Мощен стабилизатор на напрежение със собствени ръце: принципни схеми + поетапна инструкция за сглобяване

Изработването на самоделни стабилизатори на напрежение е доста честа практика. Но в по-голямата си част се създават стабилизиращи електронни схеми, предназначени за относително малки изходни напрежения (5-36 волта) и относително ниски мощности. Устройствата се използват като част от битова апаратура, не повече от това.

Ние ще ви разкажем как да направите мощен стабилизатор на напрежение със собствени ръце. В предложената от нас статия е описан процесът на изработка на устройство за работа с мрежово напрежение 220 волта. С нашите съвети вие без проблем ще се справите самостоятелно със сглобяването.

Стабилизация на напрежението на битовата мрежа

Стремежът да се осигури стабилизирано напрежение на битовата мрежа е очевидно явление. Такъв подход осигурява запазването на експлоатираната техника, често скъпоструваща, постоянно необходима в домакинството. И като цяло факторът стабилизация е гаранция за повишена безопасност при експлоатацията на електрическите мрежи.

За битови цели най-често се закупуват стабилизатор за газов котел, чиято автоматика изисква свързване към електрозахранване, за хладилник, помпено оборудване, сплит системи и подобни консуматори.

Промишлена конструкция на стабилизатор на мрежово напрежение, която не е трудно да се закупи на пазара. Асортиментът на подобно оборудване е огромен, но винаги остава възможността да се направи собствена конструкция.

Подобна задача може да се реши по различни начини, най-простият от които е да се закупи мощен стабилизатор на напрежение, изработен по промишлен способ.

Предложенията за стабилизатори на напрежение на търговския пазар са в изобилие. Въпреки това, не рядко възможностите за закупуване са ограничени от цената на устройствата или други фактори. Съответно, алтернатива на покупката става сглобяването на стабилизатор на напрежение със собствени ръце от достъпни електронни компоненти.

При условие че притежавате съответните умения и познания по електромонтаж, теория на електротехниката (електроника), окабеляване на схеми и запояване на елементи, можете да реализирате и успешно да прилагате на практика самоделен стабилизатор на напрежението. Има такива примери.

Ето така приблизително може да изглежда оборудването за стабилизация, изработено със собствени ръце от достъпни и евтини радиоелементи. Шасито и корпусът могат да се подберат от старо промишлено оборудване (например от осцилоскоп).

Схемни решения за стабилизация на електромрежата 220V

Когато разглеждате възможни схемни решения за стабилизация на напрежението, като вземете предвид относително високата мощност (не по-малко от 1-2 kW), трябва да имате предвид разнообразието от технологии.

Съществуват няколко схемни решения, които определят технологичните възможности на устройствата:

• ферорезонансни;
• сервоприводни;
• електронни;
• инверторни.

Кой вариант да изберете, зависи от вашите предпочитания, наличните материали за сглобяване и уменията за работа с електротехническо оборудване.

Вариант #1 – ферорезонансна схема

За самостоятелно изработване най-простият вариант на схема изглежда да е първата точка от списъка – ферорезонансна схема. Тя се основава на използването на ефекта на магнитния резонанс.

Структурна схема на прост стабилизатор, изпълнен на основата на дросели: 1 – първи дроселен елемент; 2 – втори дроселен елемент; 3 – кондензатор; 4 – страна на входното напрежение; 5 – страна на изходното напрежение

Конструкцията на достатъчно мощен ферорезонансен стабилизатор може да се сглоби само от три елемента:

1. Дросел 1.
2. Дросел 2.
3. Кондензатор.

Обаче простотата в този вариант е съпроводена с множество неудобства. Конструкцията на мощен стабилизатор, сглобен по ферорезонансна схема, се получава масивна, обемиста и тежка.

Вариант #2 – автотрансформатор или сервозадвижване

Всъщност става дума за схема, в която се използва принципът на автотрансформатора. Трансформацията на напрежението се извършва автоматично чрез управление на реостат, чийто плъзгач се премества от сервопривод.

От своя страна сервоприводът се управлява от сигнал, получен например от датчика за ниво на напрежението.

Принципна схема на сервоприводен апарат, чието сглобяване ще позволи да се създаде мощен стабилизатор на напрежението за дома или за вилата. Обаче този вариант се счита за технологично остарял.

Приблизително по същата схема действа устройство от релеен тип, с тази разлика, че коефициентът на трансформация се променя, при необходимост, чрез свързване или изключване на съответните намотки с помощта на реле.

Схемите от подобен род изглеждат вече по-сложни технически, но при това не осигуряват достатъчна линейност на промяната на напрежението. Допустимо е да се сглоби ръчно уред от релеен тип или със сервозадвижване. Въпреки това е по-разумно да се избере електронен вариант. Разходите на усилия и средства са практически еднакви.

Вариант #3 – електронна схема

Сглобяването на мощен стабилизатор по схема с електронно управление при широк асортимент от радиодетайли в продажба става напълно възможно. По правило такива схеми се сглобяват на електронни компоненти – симистори (тиристори, транзистори).

Също така е разработен цял ред схеми на стабилизатори на напрежение, където като ключове се използват силови полеви транзистори.

Структурна схема на модула за електронна стабилизация: 1 – входни клеми на устройството; 2 – симисторен блок за управление на трансформаторните намотки; 3 – микропроцесорен блок; 4 – изходни клеми за свързване на товара

Изработването на мощен апарат изцяло с електронно управление от ръцете на неспециалист е доста сложно, по-добре е да се купи готово устройство. В тази работа не може да се мине без опит и знания в сферата на електротехниката.

За самостоятелно производство този вариант е целесъобразно да се разглежда, ако има силно желание да се построи стабилизатор, плюс натрупан опит на електротехник. По-нататък в статията ще разгледаме конструкцията на електронното изпълнение, подходяща за изработване със собствени ръце.

Подробни инструкции за сглобяване

Разглежданата схема за самостоятелно изработване по-скоро е хибриден вариант, тъй като предполага използване на силов трансформатор съвместно с електроника. Трансформаторът в този случай се прилага от тези, които са били инсталирани в телевизори от стари модели.

Ето такъв приблизително силов трансформатор ще е необходим за изработването на самоделна конструкция на стабилизатор. Въпреки това не се изключва подбор на други варианти или пък навиване със собствени ръце.

Вярно е, че в ТВ приемниците, като правило, са били поставяни трансформатори ТС-180, докато за стабилизатора е необходим поне ТС-320, за да се осигури изходен товар до 2 кВт.

Стъпка #1 – изработване на корпуса на стабилизатора

За изработването на корпуса на апарата ще подхожда всяка подходяща кутия на основата на изолиращ материал – пластмаса, текстолит и т.н. Основният критерий – достатъчност на място за разполагане на силовия трансформатор, електронната платка и други компоненти.

Също така корпусът е допустимо да се изработи от листов стъклотекстолит, като отделните листове се скрепят с помощта на ъгълчета или по друг начин.

Допустимо е да се подбере корпус от всяка електроника, подходящ за разполагане на всички работни компоненти от схемата на самоделния стабилизатор. Също така корпусът може да се сглоби със собствени ръце, например от листове стъклотекстолит.

Кутията на стабилизатора трябва да се оборудва с канали за монтиране на превключвателя, входния и изходния интерфейс, както и на други аксесоари, предвидени от схемата като контролни или комутационни елементи.

За изработения корпус е необходима плоча-основа, върху която да легне електронната платка и да бъде закрепен трансформаторът. Плочата може да се направи от алуминий, но трябва да се предвидят изолатори за закрепване на електронната платка.

Стъпка #2 – изработване на печатна платка

Тук ще е необходимо първоначално да се проектира макет за разполагане и свързване на всички електронни детайли съгласно принципната схема, с изключение на трансформатора. След това по макета се разчертава лист от фолиран текстолит и се рисува (отпечатва) от страната на фолиото създадената трасировка.

След това се изстъргва платката с помощта на подходящ разтвор (за електронниците методът на изстъргване на платки трябва да е познат).

Може да се изработи печатна платка за стабилизатора с напълно достъпни начини директно в домашни условия. За това е необходимо да се приготви трафарет и набор от средства за изстъргване върху фолиран текстолит.

Полученият по този начин печатен екземпляр на разводка се почиства, се облудява с калай и се извършва монтаж на всички радиодетайли от схемата с последващо запояване. Така се извършва изработването на електронна платка за мощен стабилизатор на напрежение.

По принцип, може да се използват външни услуги за изстъргване на печатни платки. Тази услуга е напълно приемлива по цена, а качеството на изработка на „печатката“ е значително по-високо, отколкото в домашния вариант.

Стъпка #3 – сглобяване на стабилизатора на напрежение

Комплектованата с радиодетайли платка се подготвя за външно свързване. По-конкретно, от платката се извеждат линии за външна връзка (проводници) с другите елементи – трансформатора, превключвателя, интерфейсите и т.н.

На опорната плоча на корпуса се монтира трансформаторът, свързват се с трансформатора веригите на електронната платка, закрепва се платката върху изолаторите.

Пример за самоделен стабилизатор на напрежение от релеен тип, изработен в домашна обстановка, поставен в корпус от излязъл от употреба промишлен измервателен уред

Ще остане само да се свържат към схемата външните елементи, монтирани върху корпуса, да се монтира ключовият транзистор на радиатор, след което корпусът се затваря върху сглобената електронна конструкция. Стабилизаторът на напрежението е готов. Може да пристъпите към настройката с последващи изпитвания.

Принцип на работа и тест на самоделката

Регулиращият елемент на електронната схема за стабилизация е мощен полеви транзистор от типа IRF840. Напрежението за обработка (220-250 V) преминава през първичната намотка на силовия трансформатор, изправя се от диоден мост VD1 и постъпва на изтичането (дрейн) на транзистора IRF840. Изворът (сорс) на същия компонент е свързан с отрицателния потенциал на диодния мост.

Принципна схема на стабилизиращия блок с висока мощност (до 2 kW), на основата на която са сглобени и успешно се използват няколко апарата. Схемата показва оптимално ниво на стабилизация при посочения товар, но не по-висок.

Част от схемата, в която е включена една от двете вторични намотки на трансформатора, се образува от диоден изправител (VD2), потенциометър (R5) и други елементи на електронния регулатор. От тази част на схемата се формира управляващ сигнал, който постъпва на вратата (gate) на полевия транзистор IRF840.

В случай на повишаване на напрежението на захранващата мрежа, управляващият сигнал понижава напрежението на вратата на полевия транзистор, което води до затваряне на ключа. Съответно на контактите за свързване на товара (XT3, XT4) възможното повишаване на напрежението се ограничава. Обратният вариант действа схемата в случай на понижаване на мрежовото напрежение.

Настройката на уреда не се отличава с особена сложност. Тук ще е необходима обикновена лампа с нажежаема жичка (200-250 W), която трябва да се включи на клемите на изхода на уреда (X3, X4). След това чрез завъртане на потенциометъра (R5) напрежението на отбелязаните клеми се довежда до ниво 220-225 волта.

Изключват стабилизатора, изключват лампата с нажежаема жичка и включват уреда вече с пълноценен товар (не по-висок от 2 kW).

След 15-20 минути работа отново изключват апарата и извършват проверка на температурата на радиатора на ключовия транзистор (IRF840). Ако нагряването на радиатора е съществено (над 75°), трябва да се подбере по-мощен радиатор за отвеждане на топлината.

Ако процесът на изработване на стабилизатора ви се стори твърде сложен и нерационален от практическа гледна точка, без особени проблеми можете да намерите и закупите устройство с фабрично изпълнение. Правилата и критериите за избор на стабилизатор за 220 V са посочени в препоръчаната от нас статия.

Изводи и полезно видео по темата

Във видеоклипа по-долу се разглежда една от възможните конструкции на стабилизатор с домашно изработване.

По принцип, можете да вземете под внимание този вариант на самоделен апарат за стабилизация:

Сглобяването на блок, стабилизиращ мрежовото напрежение, със собствени ръце е възможно. Това се потвърждава от многобройни примери, когато радиолюбители с малък опит съвсем успешно разработват (или прилагат съществуваща), подготвят и сглобяват схема на електроника.

Обикновено не се отбелязват трудности при закупуването на части за изработка на домашен стабилизатор. Разходите за производство са ниски и естествено се изплащат, когато стабилизаторът се въведе в експлоатация.

Моля, оставяйте коментари, задавайте въпроси, публикувайте снимки по темата на статията в блока по-долу. Разкажете как сте сглобили стабилизатор на напрежение със собствените си ръце. Споделете полезна информация, която може да бъде полезна за начинаещи електротехници, посещаващи сайта.