Die Nachfrage nach spannungsstabilisierenden Systemen ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Besonderes Interesse finden Geräte, die mit künstlichen Lichtquellen und insbesondere mit LEDs arbeiten. Der Stromstabilisator des lm317 ist ein einfaches, preiswertes, aber zuverlässiges Gerät, das Sie kaufen oder selbst zusammenbauen können. Im letzteren Fall müssen Sie die Grundregeln der Instrumentierung und die Sicherheitsanforderungen beim Arbeiten mit Elektrizität kennen und einen Standardsatz von Elementen vorbereiten.
- Wozu dient die Stabilisierung von Strom und Spannung?
- Arten von Stabilisierungsvorrichtungen
- Relais
- Elektronisch
- Elektromechanisch
- Ferroresonant
- Wandler
- Lineare Gerätediagramme
- Hauptmerkmale
- Leistung und Eingangsspannung
- Gerätedesign
- Pulstreiber
- Anschlusspläne
- Das einfachste stabilisierte Netzteil
- Integriertes Stabilisator-Netzteil
- Stabilisatorschaltung mit geregelter Stromversorgung
- Anwendungsgebiet
Wozu dient die Stabilisierung von Strom und Spannung?
Die Zahl der Elektrogeräte in Haushalten wächst ständig. In den letzten Jahren ist die Zahl der Elektrogeräte um ein Vielfaches gestiegen. Dadurch ist der Bedarf an Spannungsebenen in elektrischen Netzen gestiegen. Darüber hinaus wurden die meisten Gebäude (Wohn- und Industriegebäude) und Kraftwerke vor mehr als 30-40 Jahren gebaut.
Einige moderne Geräte werden mit eingebauten Stabilisatoren hergestellt - kleinen Schaltkreisen, um Schäden durch Stromstöße zu verhindern. Aber die meisten enthalten keine zusätzlichen Geräte und selbst ein kleiner Einbruch im Netzwerk droht auszubrennen. Große Haushaltsgeräte (nicht digital) sind stark gefährdet. Insbesondere Boiler und Waschmaschinen.
Um Schäden zu vermeiden und eine stabile Spannung im Netz zu gewährleisten, werden Stabilisatoren installiert. Dies ist in jedem Haushalt optional. Verfügt das Gebäude über eine konstante Stromversorgung ohne gravierende Schwankungen (innerhalb von 220 Volt mit einem maximalen Fehler von 10%), nützen zusätzliche Geräte nichts. Wenn die Überspannungen jedoch konstant sind, spart die Installation eines Stabilisators Ausrüstung und liefert Strom.
Arten von Stabilisierungsvorrichtungen
Vor dem Kauf eines Gerätes sollten Sie sich mit den wichtigsten Typen und Funktionen vertraut machen. Jedes hat Vor- und Nachteile, ausgelegt für unterschiedliche Spannungspegel und Anzahl der Geräte. Auch die Arbeitsprinzipien sind unterschiedlich.
Relais
Die beste Option für Privat- und Landhäuser, Wohnungen. Am Transformator sind mehrere Magnetwicklungen installiert. Im Moment eines Spannungsabfalls erfolgt ein Umschalten zwischen ihnen, wodurch der Spannungsfluss im gleichen Modus aufrechterhalten werden kann. Zu den Nachteilen zählen:
- Änderung des Energieflusses in einem schrittweisen Modus (abrupt, intermittierend);
- Krümmung der Sinuskurve des Spannungsflusses;
- geringe Leistung im Moment des Rückstoßes.
Die Kosten für solche Geräte sind viel niedriger als bei anderen Modellen von Stabilisatoren. Die Bewertungen der Besitzer sind gut, für Heimnetzwerke reicht das Gerät.
Elektronisch
Es gibt zwei Arten von elektronischen "Füll"-Stabilisatoren - Triac und Thyristor. Im ersten Fall erfolgt das Umschalten zwischen den Wicklungen im Automatikmodus durch einen kleinen Mechanismus - einen Triac. Die Effizienz des Geräts ist hoch, es arbeitet schnell. Ein wesentliches Plus für den Hausgebrauch ist der geräuschlose Betrieb. Der zweite Typ ist nicht so effektiv, er wird normalerweise verwendet, um Heimnetzwerke ohne viel Spannung zu stabilisieren. Der bemerkenswerteste Nachteil sind die Kosten.
Elektromechanisch
Andere Namen sind Servomotor, Servomotor. Das Funktionsprinzip - Mit Hilfe eines elektrischen Antriebs bewegt sich die Kohleelektrode entlang der Wicklungen und erzeugt eine unterbrechungsfreie Spannung. Wird oft für Haushaltszwecke und kleine Räumlichkeiten (Haus, Ferienhaus, Büro) gekauft. Vorteile - Preis, Kompaktheit, reibungsloses Umschalten. Nachteile - Geräusch, langsame Schaltgeschwindigkeit.
Ferroresonant
In den letzten Jahren wird es aufgrund des Aufkommens modernerer Geräte selten verwendet. Der Ferroresonanzeffekt tritt im Wechselwirkungssystem zwischen einem Transformator und einem Kondensator auf. Die Geräte sind groß, laut und funktionieren nicht bei plötzlichen und erheblichen Überlastungen. Vorteile - lange Lebensdauer, Einsatzfähigkeit in Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Wandler
Geräte dieser Art sind leistungsstark und teuer. Sie werden im Alltag und in großen Industriehallen eingesetzt. Der Hauptunterschied besteht in einem Quarzoszillator und einem Controller, die die Spannung am Eingang in Gleichstrom und am Ausgang in Wechselstrom umwandeln. Gleichzeitiges Double-Shaping ermöglicht das Arbeiten mit unterschiedlichen Stromstärken - von 115 bis 300 Volt. Vorteile - kein Rauschen, geringe Größe, schnelles Schalten und Regeln, andere zusätzliche Funktionen (z. B. Schutz von Haushaltsgeräten vor Überspannung).
Lineare Gerätediagramme
Der Stromstabilisator des lm317 ist ein Gerät, das mit einem linearen Spannungsschaltkreis arbeitet. Solche Mikroschaltungen werden für Netzwerke verwendet, in denen kein hoher Wirkungsgrad und keine übermäßige Leistung erforderlich sind. Insbesondere um den Betrieb von LEDs zu unterstützen. Leistungen:
- Schutz vor plötzlichen Überspannungen, übermäßigen Leistungspegeln;
- Umpolung des Stroms am Eingangselement;
- Mangel an zusätzlichen Teilen und Geräten.
Zu den Nachteilen gehört ein geringerer Wirkungsgrad - die über die erforderliche Spannung hinaus erhaltene Spannung wird in Wärme verarbeitet, daher ist eine zusätzliche Kühlung erforderlich.
Für einen stabilen Betrieb ist eine positive Differenz der Ströme am Eingang und am Ausgang erforderlich - Linearstabilisatoren funktionieren bei einem Abfall von 0,4 V (sogar bei 0,5 V) nicht mehr. Daher wird die Stromversorgungsschaltung des lm317 mit Strom- und Spannungsregelung nicht für große Geräte und "schwere" Netzwerke verwendet.
Hauptmerkmale
Der Spannungsregler des lm317 arbeitet innerhalb eines bestimmten Spannungsversorgungsbereichs. Die Grenzen sind 1,25V Minimum, 37V Maximum. Am Ausgang überschreitet die Spannungsleistung 1,5 Ampere nicht, der Fehler bei einer instabilen Verbindung beträgt bis zu 0,1%.
Der Spannungsregler der Mikroschaltung lm317 verfügt über zusätzliche interne Schutzsysteme: vor Kurzschlüssen, vor thermischer Überspannung, vor übermäßiger Ableitung von "Überspannung".
Die thermische Begrenzung erfolgt durch spezielle Mikrosensoren, die den Schutz der Geräte vor Überschreitung der Verlustleistung gewährleisten - in diesem Fall schaltet sich das Gerät einfach ab und leidet nicht.
Leistung und Eingangsspannung
Damit der Stromregler an der Schaltung lm317 arbeiten kann, darf die Spannung am Eingangsteil nicht höher als 40 Volt sein. In diesem Fall muss die minimale Stromdifferenz an den Ein- und Ausgängen 2 Volt überschreiten.
Damit der Spannungsregler am lm317 funktioniert, darf die Schaltung nicht mehr als 1,5 A belastet werden. Ohne zusätzliche Kühlung sinkt der Füllstand. Die ungefähre Leistung wird berechnet, indem zwei Indikatoren multipliziert werden - die Leistungsabgabe des Stroms und die Potenzialdifferenz zwischen Eingang und Ausgang.
Bei Umgebungstemperaturen bis 30° Celsius ist eine Verlustleistung von bis zu 1,5W erlaubt (wenn kein Kühlkörper vorhanden ist). Bei normaler Wärmeableitung ist eine Ableitung von bis zu 20 W zulässig.
Gerätedesign
Die Stabilisator-Netzteilschaltung lm317 mit Strom- und Spannungsregelung in Minimalanordnung verfügt über zwei Widerstände, deren Widerstandsdifferenz die Spannung am Ausgang und Kondensatoren regelt.Der Durchschnittswert des Stroms an den Stützelementen beträgt 1,25 V. Der Widerstand sollte 240 Ohm nicht überschreiten.
Der Körper des Stabilisators im lm317-Diagramm besteht aus Kunststoff. Mögliche Optionen: TO 220 und 220FP, SOT23 und D2PAK. Interne Schutzsysteme ermöglichen den Betrieb des Geräts im Falle einer Unterbrechung des Steuereingangs.
Pulstreiber
Treiber mit Impulssystem sind die gleichen Spannungsregler. Mit Wechselspannung können Sie den Betrieb des Geräts regulieren. Bei einem Pegel von weniger als 2-3 Ampere ist keine zusätzliche Wärmeableitung erforderlich.
Impulsgeräte "schneiden" den Eingangsstrom, um den gewünschten Spannungspegel am Ausgang zu erhalten. Es kann mit Netzwerken mit hoher Last arbeiten. Nachteile - Sie benötigen eine separate Stromquelle, Kosten, externes "zusätzliches" elektromagnetisches Feld. Zu Hause schwer aufzubauen.
Anschlusspläne
Die Schaltung zum Einschalten des Netzteils am lm317 mit Strom- und Spannungsregelung ermöglicht den Einsatz des Stabilisators in Netzen mit nicht normgerechter Spannung. Damit das Gerät funktioniert, sind mindestens zwei Widerstände erforderlich. Die wichtigsten Indikatoren sind die Spannung des Referenzpunktes, die Höhe des Ausgangsstroms.
Das einfachste stabilisierte Netzteil
Spannungsstabilisatoren werden nicht nur zum Schutz von Haushalts- und Industriegeräten benötigt. Im Labor helfen die Geräte, übermäßige Stromflüsse und Netzwerkausbrüche zu vermeiden. Daher neigen Anfänger und professionelle Techniker dazu, zumindest einfache Stabilisierungsblöcke zu verwenden.
Hauptvorteile:
- einfache Montage;
- zuverlässige Arbeit;
- preiswerte und bezahlbare Teile.
Zu den Nachteilen zählen die geringe Ausgangseffizienz, die Verwendung großer Strahler und die große Größe des Geräts.
Ein Standardgerät erfordert mehrere Elemente:
- lm317-Schaltung;
- Transistor mit Kunststoffgehäuse;
- Diode;
- zwei Widerstände;
- zwei Kondensatoren;
- Diodenbrücke.
Die minimale Anzahl von Teilen und das einfache Design ermöglichen es Ihnen, den Spannungsregler schnell zusammenzubauen und für ein kleines Netzwerk zu verwenden.
Die Indikatoren der Elemente sind nicht kritisch. Beispielsweise können die Widerstände an R1 von 30 bis 50 Ohm reichen, und die Diode ist nicht installiert.
Integriertes Stabilisator-Netzteil
Geräte mit integriertem Betriebssystem werden in Spannungsstabilisatoren, Audiosystemen, Verstärkern, Netzteilen und anderen verwendet. Alle Teile der Struktur sind durch einen Siliziumkristall verbunden, so dass ihre Abfolge einen Stabilisator bildet. In der Elektrotechnik werden zwei Arten verwendet:
- Verwenden eines Halbleiters;
- unter Verwendung von Folienelementen (Hybrid).
Die Standardschaltung umfasst mehrere typische Teile: eine Referenzquelle, einen Verstärker, einen Regler und einen Schutzmechanismus zum Abschalten und Verhindern von Kurzschlüssen.
Integrierte Schaltungen sind Geräte mit einem vollständigen Funktionszyklus. Jeder hat einen Eintritts-, Austritts- und Bodenweg.
Sie können solche Schaltungen nur mit bestimmten Spannungsanzeigen verwenden. Zulässige Grenzen sind von 5 bis 24V, für Strom - weniger als 1A.
Integrierte Schaltungen verfügen über einen Ausgangsspannungsbegrenzer. Ein zusätzlicher Überhitzungsschutz ist ebenfalls verbaut.
Stabilisatorschaltung mit geregelter Stromversorgung
Die Auswahl des Widerstands erfolgt nach dem für den Stabilisator zulässigen Nennwert. Der Fehler sollte minimal sein. Die beste Option ist eine genaue Berechnung.
Anwendungsgebiet
Stabilisatoren auf Basis des Mikroschaltkreises LM317 werden verwendet, um die Hauptindikatoren technischer Geräte zu stabilisieren. Ein solches Gerät ist leicht selbst zu montieren und ein werkseitig hergestelltes Gerät ist kostengünstig. Für diese Klasse hat es hervorragende Betriebsdaten und Lebensdauer, wenn keine zu starken Stromstöße auftreten.
Der Nachteil ist die Spannungsgrenze - nicht mehr als 3V. Der Stabilisator auf Basis des TO 220-Gehäuses ist das günstigste Modell, das in mehreren Bereichen eingesetzt wird:
- Haushalts-(Heim-)Netzwerke;
- Laborbedingungen;
- LED-Beleuchtung (Leuchtdioden).
Spannungsstabilisierungssysteme auf Basis der Mikroschaltung LM317 sind zuverlässige, einfache und komfortable Geräte. Die Kosten sind gering, aber die Eigenschaften sind positiv. Diese Stabilisatoren werden häufig für LEDs in Autos verwendet.
