Kraftfull spänningsstabilisator själv: kretsscheman + steg-för-steg monteringsinstruktion

Tillverkning av hemmagjorda spänningsstabilisatorer är en ganska vanlig praxis. Men för det mesta skapas stabiliserande elektroniska kretsar som är avsedda för relativt små utspänningar (5-36 volt) och relativt låga effekter. Enheterna används som en del av hushållsapparater, inte mer än så.

Vi berättar hur man gör en kraftfull spänningsstabilisator med egna händer. I vår föreslagna artikel beskrivs processen för att tillverka en enhet för drift med nätspänning 220 volt. Med våra råd kommer du utan problem att klara monteringen på egen hand.

Spänningsstabilisering av hushållsnätet

Strävan att säkerställa stabiliserad spänning i hushållsnätet är ett uppenbart fenomen. Ett sådant tillvägagångssätt garanterar bevarandet av den använda utrustningen, som ofta är dyr och ständigt nödvändig i hemmet. Och överlag är stabiliseringsfaktorn en grund för ökad säkerhet vid drift av elnät.

För hushållsändamål köper man oftast stabilisator för gaspanna, vars automatik kräver anslutning till elförsörjning, för kylskåp, pumputrustning, split-system och liknande förbrukare.

Industriell konstruktion av en nätspänningsstabilisator, som är lätt att köpa på marknaden. Sortimentet av sådan utrustning är enormt, men det finns alltid möjlighet att göra en egen konstruktion.

Ett sådant problem kan lösas på olika sätt, varav det enklaste är att köpa en kraftfull spänningsstabilisator tillverkad på industriellt sätt.

Det finns en mängd erbjudanden om spänningsstabilisatorer på den kommersiella marknaden. Men ofta begränsas köpmöjligheterna av enheternas pris eller andra faktorer. Därför blir alternativet till köp att montera en spänningsstabilisator med egna händer från tillgängliga elektroniska komponenter.

Förutsatt att man har nödvändiga färdigheter och kunskaper inom elinstallation, ellära (elektronik), kretslayout och lödning av komponenter, kan man bygga och framgångsrikt använda en hemmagjord spänningsregulator. Det finns exempel på detta.

Ungefär så här kan en hemmagjord stabiliseringsutrustning se ut, byggd av billiga och lättillgängliga radiokomponenter. Chassi och hölje kan tas från gammal industriell utrustning (t.ex. från ett oscilloskop).

Kretslösningar för stabilisering av elnätet 220V

När man överväger möjliga kretslösningar för spänningsstabilisering med hänsyn till relativt hög effekt (minst 1-2 kW), bör man ha i åtanke teknikernas mångfald.

Det finns flera kretslösningar som bestämmer apparaternas tekniska förmågor:

• ferroresonanta;
• servodrivna;
• elektroniska;
• inverterbaserade.

Vilket alternativ man väljer beror på ens preferenser, tillgängliga byggmaterial och färdigheter i att arbeta med elektroteknisk utrustning.

Alternativ #1 – ferroresonanskrets

För egenbyggnation verkar det första alternativet i listan vara enklast – den ferroresonanta kretsen. Den fungerar genom att utnyttja magnetisk resonans.

Blockschema för en enkel regulator baserad på spolar: 1 – första spolelement; 2 – andra spolelement; 3 – kondensator; 4 – inspänningssidan; 5 – utspänningssidan

Konstruktionen av en tillräckligt kraftfull ferroresonant regulator kan byggas med endast tre komponenter:

1. Spole 1.
2. Spole 2.
3. Kondensor.

Men enkelheten i detta alternativ medför många nackdelar. Konstruktionen av en kraftfull regulator byggd enligt ferroresonant krets blir stor, tung och otymplig.

Alternativ #2 – autotransformator eller servodrift

I själva verket handlar det om en krets som använder autotransformatorprincipen. Spänningstransformeringen sker automatiskt genom styrning av en reostat, vars slider flyttas av en servomotor.

I sin tur styrs servomotorn av en signal som kommer från t.ex. en spänningsnivåsensor.

Kretsschema för en servodriven apparat, vars konstruktion gör det möjligt att skapa en kraftfull spänningsregulator för hemmet eller sommarstugan. Men detta alternativ anses vara tekniskt föråldrat.

Ungefär samma krets används i en reläbaserad enhet, med skillnaden att transformatorns omsättning ändras vid behov genom att ansluta eller koppla bort lämpliga lindningar med hjälp av reläer.

Scheman av detta slag ser tekniskt sett mer komplexa ut, men ger ändå inte tillräcklig linjäritet i spänningsändringen. Det är möjligt att montera en manuell relä- eller servodriven apparat. Det är dock förnuftigare att välja ett elektroniskt alternativ. Arbets- och kostnadsinsatserna är i stort sett desamma.

Alternativ #3 – elektronisk krets

Montering av en kraftig stabilisator enligt ett elektroniskt styrschena blir fullt möjlig med det breda utbudet av radiokomponenter som finns tillgängliga. Sådana scheman byggs vanligtvis på elektroniska komponenter – triac (tyristorer, transistorer).

Det har också utvecklats en hel serie spänningsstabilisatorscheman där kraftfulla fälteffekttransistorer används som strömbrytare.

Blockschema för den elektroniska stabiliseringsmodulen: 1 – enhetens ingångsklämnor; 2 – triac-styrenhet för transformatorlindningar; 3 – mikroprocessorenhet; 4 – utgångsklämnor för anslutning av last

Att tillverka en kraftfull apparat helt med elektronisk styrning med en icke-specialists händer är ganska svårt, det är bättre att köpa en färdig enhet. I detta arbete går det inte utan erfarenhet och kunskaper inom elektroteknik.

För egen produktion är det lämpligt att överväga detta alternativ om man har en stark önskan att bygga en stabilisator, plus erfarenhet som elektronikingenjör. Längre fram i artikeln kommer vi att titta på en elektronisk konstruktion som är lämplig för hemmabygge.

Detaljerade monteringsinstruktioner

Det schema som övervägs för egen tillverkning är snarare en hybridvariant eftersom det använder en krafttransformator tillsammans med elektronik. Transformatorn i detta fall är en av de som användes i äldre TV-apparater.

Ungefär en sådan krafttransformator kommer att behövas för att bygga en hemmagjord stabilisatorkonstruktion. Men det är inte uteslutet att välja andra alternativ eller att linda den själv.

Visserligen användes oftast transformatorer TS-180 i TV-apparater, medan en stabilisator kräver minst TS-320 för att klara en utgångslast på upp till 2 kW.

Steg #1 – tillverkning av stabilisatorns hölje

För tillverkning av apparatens hölje duger vilken lämplig låda som helst baserad på isolerande material – plast, textolit etc. Huvudkriteriet är tillräckligt med utrymme för krafttransformatorn, elektronikkortet och andra komponenter.

Höljet kan också tillverkas av glastekstolit, genom att fästa ihop enskilda ark med hjälp av vinkelbeslag eller på annat sätt.

Det är tillåtet att välja ett hölje från valfri elektronik som passar för att placera alla arbetskomponenter i kretsen för den hemmagjorda stabilisatorn. Höljet kan också byggas själv, till exempel av ark av textolit.

Stabilisatorlådan måste utrustas med spår för montering av strömbrytare, in- och utgångsgränssnitt samt andra tillbehör som anges i kretsen som kontroll- eller omkopplingskomponenter.

För det tillverkade höljet behövs en basplatta som det elektroniska kretskortet ska 'ligga' på och transformatorn ska fästas. Plattan kan göras av aluminium, men isolatorer bör anordnas under fästena för kretskortet.

Steg #2 – tillverkning av kretskort

Här krävs att man först designar en layout för placering och sammankoppling av alla elektroniska komponenter enligt schemat, förutom transformatorn. Sedan markerar man ett ark av folierad textolit enligt layouten och ritar (skriver ut) den skapade ledningsdragningen på foliesidan.

Därefter etsas kortet med lämplig lösning (elektroniker bör vara bekanta med etsningsmetoden).

Att tillverka stabilisatorns kretskort med fullt tillgängliga metoder kan göras direkt i hemmiljö. För detta behöver man förbereda en schablon och en uppsättning etsningsmedel på folierad textolit.

Det på så sätt erhållna kortets ledningsdragning rengörs, löds med tenn och alla radiokomponenter i kretsen monteras och löds. Så går tillverkningen av det elektroniska kortet för en kraftfull spänningsstabilisator till.

I princip kan man använda externa tjänster för etsning av kretskort. Denna tjänst är fullt acceptabel prismässigt, och kvaliteten på korttillverkningen är avsevärt högre än hemmaalternativet.

Steg #3 – montering av spänningsstabilisatorn

Det med radiokomponenter utrustade kortet förbereds för extern anslutning. Specifikt dras externa förbindelselinjer (ledare) från kortet till andra element – transformator, strömbrytare, gränssnitt, etc.

Transformatorn installeras på höljets stödplatta, kretskortets kretsar ansluts till transformatorn, och kortet fästs på isolatorerna.

Exempel på en hemmagjord relätyp spänningsstabilisator, tillverkad i hemmamiljö, placerad i ett hölje från en trasig industriell mätapparat

Det återstår bara att ansluta de externa komponenter som monteras på höljet till kretsen, installera nyckeltransistorn på en kylfläns, och sedan stängs den monterade elektroniska konstruktionen med höljet. Spänningsstabilisatorn är klar. Man kan börja justera med ytterligare tester.

Funktionsprincip och test av hemmagjorda enheten

Reglerelementet i stabiliseringskretsen är en kraftfull fälteffekttransistor av typ IRF840. Spänningen som ska behandlas (220-250 V) passerar primärlindningen på nättransformatorn, likriktas av diodbryggan VD1 och går till dräneringen på transistorn IRF840. Källan på samma komponent är ansluten till diodbryggans minuspotential.

Principschema för ett högkapacitivt stabiliseringsblock (upp till 2 kW), baserat på vilket flera enheter har byggts och använts framgångsrikt. Schemat visade optimal stabiliseringsnivå vid den angivna belastningen, men inte högre.

Den del av kretsen som inkluderar en av transformatorns två sekundärlindningar bildas av diodlikriktaren (VD2), potentiometern (R5) och andra komponenter i den elektroniska regulatorn. Denna del av kretsen genererar en styrsignal som går till grinden på fälteffekttransistorn IRF840.

Vid en ökning av nätspänningen sänker styrsignalen spänningen på fälteffekttransistorns grind, vilket stänger omkopplaren. Följaktligen begränsas en eventuell spänningsökning vid lastanslutningarna (XT3, XT4). Den omvända principen gäller vid en minskning av nätspänningen.

Inställningen av enheten är inte särskilt komplicerad. Här behövs en vanlig glödlampa (200-250 W) som ska anslutas till enhetens utgångsterminaler (X3, X4). Därefter justeras spänningen på de angivna terminalerna till 220-225 volt genom att vrida på potentiometern (R5).

Stabilisatorn stängs av, glödlampan kopplas bort och enheten slås på med full belastning (högst 2 kW).

Efter 15–20 minuters drift stängs apparaten av igen och temperaturen på kylflänsen för nyckeltransistorn (IRF840) kontrolleras. Om kylflänsen blir avsevärt varm (över 75º) bör en kraftigare kylfläns väljas.

Om tillverkningsprocessen för stabilisatorn verkar alltför komplicerad och oekonomisk ur praktisk synvinkel, kan du utan större problem hitta och köpa en fabrikstillverkad enhet. Regler och kriterier för val av 220 V-stabilisator finns i den artikel vi rekommenderar.

Slutsatser och användbar video om ämnet

I videoklippet nedan visas en av de möjliga konstruktionerna för en hemmagjord stabilisator.

I princip kan du notera detta alternativ för en hemmagjord stabiliseringsapparat:

Montering av ett block som stabiliserar nätspänningen är möjlig att göra själv. Detta bekräftas av många exempel där radioamatörer med liten erfarenhet framgångsrikt utvecklar (eller använder befintliga), förbereder och monterar en elektronikkrets.

Svårigheter med att anskaffa delar för tillverkning av en hemmagjord stabilisator noteras vanligtvis inte. Produktionskostnaderna är låga och betalar sig naturligt när stabilisatorn tas i drift.

Lämna gärna kommentarer, ställ frågor, publicera foton om artikelns ämne i blocket nedan. Berätta om hur du byggde en spänningsstabilisator med egna händer. Dela användbar information som kan vara till nytta för webbplatsbesökare som är nybörjare inom elektroteknik.