Стабилизатор сетевого напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Напряжение бытовой электросети нередко отличается от стандартного (220 В+10%). Потери или броски напряжения могут достигать значительных величин и вызывать сбои в работе бытовых электроприборов. Современная теле- и радиоаппаратура оснащена импульсными источниками питания, которые обеспечивают ее нормальную эксплуатацию при напряжении сети от 160 до 230 В, а вот приборы выпуска прошлых лет требуют более стабильного напряжения электросети.

Особенно страдают от нестабильного напряжения бытовые приборы, оснащенные электродвигателями: холодильники, стиральные машины, пылесосы, электроинструмент и т.п.

Повышенное напряжение сети приводит к интенсивному нагреву обмоток электродвигателя и износу коллектора, возможен пробой изоляции. При пониженном напряжении не запускаются или включаются рывками электродвигатели, что приводит к преждевременному износу пускорегулирующей аппаратуры. При освещении помещений лампы накаливания горят тускло, и приходится увеличивать их мощность, что дополнительно снижает напряжение сети.

Выход из создавшего положения довольно прост - установить вольтодобавочный трансформатор, напряжение вторичной обмотки которого суммируется с сетевым и приближает его к стандартному напряжению. Отрицательного влияния на электросеть такое устройство не оказывает.

Наличие универсального устройства поддержания напряжения электросети позволяет защитить электроприборы как от повышенного, так и от пониженного напряжения.

Стабилизацию напряжения можно обеспечить с помощью электромеханических стабилизаторов, в которых электропривод в зависимости от входного напряжения изменяет положение скользящего контакта на тороидальном автотрансформаторе. Недостатки такого решения: подгорание обмотки за счет потери контакта с роликом, большая масса стабилизатора, поскольку через автотрансформатор передается полная мощность нагрузки, высокая цена.

В предлагаемом устройстве трансформатор небольшой мощности используется для увеличения напряжения, его мощность составляет не более 10% от мощности нагрузки.

Для стабилизации напряжения достаточно в цепь первичной обмотки трансформатора установить ключевой регулятор (полевой транзистор достаточной мощности).

Параметры стабилизатора в основном определяются примененным трансформатором. В устройстве можно использовать силовые трансформаторы. ТС180...ТС320 от старых телевизоров. Хорошо зарекомендовали себя трансформаторы типа ТН-59 или ТПП с допустимым током вторичных обмоток 6...8 А при общем напряжении 24...36 В.

Схема стабилизатора приведена на рис.1. Устройство содержит:

• узел стабилизации напряжения - трансформатор Т1, мощный диодный мост VD1 и ключевой транзистор VT1;
• узел выделения напряжения ошибки - диодный мост VD2 и оптопара VU1 с RC-цепями установки режима:
• входной фильтр защиты от помех - конденсатор С1;
• автомат-выключатель сети-SA1.

Напряжение электросети поступает на клемму. ХТ3 нагрузки через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора Т1 и напрямую на клемму ХТ4. Первичная обмотка трансформатора питается от сети через диодный мост VD1, режим работы которого зависит от состояния ключевого транзистора VT1. Если он открыт, напряжение на клеммах ХТЗ, ХТ4 максимально. Резистор R1 и конденсатор С3 облегчают переходные процессы при переключении диодов моста VD1 и транзистора VT1.

Отсутствие напряжения на первичной обмотке трансформатора Т1 или неисправность в схеме приведут к отсутствию напряжения вольтодобавки, в остальном нагрузка будет работать как и раньше. Небольшое падение напряжения (несколько вольт) из-за прохождения тока нагрузки через вторичную обмотку отключенного трансформатора существенно не повлияет на работу подключенного электрооборудования.

Напряжение ошибки снимается с половины вторичной обмотки трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD2 и через резисторы R3, R4 поступает на светодиод оптопары VU1.

Конденсатор С2 снижает резкие провалы выходного напряжения.

При повышении сетевого напряжения ток светодиода оптопары возрастает, открывается фототранзистор, который через установочные цепи R6-R8 шунтирует напряжение смещения на затворе ключевого транзистора VT1. Транзистор закрывается, и напряжение нагрузки снижается. В начальный момент транзистор VT1 открыт напряжением со стока, поступающим на затвор через резистор R5.

Конденсатор С3 при включении и зарядке от диодного моста VD1 имеет низкое сопротивление, которое возрастает через несколько миллисекунд, поэтому нагрузку желательно включать штатным включателем после запуска стабилизатора.

Светодиод HL1 указывает наличие вторичного напряжения при открытом транзисторе VT1, стабилитрон VD3 защищает затвор полевого транзистора от превышения напряжения смещения выше допустимого значения.

Устройство собрано на печатной плате, чертеж которой представлен на рис.2.

Транзистор крепится на радиаторе размерами 50x50x10 мм. Допускается параллельное соединение двух одинаковых транзисторов. Плата и трансформатор установлены в подходящем корпусе, размеры которого зависят от размеров трансформатора Т1, индикатор работы устройства HL1 и выключатель сети SA1 с предохранителями FU1, FU2 расположены сверху и сбоку корпуса. При использовании металлического корпуса необходима сетевая вилка с заземляющим контактом, провод заземления подключается к корпусу трансформатора. Силовые провода, обозначенные на схеме (рис.1) толстыми линиями, выполняются многожильным проводом сечением не менее 4 мм2, остальные - 0,5 мм2.

В стабилизаторе применены постоянные резисторы типа МЛТ или С29, подстроечные - СП или СПО. Для замены транзистора VT1 (рабочее напряжение - не менее 400 В, ток - более 3 А) можно воспользоваться данными таблицы.

Трансформаторы серий. ТС для использования в устройстве нуждаются в доработке. Для этого их придется разобрать. Сначала снимается стяжное крепление. Соединение первичных двух обмоток следует сохранить, перерисовав выводы. Разобранные половинки U-образных сердечников не должны меняться местами, это приведет к гудению трансформатора после сборки. Поскольку торцы сердечников при заводской сборке подкрашиваются и при разборке плохо разделяются, можно слегка постучать молотком по торцу одной из половинок. Старая краска со стыков счищается ножом. Вторичные обмотки удаляются. В накальной обмотке (6,3 В) предварительно пересчитывается количество витков и, исходя из этих данных, проводом ПЭЛ 1,78...2 мм наматываются новые обмотки вместо удаленных, по виткам в три раза больше накальной.

Трансформатор собирается в обратном порядке (выводы первичной обмотки должны находиться с одной стороны, как и раньше). Каркасы с обмотками устанавливаются на U-образные сердечники, торцы половинок сердечников "прокрашиваются" любой загустевшей краской (кроме нитрокраски). Через полчаса в каркасы вставляются верхние половинки, устанавливаются и затягиваются стяжные шпильки. После полной сборки первичная обмотка подключается к электросети (с соблюдением техники безопасности), вольтметром переменного напряжения измеряется напряжение вторичных обмоток (должно быть в пределах 12...18 В каждой). Суммарное напряжение двух последовательно соединенных вторичных обмоток - 24...36 В. При гудении собранного трансформатора его рекомендуется простучать деревянной ручкой молотка для "осадки" крепления и железа на место.

При применении трансформаторов типа ТН или ТПП переделка не требуется, их вторичные обмотки соединяются последовательно.

Для получения повышенного по сравнению с сетевым вторичного напряжения вывод 1 первичной обмотки Т1 соединяется последовательно с крайним выводом 7 вторичной обмотки. Напряжение между выводом 6 Т1 и свободным концом 9 вторичной обмотки должно быть выше сетевого на величину суммарного напряжения вторичных обмоток.

Наладка схемы заключается в установке пределов стабилизации выходного напряжения.

После включения (желательно с активной нагрузкой, например, с настольной лампой) резистором R8 при минимальном сопротивлении R3 выставляется выходное напряжение 225 В. Подключив более мощную нагрузку (1...1,5 кВт), выходное напряжение корректируется резистором R3 (около 215 В). Через 5...10 минут работы устройство и нагрузка отключаются от сети, и проверяются тепловые режимы всех радиодеталей. Если ключевой транзистор перегревается, нужно увеличить его радиатор.

Ввиду разброса параметров мощного полевого транзистора его начальное смещение можно подкорректировать подбором сопротивления R5. При верхнем положении движка R8 ток стока транзистора должен быть около 1,2 А.

В авторском варианте дополнительно установлен компьютерный вентилятор и амперметр с пределом 10 А, хотя эти "излишества" оказались невостребованными.

Автор: В.Коновалов

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Текстиль сам регулирует аэродинамику при движении 04.11.2025 Специалисты Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона Полсона (SEAS) представили ткань, способную самостоятельно регулировать свои аэродинамические свойства. Это открытие может изменить подход к созданию спортивной одежды, а в перспективе - повлиять на развитие авиации, судостроения и даже архитектуры. Главная особенность нового материала заключается в его способности динамически изменять поверхность при растяжении. Когда ткань подвергается натяжению, на ней образуются крошечные углубления, напоминающие ямочки на мячах для гольфа. Эти микроструктуры воздействуют на поток воздуха, снижая турбулентность и, следовательно, аэродинамическое сопротивление. В экспериментах в аэродинамической трубе удалось достичь уменьшения сопротивления воздуха на 20%, что делает материал особенно перспективным для спортивных костюмов, где важен каждый процент эффективности. Работа над проектом велась под руководством аспиранта кафедры машиностроения Дэвида Фаррелла. Чтобы определить оптимальную структуру поверхности, команда провела более 3000 компьютерных симуляций, моделируя тысячи возможных форм и размеров углублений. Анализ показал, что различные конфигурации ямочек подходят для разных скоростей ветра, что позволяет адаптировать ткань под конкретные условия - например, под высокоскоростной бег или движение дрона в воздухе. Конструкция ткани представляет собой двухслойный композит. Наружный слой выполнен из плотного синтетического материала, похожего на тот, что используется в ремнях рюкзаков, а внутренний - из мягкого эластичного трикотажа, обеспечивающего гибкость и комфорт при ношении. Слои соединены при помощи лазерной резки и термопрессования, формируя решетчатую структуру, которая позволяет материалу растягиваться вдоль тела, не теряя формы. Ученые отмечают, что этот подход принципиально отличается от традиционных технологий в текстильной промышленности. Обычные ткани при растяжении деформируются и теряют прочность, тогда как новая структура превращает механическое напряжение в функциональное преимущество - способность управлять воздушным потоком. Результаты работы, опубликованные в журнале Advanced Materials, подтверждают, что созданный метаматериал способен изменять аэродинамический профиль в реальном времени. При движении человека или объекта ткань подстраивается под скорость и направление воздушного потока, регулируя размер и форму своих микрорельефов. Таким образом, она может оптимизировать аэродинамику без внешнего вмешательства. По мнению исследователей, подобные "умные" материалы открывают путь к созданию целого класса активных поверхностей - от спортивной экипировки, повышающей скорость и выносливость спортсменов, до обшивок летательных аппаратов, снижающих расход топлива.

Другие интересные новости:

▪ Контроль роста растений светом

▪ Пожары в амазонских лесах ускорили таяние ледников в Андах

▪ Микросхемы помогают собирать мебель

▪ Саундбары Yamaha YAS-109 и YAS-209

▪ Микроволновый мемконденсатор как элемент квантовой памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ограничители сигнала, компрессоры. Подборка статей

▪ статья Роберт Шуман. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое аммиак? Подробный ответ

▪ статья Специалист (эксперт, консультант) по вопросам кадров и кадровой работы. Должностная инструкция

▪ статья Возможности автомобильного УНЧ на микросхеме TDA2030. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Первые гетеродинные приемники. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026