Spannungsstabilisierungsschaltungen - Sorten und Gerät

Spannungsstabilisatoren verhindern Schäden an Geräten und Haushaltsgeräten durch Lastschwankungen. Das Gerät ist kompatibel mit einphasigen und dreiphasigen Netzen, geeignet für Wohnungen und Privathäuser. Wenn Sie das Gerät selbst anschließen oder das Stromnetz einrichten, kann eine Spannungsstabilisierungsschaltung erforderlich sein.

Das Funktionsprinzip von Stabilisatoren

Das Funktionsprinzip hängt von der Art der Ausrüstung ab. Um allgemeine Punkte hervorzuheben, empfiehlt es sich, das Design zu berücksichtigen. Das Gerät besteht aus folgenden Elementen:

• Steuersystem. Ermöglicht die Überwachung der Ausgangsspannung auf einen stabilen Indikator von 220 V. Das Gerät arbeitet mit einem Fehler von 10-15%.
• Automatischer Transformator. Erhältlich für Relais-, Triac- und Servomotor-Versionen. Erhöht oder senkt die Nennspannung.
• Wandler. Wechselrichtermodelle sind mit einem Mechanismus aus Generator, Transformator und Transistoren ausgestattet. Elemente durch die Primärwicklung können den Strom durchlassen oder abschalten und am Ausgang eine Spannung bilden.
• Schutzblock, sekundäre Stromversorgung. Erhältlich für 220-Volt-Modelle.

Die Bypass- oder Transit-Funktion ermöglicht es den Reglern, den Ausgang mit Spannung zu versorgen, bis der eingestellte Grenzwert überschritten wird.

Das Funktionsprinzip von Relaismodellen

Das Relaisgerät regelt die Spannung durch Schließen der Relaiskontakte. Die Parametersteuerung erfolgt über eine Mikroschaltung, deren Elemente die Netzspannung mit der Referenzspannung vergleichen. Wenn die Anzeigen nicht übereinstimmen, werden von den Mikroschaltkreisen des Spannungsstabilisators Signale empfangen, um die Wicklung zu verringern oder zu erhöhen.

Aufgrund ihrer geringen Kosten und Kompaktheit reagieren Relaisgeräte langsam auf Spannungsstöße, können kurzzeitig abschalten und können einer Überlastung nicht standhalten.

Der Gerätefehler beträgt 5-10%.

Funktionsweise von Servoantrieben

Die Hauptkomponenten einer servobetriebenen Vorrichtung sind ein Servomotor und ein automatischer Transformator. Weicht die Spannung von der Norm ab, wird ein Signal gesendet, um den Transformator von der Steuerung auf den Motor umzuschalten. Der Vergleich der Indikatoren der Referenz- und Eingangsspannung wird von der Steuerplatine durchgeführt.

Servogetriebene Stabilisatoren können die Last eines Dreh- und Einphasennetzes regulieren. Sie zeichnen sich durch Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und einwandfreie Funktion bei Überlastung aus.

Die Genauigkeit der Instrumente beträgt 1%.

Das Funktionsprinzip von Wechselrichtergeräten

Der Wechselrichterstabilisator regelt die Spannung nach dem Doppelwandlersystem:

1. Der Wechselstrom am Eingang wird entzerrt und durch ein Welligkeitskondensatorfilter geleitet.
2. Der gleichgerichtete Strom wird dem Wechselrichter zugeführt, in Wechselstrom umgewandelt und der Last zugeführt.

Die Ausgangsspannung bleibt stabil.

Geräte mit Wechselrichter zeichnen sich durch schnelle Reaktion, Wirkungsgrad von 90%, unterbrechungsfreien und leisen Betrieb im Bereich von 115-300 Volt aus.

Der Regelbereich des Gerätes nimmt mit steigender Last ab.

Merkmale der Merkmalsberechnung

Um ein parametrisches Gerät zu installieren, müssen Sie die Leistung, die Eingangsspannung und den Basisstrom der Transistoren berechnen. Zum Beispiel beträgt die maximale Ausgangsspannung 14 V, die minimale Leistung 1,5 V und der maximale Strom 1 A. Bei Kenntnis der Parameter wird die Berechnung durchgeführt:

1. Eingangsspannung. Die Formel wird verwendet Uein = Uaus + 3... Die Zahl ist der Spannungsabfallkoeffizient im Abschnitt des Übergangs vom Kollektor zum Emitter.
2. Die maximale Leistung, die der Transistor abgibt. Zur Auswahl zugunsten eines größeren Wertes wird ein Nachschlagewerk benötigt. Folgende Formeln werden angewendet:Pmax = 1,3 (Uein-Uaus) Imax = 1,3 (17-14) = 3,9 W; Pmax = 1,3 (Uin-Uout1) Imax = 1,3 (17-1,5) = 20,15 W.
3. Basisstrom des Transistors. Die Berechnungen erfolgen nach der Formel: Ibmax = Imax / h21Emin. Der letzte Indikator ist 25, also 1/25 = 0,04 A.
4. Parameter des Ballastthyristors. Die Formel wird angewendet Rb = (Uin-Ust) / (Ib max + Ist min) = (17-14) / (0,00133 + 0,005) = 474 Ohm. Ist min - Stabilisierungsstrom; Ust - Stabilisierungsspannung, die von der Zenerdiode gegeben wird.

Abbildungen und Berechnungen werden für 1-Ohm-Widerstände bereitgestellt.

Schaltung für Ausgleichsstabilisator

Kompensationsschaltungen erklären den Rückkopplungsanschluss. Die Geräte selbst haben eine genaue Ausgangsspannung ohne Bezug zum Laststrom.

Serienschaltung

An den Bezeichnungen aus dem Nachschlagewerk erkennen Sie:

• Regeleinheit - P;
• Bezugsspannungsquelle - UND;
• verglichene Indikatoren - ES;
• Konstantstromverstärker - W.

Um die Ausgangsspannung zu berechnen, müssen Sie die Eigenschaften des Geräts kennen. Ein Transistor regelt und der andere stabilisiert. Die Zenerdiode ist eine Referenzquelle. Die Leistungsdifferenz ist die Spannung zwischen Emitter und Basis.

Wenn der Kollektorstrom an den Widerstand angelegt wird, fällt die Spannung ab, hat eine umgekehrte Polarität für die Emitterbaugruppe. Die Folge ist ein Abfall der Kollektor- und Emitterströme. Um die Anpassung leichtgängig zu machen, wird ein Teiler für die Stabilisatorlinie verwendet. Die Stufenregelung erfolgt über die Spannung des Zenerdiodenträgers.

Parallelschaltung

Wenn die Spannung vom Nennwert abweicht, tritt ein Fehlanpassungsimpuls auf. Dies ist die Differenz zwischen Ertrags- und Unterstützungssätzen. Da das Steuergerät parallel zur Last liegt, verstärkt es das Signal. Am Reglerelement ändert sich der Strom, die Spannung des Widerstands sinkt und am Ausgang bleibt der Sollwert konstant.

Parametrischer Stabilisatorkreis

Das Diagramm, das den Prozess der Stabilisierung der Referenzspannung erläutert, ist das wichtigste für parametrische Modelle. Der Spannungsteiler des Gerätes ist ein Ballastwiderstand und eine Zenerdiode mit parallelem Lastwiderstand. Wenn die Nennversorgungsspannung und die Strombelastung schwanken, wird die Spannung stabilisiert.

Wenn dieser Indikator am Eingang ansteigt, erhöht sich der Strom, der durch die Zenerdiode und den Widerstand fließt. Dank der Volt-Ampere-Anzeige bleibt die Nennleistung der Zenerdiode sowie die Spannung des Lastwiderstands nahezu unverändert. Alle Schwingungen betreffen nur den Widerstand.

Besonderheiten des Pulsgeräts

Das Impulsgerät zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad auch in einem großen Spannungsbereich aus. Die Geräteschaltung umfasst einen Schlüssel, einen Energiespeicher und eine Steuerschaltung. Das Einstellelement ist im Pulsbetrieb angeschlossen. Das Funktionsprinzip des Geräts:

1. Eine positive Rückkopplungsspannung wird vom zweiten Kollektor durch den zweiten Kondensator an die Basis geliefert.
2. Kollektor #2 öffnet nach Stromsättigung von Widerstand #2.
3. Am Übergang vom Kollektor zum Emitter ist die Sättigung geringer und bleibt offen.
4. Der Verstärker ist über die Zener-Diode #2 mit dem Kollektor #3 verbunden.
5. Die Basis ist mit dem Teiler verbunden.
6. Die erste Zenerdiode steuert das Öffnen/Schließen des zweiten Kollektors durch ein Signal vom dritten.

Wenn die zweite Zenerdiode geöffnet ist, wird Energie in der Drossel gespeichert und liefert das Schließfeld an die Last.

Stabilisatoren auf Mikroschaltungen

Ein Linearteiler zeichnet sich dadurch aus, dass dem Eingang eine instabile Spannung zugeführt und eine stabile Spannung vom Teilerarm entfernt wird. Die Ausrichtung erfolgt durch einen Pitcharm, der einen konstanten Widerstand aufrechterhält. Die Geräte zeichnen sich durch einfaches Design und Störungsfreiheit im Betrieb aus. Mikroschaltungen werden in Reihe oder parallel geschaltet.

Serienstabilisatoren

Seriengeräte zeichnen sich durch die Aufnahme eines Steuerelements parallel zur Last aus. Es gibt zwei Modifikationen:

• Mit Bipolartransistor. Es hat keinen automatisch geregelten Stromkreis, die Spannungsstabilität hängt von der Größe der Strom- und Temperaturanzeigen ab. Als Stromverstärker wird ein Emitterfolger oder ein zusammengesetzter Transistor verwendet.
• Mit automatischer Einstellschleife. Die Kompensationseinrichtung arbeitet nach dem Prinzip der Angleichung von Ausgangs- und Referenzwerten. Ein Teil der Ausgangsspannung wird vom Widerstandsteiler entfernt und dann unter Verwendung einer Zenerdiode verglichen. Die Regelschleife ist eine 180-Grad-Rückkopplungsschleife. Der Strom wird durch einen Widerstand oder ein Netzteil stabilisiert.

Die beliebtesten Serienstabilisatoren sind Integralstabilisatoren.

Die Besonderheiten des Parallelstabilisators

Ein Parallelgerät zeichnet sich durch die Aufnahme eines Steuerelements parallel zur versorgten Last aus. Die Zenerdiode wird vom Halbleiter- oder Gasentladungstyp verwendet. Die Schaltung ist zur Regelung komplexer Geräte gefragt.

Die Reduzierung der instabilen Spannung am Eingang erfolgt über einen Widerstand. Es ist erlaubt, eine bipolare Maschine mit hohen Differenzwiderstandswerten in einem separaten Bereich zu verwenden.

Merkmale von Geräten mit drei Anschlüssen

Stabilisatoren für Wechselspannung sind klein und in einem Kunststoff- oder Metallgehäuse erhältlich. Sie sind mit Kanälen für Eingang, Masse und Ausgang ausgestattet. Die Kondensatoren des Geräts sind beidseitig abgedichtet, um die Welligkeit zu reduzieren.

Die Ausgangsspannung beträgt ca. 5 V, die Eingangsspannung ca. 10 V, die Verlustleistung beträgt 15 W.

Drei-Pin-Modifikationen ermöglichen es, eine nicht standardmäßige Spannung zu erhalten, die für die Stromversorgung von Steckbrettern, Batterien mit geringem Stromverbrauch, bei Reparaturen oder Aufrüstungen von Geräten erforderlich ist.

Algorithmus zur Selbstmontage des Gerätes

Für die Eigenproduktion empfiehlt es sich, eine Triac-Schaltung zu verwenden - ein effektives Gerät. Er gleicht den Nennstrom des zugeführten Stroms bei Spannungen von 130 bis 270 V aus. Das Gerät kann auf Basis einer Leiterplatte aus Folientextolith hergestellt werden. Die Montage des Gerätes erfolgt wie folgt:

1. Vorbereitung des Magnetkerns und mehrerer Kabel.
2. Erstellen einer Wicklung aus einem Draht mit einem Durchmesser von 0,064 mm - 8669 Windungen werden benötigt.
3. Für die restlichen Wicklungen werden die restlichen Leiter mit einem Durchmesser von 0,185 mm benötigt. Die Anzahl der Windungen beträgt jeweils 522.
4. Reihenschaltung von 12 V Transformatoren.
5. Organisation von 7 Filialen. Die ersten 3 bestehen aus Draht mit einem Durchmesser von 3 mm, die anderen - aus Reifen mit einem Querschnitt von 18 mm2. So heizt sich das selbstgebaute Gerät nicht auf.
6. Installieren eines Controller-Chips auf einem Platin-Kühlkörper.
7. Installation von Triacs und LEDs.

Das Gerät benötigt einen stabilen Koffer, der an einem starren Rahmen befestigt ist. Die einfachste Option sind Polymer- oder Aluminiumplatten.

Anschlussplan Stabilisator

Der Stabilisator wird mit einem dreiadrigen VVGng-Kabel, einem Dreistellungsschalter und einem PUGV-Kabel in ein Privathaus eingeführt. Die Installation erfolgt vor dem Zähler, in einem separaten oder Verteiler:

1. Öffnen Sie die Kontakte, indem Sie die Frontabdeckung anheben.
2. Führen Sie das Kabel zum Ausgang und Eingang. Befestigen Sie die Eingangsphase an der Lin-Klemme, den Neutralleiter (blau) - an der Nin-Klemme, die Erde - an der Schraubklemme mit der entsprechenden Bezeichnung.
3. Wenn keine Erdung vorhanden ist, ziehen Sie diese Ader unter der Schraube am Gerätekörper fest.
4. Führen Sie die stabilisierte Spannung zum gemeinsamen Schirm zurück. Die Phase wird an den Lout-Ausgang angelegt, Null an Nout und Masse an Masse am Eingang.
5. Testen Sie die Schaltung im Leerlauf.

Für den Test werden alle Maschinen bis auf den Eingang ausgeschaltet und zum Stabilisator geleitet.

Der zwischen Netz und Last angeschlossene Stabilisator eignet sich für ein Privat- oder Landhaus, eine Wohnung, eine Produktion. Das Gerät schützt Geräte vor Fehlern, eliminiert die Auswirkungen von Überlastung und Kurzschlüssen auf die Stromleitung.