Obwody stabilizatora napięcia - odmiany i urządzenie

Stabilizatory napięcia zapobiegają uszkodzeniom sprzętu i sprzętu AGD na skutek wahań obciążenia. Urządzenie jest kompatybilne z sieciami jednofazowymi i trójfazowymi, nadaje się do mieszkań i domów prywatnych. Obwód stabilizatora napięcia może być potrzebny podczas samodzielnego podłączania urządzenia lub aranżacji sieci elektrycznej.

Zasada działania stabilizatorów

Zasada działania zależy od rodzaju sprzętu. Aby podkreślić ogólne punkty, zaleca się rozważenie projektu. Urządzenie składa się z następujących elementów:

• Układ sterowania. Umożliwia monitorowanie napięcia wyjściowego, doprowadzając je do stabilnego wskaźnika 220 V. Sprzęt działa z błędem 10-15%.
• Automatyczny transformator. Dostępne dla wersji przekaźnikowych, triakowych, serwomotorów. Podnosi lub obniża napięcie znamionowe.
• Falownik. Modele falowników są wyposażone w mechanizm z generatora, transformatora i tranzystorów. Elementy przez uzwojenie pierwotne mogą przepuszczać lub wyłączać prąd, tworząc napięcie na wyjściu.
• Blok ochronny, zasilanie wtórne. Dostępne dla modeli 220 V.

Funkcja bypassu lub tranzytu pozwala regulatorom dostarczać napięcie na wyjście do momentu przekroczenia ustawionego limitu.

Zasada działania modeli przekaźnikowych

Urządzenie przekaźnikowe reguluje napięcie poprzez zwarcie styków przekaźnika. Kontrola parametrów odbywa się za pomocą mikroukładu, którego elementy porównują napięcie sieciowe z napięciem odniesienia. Jeśli wskaźniki nie pasują, sygnały są odbierane z mikroukładów stabilizujących napięcie w celu zmniejszenia lub zwiększenia uzwojenia.

Dzięki niskim kosztom i kompaktowości sprzęt przekaźnikowy powoli reaguje na skoki napięcia, może się wyłączyć na krótki czas i nie może wytrzymać przeciążenia.

Błąd urządzenia wynosi 5-10%.

Jak działają serwonapędy

Głównymi elementami aparatu z serwonapędem są serwomotor i automatyczny transformator. Jeżeli napięcie odbiega od normy, wysyłany jest sygnał do przełączenia transformatora ze sterownika na silnik. Porównanie wskaźników napięcia odniesienia i napięcia wejściowego realizowane jest przez tablicę kontrolną.

Stabilizatory z serwonapędem mogą regulować obciążenie sieci trójfazowej i jednofazowej. Wyróżniają się trwałością, niezawodnością oraz prawidłowym działaniem podczas przeciążenia.

Dokładność instrumentów wynosi 1%.

Zasada działania urządzeń inwerterowych

Stabilizator falownika reguluje napięcie zgodnie z systemem podwójnej konwersji:

1. Prąd przemienny na wejściu jest wyrównywany, przepuszczany przez filtr kondensatora tętniącego.
2. Prąd wyprostowany jest podawany do falownika, przekształcany na prąd przemienny i podawany do obciążenia.

Napięcie wyjściowe pozostaje stabilne.

Urządzenia z falownikami charakteryzują się szybką reakcją, sprawnością od 90%, nieprzerwaną i cichą pracą w zakresie 115-300 V.

Zakres regulacji aparatu zmniejsza się wraz ze wzrostem obciążenia.

Funkcje obliczania charakterystyk

Aby zainstalować urządzenie parametryczne, musisz obliczyć moc, napięcie wejściowe, prąd bazowy tranzystorów. Na przykład maksymalne napięcie wyjściowe wynosi 14 V, minimalna moc wyjściowa to 1,5 V, a maksymalny prąd to 1 A. Znając parametry, wykonuje się obliczenia:

1. Napięcie wejściowe. Formuła jest używana Uw = Uwy + 3... Liczba jest współczynnikiem spadku napięcia na odcinku przejścia od kolektora do emitera.
2. Maksymalna moc rozpraszana przez tranzystor. Do wyboru na korzyść większej wartości potrzebna jest książka referencyjna. Stosowane są następujące formuły:Pmax = 1,3 (Uwe-Uwy) Imax = 1,3 (17-14) = 3,9 W; Pmax = 1,3 (Uwe-Uwy1) Imax = 1,3 (17-1,5) = 20,15 W.
3. Prąd bazowy tranzystora. Obliczenia wykonujemy według wzoru: Ib max = Imax / h21E min. Ostatni wskaźnik to 25, więc 1/25 = 0,04 A.
4. Parametry tyrystora balastowego. Formuła jest stosowana Rb = (Uin-Ust) / (Ib max + Ist min) = (17-14) / (0,00133 + 0,005) = 474 Ohm. Ist min - prąd stabilizacji; Ust - napięcie stabilizacji, które podaje dioda Zenera.

Rysunki i obliczenia podano dla rezystorów 1 om.

Obwód stabilizatora kompensacji

Obwody kompensacyjne wyjaśniają połączenie sprzężenia zwrotnego. Same urządzenia mają dokładne napięcie wyjściowe bez odniesienia do prądu obciążenia.

Obwód szeregowy

Dzięki oznaczeniom z książki referencyjnej możesz zidentyfikować:

• jednostka regulująca - P;
• źródło napięcia odniesienia - AND;
• porównane wskaźniki - ES;
• wzmacniacz prądu stałego - W.

Aby obliczyć napięcie wyjściowe, musisz znać cechy urządzenia. Jeden tranzystor będzie regulował, a drugi się ustabilizuje. Źródłem odniesienia jest dioda Zenera. Różnica mocy to napięcie między emiterem a bazą.

Gdy prąd kolektora jest przyłożony do rezystora, napięcie spada, ma odwrotną polaryzację zespołu emitera. Rezultatem jest spadek prądów kolektora i emitera. Aby regulacja była płynna, zastosowano przekładkę na linkę stabilizatora. Regulacja skokowa realizowana jest za pomocą napięcia podtrzymującego diodę Zenera.

Obwód równoległy

Jeśli napięcie odbiega od wartości nominalnej, pojawia się impuls niedopasowania. To jest różnica między stopą zwrotu a stopą wsparcia. Ponieważ jednostka sterująca jest równoległa do obciążenia, wzmacnia sygnał. Następuje zmiana prądu na elemencie regulatora, spadek napięcia rezystora i stała wartość na wyjściu.

Obwód stabilizatora parametrycznego

Schemat wyjaśniający proces stabilizowania napięcia odniesienia będzie głównym dla modeli parametrycznych. Dzielnikiem napięcia urządzenia jest opornik balastowy i dioda Zenera o równoległej rezystancji obciążenia. Gdy nominalne napięcie zasilania i obciążenie prądowe zmieniają się, napięcie jest stabilizowane.

Jeśli ten wskaźnik wzrośnie na wejściu, prąd przepływający przez diodę Zenera i rezystor wzrasta. Ze względu na wskaźniki woltamperowe, ocena diody Zenera pozostaje prawie niezmieniona, podobnie jak napięcie rezystancji obciążenia. Wszystkie drgania dotyczą tylko rezystora.

Specyfika urządzenia impulsowego

Urządzenie impulsowe charakteryzuje się wysoką wydajnością nawet w warunkach dużego zakresu napięć. Obwód urządzenia zawiera klucz, magazyn energii i obwód sterujący. Element regulacyjny jest podłączony w trybie impulsowym. Zasada działania urządzenia:

1. Dodatnie napięcie sprzężenia zwrotnego jest dostarczane z drugiego kolektora przez drugi kondensator do bazy.
2. Kolektor nr 2 otwiera się po nasyceniu prądem z rezystora nr 2.
3. Na skrzyżowaniu od kolektora do emitera nasycenie jest mniejsze i pozostaje otwarte.
4. Wzmacniacz jest podłączony do kolektora nr 3 poprzez diodę Zenera nr 2.
5. Podstawa jest połączona z przegrodą.
6. Pierwsza dioda Zenera steruje otwieraniem/zamykaniem drugiego kolektora sygnałem z trzeciego.

Gdy druga dioda Zenera jest otwarta, energia jest magazynowana w dławiku, dostarczając pole zamykające do obciążenia.

Stabilizatory na mikroukładach

Dzielnik liniowy wyróżnia się podaniem niestabilnego napięcia na wejście i usunięciem stabilnego napięcia z ramienia dzielnika. Osiowanie odbywa się za pomocą ramienia skokowego, które utrzymuje stały opór. Urządzenia wyróżniają się prostotą konstrukcji, brakiem ingerencji w działanie. Mikroukłady są połączone szeregowo lub równolegle.

Stabilizatory seryjne

Urządzenia serii charakteryzują się włączeniem elementu sterującego równolegle z obciążeniem. Istnieją dwie modyfikacje:

• Z tranzystorem bipolarnym. Nie ma obwodu autoregulowanego, stabilność napięcia zależy od wielkości wskaźników prądu i temperatury. Jako wzmacniacz prądu stosowany jest wtórnik emitera lub tranzystor kompozytowy.
• Z pętlą automatycznej regulacji. Urządzenie kompensacyjne działa na zasadzie wyrównywania wartości wyjściowej i referencyjnej. Część napięcia wyjściowego jest usuwana z dzielnika rezystancyjnego, a następnie porównywana za pomocą diody Zenera. Pętla sterowania jest pętlą sprzężenia zwrotnego 180 stopni. Prąd jest stabilizowany przez rezystor lub zasilacz.

Najpopularniejsze serie stabilizatorów to stabilizatory integralne.

Specyfika równoległego stabilizatora

Urządzenie równoległe wyróżnia się włączeniem elementu sterującego równoległego do dostarczanego obciążenia. Dioda Zenera jest używana jako dioda półprzewodnikowa lub wyładowcza. Obwód jest potrzebny do regulacji złożonych urządzeń.

Zmniejszenie niestabilnego napięcia na wejściu odbywa się za pomocą rezystora. Dopuszcza się zastosowanie maszyny bipolarnej o wysokich wartościach rezystancji różnicowej w wydzielonym obszarze.

Cechy urządzeń z trzema terminalami

Stabilizatory napięcia przemiennego mają niewielkie rozmiary i są dostępne w plastikowej lub metalowej obudowie. Wyposażone są w kanały wejścia, masy i wyjścia. Kondensatory urządzenia są uszczelnione z obu stron, aby zmniejszyć tętnienia.

Napięcie wyjściowe wynosi ok. 5 V, napięcie wejściowe ok. 10 V, moc rozpraszania to 15 W.

Modyfikacje trójpinowe umożliwiają uzyskanie niestandardowego napięcia wymaganego do zasilania płyt stykowych, akumulatorów o małej mocy, podczas naprawy lub modernizacji sprzętu.

Algorytm do samodzielnego montażu urządzenia

Do samodzielnej produkcji wskazane jest użycie obwodu triaka - skutecznego urządzenia. Wyrównuje wartość znamionową dostarczanego prądu przy napięciu od 130 do 270 V. Urządzenie może być wykonane w oparciu o płytkę drukowaną z tekstolitu foliowego. Montaż urządzenia odbywa się w następujący sposób:

1. Przygotowanie rdzenia magnetycznego i kilku kabli.
2. Potrzebne będzie wykonanie uzwojenia z drutu o średnicy 0,064 mm - 8669 zwojów.
3. Pozostałe przewody o średnicy 0,185 mm są potrzebne do pozostałych uzwojeń. Liczba zwojów każdego z nich to 522.
4. Szeregowe połączenie transformatorów 12 V.
5. Organizacja 7 oddziałów. Pierwsze 3 wykonane są z drutu o średnicy 3 mm, pozostałe - z opon o przekroju 18 mm2. Więc domowe urządzenie nie nagrzewa się.
6. Instalowanie układu kontrolera na platynowym radiatorze.
7. Montaż triaków i diod LED.

Urządzenie będzie wymagało solidnej obudowy przymocowanej do sztywnej ramy. Najłatwiejszą opcją są płyty polimerowe lub aluminiowe.

Schemat podłączenia stabilizatora

Stabilizator jest wprowadzany do prywatnego domu za pomocą trójżyłowego kabla VVGng, przełącznika trójpozycyjnego i przewodu PUGV. Montaż odbywa się przed licznikiem, w oddzielnej lub rozdzielczej rozdzielnicy:

1. Otwórz styki, podnosząc przednią pokrywę.
2. Przełóż kabel do wyjścia i wejścia. Dokręcić fazę wejściową do zacisku Lin, przewód neutralny (niebieski) do zacisku Nin, masę do zacisku śrubowego z odpowiednim oznaczeniem.
3. Jeśli nie ma uziemienia, dokręć ten rdzeń pod śrubą na korpusie urządzenia.
4. Zwróć ustabilizowane napięcie do wspólnego ekranu. Faza jest doprowadzona do wyjścia Lout, zero do Nout i masa do masy na wejściu.
5. Przetestuj obwód w trybie bez obciążenia.

Do testu wszystkie maszyny są wyłączone, z wyjątkiem wejścia i skierowane do stabilizatora.

Stabilizator podłączony między siecią a obciążeniem nadaje się do domu prywatnego lub wiejskiego, mieszkania, produkcji. Urządzenie chroni sprzęt przed awarią, niweluje efekt przeciążeń i zwarć na linii energetycznej.