plus nahromaděné zkušenosti inženýra elektroniky. Dále v článku se budeme zabývat návrhem elektronického designu vhodného pro výrobu pro kutily.

Podrobné pokyny k montáži

Tento obvod je považován za nezávislou výrobu a je spíše hybridní variantou, protože zahrnuje použití výkonového transformátoru ve spojení s elektronikou. Transformátor se v tomto případě používá z těch, které byly nainstalovány v televizích starých modelů.

Zde je přibližně výkonový transformátor potřebný pro výrobu provizorního stabilizátoru. Nevylučuje se však výběr dalších možností ani vinutí do-it-yourself

Je pravda, že v televizních přijímačích byly zpravidla nainstalovány transformátory TS-180, zatímco stabilizátor vyžaduje alespoň TS-320, aby poskytoval výstupní zatížení až 2 kW.

Krok 1 - vytvoření těla stabilizátoru

Jakýkoli vhodný box na bázi izolačního materiálu, jako je plast, textolit, atd. Hlavním kritériem je dostatečný prostor pro umístění výkonového transformátoru, elektronické desky a dalších komponent.

Skříň může být také vyrobena ze skleněného vlákna spojením jednotlivých listů pomocí rohů nebo jinak.

Je přípustné zvolit skříň z jakékoli elektroniky, která je vhodná pro umístění všech pracovních komponent domácího stabilizačního obvodu. Případ můžete také sestavit sami, například z listů laminátu

Stabilizační skříň musí být opatřena drážkami pro instalaci rozhraní spínače, vstupu a výstupu, jakož i dalším příslušenstvím poskytovaným obvodem jako ovládací nebo spínací prvky.

Pod vyrobeným pouzdrem potřebujete základní desku, na které bude elektronická deska „ležet“ a transformátor bude upevněn. Deska může být vyrobena z hliníku, pro montáž elektronické desky by však měly být použity izolátory.

Krok č. 2 - výroba desky plošných spojů

Zde budete muset nejprve navrhnout rozvržení pro umístění a svazek všech elektronických součástí podle schématu zapojení, s výjimkou transformátoru. Poté se na rozvržení označí list z fóliovaného textitu a vytvořená stopa se nakreslí (vytiskne) na stranu fólie.

Dále je deska leptána pomocí vhodného řešení (u elektronických techniků by měla být metoda leptání desek známa).

Desku se stabilizačními deskami můžete vyrobit docela cenově přímo přímo doma. K tomu je třeba připravit šablonu a sadu nástrojů pro leptání fóliového textitu

Takto získaná tištěná kopie elektroinstalace je vyčištěna, pocínována a všechny rádiové komponenty obvodu jsou sestaveny, následuje pájení. Tím se vyrábí deska elektronických obvodů výkonného regulátoru napětí.

V zásadě můžete pro leptání desek plošných spojů použít služby třetích stran. Tato služba je poměrně cenově dostupná a kvalita výroby „signetu“ je výrazně vyšší než v domácí verzi.

Krok č. 3 - sestavení stabilizátoru napětí

Deska vybavená rádiovými komponenty je připravena pro externí zapojení. Z desky jsou vyvedeny zejména externí komunikační linky (vodiče) s jinými prvky, jako je transformátor, spínač, rozhraní atd.

Na základní desce skříně je nainstalován transformátor, obvod elektronické desky je připojen k transformátoru, deska je upevněna na izolátorech.

Příklad domácího napěťového stabilizátoru relé vyrobeného v domácím prostředí umístěného v krytu z průmyslového měřicího přístroje, který upadl do poruchy

Zbývá pouze připojit externí prvky namontované na krytu k obvodu, nainstalovat klíčový tranzistor na radiátor, po kterém je sestavená elektronická struktura uzavřena krytem. Regulátor napětí je připraven. Můžete začít konfigurovat pomocí dalších testů.

Princip fungování a domácí test

Regulačním prvkem elektronického stabilizačního obvodu je výkonný tranzistor typu IRF840. Napětí pro zpracování (220-250 V) prochází primárním vinutím výkonového transformátoru, je usměrněno diodovým můstkem VD1 a vstupuje do odtoku tranzistoru IRF840. Zdroj stejné komponenty je připojen k negativnímu potenciálu diodového můstku.

Schematický diagram stabilizačního bloku s vysokým výkonem (do 2 kW), na jehož základě bylo sestaveno a úspěšně použito několik zařízení. Schéma ukázalo optimální úroveň stabilizace při indikovaném zatížení, ale ne vyšší

Část obvodu, která obsahuje jedno ze dvou sekundárních vinutí transformátoru, je tvořena diodovým usměrňovačem (VD2), potenciometrem (R5) a dalšími prvky elektronického ovladače. Tato část obvodu generuje řídicí signál, který je přiváděn k bráně tranzistoru s polním efektem IRF840.

V případě zvýšení napájecího napětí řídicí signál snižuje hradlové napětí tranzistoru s efektem pole, což vede k uzavření klíče. V souladu s tím je u kontaktů pro připojení zátěže (XT3, XT4) možné zvýšení napětí omezeno. Možnost reverzace je obvod v případě poklesu síťového napětí.

Nastavení zařízení není nijak zvlášť obtížné. Zde budete potřebovat konvenční žárovku (200-250 W), která by měla být připojena k výstupním svorkám zařízení (X3, X4). Dále se otáčením potenciometru (R5) napětí na označených svorkách uvede na úroveň 220-225 voltů.

Vypněte stabilizátor, vypněte žárovku a zapněte zařízení již při plném zatížení (ne větším než 2 kW).

Po 15-20 minutách provozu se zařízení opět vypne a monitoruje se teplota radiátoru klíčového tranzistoru (IRF840). Pokud je topení radiátoru značné (více než 75 °), měli byste zvolit výkonnější chladič chladiče.

Pokud se zdálo, že výrobní proces stabilizátoru je z praktického hlediska příliš komplikovaný a iracionální, můžete bez problémů najít a zakoupit tovární zařízení. Pravidla a kritéria výběr stabilizátoru pro 220 V jsou uvedeny v našem doporučeném článku.

Závěry a užitečné video na toto téma

Níže uvedené video popisuje jeden z možných návrhů domácích stabilizátorů.

V zásadě si můžete vzít na vědomí tuto verzi improvizovaného stabilizačního přístroje:

Je možné sestavit blok, který stabilizuje síťové napětí vlastními rukama. To potvrzují četné příklady, kdy se radioamatéři s malými zkušenostmi docela úspěšně rozvíjejí (nebo používají stávající), připravují a montují elektronický obvod.

Problémy s nákupem dílů pro výrobu stabilizátoru-domácího obvykle nejsou zaznamenány. Výrobní náklady jsou nízké a při uvedení stabilizátoru do provozu se přirozeně vyplatí.

V bloku níže zanechte komentáře, klást otázky, publikovat fotografie k tématu článku. Řekněte nám, jak sestavit regulátor napětí vlastníma rukama. Sdílejte užitečné informace, které se mohou hodit pro začátečníky navštěvující elektrotechniku.