Močan stabilizator napetosti z lastnimi rokami: principialne sheme + postopna navodila za sestavo

Izdelava domačih stabilizatorjev napetosti je precej pogosta praksa. Vendar se večinoma izdelujejo elektronske sheme za stabilizacijo, ki so zasnovane za relativno nizke izhodne napetosti (5–36 voltov) in relativno majhne moči. Naprave se uporabljajo v sklopu gospodinjskih aparatov in nič več.

Povedali vam bomo, kako narediti močan stabilizator napetosti z lastnimi rokami. V našem predlaganem članku je opisan postopek izdelave naprave za delo z omrežno napetostjo 220 voltov. Ob upoštevanju naših nasvetov boste brez težav sami opravili sestavo.

Stabilizacija napetosti gospodinjskega omrežja

Prizadevanje za zagotovitev stabilizirane napetosti gospodinjskega omrežja je očiten pojav. Tak pristop zagotavlja ohranitev uporabljene opreme, ki je pogosto draga in nenehno potrebna v gospodinjstvu. In na splošno je dejavnik stabilizacije zagotovilo za večjo varnost delovanja električnih omrežij.

Za gospodinjske namene najpogosteje kupijo stabilizator za plinski kotel, katerega avtomatika zahteva priključitev na električno napajanje, za hladilnik, črpalno opremo, split sisteme in podobne porabnike.

Industrijska konstrukcija stabilizatorja omrežne napetosti, ki jo je enostavno kupiti na trgu. Ponudba tovrstne opreme je ogromna, a vedno ostaja možnost izdelave lastne konstrukcije.

Rešiti tovrstno nalogo je mogoče na različne načine, najpreprostejši med njimi je nakup močnega stabilizatorja napetosti, izdelanega na industrijski način.

Ponudba stabilizatorjev napetosti na komercialnem trgu je ogromna. Vendar pa so možnosti nakupa pogosto omejene s ceno naprav ali drugimi dejavniki. Posledično postane alternativa nakupu sestava stabilizatorja napetosti z lastnimi rokami iz dostopnih elektronskih komponent.

Če imate ustrezne veščine in znanje s področja elektroinštalacij, teorije elektrotehnike (elektronike), načrtovanja vezij in spajkanja elementov, lahko izdelate domači stabilizator napetosti in ga uspešno uporabljate v praksi. Takšni primeri obstajajo.

Približno tako je lahko videti stabilizacijska oprema, izdelana z lastnimi rokami iz dostopnih in poceni radijskih delov. Šasijo in ohišje lahko izberete iz stare industrijske opreme (na primer iz osciloskopa).

Shemske rešitve stabilizacije električnega omrežja 220 V

Pri obravnavi možnih shemskih rešitev za stabilizacijo napetosti ob upoštevanju relativno visoke moči (vsaj 1–2 kW) morate imeti v mislih raznolikost tehnologij.

Obstaja več shemskih rešitev, ki določajo tehnološke zmožnosti naprav:

• ferorezonančne;
• servopogonske;
• elektronske;
• inverterske.

Katero možnost izbrati, je odvisno od vaših želja, razpoložljivih materialov za sestavljanje in veščin dela z elektrotehniško opremo.

Različica #1 – feroresonančna shema

Za samostojno izdelavo se zdi najpreprostejša možnost sheme prva točka seznama – ferorezonančna shema. Deluje na podlagi uporabe učinka magnetne resonance.

Strukturna shema preprostega stabilizatorja, izdelanega na osnovi dušilk: 1 – prvi dušilni element; 2 – drugi dušilni element; 3 – kondenzator; 4 – stran vhodne napetosti; 5 – stran izhodne napetosti

Konstrukcijo dovolj močnega ferorezonančnega stabilizatorja je mogoče sestaviti le s tremi elementi:

1. Dušilka 1.
2. Dušilka 2.
3. Kondenzator.

Vendar preprostost v tej možnosti spremlja množica neprijetnosti. Konstrukcija močnega stabilizatorja, sestavljena po ferorezonančni shemi, postane masivna, okorna in težka.

Različica #2 – avtotransformator ali servo pogon

V bistvu gre za shemo, kjer se uporablja načelo avtotransformatorja. Transformacija napetosti se samodejno izvaja s krmiljenjem reostata, katerega drsnik premika servopogon.

Servopogon se krmili s signalom, ki ga prejema na primer od senzorja nivoja napetosti.

Principialna shema servopogonskega aparata, katerega sestavljanje vam bo omogočilo ustvariti močan stabilizator napetosti za dom ali za vikend. Vendar pa ta možnost velja za tehnološko zastarelo.

Približno po enaki shemi deluje naprava relejnega tipa, le z razliko, da se transformacijsko razmerje po potrebi spreminja s priključitvijo ali odključitvijo ustreznih navitij s pomočjo releja.

Sheme tovrstnega videza so že tehnično bolj zapletene, vendar ne zagotavljajo zadostne linearnosti spreminjanja napetosti. Ročno sestaviti relejno napravo ali tisto s servo pogonom je dovoljeno. Vendar je smiselneje izbrati elektronsko različico. Vložek truda in sredstev je približno enak.

Različica #3 – elektronska shema

Sestava močnega stabilizatorja po shemi elektronskega krmiljenja ob široki ponudbi radijskih delov v prodaji postane povsem mogoča. Praviloma so takšne sheme sestavljene z elektronskimi komponentami – triaki (tiristorji, tranzistorji).

Prav tako je bil razvit vrsta shem stabilizatorjev napetosti, kjer se kot stikala uporabljajo močnostni poljski tranzistorji.

Strukturna shema modula elektronske stabilizacije: 1 – vhodne sponke naprave; 2 – triakovski blok za krmiljenje navitij transformatorja; 3 – mikroprocesorski blok; 4 – izhodne sponke za priključitev obremenitve

Izdelava močne naprave povsem pod elektronskim krmiljenjem rokah nestrokovnjaka je precej zahtevna, bolje je kupiti že pripravljeno napravo. Pri tem delu ne gre brez izkušenj in znanja s področja elektrotehnike.

To različico je smiselno obravnavati za samostojno izdelavo, če obstaja močna želja po izdelavi stabilizatorja in nabrane izkušnje elektronika. V nadaljevanju članka si bomo ogledali konstrukcijo elektronske izvedbe, primerno za izdelavo z lastnimi rokami.

Podrobna navodila za sestavo

Shema, ki jo obravnavamo za samostojno izdelavo, je bolj hibridna različica, saj predvideva uporabo močnostnega transformatorja skupaj z elektroniko. Transformator je v tem primeru izmed tistih, ki so bili vgrajeni v stare modele televizorjev.

Približno takšen močnostni transformator bo potreben za izdelavo samodelne konstrukcije stabilizatorja. Vendar ni izključena izbira drugih različic ali navijanje z lastnimi rokami

Res pa je, da so bili v TV-sprejemnikih praviloma vgrajeni transformatorji TS-180, medtem ko za stabilizator potrebujemo vsaj TS-320, da zagotovimo izhodno obremenitev do 2 kW.

Korak #1 – izdelava ohišja stabilizatorja

Za izdelavo ohišja naprave bo primerna katera koli primerna škatla iz izolacijskega materiala – plastike, textolita itd. Glavni kriterij je dovolj prostora za namestitev močnostnega transformatorja, elektronske plošče in drugih komponent.

Prav tako je mogoče ohišje izdelati iz ploščatega steklotextolita, tako da posamezne plošče povežemo s kotniki ali na drug način.

Dovoljeno je izbrati ohišje iz katere koli elektronike, ki ustreza namestitvi vseh delovnih komponent sheme domačega stabilizatorja. Prav tako lahko ohišje sestavite sami, na primer iz steklenih tekstolitnih plošč.

Ohišje stabilizatorja je treba opremiti z utori za namestitev stikala, vhodnih in izhodnih vmesnikov ter drugih dodatkov, predvidenih s shemo kot kontrolni ali preklopni elementi.

Za izdelano ohišje potrebujete osnovno ploščo, na katero bo 'legla' elektronska plošča in bo pritrjen transformator. Ploščo lahko naredite iz aluminija, vendar je treba predvideti izolatorje za pritrditev elektronske plošče.

Korak #2 – izdelava tiskanega vezja

Tukaj bo treba najprej oblikovati maketo za namestitev in povezavo vseh elektronskih komponent v skladu s shemo, razen transformatorja. Nato na podlagi makete označite list foliranega tekstolita in na strani folije narišete (natisnete) ustvarjeno sledenje.

Nato ploščo jedkate s pomočjo ustrezne raztopine (elektronikom bi morala biti metoda jedkanja plošč znana).

Tiskano vezje stabilizatorja je mogoče izdelati na dokaj dostopne načine neposredno doma. Za to morate pripraviti šablono in komplet sredstev za jedkanje na foliranem tekstolitu.

Tako dobljeni tiskani primerek ožičenja očistite, pokositrite s kositrom in izvedite montažo vseh radijskih komponent sheme z naknadnim spajkanjem. Tako se izdela elektronska plošča močnega stabilizatorja napetosti.

Načeloma lahko uporabite storitve tretjih oseb za jedkanje tiskanih vezij. Ta storitev je cenovno sprejemljiva, kakovost izdelave 'tiskanine' pa je bistveno višja kot pri domači varianti.

Korak #3 – sestava stabilizatorja napetosti

Plošča, opremljena z radijskimi komponentami, se pripravlja za zunanje povezave. Zlasti se iz plošče izpeljejo linije zunanjih povezav (vodniki) z drugimi elementi – transformatorjem, stikalom, vmesniki itd.

Na nosilno ploščo ohišja namestijo transformator, povežejo tokokroge elektronske plošče s transformatorjem in pritrdijo ploščo na izolatorje.

Primer domačega stabilizatorja napetosti relejnega tipa, izdelanega v domačem okolju, nameščenega v ohišje iz okvarjenega industrijskega merilnega instrumenta

Ostane le še priključiti na shemo zunanje elemente, nameščene na ohišje, namestiti ključni tranzistor na hladilnik, nato pa s ohišjem zaprejo sestavljeno elektronsko konstrukcijo. Stabilizator napetosti je pripravljen. Lahko začnete z nastavitvijo in nadaljnjimi testiranji.

Načelo delovanja in test domače naprave

Regulacijski element elektronske sheme stabilizacije je močan poljski tranzistor tipa IRF840. Napetost za obdelavo (220–250 V) gre skozi primarno navitje močnostnega transformatorja, se usmeri z diodnim mostom VD1 in prispe na odvod tranzistorja IRF840. Izvor istega elementa je povezan z negativnim potencialom diodnega mostu.

Shematski diagram stabilizacijskega bloka visoke moči (do 2 kW), na podlagi katerega so bili sestavljeni in uspešno uporabljeni več aparati. Shema je pokazala optimalno raven stabilizacije pri navedeni obremenitvi, vendar ne višje.

Del sheme, ki vključuje eno od dveh sekundarnih navitij transformatorja, sestavljata diodni usmernik (VD2), potenciometer (R5) in drugi elementi elektronskega regulatorja. Ta del sheme ustvarja krmilni signal, ki se dovaja na vrata poljskega tranzistorja IRF840.

V primeru povišanja napajalne napetosti krmilni signal zmanjša napetost na vratih poljskega tranzistorja, kar povzroči zaprtje stikala. Posledično se na priključkih obremenitve (XT3, XT4) morebitno povišanje napetosti omeji. Obratno shema deluje v primeru znižanja omrežne napetosti.

Nastavitev naprave ni posebej zahtevna. Potrebovali boste običajno žarnico z žarilno nitko (200–250 W), ki jo priključite na izhodne sponke naprave (X3, X4). Nato z vrtenjem potenciometra (R5) napetost na omenjenih sponkah nastavite na 220–225 voltov.

Izklopite stabilizator, odklopite žarnico z žarilno nitko in vklopite napravo s polno obremenitvijo (ne več kot 2 kW).

Po 15–20 minutah delovanja znova izklopite napravo in preverite temperaturo hladilnika ključnega tranzistorja (IRF840). Če je segrevanje hladilnika močno (nad 75 °C), izberite močnejši hladilnik za odvajanje toplote.

Če se vam postopek izdelave stabilizatorja zdi preveč zahteven in neracionalen s praktičnega vidika, lahko brez težav najdete in kupite tovarniško izdelano napravo. Pravila in merila izbire stabilizatorja za 220 V so navedena v članku, ki ga priporočamo.

Zaključki in koristen video na to temo

V spodnjem videoposnetku je prikazana ena od možnih konstrukcij doma izdelanega stabilizatorja.

Načeloma si lahko zapomnite to različico domače stabilizacijske naprave:

Sestavljanje bloka, ki stabilizira omrežno napetost, je mogoče z lastnimi rokami. To potrjujejo številni primeri, ko ljubitelji elektronike z malo izkušnjami povsem uspešno razvijejo (ali uporabijo obstoječo), pripravijo in sestavijo shemo elektronike.

Težav pri nakupu delov za izdelavo domačega stabilizatorja običajno ni. Stroški izdelave so nizki in se seveda povrnejo, ko stabilizator začnemo uporabljati.

Prosimo, puščajte komentarje, postavljajte vprašanja, objavljajte fotografije o temi članka v spodnjem bloku. Povejte nam, kako ste sami sestavili napetostni stabilizator. Delite uporabne informacije, ki bi lahko koristile začetnikom elektrotehnike, ki obiskujejo spletno stran.