Схема стабилизатора напряжения 220в для дома, принцип работы, монтаж

Ошибки подключения

1

У вас может быть все идеально подключено и соблюдена схема, но стабилизатор будет постоянно греться и отключаться, либо на его табло выскакивать ошибки.

О том, где можно, а где ни в коем случае нельзя располагать данный прибор подробно читайте в статье ”Где устанавливать стабилизатор напряжения в доме”.

2

Безусловно, данный пункт и ошибкой то трудно назвать. Тем более 90% потребителей именно так и делают.

Однако, этот выключатель может реально спасти ваш прибор от выхода из строя.

Сначала вы отключаете автоматы на панели стабика.

Потом сам переключатель переводите в положение ТРАНЗИТ или БАЙПАС.

И только затем снова включаете автоматы.

Многие забывают об этом и делают переключение под нагрузкой. Что в итоге приводит к поломкам.

С 3-х позиционным автоматом такое исключено. Вы автоматически переключаете напряжение, без каких либо манипуляций на стабилизаторе. И все это одной клавишей!

Никакой последовательности запоминать не нужно. Так что данную процедуру можно смело доверять любому члену семьи.

3

Вы можете выбирать меньшее сечение, только когда запитываете отдельные электроприемники.

Если же у вас на стабилизаторе сидит весь дом, то будьте добры соблюдать параметры по вводу согласно всей общедомовой нагрузке.

4

Почему-то многие забывают, что зачастую через стабилизатор проходит вся нагрузка вашего дома. Ровно такая же как и на вводом автомате.

При этом в электрощите все провода обжаты, даже на выключателях освещения с минимальными токами, а вот на клеммниках стабилизатора или его автоматах, постоянно можно встретить голый провод просто поджатый винтом.

Поэтому не скупитесь, и заранее вместе с аппаратом приобретайте соответствующие наконечники.

5

Иногда после подключения стабилизатора, начинает выбивать вводной автомат. При этом без стабилизатора, все нормально и ничего не отключается.

Многие сразу грешат на неправильную схему подключения или дефект аппарата. Везут его на гарантийный ремонт и т.п.

А причина может быть совсем в другом. Если у вас через чур низкое напряжение 150-160В, то при его повышении до стандартных 220-230В, ток в сети значительно вырастет.

Отсюда и все проблемы

Обращайте на это внимание, прежде чем нести его обратно в магазин

Источники — https://cable.ru, Кабель.РФ

Использование стабилизатора тока в источнике опорного напряжения

Достаточно часто стабилизаторы напряжения используются в схемах, где входящие нестабилизированное напряжение может изменяться в пределах нескольких вольт, а иногда и выше. Данное условие приводит к тому, что в схеме параметрического стабилизатора R1VD1, показанного на рисунке выше, приводит к изменению тока проходящего через стабилитрон, тем самым изменяя его напряжение стабилизации в пределах долей вольта. Для недопущения таких изменений в схему источника опорного напряжения вводят стабилизатор тока. Схема стабилизатора напряжения на ОУ со стабилизатором тока в цепи опорного напряжения приведена ниже

В данной схеме вместо гасящего резистора параметрического стабилизатора введён стабилизатор тока R1VD1VT1R2, что позволяет свести колебания тока стабилизации стабилитрона VD2 к нескольким процентам, при колебании входящего нестабилизированного напряжения в пределах десятков процентов. В итоге коэффициент стабилизации источника опорного напряжения достигнет нескольких сотен, в то время как стабилизации обычного параметрического стабилизатора напряжения едва достигает нескольких десятков.

Ещё одним применение данной схемы является регулируемый источник опорного напряжения. Для этого достаточно заменить стабилитрон VD2 переменным резистором, что позволяет при постоянном токе, задаваемым стабилизатором тока, изменяя сопротивление переменного резистора в широких пределах регулировать опорное напряжение, тем самым регулирую выходное напряжение стабилизатора тока.

Однако данная схема не может обеспечить такой же стабильности, как схемы на стабилитронах описанные выше, поэтому она применяется крайне редко.

Наибольшую стабильность позволяют получить схемы, где в качестве источников опорного напряжения применяются интегральные стабилизаторы напряжения.

Где чаще всего используется электромехнический стабилизатор

Из всех перечисленных сильных и слабых сторон механического стабилизатора, чаще всего его выбирают именно из-за его высокой точности стабилизации при низкой цене. Одним же из ключевых недостатков, который вынуждает потребителей выбирать модели другого типа, является низкая скорость стабилизации.

Таким образом, чаще всего сервоприводный стабилизатор покупают тогда, когда требуется именно точность нормализации, а скорость не так важна.

Так, например, если у вас в квартире или на даче, стабильно низкое или высокое напряжение, при этом не бывает резких скачков или падений, а если и происходят изменения, то они достаточно плавные – вы смело можете брать электромеханический стабилизатор, он с высокой точностью выровняет входящее напряжение и ваше электрооборудование будет работать в максимально комфортных условиях.

Это особенно важно чувствительным к качеству напряжения в сети устройствам, например, измерительному оборудованию, лампам освещения, электроприборам в которых установлены электромоторы или происходит нагрев, циркуляционным насосам, холодильникам, стиральным машинам, электроинструменту и многим другим. Так например стабилизаторы другого типа — релейные, имеют точность всего 8%, и даже при входящем напряжении в 205 Вольт передают его без изменений потребителям, которые нередко не рассчитаны на работу в таком режиме

Поэтому, если у вас в сети нет резких скачков или падений напряжения, оно постоянно низкое или высокое, стоит присмотреться к электромеханическим стабилизаторам, пусть они несколько дороже, но это с лихвой покрывает точность стабилизации

Так например стабилизаторы другого типа — релейные, имеют точность всего 8%, и даже при входящем напряжении в 205 Вольт передают его без изменений потребителям, которые нередко не рассчитаны на работу в таком режиме. Поэтому, если у вас в сети нет резких скачков или падений напряжения, оно постоянно низкое или высокое, стоит присмотреться к электромеханическим стабилизаторам, пусть они несколько дороже, но это с лихвой покрывает точность стабилизации.

Чистый вход

Я хотел получить чистое входное напряжение по максимуму очистив его от гармоник и исключив все переходные процессы. Дело в том, что все стабилизаторы имеют некоторую ёмкость между входом и выходом. Плюс помехи могут проникнуть на выход стабилизатора через цепи обратной связи или общий провод. Потому на входе стабилизатора нам требуется иметь максимально чистый сигнал.

Звучит немного утопически? Как получить «чистое» напряжение на входе стабилизатора?RC или LC-фильтры могут значительно снизить гармоники в выпрямленном напряжении.
А какой сигнал считать достаточно чистым?

Довольно популярны в ламповых усилителях выпрямители на кенотронах, которые в силу своих конструктивных особенностей являются несимметричными, однако же ничего…звучат эти усилители!

Чтобы получить минимальный уровень гармоник в выпрямленном напряжении я экспериментировал с одно и двухзвенными RC-фильтрами, установленными после первого фильтрующего конденсатора.

Как и ожидалось, добавление одного звена даёт наибольший прирост в качестве звучания усилителя.
Второе звено также даёт заметный вклад. Дальнейшее увеличение количества звеньев на звук существенно не влияет, а вот на массо-габаритные показатели очень.

Результаты измерений:

Как видно, существенно уменьшают не только верхние гармоники, но и основные пульсации также существенно затухают. Что и требовалось. К сожалению, моё оборудование не позволяет точно измерить уровень фона в присутствии сигнала. Кроме основой гармоники уровень других гармоник составил ниже 10 мВ.

Дополнительное звено в фильтре может снизить ещё на 20дБ уровень всех гармоник выше 200Гц. Но они и так уже на уровне шума стабилизатора.
Упрощенное моделирование стабилизатора на мощном FET-транзисторе показало уровень подавления низкочастотных составляющих на уровне 100дБ и 40 дБ для гармоник 100 кГц и выше.

Такие впечатляющие цифры вряд ли будут достигнуты на практике из-за паразитных ёмкостей монтажа, наводок со стороны сети и прочих негативных факторов.

Поэтому я решил считать нормальными результаты: подавление 60дБ на нижних частотах и 20дБ на высоких. Получается, что пульсации частотой 50Гц и амплитудой 100 мВ будут ослаблены до уровня 0,1мВ

Подавление ВЧ-гармоник не столь важно, так как они очень хорошо ослабляются RC-фильтрами

Как работает стабилизатор напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения. 

Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения. 

Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.

Улучшение параметров стабилизатора

Схему простого компенсационного стабилизатора напряжения можно улучшить, заменив резистор R1, который осуществляет питание транзистора VT2, на схему стабилизатора тока. Такой способ питания позволяет существенно повысить стабильность работы усилителя постоянного тока.

В тех случаях, когда требуется высокая температурная стабильность Компенсационного стабилизатора напряжения и малый временной дрейф (особенно при низких выходных напряжениях), применяют схемы дифференциальных усилителей. Для повышения качества выходного напряжения в усилителях постоянного тока стабилизатора применяются операционные усилители, которые обладают большим коэффициентом усиления и малым температурным уходом. Питание операционного усилителя может осуществляться непосредственно от выходного напряжения стабилизатора.

Принцип действия стабилитрона

Если стабилитрон сравнивать с диодом, то при подключении диода в прямом направлении по нему может проходить обратный ток, который имеет незначительную величину в несколько микроампер. При повышении обратного напряжения до некоторой величины возникнет пробой электрический, а если ток очень велик, то произойдет и тепловой пробой, поэтому диод выйдет из строя. Конечно, диод может работать при электрическом пробое при снижении тока, проходящего через диод.

Стабилитрон спроектирован так, что его характеристика на участке пробоя имеет повышенную линейность, а разность потенциалов пробоя достаточно стабильна. Стабилизация напряжения с помощью стабилитрона выполняется при его функционировании на обратной ветви свойства тока и напряжения, а на прямой ветке графика стабилитрон работает как обычный диод. На схеме стабилитрон обозначается:

Высота установки

Стабилизатор при своей работе выделяет тепло. Многие модели даже оснащены встраиваемыми вентиляторами охлаждения. Чем больше подключаемая мощность тем больше он греется. Именно для охлаждения, а не в качестве дизайна, на стенках стабилизаторов делаются сквозные ребра охлаждения. Отсюда вывод — нельзя стабилизатор размещать близко к стене.

Минимальное расстояние от стены  до задней стенки корпуса стабилизатора — 5-10 см. Это не относится к моделям имеющим специальное настенное крепление. У которых основные радиаторные решетки охлаждения выведены с других сторон.

Остальные стенки корпуса должны быть удалены на еще большее расстояние — 20-30см.

При размещении под потолком, всегда учитывайте момент входного питания, а именно откуда подведен вводной кабель. Не думайте что смонтировав стабилизатор один раз, вы более не будете беспокоиться о его работе. Оставляйте достаточное пространство для свободного доступа ко всем контактам для их периодической ревизии.

Кроме этого многие модели имеют автоматы переключения в режимы транзит-байпас именно в верхней части. Вам все равно придется периодически прибегать к этому режиму, а разместив стабилизатор вплотную под потолком, без его демонтажа сделать это будет крайне неудобно.

Еще один отрицательный момент размещения стабилизатора под потолком заключается в том, что именно туда поднимается весь теплый воздух в комнате. А если это жаркое лето и помещение без кондиционера — то перегрев обмоток при полной нагрузке будет обеспечен.

Там вполне может образоваться температура и в 50 градусов. Большинство стабилизаторов рассчитано на нормальную эксплуатацию при +40С.

Если вы задумаете установить стабилизатор напряжения в котельной, помните что это в первую очередь помещение где может возникнуть порыв трубы отопления или протечка вентиля. А стабилизатор — это электрический прибор. Поэтому в таких помещениях его ни в коем случае нельзя размещать на полу. Только на определенной высоте. Лучше чтобы это был настенный вариант.

Поэтому идеальная высота установки стабилизатора  1,5м — 1,7м от пола и 25см от соседних шкафов, стен и т.п. Тем самым вы будете иметь свободный доступ как к органам управления, контактам, так и к цифровому табло со всеми отображаемыми параметрами (напряжение, нагрузка).

Эксплуатация автомобиля без стоек стабилизатора

Стойка стабилизатора не имеет большого влияния на возможность продолжать эксплуатацию автомобиля. Отзывы автовладельцев, которые имеют опыт вождения машин без костяшек, говорят о следующем:

• вхождение в поворот следует выполнять на меньшей скорости, так как высок риск потерять устойчивость;
• крены становятся значительно больше;
• машина ведет себя нестабильно при преодолении неровностей;
• присутствует избыточная поворачиваемость.

Опрос автовладельцев о том, допустима ли езда без стоек стабилизаторов показал результат, который приведен на диаграмме ниже.

Многие автовладельцы отмечают, что ходовая автомобиля становится мягче после демонтажа стоек. Поэтому они советуют удалять их сразу после покупки машины. Улучшение комфорта без костяшек действительно есть, так как перестает работать стабилизатор поперечной устойчивости. Однако из-за этого на кузов приходится больший момент кручения. Из-за этого в слабых местах могут появиться трещины или другие повреждения.

При городской эксплуатации отсутствие в машине стоек стабилизатора менее заметно. Езда на скоростях 20-60 км/ч по ровной дороге никак не отличается от вождения авто с костяшками. Несмотря на это опытные автовладельцы предостерегают, что вильнув рулем во время объезда ямки присутствует риск кувыркнуться или потерять управляемость.

Если в автомобиле нет стоек, то нагрузка, которая возникает из-за смещения колеса, накладывается на другие элементы подвески. Это значительно снижает их ресурс. Поэтому при отсутствии костяшек следует придерживаться максимально аккуратного стиля вождения, так как нештатная работа ходовой может привести к критическим поломкам при первом же повышении нагрузки.

Торможение машины, в которой сняты передние стойки стабилизатора сопровождается раскачиванием. Это создает риск потери управляемости. Особо заметно ухудшение контроля над авто во время интенсивного торможения с высокой скорости.

Еще одной проблемой, возникающей из-за отсутствия стоек стабилизатора, является сложность замены колеса с помощью домкрата. На некоторых автомобилях без костяшек машину приходится подымать более чем на полметра.

Существуют автомобили, в которых в зависимости от комплектации присутствует или отсутствует стабилизатор поперечной устойчивости. Такие машины наименее чувствительны к снятию стоек. Увеличение крена и прочих недостатков демонтажа костяшек заметно лишь на больших скоростях или в крутых поворотах. Поэтому такие авто можно без опаски эксплуатировать без стоек.

Высоковольтный стабилизатор напряжения

Так как максимальное выходное напряжение микросхемы TL431 составляет всего 30В, то для получения больших значений выходного напряжения стабилизатора используется полевой транзистор, включенный как умножитель. Его коэффициент усиления равен отношению суммы резисторов 330кОм и 270 кОм к резистору в 33кОм. При указанных номиналах усиление равно 15, т.е. максимальное выходное напряжение схемы составляет порядка 450В.

Источник тока на транзисторах MJE350 питает источник образцового напряжения током в 5мА, значение которого устанавливается резистором 150R.
В остальном работа схемы аналогична предыдущей.

Следует обратить внимание на качество конденсаторов. Они должны быть низкоимпедансными и быстрыми

К примеру, плёночные конденсаторы фирмы WIMA типа FKP1 отвечают всем этим требованиям.

Кстати, так как схема не обеспечивает плавную подачу анодного напряжения (или задержку включения) до прогрева ламп, для решения это проблемы можно использовать модуль, описанный здесь.

Выпрямление переменного напряжения

Сегодня требования к качеству напряжения сети довольно мягки. Прибавьте к этому огромное количество потребителей с импульсными блоками питания (компьютеры, телевизоры, принтеры, DVD-проигрыватели и т.п.) и нелинейные характеристики понижающих трансформаторов. В результате форма питающего напряжения далека от синуса. В первую очередь наблюдается уплощение вершин полуволн.

На рисунке  показаны результаты измерений напряжения на выходе Ш-образного трансформатора:

Увеличение по клику

Я был удивлен, честно скажу — ожидал худшего.

Примечание главного редактора «РадиоГазеты»: имейте ввиду, что автор живёт в Великобритании!!! В российской электросети  картина будет далеко не такая радужная.

Я использую Ш-образные трансформаторы, потому что их звук мне больше по душе. Они не так быстродействующие, как торы, но я считаю, что они дают лучшую детализацию и проработку сцены в звучании.

На предыдущем рисунке показан и спектр выходного напряжения мостового выпрямителя.

Ужасно! Даже хуже, чем на входе трансформатора.
Теперь появились гармоники частотой 2 кГц, с уровнем около 60 дБ относительно  к 50 Гц пульсациям напряжения.