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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива С мышью наперевес 11.09.2004 Те, кто много работает с компьютерной мышью, нередко жалуются на онемение пальцев и боль в правом запястье. Чтобы избавить компьютерщиков от неприятных ощущений, специалисты факультета инженерной механики университета Айовы (США) предложили мышь, напоминающую по форме пистолет. При работе ее держат на весу.

Другие интересные новости:

▪ Внешняя ИК-камера Ulefone

▪ Беспилотные роботы будут заряжать электромобили

▪ Водородный электролет Joby Aviation

▪ Экология дорог

▪ Гаджет питается только от тепла человеческого тела

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Моделирование. Подборка статей

▪ статья Гюйгенс Христиан. Биография ученого

▪ статья Почему монголы не смогли завоевать Японию? Подробный ответ

▪ статья Ипомея слабительная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Оборудования солнечных электростанций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Превращение воды в водку. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026