Устройство, принцип работы импульсного стабилизатора напряжения. Стабилизатор напряжения повышающий

Импульсный стабилизатор напряжения - принцип действия

Линейные стабилизаторы имеют общий недостаток – это малый КПД и высокое выделение тепла. Мощные приборы, создающие нагрузочный ток в широких пределах имеют значительные габариты и вес. Чтобы компенсировать эти недостатки, разработаны и используются импульсные стабилизаторы.

Устройство, поддерживающее в постоянном виде напряжение на потребителе тока с помощью регулировки электронным элементом, действующим в режиме ключа. Импульсный стабилизатор напряжения, так же как и линейный существует последовательного и параллельного вида. Роль ключа в таких моделях исполняют транзисторы.

Так как действующая точка стабилизирующего устройства практически постоянно расположена в области отсечки или насыщения, проходя активную область, то в транзисторе выделяется немного тепла, следовательно, импульсный стабилизатор имеет высокий КПД.

Стабилизация осуществляется с помощью изменения продолжительности импульсов, а также управления их частотой. Вследствие этого различают частотно-импульсное, а другими словами широтное регулирование. Импульсные стабилизаторы функционируют в комбинированном импульсном режиме.

В устройствах стабилизации с регулированием широтно-импульсным частота импульсов имеет постоянную величину, а продолжительность действия импульсов является непостоянным значением. В приборах с регулированием частотно-импульсным продолжительность импульсов не изменяется, меняют только частоту.

На выходе устройства напряжение представлено в виде пульсаций, соответственно оно не годится для питания потребителя. Перед подачей питания на нагрузку потребителя, его нужно выровнять. Для этого на выходе импульсных стабилизаторов монтируют выравнивающие емкостные фильтры. Они бывают многозвенчатыми, Г-образными и другими.

Средняя величина напряжения, поданная на нагрузку, вычисляется по формуле:

Ти – продолжительность периода.
tи – продолжительность импульса.
Rн – значение сопротивления потребителя, Ом.
I(t) – значение тока, проходящего по нагрузке, ампер.

Ток может перестать протекать по фильтру к началу следующего импульса, в зависимости от индуктивности. В этом случае идет речь о режиме действия с переменным током. Ток также может дальше протекать, тогда имеют ввиду функционирование с постоянным током.

При повышенной чувствительности нагрузки к импульсам питания, выполняют режим постоянного тока, не смотря со значительными потерями в обмотке дросселя и проводах. Если размер импульсов на выходе прибора незначителен, то рекомендуется функционирование при переменном токе.

Принцип работы

В общем виде импульсный стабилизатор включает в себя импульсный преобразователь с устройством регулировки, генератор, выравнивающий фильтр, снижающий импульсы напряжения на выходе, сравнивающее устройство, подающее сигнал разности входного и выходного напряжения.

Схема основных частей стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Напряжение на выходе прибора поступает на сравнивающее устройство с базовым напряжением. В результате получают пропорциональный сигнал. Его подают на генератор, предварительно усилив его.

При регулировании в генераторе разностный аналоговый сигнал модифицируют в пульсации с постоянной частотой и переменной продолжительностью. При регулировании частотно-импульсном продолжительность импульсов имеет постоянное значение. Она меняет частоту импульсов генератора в зависимости от свойств сигнала.

Образованные генератором управляющие импульсы проходят на элементы преобразователя. Транзистор регулировки действует в режиме ключа. Изменяя частоту или интервал импульсов генератора, есть возможность менять нагрузочное напряжение. Преобразователь модифицирует значение напряжения на выходе в зависимости от свойств управляющих импульсов. По теории в приборах с частотной и широтной регулировкой импульсы напряжения на потребителе могут отсутствовать.

При релейном принципе действия сигнал, который управляется стабилизатором, образуется с помощью триггера. При поступлении постоянного напряжения в прибор транзистор, работающий в качестве ключа, открыт, и повышает напряжение на выходе. сравнивающее устройство определяет сигнал разности, который достигнув некоторого верхнего предела, поменяет состояние триггера, и произойдет коммутация регулирующего транзистора на отсечку.

Напряжение на выходе станет уменьшаться. При падении напряжения до нижнего предела сравнивающее устройство определяет сигнал разности, переключающий снова триггер, и транзистор опять войдет в насыщение. Разность потенциалов на нагрузке прибора станет повышаться. Следовательно, при релейном виде стабилизации напряжение на выходе повышается, тем самым выравнивается. Предел срабатывания триггера настраивают с помощью корректировки амплитуды значения напряжения на сравнивающем устройстве.

Стабилизаторы релейного типа имеют повышенную скорость реакции, в отличие от приборов с частотным и широтным регулированием. Это является их преимуществом. В теории при релейном виде стабилизации на выходе прибора всегда будут импульсы. Это является их недостатком.

Повышающий стабилизатор

Импульсные повышающие стабилизаторы применяют вместе с нагрузками, разность потенциалов которых выше, чем напряжение на входе приборов. В стабилизаторе нет гальванической изоляции сети питания и нагрузки. Импортные повышающие стабилизаторы называются boost converter. Основные части такого прибора:

Транзистор вступает в насыщение, и ток проходит по цепи от положительного полюса по накопительному дросселю, транзистору. При этом накапливается энергия в магнитном поле дросселя. Нагрузочный ток может создать только разряд емкости С1.

Отключим выключающее напряжение с транзистора. При этом он вступит в положение отсечки, а следовательно на дросселе появится ЭДС самоиндукции. Оно будет коммутировано последовательно с напряжением входа, и подключено по диоду к потребителю. Ток пойдет по цепи от положительного полюса к дросселю, по диоду и нагрузке.

В этот момент магнитное поле индуктивного дросселя выдает энергию, а емкость С1 резервирует энергию для поддержки напряжения на потребителе после вхождения транзистора в режим насыщения. Дроссель является для резерва энергии и не работает в фильтре питания. При повторной подаче напряжения на транзистор, он откроется, и весь процесс пойдет заново.

Стабилизаторы с триггером Шмитта

Такой вид импульсного устройства имеет свои особенности наименьшим набором компонентов. Основную роль в конструкции играет триггер. В его состав входит компаратор. Основной задачей компаратора является сравнивание величины выходной разности потенциалов с наибольшим допустимым.

Принцип действия аппарата с триггером Шмитта состоит в том, что при увеличении наибольшего напряжения осуществляется коммутация триггера в позицию ноля с размыканием электронного ключа. В одно время разряжается дроссель. Когда напряжение доходит до наименьшего значения, то выполняется коммутация на единицу. Это обеспечивает замыкание ключа и прохождение тока на интергратор.

Такие приборы имеют отличия своей упрощенной схемой, но использовать их можно в особых случаях, так как импульсные стабилизаторы бывают только повышающими и понижающими.

Понижающий стабилизатор

Стабилизаторы импульсного типа, функционирующие с понижением напряжения, являются компактными и мощными приборами питания электрическим током. При этом они имеют низкую чувствительность к наводкам потребителя постоянным напряжением одного значения. Гальваническая изоляция выхода и входа в понижающих устройствах отсутствует. Импортные приборы получили название chopper. Выходное питание в таких устройствах постоянно находится меньше входного напряжения. Схема импульсного стабилизатора понижающего типа изображена на рисунке.

Подключим напряжение для управления истоком и затвором транзистора, который войдет в положение насыщения. По нему будет проходить ток по цепи от положительного полюса по выравнивающему дросселю и нагрузке. В прямом направлении ток по диоду не протекает.

Отключим управляющее напряжение, которое выключает ключевой транзистор. После этого он будет находиться в положении отсечки. ЭДС индукции выравнивающего дросселя будет преграждать путь для изменения тока, который пойдет по цепи через нагрузку от дросселя, по общему проводнику, диод, и опять придет на дроссель. Емкость С1 будет разряжаться и будет удерживать напряжение на выходе.

При подаче отпирающей разницы потенциалов между истоком и затвором транзистора, он перейдет в режим насыщения и вся цепочка вновь повторится.

Инвертирующий стабилизатор

Импульсные стабилизаторы инвертирующего типа используют для подключения потребителей с постоянным напряжением, полюсность которого имеет противоположное направление полюсности разности потенциалов на выходе устройства. Его значение может быть выше сети питания, и ниже сети, в зависимости от настройки стабилизатора. Гальваническая изоляция сети питания и нагрузки отсутствует. Импортные приборы инвертирующего типа называются buck-boost converter. На выходе таких приборов напряжение всегда ниже.

Подключим управляющую разность потенциалов, которое откроет транзистор между истоком и затвором. Он откроется, и ток пойдет по цепи от плюса по транзистору, дросселю к минусу. При таком процессе дроссель резервирует энергию с помощью своего магнитного поля. Отключим разность потенциалов управления от ключа на транзисторе, он закроется. Ток пойдет от дросселя по нагрузке, диоду, и возвратится в первоначальное положение. Резервная энергия на конденсаторе и магнитном поле будет расходоваться для нагрузки. Снова подадим питание на транзистор к истоку и затвору. Транзистор опять станет насыщаться и процесс повторится.

Преимущества и недостатки

Как и все приборы, модульный импульсный стабилизатор не идеален. Поэтому ему присущи минусы и плюсы. Разберем основные из преимуществ:

Простое достижение выравнивания.
Плавное подключение.
Компактные размеры.
Устойчивость выходного напряжения.
Широкий интервал стабилизации.

Повышенный КПД.

Недостатки прибора:

Сложная конструкция.
Много специфических компонентов, снижающих надежность устройства.
Необходимость в использовании компенсирующих устройств мощности.
Сложность работ по ремонту.
Образование большого количества помех частоты.

Допустимая частота

Функционирование импульсного стабилизатора возможно при значительной частоте преобразования. Это является основной отличительной чертой от устройств, имеющих трансформатор сети. Увеличение этого параметра дает возможность получить наименьшие габариты.

Для большинства приборов интервал частот будет равен 20-80 килогерц. Но при выборе ШИМ и ключевых приборов необходимо учесть высокие гармоники токов. Верхняя граница параметра ограничена определенными требованиями, которые предъявляются к радиочастотным приборам.

ostabilizatore.ru

Повышающий стабилизатор напряжения (Troyka-модуль) [Амперка / Вики]

Повышающий стабилизатор напряжения — это преобразователь питания, выдающий выходное напряжение, которое больше входного. Как и у обычных стабилизаторов, у повышающего выходное напряжение не зависит от входного.

Пример использования

Питание Arduino от 2 батареек

Для того, чтобы запитать Arduino от 2 батареек АА или ААА, необходимо:

Подключить отсек с батарейками к Vin стабилизатора
Подключить к Vout вольтметр
Поворотом триммера выставить 5 вольт на Vout, ориентируясь на показания вольтметра
Отключить вольтметр и соединить Vout стабилизатора с пинами 5V и GND на Arduino

После этого вне зависимости от уровня заряда батарей, плата будет получать ровные, стабильные 5 вольт.

Эффективность

Стабилизатор не является источником энергии, поэтому мощность на его выходе всегда не больше мощности на входе. В действительности формула такая: .

где K — коэффициент полезного действия, — мощность. Для нашего модуля K = 0,8…0,9. Ток, который может быть получен на выходе, будет не более .

Уменьшение потребляемого тока

На плате предусмотрен светодиод, показывающий наличие напряжения на выходе. Это напряжение может достигать 28 В. Чтобы светодиод не сгорел от такого напряжения, собрана схема, поддерживающая ток на светодиоде постоянным вне зависимости от напряжения.

Эта схема потребляет ток равный . Например при выходе 5 В, она потребляет 5 мА. С таким током трудно делать долгоживущие автономные устройства. Но можно выломать или отпаять светодиод и транзистор обозначенные на чертеже, и холостой ток снизится до 0,5 мА.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

Входное напряжение: 2,7–14 В
Выходное напряжение: 5–28 В
Максимальный выходной ток: не более 800 мА
КПД: 80–90% в зависимости от разницы напряжений на входе и выходе, и тока

Ресурсы

wiki.amperka.ru

Стабилизатор напряжения понижающий. Низкое напряжение

В соответствии с действующими стандартами напряжение в сети должно быть 220 В +- 5%. Предельное кратковременное отклонение допускается до 10%. На деле напряжение в глубинках России около полудня 170 В, вечерами снижается почти вдвое. Для того чтобы решить проблему жильцы устанавливают стабилизатор. Речь идёт об устройстве, используемом для поддержания колебаний и подачи желаемого выходного напряжения на нагрузку.

Качество сети и низкое напряжение

Если в семье маленький ребёнок, постирать бельё, приготовить супчик на электрических конфорках становится довольно проблематично. При таком напряжении микроволновка вообще не включается. Чай закипает 20 минут. Из-за постоянных перепадов выходят из строя холодильник, электропечь, телевизор. Людям надоедает постоянно жить в полевых условиях.

Но даже стабилизатор для пониженного напряжения не всегда справляется с ситуацией:

выключаются вентиляторы;
если напряжение ниже 90 В, аппарат выбивает.

Без нормализатора в лампочках еле-еле видно нить накала. Словом, получается как в песне: «И снова сумерки настали…»

Почему в сети напряжение ниже нормы?

Часто низкое напряжение наблюдается у половины улицы. А кто-то уже и не помнит, когда впервые эта проблема появилась. Просто продолжают аккуратно платить за свет, качество которого оставляет желать лучшего. За помощью обращаются и в районный совет, и Энергосбыт. На звонки, как правило, отвечают односложно: «Разберёмся». О проблемах знают все, но решить их никто не в состоянии. Объясняют: «Перепады в сети происходят из-за изношенности линий, большой нагрузки, которая ежедневно увеличивается».

Дело в том, что источник питания может находиться на балансе одного предприятия, а сети – на балансе другого. А к нужному совместному решению подачи напряжения, которое регламентируется ГОСТом, эти организации никак не придут. А ведь согласно ПУЭ каждые 5 лет должен проводиться капитальный ремонт энергоустановок. Да и замена старых кабельных линий в такой ситуации не помешает.

Стабилизатор от пониженного напряжения

Электричество, как правило, замечают тогда когда оно или плохое, или его вообще нет. Разберём первый вариант, когда оно есть, но напряжение не совсем то, которое нужно. Потребителю нужно 220 В. Многим домашним приборам чуть поменьше, примерно 195 В, тогда они включаются.

Итак, минимально возможное напряжение электрической сети 195 В, при котором приборы будут работать. Что делать, если низкое напряжение в сети, меньше 195 В? Ответ: покупать повышающий стабилизатор напряжения, который обеспечит стабильную работу техники. Он будет подавать на неё 220 В, даже если в сети — меньше 195 В.

Частые вопросы покупателей

Пользователи, которые заботятся о своем электрооборудовании, часто задают такой вопрос: «Как избавиться от сетевых скачков, вызванных проведением сварочных работ по линии. Ответом на данный вопрос станет электронные cтабилизаторы напряжения 220 В для дома.

Принципом действия этих аппаратов является сочетание двух принципов регулирования: тиристорного управления с фазоимпульсной модуляцией. Это позволяет объединить в одном стабилизаторе преимущества обоих принципов:

высокую скорость регулирования, которое даёт тиристорное регулирование;
высокую точность поддержания выходного напряжения от фазоимпульсной модуляции.

В результате потребитель имеет устройство, которое способно не только сгладить скачки напряжения, но также устранить последствия сварочных работ.

Современные модели оснащены встроенной энергонезависимой памятью, которая фиксирует аварийные ситуации в работе стабилизатора и позволяет их при необходимости отследить. То есть можно задним числом отследить, какое было напряжение в сети: повышенное или пониженное.

Также в приборах имеется система автоматического транзита, которая, например, при перегреве стабилизатора автоматически переходит в транзит и не оставляет потребителей без электроэнергии. Данный режим можно активировать и деактивировать.

Довольно частые вопросы покупателей относительно повышающих стабилизаторов: низкое напряжение или как увеличить напряжение в сети? В каждом конкретном случае есть своя загвоздка, поэтому лучше обратиться к специалисту, который правильно оценит ситуацию и даст дельные рекомендации.

Что делать с нестабильными дачными сетями? На этот вопрос ответ будет неоднозначный. Если на даче постоянное пониженное напряжение, оптимально использовать электромеханический тип стабилизатора. Также он применим, если имеется большое количество бытовых приборов с высокими пусковыми токами – это холодильники, различные насосы. То есть в момент запуска оборудования требуется такая защита от непомерно возрастающих токов.

Цифровые и электронные приборы рекомендуется применять, если имеется:

много электронной техники;
необходимо более быстрое срабатывание;
качество выходного напряжения.

Критериями выбора являются: мощность, количество фаз, тип крепления.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Первое что нужно узнать – это энергопотребление прибора в ваттах. После этого подбирается стабилизатор соответственно номиналу. Отдельная линейка нормализаторов используются для котлов, бойлеров, глубинных насосов и остальных мелких бытовых приборов. Устройства для квартирных нужд мощностью 10 кВт обычно изготовляются в настенном варианте, не требующем много места.

Перед тем как покупать устройство, нужно обязательно проконсультироваться со знающим электриком, который поможет рассчитать потребление электроприёмников дома. Потому что бывают случаи, люди покупают прибор, и через какое-то время он выходит из строя. То есть это не проблема стабилизатора, это проблема неправильного подбора по мощности. Такой стабилизатор долго просто не сможет работать.

Кроме этого, всегда нужен запас по мощности 20-30%, потому что хозяева постоянно что-то покупают, и рабочей мощности может не хватить.

Заключение

Тепло на душе и дома – это для нас норма! А ещё когда у всех родных и близких всё хорошо, а в сети всегда 220 В. Причём здесь это? При всём, ведь столько нервов уходит, если вдруг гаснет свет. Дела не сделаны, отдых идёт насмарку, дома скандал. Избежать такого поможет стабилизатор, и теперь мы с вами даже знаем какой.

ostabilizatore.ru

Повышающий стабилизатор напряжения для сварки

Высокая точность - рекламный трюк или необходимость?

Данная статья призвана вывести покупателя из заблуждения относительно целесообразности покупки стабилизаторов напряжения с высокой точностью.

Поговорим о плюсах и минусах высокоточных стабилизаторов напряжения.

Прежде всего, высокоточные стабилизаторы делятся на две группы.

Первая группа — Латрные

Вторая группа — Тиристорные (симисторные)

В каждой их этих групп производители предлагают высокоточные приборы для стабилизации сети. Точность у них колеблется от ± 7%, ± 5%,± 3%,± 1%,± 0,5% даже где-то видел 0,1%!

Это вызывает улыбку.

Смешит то, как производители изобретают все новые и новые способы вытянуть из ВАС больше денег. Придумывают объяснения, почему свой стабилизатор они продают дороже, чем конкурент. Таких уловок очень много.

Вам решать попадаться на уловки и платить большие деньги или нет. Стоит ли платить за то, что в принципе смысла и значения, особого, не имеет. Все это делается с расчетом на неосведомленность людей.

Если Вы еще не в курсе, для бытовой аппаратуры, что ± 3% ,что ± 10% особой роли не играет.

Уже много раз говорилось, что вся бытовая техника «заточена» именно под ГОСТ 220± 10% и прекрасно работает в этом диапазоне. На самом деле ВСЕ производители бытовой техники закладывают рабочий диапазон с еще большим запасом, чем ± 10%.

Аппаратуре все равно будет там ± 1%, ± 3%, ±7% или ± 10%. Это выгодно только производителям и рекламщикам, отрабатывающим свой хлеб. Обычное психологическое давления на потребителя. Рекламная «машинка» во всей красе. Производитель всегда может сказать: " ...а у наших стабилизаторов точность регулировки ± 3% (или еще точнее) и поэтому цена ВЫШЕ...". Гнаться за заветной цифрой, ровно 220 вольт, смысла не имеет.

Высокая точность регулирования, для любой бытовой техники, включая аудио-видео технику, НЕ НУЖНА, в этом нет необходимости.

В редких случаях, например, лабораторные тесты в лабораторных условиях, для лабораторных исследований, требуют высокую точность для измерительной техники. Извиняюсь, за тавтологию. Почти Чёрная, Чёрная кошка в Чёрной, Чёрной комнате…

Еще это может понадобиться, если Вы используете прибор, у которого в паспорте написано, что нужен жесткий диапазон стабилизации, например, ± 3%, что бывает крайне редко, а практически не бывает.

некоторое медицинское оборудование или высокоточная измерительная техника требуют точности выше Гостовской. Во всех остальных случаях, покупка высокоточного стабилизатора — это просто напрасная трата Ваших денег.

И самое главное, в заключение, хочу сказать.

Все, что здесь говорилось про высокоточные стабилизаторы — это говорилось не про модели стабилизаторов китайского или отечественного производства, недорого сегмента.

Если Вам требуется высокоточный стабилизатор напряжения для измерительных целей, то такими высокоточными характеристиками обладают лишь немногие лабораторные стабилизаторы, сочетающие в себе и высокую точность, и исключающие обычные недостатки стабилизаторов невысокой стоимости, но с заявленными высокоточными характеристиками.

Только профессиональная техника подойдет для этих целей, такую делают только в Европе. В России и странах СНГ таких НЕ ДЕЛАЮТ. Даже, если производители кричат, что они лабораторные и высокоточные...это не так. Особенно на Украине любят использовать эти термины, про лабораторность и точность...У настоящих лабораторных стабилизаторов, помимо присутствия высокой точности регулировки отсутствуют недостатки, присущие латрным и тиристорным стабилизаторам недорого сегмента, сделанные в России, китае и Украине.

Что хочу сказать, уважаемые покупатели —

Из представленных на Российском рынке и рынках СНГ стабилизаторов напряжения, с заявленными высокоточными характеристиками на основе латеров (серводвигателей), а так же с ключами на тиристорах и симисторах ни одна модель не обладает качествами высокоточных лабораторных стабилизаторов и все имеют ряд очень существенных недостатков.

Более подробно о том, какие именно недостатки у стабилизаторов на основе латеров (серводвигателей) и тиристоров-симисторов можно почитать на странице сайта Обзор стабилизаторов напряжения по типу

Качество их работы оставляет желать лучшего и справляются они со своими обязанностями довольно посредственно.

Фактически, покупателя просто вводят в заблуждение относительно высокоточных характеристик при невысокой стоимости изделия.

www.norma-stab.ru

Как повысить напряжение?

Иногда вы можете столкнуться с проблемой, когда из-за низкого напряжения перестают работать бытовые приборы. Незнающие люди паникуют и звонят в Горсеть, вызывают электрика. Но на самом деле, чтобы все приборы нормально могли работать в любое время суток и при любых условиях, вы должны знать, как повысить напряжение. Для этого не требуется вызывать электрика – достаточно вооружиться терпением, некоторыми простыми инструментами, которые есть обычно в каждом доме, и самыми начальными знаниями о физике и электротехнике из школьной программы. Если не помните уже толком ничего – возьмите учебник и почитайте.

Способы повышения напряжения

Для того, чтобы повысить в сети напряжение, вы можете применить любой из двух вариантов. В первом случае можно приобрести стабилизатор напряжения, во втором - повышающий трансформатор.

Стабилизатор напряжения

Это – самый простой способ. Стабилизатор напряжения бывает автоматический и ручной. Автоматический стабилизатор сам держит установленную мощность напряжения, а на ручном устанавливать мощность можно самостоятельно и регулировать ее тоже нужно вручную. Раньше стабилизаторы напряжения были практически в каждом доме, так как напряжение в сети скакало очень часто, да и сейчас мощность подачи тока меняется довольно часто. К примеру, в то время, пока все люди на работе, мощность напряжения не вызывает никаких нареканий. А вот вечером, когда все домочадцы дома и включается куча бытовых приборов, у их соседей может значительно скакнуть напряжение.

Стабилизатор здесь играет двойную роль – с одной стороны, он повышает внезапно понизившееся напряжение, давая технике бесперебойно работать, а с другой стороны – он обеспечивает безопасность, предупреждая вероятное возникновение замыканий из-за частых скачков напряжения. Стабилизатор – это очень полезная вещь, но неоправданно дорогая, поэтому если у вас в доме не завалялся советский стабилизатор, лучше пойти другим путем.

Повышающий трансформа

elhow.ru

Устройство, принцип работы импульсного стабилизатора напряжения

Для нормального функционирования бытовой техники требуется стабильное напряжение. Как правило, в сети могут происходить различные сбои. Напряжение от 220 В может отклоняться, и в устройстве происходят сбои. В первую очередь под удар попадают лампы. Если рассматривать бытовую технику в доме, то могут пострадать телевизоры, аудиоаппаратура и прочие приборы, которые работают от электросети.

В данной ситуации на помощь людям приходит импульсный стабилизатор напряжения. Он в полной мере способен справиться со скачками, которые возникают ежедневно. Многих при этом волнует вопрос о том, как появляются перепады напряжения, и с чем они связаны. Зависят они главным образом от загруженности трансформатора. На сегодняшний день количество электроприборов в жилых домах все время увеличивается. Как результат, потребности в электричестве непременно растут.

Также следует учитывать, что к жилому дому могут быть проложены кабели, которые уже давно устарели. В свою очередь, квартирная проводка в большинстве случаев не рассчитана на большие нагрузки. Чтобы обезопасить свою технику в доме, следует более подробно ознакомиться с устройством стабилизаторов напряжения, а также принципом их работы.

Какие функции выполняет стабилизатор?

Главным образом импульсный стабилизатор напряжения служит контролером сети. Все скачки при этом отслеживаются им и устраняются. В результате техника получает стабильное напряжение. Электромагнитные помехи стабилизатором также учитываются, и на работу устройств не способны повлиять. Таким образом, сеть избавляется от перегрузок, и случаи коротких замыканий практически исключаются.

Устройство простого стабилизатора

Если рассматривать стандартный импульсный стабилизатор тока напряжения, то в нем устанавливается только один транзистор. Как правило, их используют исключительно коммутирующего типа, поскольку на сегодняшний день они считаются более эффективными. В результате коэффициент полезного действия устройства можно сильно поднять.

Вторым важным элементом импульсного стабилизатора напряжения следует назвать диоды. В обычной схеме их можно встретить не больше трех единиц. Соединяются они друг с другом с помощью дросселя. Для нормальной работы транзисторов важными являются фильтры. Устанавливаются они в начале, а также конце цепочки. При этом блок регулирования отвечает за работу конденсатора. Его неотъемлемой частью принято считать резисторный делитель.

Как это работает?

В зависимости от типа устройства, принцип действия импульсного стабилизатора напряжения может отличаться. Рассматривая стандартную модель, можно сказать, что сначала ток подается на транзистор. На данном этапе происходит его преобразование. Далее в работу включаются диоды, в обязанности которых входит передача сигнала на конденсатор. При помощи фильтров, электромагнитные помехи отсеиваются. Конденсатор в этот момент сглаживает колебания напряжения и по дросселю ток через резистивный делитель вновь возвращается к транзисторам для преобразования.

Самодельные устройства

Сделать импульсный стабилизатор напряжения своими руками можно, но они будут иметь малую мощность. При этом резисторы устанавливаются самые обычные. Если использовать в приборе более одного транзистора, можно добиться высокого коэффициента полезного действия. Важным заданием в этом плане является установка фильтров. Именно они влияют на чувствительность прибора. В свою очередь, габариты устройства совсем не важны.

Стабилизаторы с одним транзистором

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения данного типа способен похвастаться коэффициентом полезного действия на уровне 80 %. Как правило, он функционируют только в одном режиме и может справляться только с малыми помехами в сети.

Обратная связь в данном случае полностью отсутствует. Транзистор в стандартной схеме импульсного стабилизатора напряжения функционирует без коллектора. В результате на конденсатор сразу подается большое напряжение. Еще одной отличительной чертой приборов данного типа можно назвать слабый сигнал. Решить эту проблему смогут различные усилители.

В результате можно добиться лучшей работоспособности транзисторов. Резистор устройства в цепи в обязательном порядке должен находиться за делителем напряжения. В данном случае можно будет добиться более качественной работы устройства. В качестве регулировщика в цепи импульсный стабилизатор постоянного напряжения имеет блок контроля. Данный элемент способен ослаблять, а также повышать мощность транзистора. Происходит это явление при помощи дросселей, которые соединены с диодами в системе. Нагрузка на регулятор контролируется через фильтры.

Стабилизаторы напряжения ключевого типа

Такого рода импульсный стабилизатор напряжения 12В коэффициент полезного действия имеет на уровне 60 %. Основной проблемой является то, что он не способен справляться с электромагнитными помехами. В данном случае приборы с мощностью более 10 Вт находятся в зоне риска. Современные модели данных стабилизаторов способны похвастаться предельным напряжением в 12 В. Нагрузка на резисторы при этом значительно ослабевает. Таким образом, на пути к конденсатору напряжение удается полностью преобразовать. Непосредственно генерация частоты тока происходит на выходе. Износ конденсатора в данном случае минимален.

Еще одна проблема связна с использованием простых конденсаторов. На деле они показали себя довольно плохо. Вся проблема заключается именно в высокочастотных выбросах, которые происходят в сети. Чтобы решить эту задачу, производители начали устанавливать на импульсный стабилизатор напряжения (12 вольт) конденсаторы электролитического типа. В результате качество работы удалось улучшить за счет увеличения емкости устройства.

Как работают фильтры?

Принцип работы стандартного фильтра построен на генерации сигнала, который поступает на преобразователь. При этом дополнительно задействуется устройство сравнения. Для того чтобы справиться с большими колебаниями в сети, фильтру необходимы блоки контроля. При этом выходное напряжение можно будет сгладить.

Чтобы решить проблемы с мелкими колебаниями, в фильтре имеется специальный разностный элемент. С его помощью напряжение проходит с предельной частотой не более 5 Гц. В данном случае это положительно влияет на сигнал, который имеется на выходе в системе.

Модифицированные модели устройств

Максимальный ток нагрузки у данного типа воспринимается до 4 А. Входное напряжение конденсатором способно обрабатываться до отметки не более 15 В. Параметр входного тока у них обычно не превышает 5 А. Пульсация в данном случае допускается минимальная с амплитудой в сети не более 50 мВ. Частоту при этом можно поддерживать на уровне 4 Гц. Все это в конечном счете благоприятно отразится на общем коэффициенте полезного действия.

Современные модели стабилизаторов вышеуказанного типа справляются с нагрузкой в районе 3 А. Еще одной отличительной чертой данной модификации можно назвать быстрый процесс преобразования. Во многом это связано с использованием мощных транзисторов, которые работают со сквозным током. В результате открывается возможность стабилизировать выходной сигнал. На выходе дополнительно задействуется диод коммутирующего типа. Устанавливается он в системе вблизи узла напряжения. Потери при нагревании значительно уменьшаются, и это является явным преимуществом стабилизаторов данного типа.

Широтно-импульсные модели

Импульсный регулируемый стабилизатор напряжения данного типа коэффициент полезного действия имеет на уровне 80 %. Номинальный ток он способен выдержать на уровне 2 А. Параметр входного напряжения в среднем составляет 15 В. Таким образом, пульсация выходного тока довольно низкая. Отличительной особенностью данных приборов можно назвать способность работы в режиме замыкания. В результате есть возможность выдерживать нагрузки до 4 А. В данном случае короткие замыкания происходят крайне редко.

Из недостатков следует отметить дроссели, которым приходится справляться с напряжением от конденсаторов. В конечном счете это приводит к быстрому износу резисторов. Чтобы справиться с этой проблемой, ученые предлагают использовать их большое количество. Конденсаторы в сети при этом обязаны контролировать рабочую частоту прибора. В таком случае открывается возможность исключить колебательный процесс, в результате которого эффективность стабилизатора резко снижается.

Сопротивление в цепи также должно быть учтено. С этой целью ученые устанавливают специальные резисторы. В свою очередь, диоды способны помочь с резкими переходами в цепи. Режим стабилизации включается только при предельном токе устройства. Чтобы решить проблему с транзисторами, некоторые используют механизмы теплоотвода. В таком случае размеры прибора значительно увеличатся. Дроссели для системы следует использовать многоканальные. Провода с этой целью обычно берут серии "ПЭВ". Помещаются они первоначально в магнитопривод, который изготовлен чашечного типа. Дополнительно в нем имеется такой элемент, как феррит. Между ними должен в конечном счете образоваться зазор не более 0.5 мм.

Стабилизаторы для бытового использования больше всего подходят серии "ВД4". Ток нагрузки они способны выдерживать значительный за счет пропорционального изменения сопротивления. В это время резистор будет справляться с малым переменным током. Входное напряжение устройства целесообразно пропускать через фильтры серии ЛС.

Как стабилизатор справляется с малыми пульсациями?

В первую очередь импульсный стабилизатор напряжения 5В задействуется узел запуска, который соединен с конденсатором. Источник опорного тока при этом должен посылать сигнал на устройство сравнения. Чтобы решить проблему с преобразованием, в работу включается усилитель постоянного тока. Таким образом, можно сразу вычислить максимальную амплитуду скачков.

Далее через индуктивный накопитель ток проходит до коммутирующего диода. Чтобы входное напряжение было стабильным, имеется фильтр на выходе. Предельная частота при этом может значительно изменяться. Нагрузка транзистором максимум способна выдерживаться до 14 кГц. Катушка индуктивности отвечает за напряжение в обмотке. Благодаря ферриту ток можно стабилизировать на первоначальном этапе.

Отличие стабилизаторов повышающего типа

Импульсный повышающий стабилизатор напряжения отличается мощными конденсаторами. Во время обратной связи они принимают всю нагрузку на себя. В сети при этом должна быть расположена гальваническая развязка. Отвечает она только за повышение предельной частоты в системе.

Дополнительно важным элементом можно назвать затвор, который находится за транзистором. Ток он получает от источника питания. На выходе процесс преобразования происходит от дросселя. На данном этапе в конденсаторе образуется электромагнитное поле. В транзисторе, таким образом, получается опирающее напряжение. Процесс самоиндукции начинается последовательно.

Диоды на этом этапе не задействуются. Первым делом дроссель отдает напряжение на конденсатор, и далее транзистор направляет его на фильтр и также снова на дроссель. В результате образуется обратная связь. Происходит она до тех пор, пока не стабилизируется напряжение на блоке контроля. В этом ему помогут установленные диоды, которые получают сигнал от транзисторов, а также конденсатора стабилизатора.

Принцип действия инвертирующих приборов

Весь процесс инвертирования связан с активацией преобразователя. Импульсный стабилизатор переменного напряжения транзисторы имеет закрытого типа серии "ВТ". Еще одним элементом системы можно назвать резистор, который следит за колебательным процессом. Непосредственно индукция заключается в снижении предельной частоты. На входе она имеется на уровне 3 Гц. После преобразовательных процессов транзистор посылает сигнал на конденсатор. В конечно счете предельная частота способна увеличиться вдвое. Для того чтобы скачки стали менее заметны, необходим мощный преобразователь.

Сопротивление в колебательном процессе также учитывается. Данный параметр максимум допускается на уровне 10 Ом. В противном случае диоды на транзистор сигнал будут не способны передавать. Еще одна проблема кроется в магнитных помехах, которые имеются на выходе. Для того чтобы установить множество фильтров, применяют дроссели серии "НМ". Нагрузка на транзисторы напрямую зависит от загруженности конденсатора. На выходе задействуется магнитопривод, который помогает стабилизатору понизить сопротивление до нужной отметки.

Как устроены понижающие стабилизаторы?

Импульсный понижающий стабилизатор напряжения обычно оснащается конденсаторами серии "КЛ". В этом случае они способны значительно помочь с внутренним сопротивлением устройства. Источники питания при этом воспринимаются самые разнообразные. В среднем параметр сопротивления колеблется в районе 2 Ом. За показателем рабочей частоты следят резисторы, которые соединяются с блоком контроля, посылающим сигнал на преобразователь.

Частично нагрузка при этом уходит за счет процесса самоиндукции. Возникает она первоначально в конденсаторе. Благодаря процессу обратной связи предельная частота в некоторых моделях способна достигнуть 3 Гц. В данном случае электромагнитное поле на электрическую цепь никакого влияния не оказывает.

Источники питания

Как правило, в сети используются источники питания 220 В. В таком случае от импульсного стабилизатора напряжения можно ждать высокого коэффициента полезного действия. Для преобразования постоянного тока учитывается количество транзисторов в системе. Сетевые трансформаторы в источниках питания используются редко. Во многом это связано с большими скачками. Однако вместо них часто устанавливают выпрямители. В источнике питания он имеет свою систему фильтрации, которая стабилизирует предельное напряжение.

Зачем устанавливать компенсаторы?

Компенсаторы в большинстве случаев играют в стабилизаторе второстепенную роль. Связана она с регулировкой импульсов. Главным образом с этим справляются транзисторы. Однако свои преимущества у компенсаторов все же имеются. В данном случае многое зависит от того, какие приборы подключены к источнику питания.

Если говорить о радиооборудовании, то тут необходим особый подход. Связан он с различными колебаниями, которые воспринимаются таким прибором иначе. В этом случае компенсаторы способны помочь транзисторам в стабилизации напряжения. Установка дополнительных фильтров в цепи, как правило, ситуацию не улучшает. При этом они сильно влияют на коэффициент полезного действия.

Недостатки гальванических развязок

Гальванические развязки устанавливаются для передачи сигнала между важными элементами системы. Основной их проблемой можно назвать неверную оценку входного напряжения. Происходит это чаще всего с устаревшими моделями стабилизаторов. Контроллеры в них не способны быстро обрабатывать информацию и подключать в работу конденсаторы. В результаты диоды страдают в первую очередь. Если система фильтрации устанавливается за резисторами в электрической цепи, то они просто сгорают.

fb.ru

для дома, квартиры и всего остального

В нашей стране наверно не найдется ни одного человека, который так или иначе не сталкивался бы с перебоями в подаче электроэнергии. И если мигание лампочек еще можно как-то пережить, то выход из строя того же телевизора, стиральной машины или компьютера станет существенным ударом по бюджету. Тем более, что почти вся современная бытовая техника импортного производства, а они могут быть и уязвимыми к такому качеству электричества, которое есть в нашей стране, где скачки напряжения в диапазоне до 10% считаюсь вполне нормальными.

У большинства возникает резонный вопрос — каким образом изменить сложившуюся ситуацию и защитить себя от данных рисков? Ответ прост — необходимо приобрести стабилизатор напряжения, на основании мощности тех электрических приборов, которые будут подключаться в сеть в условиях городской квартиры. Однако, тут уже возникает следующий вопрос — как выбрать стабилизатор напряжения, чтобы эта покупка не была пустой средств? Чтобы в этом разобраться, необходимо рассмотреть все типы данных устройств, их основные преимущества и недостатки.

Только после такого детального рассмотрения, можно отправляться в магазин за стабилизатором, не боясь приобрести неподходящий товар.

Разновидности стабилизаторов напряжения, их преимущества и недостатки

Стабилизатор напряжения представляет собой прибор, который преобразовывает электроэнергию, а на выходящее из данного устройства напряжение соответствует тем параметрам, которые были заданы ранее, вне зависимости от частоты и мощности колебаний в сети.

На сегодняшний момент, существует два основных вида стабилизаторов напряжения — накапливающие и корректирующие. Что касается первого типа, то такие устройства практически перестали использоваться в наше время, потому что они довольно громоздкие по своим габаритам. Да и раньше они применялись исключительно в промышленной сфере, но никак не в условиях обычной квартиры. Принцип его работы сводился к следующему — электрическая энергия поступает на двигатель, в результате чего происходит раскачивание маятника, находящегося в конструкции.

Что касается корректирующих стабилизаторов напряжения, то здесь энергия поступает к самому генератору, в результате чего и вырабатывается стабильное напряжение. К подобным устройствам относятся феррорезонансные стабилизаторы, которые довольно широко применялись в советское время для подключения телевизора к сети. Кроме того, в данный список можно также включить инверторные стабилизаторы и ИБП — источники бесперебойного питания. У первых электрическая энергия накапливается в специальных конденсаторах, а в ИБП используется аккумуляторная батарея.

Именно корректирующие стабилизаторы напряжения и заслуживают нашего внимания, потому что они наиболее распространены на российском рынке.

К тому же, это будет идеальным вариантом именно для бытовых нужд, поэтому рассмотрим данную категорию устройств более предметно.

Существует несколько основных видов корректирующих стабилизаторов:

Релейные стабилизаторы напряжения. Данный вид устройств считается наиболее оптимальным для установки на даче и в загородном доме. Принцип работы заключается в следующем — силовое реле в автоматическом режиме переключает обмотки на трансформаторе. При этом, напряжение, которое будет на выходе, измеряется ступенчато. Соответственно, сам процесс стабилизации будет зависеть от количества ключей и ступеней. К основным преимуществам данного вида можно отнести его небольшие габариты, относительно невысокую стоимость, простоту в обслуживании и довольно надежную защиту различных электрических приборов от скачков напряжения. Минусы этого устройства — постепенный износ реле, а также большие погрешности в показателях выходного напряжения.
Электронные стабилизаторы напряжения. Данная категория включает в себя два вида — тиристорные и симисторные агрегаты. Данные стабилизаторы напряжения считаются одними из самых долговечных, потому что коммутация между обмотками осуществляется при помощи полупроводниковых симисторов (тиристоров). Кроме того, они обладают самой быстрой реакцией на скачки напряжения — порядка 20 мсек. Немаловажным преимуществом данных стабилизаторов является тот факт, что они могут использоваться для очень широкого круга бытовых приборов — телевизора, компьютера, стиральной машины, а также для промышленных целей, котла и т.д. Многие отмечают, что данные приборы издают крайне мало шума, что очень кстати в условиях городской квартиры. Пожалуй, единственным минусом этих стабилизаторов является их цена — она очень высока, в сравнении с остальными представителями данной категории товаров.
Электромеханические стабилизаторы напряжения. Работа данных устройств заключается в перемещении специального ползунка по трансформатору. Данные приборы обладают плавной регулировкой напряжения, но очень медленным быстродействием. Фактически, электромеханические устройства вряд ли смогут защитить от очень резких скачков напряжения, но их выручает их небольшая стоимость, поэтому их довольно часто использует на промышленном и бытовом уровне. Если наблюдается сильный скачок напряжения, то прибор попросту перестает подачу напряжения, а это недопустимо в условиях электросварки и некоторых других работах. Однако, данные устройства широко используются для телевизора, компьютера, торгового оборудования и т.д.
Инверторные стабилизаторы напряжения. Преобразование постоянного тока в переменный и наоборот осуществляется при помощи кварцевого генератора и микроконтроллера. Среди преимуществ данных устройств следует отметить достаточно небольшой шум при эксплуатации, небольшие габариты, а также достаточно широкий диапазон напряжения на входе — от 115 до 290 В. Что касается недостатков, то он, пожалуй, один, но довольно весомый — это его стоимость, которая многократно превышает прочие аналоги.
Линейные стабилизаторы напряжения. Стабилизация тока на выходе осуществляется при помощи электромагнитного сердечника и катушки. Соответственно, если наблюдается повышенное напряжение, то данный сердечник попросту не позволяет выходному напряжению возрастать до критичных пределов. Данные приборы относятся к наиболее дешевым, поэтому их можно использовать только для отдельных бытовых устройств, но не для всех сразу.

Полезное видео на тему подбора стабилизатора

Критерии выбора

Для того, чтобы правильно ответить на вопрос — как выбрать стабилизатор напряжения для бытовых нужд, нужно определиться с некоторыми моментами, важность которых трудно переоценить.

Интересный сюжет на данную тему

Итак, вот на что следует обратить свое внимание:

Какая именно разводка присутствует у вас — однофазная или трехфазная. В большинстве случаев, присутствует именно однофазная система, т.е. сеть 220 В, но встречаются и трехфазные (380 В), которые могут быть в некоторых частных домах. Разводка определяется очень просто, по вводному кабелю — если в нем три жилы без учета нуля, то это трехфазная.
Важно определиться с тем, для чего именно вам нужен стабилизатор напряжения? Имеется ввиду, надо защищать абсолютно все электрические приборы от перенапряжения или только один из данного списка. Если вам предпочтителен второй вариант, то имеет смысл приобрести дешевый линейный стабилизатор, включающийся непосредственно в розетку. Если же контроль за напряжением нужен для всех бытовых приборов, то лучше будет приобрести более мощные устройства.
Показатели мощности стабилизатора. В данном вопросе просто не обойтись без определенных расчетов, ведь правильно подобранный прибор по мощности сможет осуществлять защиту всей электроники квартиры. Примерный расчет будет следующим: используя сводную таблицу, можно увидеть, что потребляемая мощность телевизора составляет порядка 500 Вт, стиральной машины — 1500 Вт, компьютера — порядка 4000 Вт, холодильника — 600 Вт, а также нескольких осветительных приборов — около 300 Вт. Предположим, что все эти приборы будут работать в квартире одновременно. Кроме того, в течение дня могут включаться и другие приборы — чайник (900 Вт), утюг (900 Вт) и фен (500Вт). Считаем мощности тех приборов, которые работает одновременно — получаем порядка 6,9 кВт. Мощность дополнительных приборов будет ровняться 2,3 кВт. Данные значения нужно сложить — получаем 9,2 кВт. Полученное значение нужно умножить на 1,29 — это коэффициент качества электрической энергии. Итого, 9,2*1,29=11,868. Округлив данное значение, получаем 12 кВт — именно такой мощности должен быть стабилизатор напряжения.
Степень защищенности стабилизаторов. Более дорогостоящие модели, как правило, оборудованы специальными системами, которые защищают от резких скачков напряжения, короткого замыкания и прочих негативных факторов.
В подобных устройствах присутствует различный рабочий диапазон — стандартного типа и расширенный. Чтобы правильно выбрать нужный прибор, необходимо произвести измерение сетевого напряжения утром и вечером, в течение нескольких дней. Если перепады небольшие — порядка 165 В, то покупать можно прибор со стандартным диапазоном. Если напряжение будет опускаться ниже данного значения, то надо приобретать устройства с расширенным диапазоном.

Полезное видео на данную тему

Это довольно общие рекомендации, следуя которым, можно сделать определенный выбор в пользу того или иного устройства.

Рассмотрим теперь более конкретно, т.е. какой именно стабилизатор нужен для конкретного устройства. Постараемся выбрать прибор для газового котла, телевизора, стиральной машины и компьютера.

Многие загородные дома отапливаются при помощи автономных систем отопления. В частности, осуществляется это при помощи газового котла, который вырабатывает энергию для всего здания. Чтобы правильно сделать выбор, рассмотрим несколько особенностей самого газового котла:

Котлы обладают достаточно небольшим диапазоном напряжения — от 220 В до 230 В. Это говорит о том, что все стандартные котлы — однофазные, работающие при стандартной сети в 220 В, поэтому данный факт нужно учитывать перед покупкой стабилизатора.
Как правило, в сопроводительной документации газового котла указывается информация, относящаяся к потребляемой им мощности. Соответственно, необходимо приобретать стабилизатор, мощность будет превосходить данное значение.
Электромеханические агрегаты точно не подойдут для газового котла. Дело в том, что в таких приборах присутствует риск возникновения искры, что, по понятным причинам, недопустимо для их работы с котлами.

Предлагаем посмотреть видео на данную тему

В принципе, данные рекомендации одинаково подходят и для стиральной машины, холодильника, телевизора и прочей бытовой техники. Как правило, потребляемая ими мощность намного меньше, чем у газового котла, поэтому нет особой целесообразности приобретать стабилизатор на какой-то конкретный прибор. Оптимальным выходом будет покупка стабилизатора, который обеспечит стабильное напряжение для всей домашней техники.

Если разбирать конкретно, то для стиральной машины оптимальным выбором будут релейные и электромеханические устройства. Главным их достоинством является относительно невысокая цена, поэтому для одиночного прибора они вполне подойдут.

Что касается телевизора, то большинство современных моделей уже оборудовано встроенными стабилизаторами, но бывают случаи, когда качество электроэнергии дома не на высоте. В таких случаях, имеет смысл позаботиться о дополнительном устройстве, которое бы стабилизировало данную энергию. Опять же, тут главным критерием является цена, поэтому выбор в сторону релейных агрегатов наиболее предпочтителен.

Современные компьютеры защищаются от перепадов напряжения с помощью встроенного блока питания и сетевого фильтра. Однако, если случается резкий скачок напряжения, то они становятся абсолютно бесполезными. Естественно, если позволяет бюджет, то можно приобрести электронный стабилизатор, ведь он осуществляет полную защиту не только самого ПК, но и смартфонов и планшетов. Если средств недостаточно, то можно остановить свой выбор на релейном или электромеханическом устройстве.

Заключение

В принципе, для того, чтобы правильно выбрать нужный тип устройства, полученных сведений должно хватить с лихвой.

Большинство из них однофазные, потому что сеть 220 В считается стандартной в нашей стране, поэтому и выбор формируется, во многом, за счет этого. В данной статье мы не стали рассматривать порядок крепления данных стабилизаторов напряжения, потому что это сугубо индивидуальный вопрос — кто-то захочет повесть устройство на стену, а кто-то поставить на пол и т.д.

Примечательно, что вопрос цены здесь также довольно явно обозначен, т.е. чем дороже прибор, тем он эффективнее и надежнее. Однако, для бытовых нужд можно приобретать и более доступные варианты, благо, что их номинальной мощности вполне хватает для этих целей.

generatorexperts.ru