Ισχυρός σταθεροποιητής τάσης μόνοι σας: βασικά κυκλώματα + βήμα-βήμα οδηγίες συναρμολόγησης

Η κατασκευή σπιτικών σταθεροποιητών τάσης είναι μια αρκετά συνηθισμένη πρακτική. Ωστόσο, ως επί το πλείστον, δημιουργούνται ηλεκτρονικά κυκλώματα σταθεροποίησης σχεδιασμένα για σχετικά χαμηλές τάσεις εξόδου (5-36 βολτ) και σχετικά χαμηλές ισχύς. Οι συσκευές χρησιμοποιούνται ως μέρος οικιακού εξοπλισμού, τίποτα περισσότερο.

Θα σας εξηγήσουμε πώς να φτιάξετε έναν ισχυρό σταθεροποιητή τάσης DIY. Στο άρθρο που προτείνουμε περιγράφεται η διαδικασία κατασκευής μιας συσκευής για λειτουργία με τάση δικτύου 220 βολτ. Ακολουθώντας τις συμβουλές μας, θα μπορέσετε να ολοκληρώσετε τη συναρμολόγηση μόνοι σας χωρίς προβλήματα.

Σταθεροποίηση τάσης οικιακού δικτύου

Η επιθυμία για διασφάλιση σταθεροποιημένης τάσης του οικιακού δικτύου είναι ένα προφανές φαινόμενο. Αυτή η προσέγγιση εξασφαλίζει την προστασία του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται, συχνά ακριβού, συνεχώς απαραίτητου στο νοικοκυριό. Και γενικά, ο παράγοντας σταθεροποίησης είναι η εγγύηση αυξημένης ασφάλειας στη λειτουργία των ηλεκτρικών δικτύων.

Για οικιακούς σκοπούς, τις περισσότερες φορές αγοράζουν σταθεροποιητή για λέβητα αερίου, του οποίου ο αυτοματισμός απαιτεί σύνδεση με την παροχή ρεύματος, για ψυγείο, αντλητικό εξοπλισμό, συστήματα split και παρόμοιες συσκευές.

Βιομηχανική κατασκευή σταθεροποιητή τάσης δικτύου, την οποία μπορείτε εύκολα να αγοράσετε στην αγορά. Η ποικιλία τέτοιου εξοπλισμού είναι τεράστια, αλλά υπάρχει πάντα η δυνατότητα να φτιάξετε τη δική σας κατασκευή.

Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με διάφορους τρόπους, ο πιο απλός από τους οποίους είναι να αγοράσετε έναν ισχυρό σταθεροποιητή τάσης κατασκευασμένο με βιομηχανικό τρόπο.

Υπάρχουν πολλές προσφορές σταθεροποιητών τάσης στην εμπορική αγορά. Ωστόσο, συχνά οι δυνατότητες αγοράς περιορίζονται από το κόστος των συσκευών ή άλλους παράγοντες. Συνεπώς, εναλλακτική λύση στην αγορά είναι η συναρμολόγηση ενός σταθεροποιητή τάσης μόνοι σας από διαθέσιμα ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

Με την προϋπόθεση ότι διαθέτετε τις κατάλληλες δεξιότητες και γνώσεις ηλεκτρολογικής εγκατάστασης, θεωρίας ηλεκτροτεχνίας (ηλεκτρονικής), διάταξης κυκλωμάτων και συγκόλλησης εξαρτημάτων, μπορείτε να υλοποιήσετε έναν αυτοσχέδιο σταθεροποιητή τάσης και να τον εφαρμόσετε με επιτυχία στην πράξη. Υπάρχουν τέτοια παραδείγματα.

Κάπως έτσι μπορεί να μοιάζει ο εξοπλισμός σταθεροποίησης που κατασκευάζεται με τα χέρια σας από διαθέσιμα και φθηνά ραδιοεξαρτήματα. Το σασί και το περίβλημα μπορούν να προέλθουν από παλιό βιομηχανικό εξοπλισμό (για παράδειγμα, από έναν παλμογράφο).

Λύσεις κυκλωμάτων για τη σταθεροποίηση του ηλεκτρικού δικτύου 220V

Εξετάζοντας πιθανές λύσεις κυκλωμάτων για σταθεροποίηση τάσης, λαμβάνοντας υπόψη τη σχετικά υψηλή ισχύ (τουλάχιστον 1-2 kW), πρέπει να ληφθεί υπόψη η ποικιλία των τεχνολογιών.

Υπάρχουν διάφορες λύσεις κυκλωμάτων που καθορίζουν τις τεχνολογικές ικανότητες των συσκευών:

• φερροσυντονικά;
• σερβοκίνητα;
• ηλεκτρονικές;
• αντιστροφικά.

Ποια επιλογή θα επιλέξετε εξαρτάται από τις προτιμήσεις σας, τα διαθέσιμα υλικά για συναρμολόγηση και τις δεξιότητες εργασίας με ηλεκτροτεχνικό εξοπλισμό.

Επιλογή #1 – κύκλωμα σιδηροσυντονισμού

Για αυτοκατασκευή, η απλούστερη επιλογή κυκλώματος φαίνεται να είναι το πρώτο σημείο της λίστας – το φερροσυντονικό κύκλωμα. Λειτουργεί με χρήση του φαινομένου του μαγνητικού συντονισμού.

Δομικό διάγραμμα απλού σταθεροποιητή που βασίζεται σε πηνία: 1 – πρώτο στοιχείο πηνίου; 2 – δεύτερο στοιχείο πηνίου; 3 – πυκνωτής; 4 – πλευρά τάσης εισόδου; 5 – πλευρά τάσης εξόδου.

Η κατασκευή ενός αρκετά ισχυρού φερροσυντονικού σταθεροποιητή μπορεί να συναρμολογηθεί με μόνο τρία στοιχεία:

1. Πηνίο 1.
2. Πηνίο 2.
3. Συμπυκνωτής.

Ωστόσο, η απλότητα σε αυτήν την επιλογή συνοδεύεται από πολλές ενοχλήσεις. Η κατασκευή ενός ισχυρού σταθεροποιητή που συναρμολογείται με φερροσυντονικό κύκλωμα γίνεται ογκώδης, φορτωτική, βαρεία.

Επιλογή #2 – αυτομετασχηματιστής ή σερβοκινητήρας

Στην πραγματικότητα, πρόκειται για ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί την αρχή του αυτομετασχηματιστή. Η μετατροπή τάσης γίνεται αυτόματα μέσω του ελέγχου μιας ρεοστάτης, του οποίου το έμβολο κινείται από έναν σερβοκίνητήρα.

Με τη σειρά του, ο σερβοκίνητης ελέγχεται από ένα σήμα που λαμβάνεται, για παράδειγμα, από έναν αίσθητήρα στάθμης τάσης.

Πρινσιπιακή διάγραμμα σερβοκίνητου συσκευής, η συναρμολόγηση της οποίας θα επιτρέψει την δημιουργία ενός ισχυρού σταθεροποιητή τάσης για το σπίτι ή το έξοχο. Ωστόσο, αυτή η επιλογή θεωρείται τεχνολογικά παρωχημένη.

Περίπου με την ίδια λογική λειτουργεί και μια συσκευή ρελέ τύπου, με τη διαφορά ότι ο συντελεστής μετασχηματισμού αλλάζει, σε περίπτωση ανάγκης, με σύνδεση ή αποσύνδεση των αντίστοιχων περίελίξεων μέσω ηλεκτρομαγνητικών ρελέ.

Τέτοιου είδους κυκλώματα φαίνονται ήδη πιο περίπλοκα τεχνικά, αλλά δεν παρέχουν επαρκή γραμμικότητα μεταβολής της τάσης. Είναι αποδεκτό να συναρμολογηθεί χειροκίνητα μια συσκευή ρελέ ή σερβοκινητήρα. Ωστόσο, είναι πιο λογικό να επιλέξει κανείς την ηλεκτρονική έκδοση. Το κόστος σε κόπο και υλικά είναι σχεδόν το ίδιο.

Επιλογή #3 – ηλεκτρονικό κύκλωμα

Η συναρμολόγηση ενός ισχυρού σταθεροποιητή με κύκλωμα ηλεκτρονικού ελέγχου, με την ευρεία διαθεσιμότητα ηλεκτρονικών εξαρτημάτων στην αγορά, γίνεται απολύτως εφικτή. Κατά κανόνα, τέτοια κυκλώματα συναρμολογούνται με ηλεκτρονικά εξαρτήματα – τρίακ (θυρίστορ, τρανζίστορ).

Επίσης, έχει αναπτυχθεί μια ολόκληρη σειρά κυκλωμάτων σταθεροποιητών τάσης, όπου ως διακόπτες χρησιμοποιούνται ισχυρά τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Δομικό διάγραμμα μονάδας ηλεκτρονικής σταθεροποίησης: 1 – ακροδέκτες εισόδου της συσκευής; 2 – μονάδα ελέγχου τρίακ για τις περιελίξεις του μετασχηματιστή; 3 – μονάδα μικροεπεξεργαστή; 4 – ακροδέκτες εξόδου για σύνδεση φορτίου.

Η κατασκευή μιας ισχυρής συσκευής υπό πλήρη ηλεκτρονικό έλεγχο από μη ειδικό είναι αρκετά δύσκολη. Είναι καλύτερο να αγοράσετε μια έτοιμη συσκευή. Σε αυτό το θέμα, δεν μπορείτε να τα καταφέρετε χωρίς εμπειρία και γνώσεις στον τομέα της ηλεκτροτεχνίας.

Η εξέταση αυτής της επιλογής για κατασκευή μόνος σας είναι σκόπιμη, εάν υπάρχει έντονη επιθυμία να κατασκευάσετε έναν σταθεροποιητή, συν αποκτημένη εμπειρία ηλεκτρονικού. Στη συνέχεια του άρθρου, θα εξετάσουμε μια κατασκευή ηλεκτρονικής εκδοχής κατάλληλη για κατασκευή με τα χέρια σας.

Λεπτομερείς οδηγίες συναρμολόγησης

Το κύκλωμα που εξετάζεται για αυτοκατασκευή είναι μάλλον μια υβριδική έκδοση, καθώς προϋποθέτει τη χρήση μετασχηματιστή ισχύος σε συνδυασμό με ηλεκτρονικά. Ο μετασχηματιστής σε αυτή την περίπτωση είναι ένας από εκείνους που τοποθετήθηκαν σε τηλεοράσεις παλαιότερων μοντέλων.

Ένας τέτοιου είδους μετασχηματιστής ισχύος θα απαιτηθεί για την κατασκευή μιας σπιτικής διάταξης σταθεροποιητή. Ωστόσο, δεν αποκλείεται η επιλογή άλλων παραλλαγών ή ακόμη και η περιέλιξη με τα χέρια σας.

Βέβαια, σε τηλεοπτικούς δέκτες, συνήθως τοποθετούνταν μετασχηματιστές ΤΣ-180, ενώ για τον σταθεροποιητή απαιτείται τουλάχιστον ΤΣ-320 για να εξασφαλιστεί φορτίο εξόδου έως 2 kW.

Βήμα #1 – κατασκευή του περιβλήματος του σταθεροποιητή

Για την κατασκευή του περιβλήματος της συσκευής, θα χρησιμεύσει οποιοδήποτε κατάλληλο κουτί από μονωτικό υλικό – πλαστικό, τεξτολίτη κ.λπ. Το κύριο κριτήριο είναι η επάρκεια χώρου για την τοποθέτηση του μετασχηματιστή ισχύος, της ηλεκτρονικής πλακέτας και άλλων εξαρτημάτων.

Επίσης, το περίβλημα μπορεί να κατασκευαστεί από φύλλα υαλοτεξτολίτη, συνδέοντας τα μεμονωμένα φύλλα με γωνίες ή με άλλο τρόπο.

Είναι αποδεκτό να επιλέξετε ένα περίβλημα από οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή, κατάλληλο για την τοποθέτηση όλων των λειτουργικών εξαρτημάτων του κυκλώματος ενός αυτοσχέδιου σταθεροποιητή. Επίσης, το περίβλημα μπορεί να συναρμολογηθεί μόνοι σας, για παράδειγμα, από φύλλα υαλοβάμβακα-υφασματικού πλακέτας.

Το κουτί του σταθεροποιητή πρέπει να εξοπλιστεί με αυλακώσεις για την εγκατάσταση του διακόπτη, των εισόδων και εξόδων διασυνδέσεων, καθώς και άλλων εξαρτημάτων που προβλέπονται από το κύκλωμα ως στοιχεία ελέγχου ή μεταγωγής.

Για το κατασκευασμένο περίβλημα χρειάζεται μια πλάκα βάσης, πάνω στην οποία θα τοποθετηθεί η ηλεκτρονική πλακέτα και θα στερεωθεί ο μετασχηματιστής. Η πλάκα μπορεί να γίνει από αλουμίνιο, αλλά θα πρέπει να προβλεφθούν μονωτικά για τη στερέωση της ηλεκτρονικής πλακέτας.

Βήμα #2 – κατασκευή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος

Εδώ θα χρειαστεί αρχικά να σχεδιαστεί μια μακέτα για την τοποθέτηση και τη σύνδεση όλων των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων σύμφωνα με το ηλεκτρονικό σχέδιο, εκτός από τον μετασχηματιστή. Στη συνέχεια, πάνω στη μακέτα, σημαδεύεται ένα φύλλο επικαλυμμένου υαλοβάμβακα και σχεδιάζεται (τυποποιείται) στην πλευρά της επικάλυψης η δημιουργηθείσα διαδρομή.

Στη συνέχεια, η πλακέτα χαράσσεται με τη βοήθεια ενός κατάλληλου διαλύματος (η μέθοδος χάραξης πλακετών θα πρέπει να είναι γνωστή στους ηλεκτρονικούς).

Μπορείτε να κατασκευάσετε την τυπωμένη πλακέτα του σταθεροποιητή με αρκετά προσιτές μεθόδους απευθείας σε οικιακές συνθήκες. Για αυτό χρειάζεται να ετοιμάσετε ένα στένσιλ και ένα σετ μέσων για χάραξη σε επικαλυμμένο υαλοβάμβακα.

Το τυπωμένο αντίγραφο της διαδρομής που προκύπτει με αυτήν τη μέθοδο καθαρίζεται, επικασσιτερώνεται με κασσίτερο και πραγματοποιείται η τοποθέτηση όλων των ραδιοεξαρτημάτων του κυκλώματος με επακόλουθη συγκόλληση. Έτσι γίνεται η κατασκευή της ηλεκτρονικής πλακέτας ενός ισχυρού σταθεροποιητή τάσης.

Κατ' αρχήν, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε εξωτερικές υπηρεσίες για χάραξη τυπωμένων πλακετών. Αυτή η υπηρεσία είναι αρκετά αποδεκτή σε τιμή, ενώ η ποιότητα κατασκευής της «τυπωμένης πλακέτας» είναι σημαντικά ανώτερη από την οικιακή έκδοση.

Βήμα #3 – συναρμολόγηση του σταθεροποιητή τάσης

Η πλακέτα, εξοπλισμένη με ραδιοεξαρτήματα, προετοιμάζεται για εξωτερική σύνδεση. Συγκεκριμένα, από την πλακέτα εξάγονται γραμμές εξωτερικής σύνδεσης (αγωγοί) με άλλα στοιχεία – τον μετασχηματιστή, τον διακόπτη, τις διασυνδέσεις κ.λπ.

Στην πλάκα στήριξης του περιβλήματος τοποθετείται ο μετασχηματιστής, συνδέονται με τον μετασχηματιστή τα κυκλώματα της ηλεκτρονικής πλακέτας και στερεώνεται η πλακέτα πάνω στα μονωτικά.

Παράδειγμα αυτοσχέδιου σταθεροποιητή τάσης τύπου ρελέ, κατασκευασμένου σε οικιακό περιβάλλον, τοποθετημένου σε περίβλημα από έναν κατεστραμμένο βιομηχανικό όργανο μέτρησης.

Απομένει μόνο να συνδέσετε στο κύκλωμα τα εξωτερικά στοιχεία που είναι τοποθετημένα στο περίβλημα, να εγκαταστήσετε το βασικό τρανζίστορ στην ψύκτρα, και στη συνέχεια το περίβλημα κλείνει την συναρμολογημένη ηλεκτρονική κατασκευή. Ο σταθεροποιητής τάσης είναι έτοιμος. Μπορείτε να προχωρήσετε στη ρύθμιση με περαιτέρω δοκιμές.

Αρχή λειτουργίας και δοκιμή της σπιτικής συσκευής

Το ρυθμιστικό στοιχείο του ηλεκτρονικού κυκλώματος σταθεροποίησης είναι ένα ισχυρό τρανζίστορ πεδίου τύπου IRF840. Η τάση προς επεξεργασία (220-250V) διέρχεται από το πρωτεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή ισχύος, ανορθώνεται από τη γέφυρα διόδων VD1 και φτάνει στην αποχέτευση (drain) του τρανζίστορ IRF840. Η πηγή (source) του ίδιου στοιχείου συνδέεται με την αρνητική δυναμική της γέφυρας διόδων.

Το αρχικό διάγραμμα του σταθεροποιητικού μπλοκ υψηλής ισχύος (έως 2 kW), βάσει του οποίου συναρμολογήθηκαν και χρησιμοποιούνται με επιτυχία αρκετές συσκευές. Το διάγραμμα έδειξε βέλτιστο επίπεδο σταθεροποίησης υπό το αναφερόμενο φορτίο, αλλά όχι υψηλότερο.

Το τμήμα του διαγράμματος που περιλαμβάνει μία από τις δύο δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή σχηματίζεται από τον ανορθωτή διόδων (VD2), το ποτενσιόμετρο (R5) και άλλα στοιχεία του ηλεκτρονικού ρυθμιστή. Αυτό το τμήμα του διαγράμματος παράγει το σήμα ελέγχου, το οποίο φτάνει στην πύλη (gate) του τρανζίστορ πεδίου IRF840.

Σε περίπτωση αύξησης της τάσης του δικτύου τροφοδοσίας, το σήμα ελέγχου μειώνει την τάση της πύλης του τρανζίστορ πεδίου, οδηγώντας στο κλείσιμο του διακόπτη. Αντίστοιχα, στις επαφές σύνδεσης του φορτίου (XT3, XT4) περιορίζεται η πιθανή αύξηση της τάσης. Η αντίστροφη περίπτωση ισχύει για το κύκλωμα σε περίπτωση μείωσης της τάσης δικτύου.

Η ρύθμιση της συσκευής δεν είναι ιδιαίτερα περίπλοκη. Εδώ θα χρειαστεί μια συνηθισμένη λάμπα πυρακτώσεως (200-250 W), η οποία πρέπει να συνδεθεί στους ακροδέκτες εξόδου της συσκευής (X3, X4). Στη συνέχεια, με περιστροφή του ποτενσιόμετρου (R5), η τάση στους υποδεικνυόμενους ακροδέκτες ρυθμίζεται σε επίπεδο 220-225 βολτ.

Πρέπει να απενεργοποιήσετε τον σταθεροποιητή, να αποσυνδέσετε τη λάμπα πυρακτώσεως και να συνδέσετε τη συσκευή με πλήρες φορτίο (όχι άνω των 2 kW).

Μετά από 15-20 λεπτά λειτουργίας, πρέπει να απενεργοποιήσετε ξανά τη συσκευή και να ελέγξετε τη θερμοκρασία της ψύκτρας του τρανζίστορ διακόπτη (IRF840). Εάν η θέρμανση της ψύκτρας είναι σημαντική (πάνω από 75°), θα πρέπει να επιλέξετε μια πιο ισχυρή ψύκτρα απαγωγής θερμότητας.

Εάν η διαδικασία κατασκευής του σταθεροποιητή σας φάνηκε πολύ περίπλοκη και μη πρακτική, μπορείτε χωρίς ιδιαίτερη δυσκολία να βρείτε και να αγοράσετε μια συσκευή εργοστασιακής κατασκευής. Οι κανόνες και τα κριτήρια επιλογής σταθεροποιητή 220 V αναφέρονται στο άρθρο που σας προτείνουμε.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Στο παρακάτω βίντεο εξετάζεται μία από τις πιθανές κατασκευές αυτοσχέδιου σταθεροποιητή.

Κατ' αρχήν, μπορείτε να λάβετε υπόψη σας αυτήν την παραλλαγή μιας αυτοσχέδιας συσκευής σταθεροποίησης:

Η συναρμολόγηση ενός μπλοκ που σταθεροποιεί την τάση δικτύου με τα χέρια σας είναι εφικτή. Αυτό επιβεβαιώνεται από πολυάριθμα παραδείγματα, όπου ραδιοερασιτέχνες με μικρή εμπειρία αναπτύσσουν (ή εφαριμόζουν υπάρχουσα), προετοιμάζουν και συναρμολόγουν το ηλεκτρονικό κύκλωμα.

Συνήθως δεν παρατηρούνται δυσκολίες στην προμήθεια εξαρτημάτων για την κατασκευή ενός αυτοσχέδιου σταθεροποιητή. Τα έξοδα κατασκευής είναι χαμηλά και αποσβένονται φυσικά όταν ο σταθεροποιητής τίθεται σε λειτουργία.

Αφήστε, παρακαλώ, σχόλια, κάντε ερωτήσεις, δημοσιεύστε φωτογραφίες σχετικά με το θέμα του άρθρου στο παρακάτω μπλοκ. Πείτε μας πώς συναρμολογήσατε έναν σταθεροποιητή τάσης με τα χέρια σας. Μοιραστείτε χρήσιμες πληροφορίες που μπορεί να είναι χρήσιμες στους αρχάριους ηλεκτροτεχνίτες που επισκέπτονται τον ιστότοπο.