Релейный стабилизатор напряжения схема: Релейный стабилизатор напряжения | Устройство и принцип действия – RozetkaOnline.COM

устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Содержание

Устройство и принцип действия релейного стабилизатора

Релейный стабилизатор напряжения состоит из следующих основных узлов:

• силовой автотрансформатор – основа стабилизатора, выполняет коррекцию напряжения;
• электронная схема управления – осуществляет измерение параметров питающей сети и самого устройства, управляет работой силовых реле;
• блок силовых реле – выполняет переключение трансформаторных витков таким образом, чтобы обеспечить номинальные выходные параметры напряжения;
• средства мониторинга – светодиодные индикаторы, ЖК-дисплей, популярные интерфейсы для организации удаленного управления и мониторинга.

Автотрансформатор – это разновидность трансформатора напряжения с электрически связанными первичной и вторичной обмотками. Вторичная обмотка имеет несколько отводов от катушки – выводов, напряжение на которых будет разным при одинаковом значении первичного напряжения. Разность напряжений на выводах секций катушек обусловлена соответствующим коэффициентом трансформации устройства, напрямую зависящим от количества задействованных в преобразовании витков обмотки.

Работа релейного стабилизатора в общих чертах может быть описана следующим образом:

1. Напряжение на входе проходит через фильтр подавления помех и измеряется электронной схемой. Затем показатели сетевого напряжения сравниваются с номинальным значением, которое должно быть на выходе.
2. При недопустимом отклонении значения напряжения в сети от номинального электронная схема формирует сигнал на включение определенных силовых реле, коммутацией которых будет обеспечен необходимый коэффициент трансформации. За счет этого на выходе сформируется значение напряжения, максимально приближенное к номинальному.
3. Электронная схема может остановить работу стабилизатора при возникновении коротких замыканий, токовых перегрузок, длительных импульсов или несоответствии фактического напряжения в сети значениям рабочего диапазона входного напряжения стабилизатора.

Преимущества и недостатки релейного стабилизатора напряжения

Благодаря простоте конструкции релейный стабилизатор компактен, его эксплуатация осуществляется без специального обслуживания. Такой прибор не издает сильного шума при работе, за исключением щелчков в момент срабатывания. Как правило, стабилизаторы этого типа неприхотливы и сохраняют работоспособность в широком температурном диапазоне. Риск перегрева во время работы сводится к минимуму.

Однако с конструктивными особенностями релейного стабилизатора связан и ряд недостатков. Так как регулировка напряжения происходит за счет механического перемещения реле, прибор срабатывает не мгновенно. Время реакции на резкий скачок напряжения может составлять около 10-20 мс. Казалось бы, немного, но для сложной современной техники, например, компьютерного или отопительного оборудования, этого может оказаться достаточно для возникновения сбоев.

Если через стабилизатор подключены осветительные приборы, момент срабатывания можно заметить невооруженным глазом: свет может мигать в момент переключения реле. Кроме того, при длительной эксплуатации стабилизатора реле могут оказаться его слабым местом: при частых срабатываниях они быстро изнашиваются, в особенности у стабилизаторов дешевых моделей.

Преимущества	Недостатки
Простота конструкции Компактность Отсутствие требований в специальном обслуживании при эксплуатации Высокая стойкость к перегрузкам Не требует специального охлаждения Широкий диапазон рабочей температуры внешней среды (-20 — +40) Возможность работы с нулевой нагрузкой Небольшая стоимость	Ступенчатая неплавная коррекция напряжения Медленная реакция на резкие перепады напряжения (10-20 мс) Низкая точность стабилизации – 5-10% (зависит от количества используемых силовых реле) Шум при работе (характерные щелчки от срабатываний реле являются серьезным ограничением в размещении устройств в жилых помещениях) Наличие механических деталей в силовых реле (негативно влияют на срок службы)

Сферы применения релейных стабилизаторов напряжения

Область применения релейных стабилизаторов определяется их техническими особенностями. Часто их выбирают в качестве недорогого способа защиты от перепадов напряжения бытовых приборов в квартире или загородном доме. Они привлекают внимание многих потребителей благодаря компактности и невысокой цене.

Однако возможности использования релейных стабилизаторов довольно сильно ограничены их недостатками: современные электронные устройства (компьютеры, аудиотехника, котлы с электронным управлением, системы безопасности) предъявляют более высокие требования к качеству входного напряжения, чем могут обеспечить стабилизаторы этого типа. В частности, их нельзя использовать для устройств, которые могут выйти из строя, если стабилизатор сработает с задержкой.

Примерами такой нагрузки являются отопительные системы. Кроме того, щелчки, которые издает релейный стабилизатор при срабатывании, тоже могут оказаться нежелательными, особенно для дорогой аудиотехники.

Критерии выбора релейного стабилизатора

Если вы решились на покупку релейного стабилизатора, то, чтобы правильно подобрать модель, необходимо руководствоваться следующими критериями:

• выходной мощностью устройства;
• скоростью и точностью коррекции выходного напряжения;
• диапазоном рабочего напряжения;
• перегрузочной способностью;
• шумностью работы;
• допустимой температурой эксплуатации;
• способом установки.

Разберем подробнее некоторые из этих критериев.

Критерий	Описание
Выходная мощность	Мощность устройства рекомендуется выбирать с учетом резерва в 20-30% от суммарной потребляемой мощности нагрузки. При наличии нагрузки с высокими пусковыми токами (например, электроприборов с электродвигателями) резерв по мощности целесообразно увеличить.
Диапазон рабочего напряжения	Современные релейные стабилизаторы достаточно хорошо работают в сетях с большой просадкой напряжения. Однако при частых значительных колебаниях от устройств этого типа лучше отказаться. Частота срабатываний силовых реле снижает их рабочий ресурс и, конечно, не увеличивает срок службы самих стабилизаторов.
Рабочая температура	Устройства этого типа, как правило, обладают широким диапазоном температуры эксплуатации, однако, при установке стабилизатора в неотапливаемом помещении следует убедиться, что показатели допустимых температур выбранной модели соответствуют фактическим условиям эксплуатации.
Точность стабилизации	Учитывая ступенчатость коррекции напряжения, рекомендуется выбирать устройства с большим количеством силовых реле. Большее число ступеней регулирования обеспечивает лучшую точность его работы.

Сравнение релейных и электронных стабилизаторов

Электронным и релейным устройствам характерна ступенчатость регулирования напряжения на выходе. Дискретность коррекции напряжения в стабилизаторах зависит от количества ступеней регулирования – это полупроводниковые ключи в электронных или электромеханические реле в релейных приборах.

Электронные устройства лучше использовать, когда требуется высокое быстродействие. Релейные аналоги значительно проигрывают по этому показателю – скорость коммутирования электромеханических реле гораздо ниже, чем электронных силовых ключей. К тому же, последние работают совершенно бесшумно в отличие от обычных реле, что делает их куда более пригодными для установки в жилых помещениях.

Большая надежность работы и длительность срока службы электронных стабилизаторов обусловлена полным отсутствием подвижных механических деталей в конструкции. Механика реле подвержена быстрому износу, что особенно проявляется при эксплуатации в сетях с крайне нестабильным сетевым напряжением.

Электронные устройства менее стойки к перегрузкам, которые могут быть причиной перегрева и выхода дорогостоящих силовых ключей из строя. Кроме того, электронные стабилизаторы могут сами вносить искажения в форму выходного сигнала.

Стоимость электронных стабилизаторов значительно выше, чем у релейных: последние в настоящее время стоят значительно дешевле, что делает их гораздо более предпочтительными для организации бюджетной защиты нагрузки, нетребовательной к качеству электропитания.

Характеристика	Релейный стабилизатор	Электронный стабилизатор
Переключение обмоток трансформатора	Электромеханические реле	Полупроводниковые ключи
Тип регулировки напряжения	Дискретный	Дискретный
Быстродействие	Показатели хуже, реакция медленнее (10-20 мс), так как скорость коммутирования электромеханических реле ниже, чем электронных ключей	Показатели лучше (5-10 мс), более быстрая реакция на изменения параметров напряжения
Точность стабилизации	Низкая (5-10%)	Высокая (может достигать 3%)
Уровень шума	Издают щелчки от срабатываний реле	Работают бесшумно
Надежность и длительность срока службы	Показатели хуже из-за быстрого износа коммутационных реле	Показатели лучше из-за полного отсутствия подвижных механических деталей в конструкции
Стойкость к перегрузкам	Показатели лучше, высокая стойкость к перегрузкам	Показатели хуже, слабая перегрузочная способность из-за высокого риска выхода из строя дорогостоящих силовых ключей при перегреве
Добавление искажений в выходной сигнал	Не вносят	Могут вносить
Цена	Невысокая стоимость	Высокая стоимость

Инверторный стабилизатор как альтернатива релейным

Если вы хотите надежно защитить электронные устройства, которыми пользуетесь в квартире или загородном доме, стоит рассмотреть возможность покупки более современных моделей стабилизаторов – инверторных.

Принцип действия этих приборов основан на современных технологиях, которые позволили устранить все недостатки, свойственные предыдущим поколениям стабилизаторов напряжения: устройства мгновенно реагируют на колебания входного напряжения и максимально точно выполняют его регулировку.

Инверторные стабилизаторы компактны и не издают шума при работе. Их преимущества заметны и при длительном использовании:

• не имеют движущихся элементов, которые могли бы выйти из строя из-за механических повреждений;
• оснащены автоматической защитой с восстановлением от перегрева, перегрузок, аварии в сети и короткого замыкания.

Все эти особенности делают инверторные стабилизаторы оптимальным решением для обеспечения качественного электроснабжения в квартире или загородном доме.

Более высокая цена, чем у релейных стабилизаторов, оправдана, ведь вы получаете более надежное и высокотехнологичное устройство, которое прослужит долго.

Схема электрическая стабилизатора

Разработчики электрических и электронных устройств, в процессе их создания, исходят из того, что будущее устройство будет работать в условиях стабильного питающего напряжения. Это необходимо для того, чтобы электрическая схема электронного устройства, во-первых, обеспечивала стабильные выходные параметры в соответствии со своим целевым назначением, а во-вторых, стабильность питающего напряжения защищает устройство от скачков, чреватых слишком большими потребляемыми токами и перегоранием электрических элементов устройства. Для решения задачи обеспечения неизменности питающего напряжения применяют какой-либо вариант стабилизатора напряжения. По характеру потребляемого устройством тока различают стабилизаторы переменного и постоянного напряжения.

Стабилизаторы переменного напряжения

Стабилизаторы переменного напряжения применяют, если отклонения напряжения в электрической сети от номинального значения превышают 10% . Такая норма выбрана исходя из того, что потребители переменного тока при таких отклонениях сохраняют свою работоспособность весь срок эксплуатации. В современной электронной технике, как правило, для решения задачи стабильного электропитания используют импульсный блок питания, при котором стабилизатор переменного напряжения не нужен. А вот в холодильниках, микроволновых печах, кондиционерах, насосах и т.п. требуется внешняя стабилизация питающего переменного напряжении. В таких случаях чаще всего используют стабилизатор одного из трёх типов: электромеханический, главным звеном которого является регулируемый автотрансформатор с управляемым электрическим приводом, релейно- трансформаторный, на базе мощного трансформатора, имеющего несколько отводов в первичной обмотке, и коммутатора из электромагнитных реле, симисторов, тиристоров или мощных ключевых транзисторов, а также чисто электронный. Широко распространенные в прошлом веке феррорезонансные стабилизаторы в настоящее время практически не используются из-за наличия многочисленных недостатков.

Для подключения потребителей к сети переменного тока 50 Гц применяют стабилизатор напряжения на 220 В. Электрическая схема стабилизатора напряжения такого типа изображена на следующем рисунке.

Трансформатор А1 повышает напряжение в сети до уровня, достаточного для стабилизации выходного напряжения при низком входном напряжении. Регулирующий элемент РЭ осуществляет изменение выходного напряжения. На выходе управляющий элемент УЭ измеряет значение напряжения на нагрузке и выдает управляющий сигнал для его корректировки, если это необходимо.

Электромеханические стабилизаторы

В основе такого стабилизатора — использование бытового регулируемого автотрансформатора или лабораторного ЛАТРа. Применение автотрансформатора обеспечивает более высокий КПД установки. Рукоятка регулирования автотрансформатора удаляется, а на корпусе вместо нее соосно устанавливают небольшой двигатель с редуктором, обеспечивающим усилие вращения достаточное для поворота бегунка в автотрансформаторе. Необходимая и достаточная скорость вращения – около 1 оборота за 10 — 20 сек. Этим требованиям удовлетворяет двигатель типа РД-09, который раньше применялся в самопишущих приборах. Управляет двигателем электронная схема. При изменении сетевого напряжения в пределах +- 10 вольт выдаётся команда на двигатель, который поворачивает бегунок до достижения на выходе напряжения 220 В.

Примеры схем электромеханических стабилизаторов приведены ниже: 

Электрическая схема стабилизатора напряжения с использованием логических микросхем и релейного управления электроприводом

Электромеханический стабилизатор на основе операционного усилителя.

Достоинством подобных стабилизаторов является простота реализации и высокая точность стабилизации напряжения на выходе. К недостаткам следует отнести невысокую надёжность из — за присутствия механических подвижных элементов, относительно малую допустимую мощность нагрузки ( в пределах 250 … 500 Вт), малую распространенность в наше время автотрансформаторов и необходимых электродвигателей.

Релейно — трансформаторные стабилизаторы

Релейно — трансформаторный стабилизатор является более популярным в силу простоты реализации конструкции, применения распространенных элементов и возможности получения значительной выходной мощности (до нескольких киловатт), значительно превышающей мощность примененного силового трансформатора. На выбор его мощности влияет минимальное напряжение в конкретной сети переменного тока. Если, к примеру, оно не меньше 180 В, то от трансформатора потребуется обеспечение вольтодобавки 40 В, что в 5,5 раз меньше номинального напряжения в сети. Выходная мощность у стабилизатора во столько же раз будет больше, чем мощность силового трансформатора (если не учитывать КПД трансформатора и максимально допустимый ток через коммутирующие элементы). Число ступеней изменения напряжения, как правило, устанавливают в пределах 3 … 6 ступеней, что в большинстве случаев обеспечивает приемлемую точность стабилизации напряжения на выходе. При вычислении количества витков обмоток в трансформаторе для каждой ступени напряжение в сети принимается равным уровню срабатывания коммутирующего элемента. Как правило, в качестве коммутирующих элементов используют электромагнитные реле — схема выходит достаточно элементарной и не вызывающей затруднений при повторении. Недостатком такого стабилизатора является образование дуги на контактах реле в процессе коммутации, что разрушает контакты реле. В более сложных вариантах схем переключение реле производят в моменты перехода полуволны напряжения через нулевое значение, что предотвращает возникновение искры, правда при условии использования быстродействующих реле или коммутации на спаде предшествующей полуволны. Использование в качестве коммутирующих элементов тиристоров, симисторов или других бесконтактных элементов надёжность схемы резко возрастает, но усложняется из-за необходимости обеспечения гальванической развязки между цепями управляющих электродов и модулем управления. Для этого применяют оптронные элементы или разделительные импульсные трансформаторы. Ниже приведена принципиальная схема релейно — трансформаторного стабилизатора:

Схема цифрового релейно — трансформаторного стабилизатора на электромагнитных реле

Электронные стабилизаторы

Электронные стабилизаторы имеют, как правило, небольшую мощность (до 100 Вт) и необходимую для работы многих электронных устройств высокую стабильность выходного напряжения. Они обычно строятся в виде упрощённого усилителя низкой частоты, имеющего достаточно большой запас изменения уровня питающего напряжения и мощности. На его вход от электронного регулятора напряжения подаётся сигнал синусоидальной формы с частотой 50 Гц от вспомогательного генератора. Можно использовать понижающую обмотку силового трансформатора. Выход усилителя подключен к повышающему до 220 В трансформатору. Схема имеет инерционную отрицательную обратную связь по значению выходного напряжения, что гарантирует стабильность выходного напряжения с неискажённой формой. Для достижения мощности на уровне нескольких сотен ватт используют другие методы. Обычно применяют мощный преобразователь постоянного тока в переменный на основе использования нового вида полупроводников — так называемых IGBT транзисторо.

Эти коммутирующие элементы в ключевом режиме могут пропустить ток в несколько сотен ампер при максимально допустимом напряжении более 1000 В. Для управления такими транзисторами используются специальные виды микроконтроллеров с векторным управлением. На затвор транзистора с частотой в несколько килогерц подают импульсы с переменной шириной, которая меняется по программе, введенной в микроконтроллер. По выходу такой преобразователь нагружен на соответствующий трансформатор. Ток в цепи трансформатора меняется по синусоиде. В то же время напряжение сохраняет форму исходных прямоугольных импульсов с разной шириной. Такая схема используется в мощных источниках гарантированного питания, используемых для бесперебойной работы компьютеров. Электрическая схема стабилизатора напряжения такого типа очень сложна и практически недоступна для самостоятельного воспроизведения.

Упрощенные электронные стабилизаторы напряжения

Такие устройства применяют, когда напряжение бытовой сети (особенно в условиях сельских населенных пунктов) нередко оказывается пониженным, практически никогда не обеспечивая номинальных 220 В.

В такой ситуации и холодильник работает с перебоями и риском выхода из строя, и освещение оказывается тусклым, и вода в электрочайнике долго не может закипеть. Мощности старенького, еще советских времен, стабилизатора напряжения, рассчитанного на питание телевизора, как правило, недостаточна для всех остальных бытовых электропотребителей, да и значение напряжения в сети часто падает ниже уровня, допустимого для подобного стабилизатора.

Существует простой метод для повышения напряжение в сети, путем использования трансформатора мощностью значительно меньшей мощности применяемой нагрузки. Первичная обмотка трансформатора включается непосредственно в сеть, а нагрузка подключается последовательно к вторичной (понижающей) обмотке трансформатора. При правильной фазировке напряжение на нагрузке окажется равным сумме снимаемого с трансформатора и сетевого напряжения.

Электрическая схема стабилизатора напряжения, действующего по этому несложному принципу, приведена рисунке ниже. Когда стоящий в диагонали диодного моста VD2 транзистор VT2 (полевой) закрыт, обмотка I (являющаяся первичной) трансформатора Т1 к сети не подключена. Напряжение на включенной нагрузке почти равно сетевому за минусом небольшого напряжения на обмотке II (вторичная) трансформатора Т1. При открытии полевого транзистора первичная обмотка трансформатора окажется замкнутой, а к нагрузке будет приложена сумма сетевого и напряжения вторичной обмотки.

Схема электронного стабилизатора напряжения

Напряжение с нагрузки, через трансформатор Т2 и диодный мост VD1 подается на транзистор VT1. Регулятор подстроечного потенциометра R1 должен быть выставлен в положение, обеспечивающее открытие транзистора VT1 и закрытие VT2, когда напряжение на нагрузке превышает номинальное (220 В). Если напряжение меньше 220 вольт транзистор VT1 закроется , a VT2 — откроется. Полученная таким способом отрицательная обратная связь сохраняет напряжение на нагрузке примерно равным номинальному значению.

Выпрямленное напряжение с моста VD1 используется и для запитки коллекторной цепи VT1 (через цепь интегрального стабилизатора DA1). Цепочка C5R6 гасит нежелательные скачки напряжения сток-исток на транзисторе VT2. Конденсатор С1 обеспечивает снижение помех, проникающих в сеть в процессе работы стабилизатора. Номиналы резисторов R3 и R5 подбирают, получая наилучшую и устойчивую стабилизацию напряжения. Выключатель SA1 обеспечивает включение и выключение стабилизатора и нагрузки. Замыкание выключателя SA2 отключает автоматику, стабилизирующую напряжение на нагрузке. Оно в таком варианте оказывается максимально возможным при текущем напряжении в сети.

После включения собранного стабилизатора в сеть, подстроечным резистором R1 устанавливают на нагрузке напряжение, равное 220 В. Нужно учесть, что вышеописанный стабилизатор не может устранить изменения сетевого напряжения, превышающие 220 В, или оказавшиеся ниже минимального, использованного при расчете обмоток трансформатора.

Замечание: В некоторых режимах работы стабилизатора мощность, рассеиваемая транзистором VT2, оказывается весьма значительной. Именно она, а не мощность трансформатора, может ограничить допустимую мощность нагрузки. Поэтому следует позаботиться о хорошем отводе тепла от этого транзистора.

Стабилизатор, устанавливаемый в сыром помещении, нужно обязательно поместить в заземленный металлический корпус.

Сетевой стабилизатор напряжения | Микросхема

Поводом для публикации статьи про сетевые стабилизаторы напряжения послужил комментарий одного из наших уважаемых радиолюбителей в заметке про мощные стабилизаторы напряжения, обеспечивающие ток нагрузки до 3 ампер.

Здесь рассмотрим именно сетевые стабилизаторы напряжения бытового назначения, т.е. которые обеспечивают на выходе стандартное для многих стран (хотя далеко не всегда оно таковое – прим. AndReas) потребительское напряжение 220 вольт. Так вот, при девиации сетевого напряжения на входе такого стабилизатора они призваны приводить его к номиналу 220 вольт на выходе. Таким образом, обеспечивается стабильное и бесперебойное питание бытовых приборов или оргтехники, что способствует значительному продлению срока эксплуатации бытовой техники.

Не буду загружать вас, уважаемые радиолюбители, теоретическим материалом, поскольку здесь и так все ясно. Схем различных сетевых стабилизаторов напряжения масса. Большинство из них также уже содержат фильтры от ВЧ помех и прочие «навороты». Но фирмы при покупке у них готового сетевого стабилизатора напряжения всегда «до кучи» пытаются «навалить» «левого», уже ненужного товара, например, сетевые фильтры. А цена на данные устройства порой доходит до абсурда.

Для начала небольшая ремарка. Если вы зашли на эту страничку, чтобы просто найти подходящий стабилизатор для себя, то можете поискать, например, здесь. Некоторые модели вполне заслуживают внимания.

Поскольку речь в комментарии зашла про сетевые стабилизаторы напряжения торговой марки Defender, то остановлюсь на них чуточку подробнее. Если изучить номенклатуру предлагаемых ими стабилизаторов, то в описании практически каждого устройства написано одно и то же назначение, а именно: предназначен для защиты электропитания бытовой аудио- и видеотехники, компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от длительного повышения или понижения напряжения в сети, импульсных помех, а также для защиты от высокого напряжения.

Лично я для компьютера и другой маломощной цифровой электроники, вместо каких бы то ни было сетевых стабилизаторов, использую источник бесперебойного питания (или инвертор или преобразователь — кому как нравится). Вот это крайне полезное устройство во всех отношениях. Оно и от девиации напряжения спасает (кстати, в некоторые современные модели таких инверторов уже встроены стабилизаторы), и от его совершенного падения до нуля, да и от помех защищает.

А сетевые стабилизаторы напряжения не то чтобы необходимы, но рекомендованы приборам с электродвигателями и низкочастотными трансформаторами. А действительно необходимы они этим самым приборам за городом, на даче, т.е. там, где на выделенной вам электролинии напряжение много меньше даже 180 вольт.

Ну да ладно, лирику в сторону, продолжаем по существу. Как мне стало известно, в сетевых стабилизаторах напряжения Defender AVR применяется автотрансформаторная схема с цифровым управлением, а раньше использовалась схема с аналоговым управлением. Пример схемы с аналоговым управлением:

Более про бытовые стабилизаторы Defender никаких данных, к сожалению, найти не удалось. Вообще подобные фирмы неохотно раскрывают, так сказать, коммерческую тайну. Хотя, было бы что скрывать, если подобных разработок полно в общем доступе (прим. авт. AndReas). Но мы подготовили ещё несколько схем сетевых преобразователей напряжения. Не думаю, что все производители подобных устройств могут предложить что-то кардинально новое. Все их, так называемые, разработки основаны на общедоступных схемотехнических решениях. Вот один из них:

Сетевой стабилизатор напряжения, схема которого представлена чуть выше, включает последовательно с нагрузкой одну, две или три дополнительных обмотки трансформатора при девиации сетевого напряжения. Если сетевое напряжение ниже необходимого, то дополнительные обмотки включаются синфазно с сетью, и напряжение на нагрузке становится больше сетевого. Если напряжение сети становится выше нормы, то обмотки включаются в противофазе с сетевым напряжением, приводя к уменьшению напряжения на нагрузке. Трансформатор на схеме обозначен Т1, а дополнительные обмотки римскими цифрами IV, V, VI. Компараторы DA3…DA8 настроены на срабатывание в зависимости от уровней сетевого напряжения 250 В, 240 В, 230 В, 210 В, 200 В и 190 вольт соответственно. Если напряжение сети превышает указанные уровни, то на выходах (вывод 9) тех компараторов, для которых выполняется указанное условие, действует напряжение высокого логического уровня (логической 1), составляющее около 12 В. Таким образом, разница уровней срабатывания компараторов составляет 10 В, или примерно 5 % сетевого напряжения. Уровни срабатывания компараторов DA5 и DA6 отличаются на 20 вольт. Это соответствует зоне регулирования 220 В ± 5%. Следует заметить, что государственными стандартами установлено допустимое сетевое напряжение от 187 В до 242 В. Данный же стабилизатор, как видно, обеспечивает более высокую точность поддержания величины сетевого напряжения. Это можно отразить так:

Вместо указанных на схеме компараторов можно применить микросхему К1401СА1. В качестве стабилизаторов применены КР142ЕН8Б. Диодные мостики VD1 и VD2 можно заменить на КЦ402…КЦ405, КЦ409, КЦ410, КЦ412. VD4…VD7 – любые с допустимым обратным напряжением более 15 В и прямым током более 100 мА. Оксидные конденсаторы — К50-16, К50-29 или К50-35; остальные— КМ-6, К10-17, К73-17. Реле К1 — К5 — зарубежного производства Bestar BS-902CS. Реле этого типа имеют обмотку сопротивлением 150 Ом, рассчитанную на рабочее напряжение 12 В, и контактную группу переключающего типа, рассчитанную на коммутацию напряжения 240 В при токе 15 А. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ50х40. Обмотка I намотана проводом ПЭВ-2 0,9 и содержит 300 витков; обмотка II —21 виток провода ПЭВ-2 0,45; обмотка III — 14 витков провода ПЭВ-2 0.45; обмотки IV, V, VI содержат по 14 витков провода ПБД 2.64. Удобно использовать стандартный трансформатор типа ОСМ1-0.63, у которого все обмотки, кроме первичной (она содержит 300 витков), удалены, а вторичные обмотки намотаны в соответствии с приведенными выше данными. При изготовлении трансформатора одноименные выводы обмоток I, IV, V, VI следует пометить (на схеме обозначены точками). Номинальная мощность такого трансформатора составляет 630 Вт. К данному сетевому стабилизатору напряжения можно подключить нагрузку до 3 киловатт. Если точность поддержания выходного напряжения нужна ниже, то число вторичных обмоток трансформатора Т2 можно снизить до двух, а их напряжение увеличить с 10 вольт до 15 вольт. При этом число компараторов также уменьшится, а пороги их срабатывания следует установить соответственно напряжениям вторичных обмоток Т2.

Настройка этого сетевого стабилизатора следующая:

Самыми простыми в схемотехническом отношении являются электромеханические сетевые стабилизаторы напряжения. Основными компонентами такого типа приборов являются автотрансформатор и электродвигатель, например, РД-09 со встроенным редуктором, который вращает движок автотрансформатора.

Все очень просто. Контроль сетевого напряжения осуществляет электронная схема, которая при его девиации подает сигналы электродвигателю на вращение ротора по часовой или против часовой стрелки. Вращаясь, ротор перемещает движок автотрансформатора, обеспечивая тем самым стабильное выходное напряжение. Вот несколько схем электромеханических сетевых стабилизаторов:

Ещё одной разновидностью сетевых стабилизаторов напряжения являются релейные. Они обеспечивают более высокую выходную мощность вплоть до нескольких киловатт. Мощность нагрузки даже может превосходить мощность самого трансформатора. При выборе мощности трансформатора учитывается минимально возможное напряжение в электрической сети. Если, например, минимальное напряжение сети не менее 180 вольт, то от трансформатора требуется вольтодобавка 40 вольт, т.е. в 5,5 раз меньше сетевого напряжения. Во столько же раз выходная мощность всего стабилизатора будет больше мощности силового трансформатора. Количество ступеней регулирования напряжения обычно не превышает 3…6, что обеспечивает достаточную точность поддержания выходного напряжения. Вот некоторые схемы стабилизаторов релейного типа:

Дополнительно можете ознакомиться со следующими схемами, описанием работы и конструкциями сетевых стабилизаторов напряжения:

Скачать схему сетевого стабилизатора на 6 киловатт

Скачать схему сетевого стабилизатора с микроконтроллерным управлением

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: полезно собрать

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Стабилизатор сетевого напряжения
Мощный стабилизатор напряжения

Релейный стабилизатор напряжения: устройство + фото

В этой статье наш сайт «Все-электричество» расскажет, как сделать выбор релейного стабилизатора напряжения. На сегодняшний день многие люди используют бытовые приборы в доме. Каждый прибор вам необходимо будет защитить от изменений в электрическом токе. Также вам необходимо будет обеспечить стабильное напряжение. Релейный стабилизатор напряжения поможет обеспечить надежную защиту.

Благодаря этому устройству вы сможете обеспечить надежную защиту приборов. Стандартный уровень напряжения должен составлять 220 Вольт. Релейный стабилизатор можно встретить практически везде. Он считается достаточно популярным и распространенным. Его популярность обеспечена простой конструкцией.

Релейный стабилизатор напряжения и его конструкция

Перед тем как использовать этот прибор вам необходимо будет изучить его принцип работы. Релейный стабилизатор напряжения имеет автоматический трансформатор и электронную схему, которая будет управлять его работой. Также он имеет реле, которое защищено надежным корпусом. Этот прибор считается вольтодобавочным. Это означает, что устройство будет только добавлять ток при низком напряжении.

Добавление вольт будет происходить благодаря подключению обмотки. Обычно этот вид трансформатора может иметь 4 обмотки. Если электрическая сеть предоставит слишком сильный ток, тогда автоматический трансформатор сможет вычесть необходимое количество вольт. Схема релейного стабилизатора включает в себя:

1. Вольтодобавочный трансформатор.
2. Реле.
3. Микросхему управления.

Это главные схемы релейного стабилизатора. Кроме этого, конструкция также может в себя включать и дополнительные элементы. Также вы можете встретить устройства, которые имеют дисплей. У нас вы можете прочесть про феррорезонансные стабилизаторы.

Принцип работы релейного стабилизатора

У многих возникает вопрос, каким образом работает релейный стабилизатор? Измерение тока проводит электронная схема. После получения данных происходит сравнение тока, который должен быть на выходе. В конце будет рассчитываться разница вольт.

После получения данных устройство самостоятельно подбирает необходимую обмотку. После подключения реле напряжение будет достигать необходимого уровня.

Особенности работы

Работа этого устройства считается достаточно простой. Это устройство способно регулировать ток ступенчато. В результате этого при подключении обмотки ток будет увеличиваться или уменьшаться на определенную величину. Иногда их уровень может не соответствовать норме. Подобное последовательное срабатывание может вызывать дополнительные скачки напряжения.

Если детально изучить его работу, тогда можно будет понять, что реле быстро переключает обмотки. В результате этого скачки напряжения считаются незначительными. Их заметность может возникнуть в результате скачков входного тока. Если вы используете высокоточное оборудование, тогда техника может выйти из строя. Постоянная подача тока будет практически невозможной.

Если вы посмотрите напряжение и дисплей будет показывать 220 Вольт, тогда возможно вы попали на плохого производителя. Производители могут специально запрограммировать устройство, чтобы оно постоянно показывало 220 Вольт.

Обычно для стабилизации напряжения прибору необходимо тратить до 0,15 секунд. Релейные стабилизаторы также могут прекращать подачу выходного тока. Это может произойти в том случае, когда на входе появляется минимально допустимый ток. Если напряжение стабилизируется, тогда стабилизатор возобновит свою работу. Восстановление тока происходит в течение 0.6 секунд. У нас вы можете прочесть про защиту электропроводки  помощью стабилизатора.

Преимущества релейного стабилизатора

Теперь вы уже знаете принцип работы этого устройства. Теперь вам необходимо будет узнать о преимуществах этого устройства. К основным преимуществам на сегодняшний день можно отнести:

1. Небольшие размеры. Этот процесс обусловлен только тем, что вольтодобавочный трансформатор способен только компенсировать разницу между вольтами.
2. Широкий диапазон величин напряжения.
3. Достаточно широкий спектр рабочей температуры. Некоторые модели могут работать при температуре от -40 до +40 градусов.
4. Низкий уровень шумности.
5. Низкий уровень чувствительности.
6. Допустимая длительная перегрузка составляет до 110 процентов.

Также многие производители сообщают, что эта продукция может работать на протяжении длительного времени.

Недостатки релейного стабилизатора

Как и любая другая продукция, релейные стабилизаторы тоже имеют определенные недостатки. Недостатки обусловлены принципом работы и схемой построения этого устройства. Его слабым местом работы считается реле. Некачественное реле может стать причиной преждевременного выхода реле из строя. Кроме этого, во время переключения реле вы сможете услышать посторонний шум.

Еще к одному весомому недостатку считается принцип ступенчатого выравнивания тока. Во время переключения обмоток будут происходить значительные скачки напряжения. ВО время переключения реле можно будет увидеть, как мерцают светодиодные лампы.

Важно знать! Если вы желаете приобрести себе дешевую продукцию, тогда вам необходимо выбрать стабилизатор, мощность которого будет превышать на 30 процентов мощность всех приборов в доме.

Правила эксплуатации прибора

Если вы планируете выбрать релейный стабилизатор, тогда вам необходимо будет проводить его регулярное обслуживание. Проводить осмотр устройства необходимо каждый год. Во время проведения осмотра вам следует обратить внимание:

• Уровень надежности всех соединений проводов.
• Уровень циркуляции воздуха в работе системы.
• Наличие всех повреждений.
• Правильность работы измерительных приборов.

Если вы увидите ослабленные соединения или загрязненность, тогда вам необходимо будет отключить стабилизатор и устранить проблемы. Помещение, в котором установлен стабилизатор обязательно должно быть сухим. Влажность воздуха не должна превышать 80 процентов. Во время эксплуатации все вентиляционные отверстия должны быть открыты. Также вам обязательно необходимо выполнить заземление этого устройства.

Читайте также: стабилизатор напряжения своими руками.

Преимущества релейных стабилизаторов напряжения «Бастион»

Стабилизатор релейного типа. Принцип работы

Принцип работы стабилизаторов напряжения релейного типа основан на методе ступенчатого регулирования выходного напряжения путем подключения необходимого числа обмоток трансформатора с помощью нескольких реле, управляемых электронным процессором или аналоговой схемой управления.

Использование такого принципа работы позволяет полностью исключить подвижные части в конструкции стабилизатора, что делает его работу более надёжной и быстрой.

Последовательность операций релейного стабилизатора следующая: на первом этапе стабилизатор релейного типа определяет уровень напряжения входного сигнала с помощью электронной схемы управления, на втором этапе электронная схема даёт команду на включения необходимых силовых реле для стабилизации напряжения на необходимом уровне.

Так как каждое реле подключает фиксированное количество обмоток трансформатора, то регулирование напряжения на выходе происходит ступенчато. Точность регулирования напряжения определяется числом силовых реле, установленных в стабилизаторе. Чем больше реле, тем выше будет точность регулирования выходного напряжения. Однако увеличение числа реле приводит к более частому срабатыванию реле, что сопровождается более частыми мини скачками напряжения.

Обычно релейные стабилизаторы имеют четыре реле. Что позволяет достичь точности регулирования в 8 процентов. Увеличение числа реле до шести даёт возможность улучшить точность до 5-6%.

Стабилизаторы релейного типа работают в широком диапазоне входного напряжения, имеют достаточную точность стабилизации выходного напряжения, не вносят искажений во внешнюю сеть, эффективно работают при значительных изменениях нагрузки, обеспечивают надежную защиту от перегрузки и короткого замыкания. Стабилизаторы релейного типа не вносят искажений в правильную форму выходного сигнала, не меняют частоту тока.

Стабилизаторы напряжения релейного типа эффективно защищают бытовые и промышленные приборы и оборудование, эффективны для защиты питания компьютерной техники и оборудования связи. Релейные стабилизаторы напряжения надежно работают с котлами отопления, циркуляционными насосами, холодильниками и кондиционерами. Не рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения релейного типа для питания осветительных приборов, так как ступенчатый тип стабилизации приводит к заметному мерцанию ламп освещения.

Достоинства релейных стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения релейного типа:

• имеют сравнительно низкую стоимость и большой срок эксплуатации;

• эффективно работают в широком диапазоне входного напряжения;

• обеспечивают достаточную точность стабилизации напряжения для работы приборов и оборудования;

• имеют высокую скорость срабатывания, примерная скорость стабилизации 100 — 200 Вольт в секунду;

• обладают большой перегрузочной способностью, возможностью работы с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи;

• не вносят изменений в форму графика напряжения;

• работоспособны в широком диапазоне температур;

• имеют небольшие габариты и небольшой вес;

• могут работать с нулевой нагрузкой.

Недостатки релейных стабилизаторов напряжения

Срок службы релейного стабилизатора существенно зависит от качества используемых реле. Точность стабилизации напряжения релейного стабилизатора не достаточна для использования их в системах освещения. Стабилизаторы напряжения релейного типа издают характерные щелчки при срабатывании реле.

Преимущества релейных стабилизаторов напряжения «Бастион»

Компания «Бастион» производит широкую линейку стабилизаторов напряжения релейного типа под торговыми марками TEPLOCOM и SKAT. Высокое качество стабилизаторов напряжения серии TEPLOCOM и SKAT обеспечивается эффективной системой контроля качества производителя. Стабилизаторы соответствуют всем требованиям ГОСТ РФ, требованиям ТС, европейским требованиям безопасности продукции.

Релейные стабилизаторы напряжения TEPLOCOM и SKAT:

• эффективно работают в широком диапазоне входного напряжения от 140 до 290 Вольт;

• имеют микропроцессорное управление, что позволяет эффективно и безопасно выполнять коммутацию обмоток трансформатора. Микропроцессорное управление помогает осуществлять коммутацию обмоток трансформатора в момент перехода графика напряжения через ноль, что позволяет существенно снизить износ силовых реле и исключить искрение на контактах реле;

• имеют высокую скорость срабатывания за счет использования микропроцессорной платы управления;

• обладают большой перегрузочной способностью, возможностью работы с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи;

• не вносят изменений в форму графика напряжения;

• работоспособны в широком диапазоне температур. Выпускаются специальные уличные стабилизаторы напряжения, имеющие герметичное исполнение;

• имеют маленькие габариты, низкий вес и современный дизайн;

• могут работать с нулевой нагрузкой;

• имеют несколько степеней защиты от аварии в сети или аварии по линии нагрузки. Приборы имеют эффективную защиту от высокочастотных электрических помех;

• Стабилизаторы напряжения TEPLOCOM и SKAT имеют длительный заводской срок гарантии — 5 лет!

Читайте также:

Ремонт релейного стабилизатора напряжения | Электрик

Во многих квартирах особенно сельской местности в доме обязательно стоит стабилизатор.
Некоторые хозяева используют его для работы особо «чувствительной» техники, газовых котлов, холодильников и другой подобной бытовой техники.

Некоторые более заботливые владельцы, устанавливают стабилизатор «на весь дом», такие стабилизаторы, как правило, обладают не малыми габаритами и весом и мощность их начинается от 7 — 10 кВт и больше.

Именно о таких стабилизаторах мы и поговорим в этой статье, а собственно о их ремонте и поиске неисправности, так как и каждая техника они выходят из строя.
В этой статье мы рассмотрим ремонт релейного стабилизатора известной китайской фирмы «Forte — ACDR — 10000» на 10кВт.

Но прежде чем приступить к ремонту, давайте разберемся в природе его устройства.
Релейный стабилизатор состоит из нескольких частей, собранных в единую систему:

Автоматический трансформатор — самая тяжелая его часть, это большой железный сердечник с несколькими обмотками соединенными по принципу автотрансформатора. Несколько концов толстого медного провода выходящих с трансформатора, коммутируются с помощью реле, количество которых зависит от обмоток и ступеней переключения.

Элементы управления — силовые элементы с помощью которых и осуществляется переключения обмоток и пуск с задержкой. В релейных стабилизаторах роль таких элементов выполняют реле, ну а в «моделях по дороже», в роли таких элементов могут служить полупроводниковые элементы — симисторы которые имеют куда больший ресурс работы на «переключение».

Блок управления — основная плата устройства с установленным на нее микропроцессором, с соответствующей прошивкой который запрограммирован на переключения и управления силовыми элементами (реле). При заранее определенных ступенях напряжения, переключаются соответствующие обмотки автотрансформатора. В случаях когда это не возможно, по причине поломки, выдается «ошибка» и стабилизатор пере запускается или отключается. Там же предусмотрена и схема задержки на включения (например 120 секунд).

Блок индикации и измерения напряжения — плата, как правило, установленная на лицевой панели  (крышке) стабилизатора. Там же, на ней установлены «цифровые индикаторы» или дисплей.
Кроме них, могут быть установлены и элементы управления, например включения «задержки».

Стабилизатор постоянно сравнивает входной уровень напряжения с номинальным и «решает» либо добавить, либо уменьшить определенное количество вольт в «домашнюю» электросеть. Осуществляются такие решения подключением либо отключением (переключением) необходимых обмоток, в данном случае с помощью реле.

Во всех стабилизаторах существует система защиты которая проверяет входные и выходные напряжения, ток, температуру на соответствие номинальным значением и условиям эксплуатации. Защитные механизмы у каждого стабилизатора свои, но можно выделить несколько основных:

• Пределы стабилизации (входное и выходное напряжение)

• Отношение выходного напряжения к входному

• Превышение тока нагрузки (перегрузка)

• Перегрев трансформатора, превышение температуры внутри устройства

• Невозможность «переключить» обмотку (при выходе из строя элементов управления)

Выполняем ремонт

Самой частой причиной поломки таких стабилизаторов являются реле, переключающие обмотки трансформатора. В следствие многоразовых переключений контакты реле могут выгорать, заклинивать, а может перегореть и самая катушка.

Если выходное напряжение исчезает или появляется индикация «ошибка» – необходимо проверить все реле. Сначала осмотрев внешне и если никаких видимых повреждений незаметно, то разобрать корпус каждого реле.
Сразу станет заметно какие контакты на сколько изношены, а где и вовсе сгоревшие.

В данном стабилизаторе, неисправность проявлялась в виде отключения стабилизатора по «ошибке» что сопровождалось звуковой индикацией. Отключался он не всегда, а только при сильно пониженном напряжение, но в приделах нормы стабилизации. — где то около 175 вольт. Отключался в независимости от нагрузки на выходе что явно отметало как причину общую перегрузку. Перед выключением слышно как несколько раз пощелкивают реле.

Как позже выяснилось, блок управления давал команду реле переключится на другую обмотку, но так как физически обмотки переключенными не были то и вылетала «ошибка» и стабилизатор попросту выключался.

Разобрав все пластмассовые крышки реле было обнаружено подгорание на двух реле, но в одном из них контактная площадка которая должна подключать обмотки, полностью выгорела и «контакт» был попросту невозможен, хоть реле и щелкало чтобы замкнуть пластины.

Мог еще произойти и такой случай при котором контакты могли б залипнуть друг к другу и в итоге несколько обмоток трансформатора окажутся короткозамкнутыми. Трансформатор начнет перегреваться и если не сработает защита то может и перегореть одна из обмоток автотрансформатора. Кстати говоря, подобная опасность присуща не только релейным стабилизаторам но и симисторным.

Очень часто в релейных стабилизаторах выходят из строя транзисторные ключи, которые в разных моделях стабилизаторов могут собираться на разных типах транзисторов. Когда при прозвоне радиоэлементов схемы были обнаружены неисправные «усилители», их необходимо заменить на такие же по параметрам.

Профилактическая мера по восстановлению слегка подгоревших реле стабилизатора довольно простая и состоит из таких действий:

1. снимаем крышку реле
2. снимаем пружину, чтоб освободить подвижный контакт реле
3. каждый подвижный и неподвижный контакт нужно зачистить с помощью мелкой наждачки
4. промыть контактные площадки спиртом
5. после высыхания спирта, покрыть защитным средством KONTAKT S-61

При более сильном и значительном обгорание контактов реле и если нет возможности его заменить можно поступить следующим образом: по возможности почистить контакты реле (методом описанным выше) и поменять реле местами.
То — есть там где в стабилизатора самая часто используемая обмотка на которой постоянно обгорает реле, поставить «новое» реле, а «подуставшее» реле поставить на место того реле что сохранилось в хорошем состояние, там оно прослужит еще много времени.

В случае полного выгорания контактной площадки реле, его нужно заменить на новое.
Но когда нет времени ждать посылки с новым реле или есть желание попробовать восстановить обгоревшую часть пластины самостоятельно, можно поступить как сделал я.

В таких же соотношениях размеров, был вырезан кусок медной жилы которая была закреплена по всей длине пластины припоем, предварительно залудив жилу и саму пластину. Но так чтоб место контакта припадало все таки на медную часть, а не на припой.

При наличии мощной точечной сварки, все это лучше было сварить  для большей надежности на случай возможного нагрева пластины.
Но так как в данном устройстве реле было заменено и поставлено на место где не происходит обгорания, например на понижающую часть обмотки, то и беспокоится не о чем.

Другие неисправности

Кроме явных механических проблем с реле и выхода из строя «усилителей» представленных в виде ключевых транзисторов, могут встречаться и другие поломки уже на плате блока управления: холодная пайка, отслаивающиеся дорожки на плате, заусеницы в местах пайки, шарики от припоя и отхождения контактов в штырьковых соединениях — вот лишь малое что может послужить причиной неисправной работы стабилизатора.

Иногда встречается такая неполадка как хаотическое отображение сегментов на дисплее,в то же время может наблюдаться хаотическое включение реле. Частой причиной такого поведения есть «холодная пайка» кварцевого резонатора который работает на частоте 8 — 16 мегагерц, плохой его пропай ведет к неправильной работе микропроцессора.
По этому всю заднюю часть платы лучше сразу осмотреть по поводу плохой пайки, заусениц или шариков с припоя которые там часто бывают в виду быстрой пайки плат монтажниками которые ее собирают.

Затем можно осмотреть плату на дефекты радиоэлементов. Очень часто со временем электрические конденсаторы вздуваются и выходят из строя, выявить это будет не сложно. Их необходимо заменить на аналогичные.
Кроме того в стабилизаторе был выявлен клеммник с трещиной, который не мог обеспечить надежный контакт мощного силового кабеля. Такой клеммник ввиду невозможности создать достаточную затяжку провода, мог нагреваться и тем самим со временем еще и усугубить надежность контакта.

Диагностика

Но после ремонта стабилизатора или даже на этапе диагностики неисправности, возникает необходимость проверить работу устройства в разном диапазоне напряжений, как повышенных так и пониженных.

В мастерских для этих целей служит ЛАТР или лабораторный автотрансформатор регулируемого типа. Его подключают на вход проверяемого стабилизатора и уже изменяя напряжения на входе, имитируя перепады в сети, смотрят на поведение стабилизатора, справляется ли он с работой в номинальных (паспортных) пределах напряжения.

Но так как у меня нет соответствующего регулируемого автотрансформатора, то мы пошли немного другим путем. Была собрана определенная «схема»:

1. На входе стабилизатора, последовательно фазе была подключена лампочка примерно 60ват, мощность лампочки подбирается экспериментальным путем.

2. На выходе в роли нагрузки был подключен обычный сетевой шуруповерт или дрель (400 — 1000 Ват) с кнопкой плавной регулировки оборотов.

Во время работы шуруповерта на минимальных оборотах, лампочка которая включена на входе последовательно — не светится. Стабилизатор при этом запущен и работает без проблем.
Начинаем плавно увеличивать обороты шуруповерта, лампочка при этом светит все ярче.
Чем интенсивней яркость лампочки, тем больше проседает напряжение на входе стабилизатора, что естественно видно на индикации дисплея. Кроме того, при уменьшению напряжения на входе , слышно как переключаются обмотки трансформатора и щелкают реле.
Таким не хитрым способом можно проследить правильно ли работает стабилизатор, при условие что в вашей домашней же сети будет нормальное напряжение (220 — 240 вольт).

Как видим, отремонтировать стабилизатор напряжения можно и в домашних условиях. Ну или по крайней мере можно разобрать и определить поломанный узел и оценить стоимость работ по его восстановлению или замене. Предполагается что человек который приступит к ремонту стабилизатора, будет обладать базовыми знаниями в электричестве и электронике и будет иметь минимальный набор инструментов, паяльник, мультиметр и мелкий инструмент.
Следует быть осторожным работая с напряжением при диагностике и проверке работы.Все остальные работы по ремонту и замене производятся в обесточенном состояние.

Релейный стабилизатор напряжения 220V без разрыва цепи

В статье рассматривается возможность безразрывного переключения цепей переменного тока с помощью электромеханических реле. Показана возможность уменьшения эрозии контактов реле и, как следствие повышение долговечности и уменьшение помех от работы на примере стабилизатора напряжения сети для квартиры.

Содержание / Contents

Встретил в интернете рекламу на сайте ООО «Прибор», г. Челябинск:
Стабилизаторы напряжения марки Селен, выпускаемые нашим предприятием, основаны на принципе ступенчатого регулирования напряжения путем безразрывного переключения обмоток автотрансформатора (патент на изобретение № 2356082). В качестве ключей используются мощные быстродействующие реле.
Приведены картинки переключений (слева «Селен», справа — с обычными характеристиками)

Меня эта информация заинтересовала, я вспомнил, что в кинопередвижке «Украина» тоже было безразрывное переключение напряжения — там, на время переключения между смежными контактами переключателя подключался проволочный резистор. Я стал искать в интернете, что-либо полезное по этому поводу. Ознакомиться с изобретением № 2356082 я не смог.

Мне удалось найти статью «Типы стабилизаторов напряжения», где рассказывалось о возможности подключения диода к контактам реле в момент переключения. Идея заключается в том, чтобы в переменном напряжении произвести переключение во время положительного полупериода. При этом можно подключить диод параллельно контактам реле на время переключения.

Что дает такой способ? Переключение 220В меняется на переключение всего 20В, и так как нет разрыва тока нагрузки, то и практически нет дуги. Кроме того, при малых напряжениях дуга практически не возникает. Нет дуги — контакты не подгорают и не изнашиваются, надежность увеличивается в 10 и более раз. Долговечность контактов будет определяться только механическим износом, а он составляет 10 миллионов переключений.

На базе этой статьи были взяты самые обычные реле и измерены время отключения, время нахождения в разорванном состоянии и время включения. Во время измерений увидел на осциллографе дребезг контактов, который вызывал большое искрение и эрозию контактов, что резко уменьшает ресурс работы реле.

Для реализации и проверки этой идеи был собран релейный стабилизатор переменного тока мощностью 2 кВт, для питания квартиры. Вспомогательные реле подключают диод только на время переключения основного реле во время положительного полупериода. Оказалось, что реле имеют значительные времена задержки и дребезга, но, тем не менее операцию переключения удалось умесить в один полупериод.

Состоит из автотрансформатора переключаемого как по входу, так и по выходу при помощи реле.
В схеме применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером. Выходное напряжение через делитель R13, R14, R15, R16 поступает на вход микроконтроллера через конденсатор C10.
Питание реле и микросхемы осуществляется через диод D3 и микросхему U1. Кнопка SB1 совместно с резистором R1 служат для калибровки стабилизатора. Транзисторы Q1-Q4 — усилители для реле.
Реле Р1 и Р2 — основные, а реле Р1а и Р2а совместно с диодами D1 и D5 и замыкают цепь во время переключения основных реле. Для уменьшения времени отключения реле в усилителях реле, применены транзисторы BF422 и обмотки реле шунтированы диодами 1N4007 и диодами Зенера на 150 Вольт, включенными встречно.
Для уменьшения импульсных помех, попадающих из сети, на входе и выходе стабилизатора стоят конденсаторы C1 и C11.
Трехцветный светодиод индицирует уровни напряжения на входе стабилизатора: красный — низкое, зеленый — норма, синий — высокое.Программа написана на языке СИ (mikroC PRO for PIC), разбита на блоки и снабжена комментариями. В программе применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером, что позволило упростить схему. Микропроцессор применен PIC16F676.
Блок программы zero ожидает появление спадающего перехода через ноль
По этому перепаду происходит либо измерение величины переменного напряжения, либо начинается переключение реле.
Блок программы izm_U измеряет амплитуды отрицательного и положительного полупериодов

В основной программе производиться обработка результатов измерений и если необходимо дается команда на переключение реле.
Для каждой группы реле написаны отдельные программы включения и выключения с учетом необходимых задержек R2on, R2off, R1on и R1off.
5-й бит порта C задействован в программе для подачи импульса синхронизации на осциллограф, чтобы можно было посмотреть на результаты эксперимента.

При изменении входного напряжения в пределах 195-245 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 7%. При изменении входного напряжения в пределах 185-255 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 10%
Выходной ток в длительном режиме 9 А.При сборке использован трансформатор ТПП 320-220-50 200 Вт. Обмотки его соединены на 240 Вольт, что позволило уменьшить ток холостого хода. Основные реле TIANBO HJQ-15F-1, а вспомогательные LIMING JZC — 22F.
Все детали установлены на печатной плате, закрепленной на трансформаторе. Диоды D1 и D5 должны выдерживать ток 30-50А в течение времени переключения (5-10 мсек).


Прибор повешен на стене и закрыт кожухом из жести

Налаживание устройства заключается в проверке безобрывного переключения и установке номинального напряжения 220 Вольт с помощью построечного резистора R15 и кнопки SB1.
Необходимо подать на вход напряжение от ЛАТР’а через лампу накаливания мощностью 100 — 150 Вт, установить напряжение 220 Вольт и удерживая кнопку добиться зеленого свечения, вращая построечный резистор.
После этого кнопку отпустить, вольтметр подключить к выходу устройства и вращая ЛАТР проверить пороги переключения: нижний 207 Вольт и верхний 232 вольта. При этом лампа накаливания при переключениях не должна вспыхивать или светиться, что свидетельствует о правильной работе. Также работу безобрывного переключения можно увидеть на осциллографе, для этого надо подключить внешний запуск к порту RC5 и наблюдать выходное напряжение стабилизатора в, изменяя входное напряжение. В моменты переключений синусоида на выходе не должна разрываться.
При напряжении на выходе меньше 187V горит красный диод, а зеленый мигает.
При напряжении на выходе больше 242V горит синий диод, а зеленый мигает.

Стабилизатор работает у меня 3-й месяц и показал себя очень хорошо. До этого у меня работал стабилизатор предыдущей разработки «Стабилизатор напряжения сети на PIC12F675 (релейный) 1,8 кВт». Он работал хорошо, но иногда в момент его переключения срабатывал источник бесперебойного питания компьютера. С новым стабилизатором эта проблема исчезла безвозвратно.

Учитывая, что в реле резко уменьшилась эрозия контактов (практически нет искрения), можно было бы в качестве основных использовать менее мощные реле (LIMING JZC — 22F).

Довольно сложно было подобрать в программе время задержки реле.
Для такого включения желательно применять более быстродействующие реле.a) Безобрывное переключение цепей переменного тока с помощью реле — вполне реальная и разрешимая задача.
b) Можно в качестве вспомогательного реле применить тиристор или симистор, тогда на реле не будет падения напряжения, а симистор за 10 мсек не успеет нагреться.
c) В таком режиме искрение контактов резко уменьшается, а долговечность возрастает, и уменьшаются помехи от переключений реле1. Статья «Типы стабилизаторов напряжения» на сайте «Энергосбережение в Украине»
2. Официальный web-сайт предприятия ООО «Прибор», г. Челябинск
3. Даташиты на деталиСхема, чертеж печатной платы и программа с прошивкой
▼ Shema.zip  211.09 Kb ⇣ 189
▼ Plata.zip  24.09 Kb ⇣ 172
▼ Soft_V4.zip  4.97 Kb ⇣ 184
▼ Схема стабилизатора LOGIC POWER MVR 5K(relay) LPS-1500RV без микроконтроллеров  427.96 Kb ⇣ 29

Иван Внуковский,
Украина, г. Днепропетровск

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

 

Конструкция и принцип действия классических автомобильных регуляторов напряжения

АВТО ТЕОРИЯ

Регуляторы напряжения

Как вы, возможно, помните из статьи прошлого месяца о функциях генераторов в вашем классическом автомобиле, нет никаких средств внутреннего контроля их мощности. Другими словами, чем быстрее он вращается, тем больше напряжения поступает в электрическую систему автомобиля. Если бы это не контролировалось, генератор повредил бы батарею и сгорел бы фары автомобиля.Кроме того, если генератор не был отключен от схемы автомобиля, когда он не работает, аккумулятор разрядился бы через его корпус.

Вот здесь и появляется РЕГУЛЯТОР (обычно называемый регулятором напряжения, но это только один компонент системы). За прошедшие десятилетия регуляторы претерпели множество конструктивных улучшений, но наиболее часто используемый электромеханический регулятор — это три блока управления в один тип коробки. Давайте посмотрим, как это работает …

Реле отключения

Это устройство, которое иногда называют автоматическим выключателем, представляет собой магнитный выключатель.Он подключает генератор к цепи батареи (и, следовательно, остальной части автомобиля), когда напряжение генератора достигает желаемого значения. Он отключает генератор, когда он замедляется или останавливается.

Реле имеет железный сердечник, намагниченный для опускания шарнирного якоря. Когда якорь опускается, набор точек контакта замыкается, и цепь замыкается. Когда магнитное поле нарушается (например, когда генератор замедляется или останавливается), пружина тянет якорь вверх, нарушая точки контакта.

Очевидный вид отказа — это точки контакта. Когда они открываются и закрываются, возникает небольшая искра, которая в конечном итоге разъедает материал на точках, пока они либо не «свариваются» вместе, либо не приобретут такое высокое сопротивление, что не будут проводить ток в закрытом состоянии. В первом случае батарея разряжается через генератор за ночь, а во втором случае система не заряжается.

Регулятор напряжения

Другой набор контактных точек с железным сердечником используется для постоянного регулирования максимального и минимального напряжения.Эта схема также имеет шунтирующую цепь (шунт перенаправляет электрический поток), которая заземляется через резистор и размещается непосредственно перед (электрически) точками. Когда точки замкнуты, цепь возбуждения идет «легким» путем к земле, но когда точки разомкнуты, цепь возбуждения должна проходить через резистор, чтобы добраться до земли.

Катушка возбуждения генератора подключена к одной из точек контакта регулятора напряжения. Другая точка ведет прямо к земле.

Когда генератор работает (батарея разряжена или работает несколько устройств), его напряжение может оставаться ниже того, на которое установлено управление.Поскольку ток будет слишком слабым, чтобы тянуть якорь вниз, поле генератора будет уходить на землю через точки. Однако, если система полностью заряжена, напряжение генератора будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет максимального предела, и ток, протекающий через шунтирующую катушку, будет достаточно высоким, чтобы опустить якорь и разделить точки.

Этот цикл повторяется снова и снова в реальном времени. Точки открываются и закрываются примерно от 50 до 200 раз в секунду, поддерживая постоянное напряжение в системе.

Регулятор тока

Даже если напряжение генератора регулируется, его ток может стать слишком большим. Это приведет к перегреву генератора, поэтому для предотвращения преждевременного отказа встроен регулятор тока.

По внешнему виду похожий на железный сердечник регулятора напряжения, сердечник регулятора тока намотан несколькими витками толстого провода и соединен последовательно с якорем генератора.

Во время работы ток увеличивается до предварительно определенного значения установки.В это время ток, протекающий через обмотки из толстого провода, заставит сердечник опускать якорь, открывая точки регулятора тока. Чтобы замкнуть цепь, цепь возбуждения должна пройти через резистор. Это снижает текущий выход, указывает на закрытие, вывод увеличивается, указывает на открытие, вывод вниз, указывает на закрытие и т. Д. Следовательно, точки колеблются при открытии и закрытии так же, как и точки регулятора напряжения, много раз в секунду.

Хорошие и плохие новости

Поскольку регуляторы напряжения являются механическими, их легко устранить.Если вы изучите функцию каждой из трех частей и то, как они взаимосвязаны, станет очевидно, какая часть неисправна, в зависимости от симптомов. Это означает, что любой, кто понимает, как все работает, может легко устранить проблемы. Это хорошие новости.

Плохая новость заключается в том, что зазоры между точками и давление пружины определяют пределы напряжения / тока, и их очень трудно отрегулировать. Иногда это можно сделать на автомобиле с помощью вольтметра, но обычно лучше заменить весь блок регулятора, когда какая-то его часть выходит из строя.Заводская сборка регуляторов требовала относительно сложных измерительных приборов. Регулировка их «наощупь» — дело удачи и часто может привести к повреждению.

В целом, хорошая новость заключается в том, что регуляторы недороги и их относительно легко найти. Замена — всегда хорошая идея.

А как насчет регуляторов генератора?

Регулятор того же типа изначально использовался в автомобилях с генераторами переменного тока, и они работают примерно так же. Однако, поскольку в некоторых автомобилях использовались амперметры, в регуляторе тока не было необходимости.Поэтому для включения обмоток статора генератора был использован «единичный» регулятор. Это был просто регулятор без секции регулятора тока.

Вскоре автомобильные компании перешли на транзисторные регуляторы напряжения. Используя стабилитроны, транзисторы, резисторы, конденсатор и термистор, эти регуляторы поддерживают надлежащее напряжение и ток в системе. Их схемы работают со скоростью 2000 раз в секунду, и они чрезвычайно надежны.С другой стороны, эти регуляторы непросто ремонтировать. Их можно выбросить и заменить.

Многие «твердотельные» регуляторы устанавливаются внутри генератора и не подлежат обслуживанию, кроме возможности устанавливать пределы напряжения. Это нормально, потому что они работают очень хорошо в течение длительного времени. Чтобы проверить их работу, просто измерьте напряжение аккумулятора при выключенном двигателе, а затем при работающем. Во время работы вы должны увидеть что-то между 13 и 15 вольт. Отсутствие изменения напряжения означает, что либо регулятор, либо генератор переменного тока не работают, в то время как более высокое напряжение означает, что регулятор «не регулируется должным образом».«

А как насчет перехода с генераторов на генераторы переменного тока?

Ну, это двусторонний вопрос. Мы считаем, что такие переоборудование необходимо производить, если при ремонте или капитальном обновлении автомобиля были установлены дополнительные электрические устройства. Кондиционер, электрические вентиляторы охлаждения и т. Д. Потребляют много тока, с которым не справляются старые генераторы. Генераторы обеспечивают в три раза больший ток и весят намного меньше, чем их старые аналоги.

С другой стороны, переход на генератор переменного тока повлияет на внешний вид автомобиля.Это, конечно, личный выбор, но его стоит задуматься. Скоро мы напишем статью о конверсии.

data-matched-content-ui-type = «image_card_stacked» data-matched-content-rows-num = «3» data-matched-content-columns-num = «1» data-ad-format = «autorelaxed»>

Цепь автоматического регулятора напряжения

(АРН)

Схема автоматического регулятора напряжения довольно хорошо используется там, где напряжение питания составляет всего 120 В переменного тока.Многие устройства могут нормально работать при 220 В переменного тока, поэтому необходима регулировка напряжения.

Автор: Mehran Manzoor

Для этого разработана соответствующая схема регулятора напряжения, которая может работать с мощностью до 1 кВт и обеспечивает переменное напряжение с различными ступенями (диапазонами).

Работа цепи:

Сеть 120 В переменного тока, линия и нейтраль содержат выключатель и предохранитель до 10 А. Переключатель DPDT используется для повышения и понижения напряжения. Переключатель DPDT имеет четыре конца.

Нейтраль от сети входит непосредственно в первый конец DPDT, а линия / фаза входит в первичную обмотку трансформатора, которая имеет 220 витков в 6 слоев.

Он имеет семь вторичных обмоток на 55 витков и одну обмотку на 60 витков. Эти обмотки подключены к поворотным переключателям с 1 по 8 соответственно. Поворотный переключатель имеет восемь ступеней, которые можно включать по одной.

Общие точки поворотного переключателя подключены ко второму концу переключателя DPDT. Третий вывод DPDT подключен к первой вторичной обмотке трансформатора.

Последний конец DPDT подключен к общему проводу реле. Реле в цепи используется для автоматического отключения.

Замыкающий контакт реле становится первым выходом сетевого питания переменного тока.

НО реле подключено к первой клемме красной неоновой лампы в качестве индикатора для обнаружения автоматического отключения. другой вывод красной неоновой лампы подключен к другому выводу выходного источника питания, который является общим для цепи. Он напрямую поступает от линейного / фазного провода входной сети 120 В переменного тока.

Общий вывод реле подключен к четвертому концу переключателя DPDT и второму выводу трансформатора 500 мА для измерения напряжения.реле может работать от цепи автоматического отключения, как показано на схеме.

Вольтметр подключен параллельно с зеленой неоновой лампой к выходному источнику питания, который указывает наличие питания и напряжения на выходных клеммах

Цепь автоматического отключения:

Вышеупомянутая схема автоматического регулятора напряжения ясно показывает, что 12 В переменного тока поступает через трансформатор 500 мА в автоматическое отключение цепи.

Два конденсатора C1 и C2, соединенные с D1 и D2, образуют первый вывод для реле, а другой вывод может быть отрегулирован с помощью предварительной настройки, который присоединен к эмиттеру транзистора Q1.

Выход коллектора становится еще одной клеммой для реле. значение предустановки может быть изменено в соответствии с требованиями. Когда напряжение превышает установленное значение, цепь автоматически отключается.

Детали, необходимые для цепи автоматического отключения:

C1-C2: 100 мк 25 В
D1-D2: 1N4007
R1: 1,5 кОм
R2: 220 Ом
VR1: предустановка 5K
Z1: 8,2 В
Q1: BC547

Элементы управления генератором (Часть вторая)

Элементы управления генератором для генераторов с низкой выходной мощностью

Типичная схема управления генератором для генераторов с низкой выходной мощностью изменяет ток в поле генератора для управления выходной мощностью генератора.При изменении параметров полета и электрических нагрузок блок GCU должен контролировать электрическую систему и вносить соответствующие корректировки для обеспечения надлежащего напряжения и тока системы. Типичное устройство управления генератором называется регулятором напряжения или GCU.

Поскольку большинство генераторов с малой мощностью используется на старых самолетах, системами управления для этих систем являются электромеханические устройства. (Твердотельные блоки можно найти на более современных самолетах, в которых используются генераторы постоянного тока, а не генераторы постоянного тока.) Двумя наиболее распространенными типами регуляторов напряжения являются регулятор с угольным стержнем и трехступенчатый регулятор.Каждый из этих блоков управляет током возбуждения с помощью переменного резистора. Затем управление током возбуждения регулирует мощность генератора. Упрощенная схема управления генератором показана на Рисунке 9-57.

Рисунок 9-57. Регулятор напряжения для маломощного генератора.

Регуляторы угольной кучи

Регулятор угольной кучи управляет выходной мощностью генератора постоянного тока, направляя ток возбуждения через стопку угольных дисков (угольную кучу). Углеродные диски включены последовательно с генератором поля.Если сопротивление дисков увеличивается, ток возбуждения уменьшается и мощность генератора падает. Если сопротивление дисков уменьшается, ток возбуждения увеличивается, и выходная мощность генератора возрастает. Как видно на рис. 9-58, катушка напряжения установлена ​​параллельно выходным выводам генератора. Катушка напряжения действует как электромагнит, который увеличивает или уменьшает силу при изменении выходного напряжения генератора. Магнетизм катушки напряжения контролирует давление на угольную стопку. Давление на углеродный пакет контролирует сопротивление углерода; сопротивление углерода контролирует ток возбуждения, а ток возбуждения контролирует выходную мощность генератора.

Рисунок 9-58. Углеродный регулятор ворса.

Регуляторы с угольными сваями требуют регулярного технического обслуживания для обеспечения точного регулирования напряжения; поэтому большинство из них было заменено на самолетах более современными системами.

Трехуровневые регуляторы

Трехуровневый регулятор, используемый с системами генераторов постоянного тока, состоит из трех отдельных узлов. Каждый из этих блоков выполняет определенную функцию, жизненно важную для правильной работы электрической системы. Типичный трехкомпонентный регулятор состоит из трех реле, установленных в одном корпусе.Каждое из трех реле контролирует выходы генератора и размыкает или замыкает точки контакта реле в соответствии с потребностями системы. Типичный трехблочный регулятор показан на Рисунке 9-59.

Рисунок 9-59. Три реле этого регулятора используются для регулирования напряжения, ограничения тока и предотвращения обратного тока.

Регулятор напряжения

Секция регулятора напряжения трехзвенного регулятора используется для управления выходным напряжением генератора. Регулятор напряжения контролирует выходную мощность генератора и при необходимости регулирует ток возбуждения генератора.Если регулятор определяет, что напряжение в системе слишком высокое, точки реле размыкаются, и ток в цепи возбуждения должен проходить через резистор. Этот резистор снижает ток возбуждения и, следовательно, снижает выходную мощность генератора. Помните, что выходная мощность генератора падает всякий раз, когда падает ток возбуждения генератора.

Как видно на рисунке 9-60, катушка напряжения подключена параллельно с выходом генератора, и поэтому она измеряет напряжение в системе. Если напряжение выходит за пределы заданного предела, катушка напряжения становится сильным магнитом и размыкает точки контакта.Если точки контакта разомкнуты, ток возбуждения должен проходить через резистор, и, следовательно, ток возбуждения уменьшается. Пунктирная стрелка показывает ток, протекающий через регулятор напряжения, когда точки реле разомкнуты.

Рисунок 9-60. Регулятор напряжения.

Поскольку этот регулятор напряжения имеет только два положения (точки разомкнуты и точки замкнуты), блок должен постоянно регулироваться, чтобы поддерживать точный контроль напряжения. Во время нормальной работы системы точки открываются и закрываются через равные промежутки времени.По сути, точки вибрируют. Этот тип регулятора иногда называют регулятором вибрирующего типа. По мере того как точки вибрируют, ток возбуждения повышается и понижается, а магнетизм поля в среднем достигает уровня, который поддерживает правильное выходное напряжение генератора. Если системе требуется большая мощность генератора, точки остаются закрытыми дольше и наоборот.

Ограничитель тока

Секция ограничителя тока трехзвенного регулятора предназначена для ограничения выходного тока генератора.Этот блок содержит реле с катушкой, включенной последовательно по отношению к выходу генератора. Как видно на рис. 9-61, весь выходной ток генератора должен проходить через токовую катушку реле. Это создает реле, чувствительное к токовому выходу генератора. То есть, если выходной ток генератора увеличивается, точки реле размыкаются, и наоборот. Пунктирная линия показывает ток, протекающий в поле генератора, когда точки ограничителя тока открыты. Следует отметить, что, в отличие от реле регулятора напряжения, ограничитель тока обычно замкнут во время нормального полета.Только при экстремальных токовых нагрузках точки ограничителя тока должны открываться; в это время ток возбуждения снижается, а выходная мощность генератора остается в установленных пределах.

Рисунок 9-61. Ограничитель тока.

Реле обратного тока

Третий блок трехзвенного регулятора используется для предотвращения выхода тока из батареи и питания генератора. Этот тип протекания тока приведет к разрядке аккумулятора и противоположен нормальному режиму работы. Это можно рассматривать как ситуацию с обратным током и известно как реле обратного тока.Простое реле обратного тока, показанное на рис. 9-62, содержит как катушку напряжения, так и катушку тока.

Рисунок 9-62. Реле обратного тока.

Катушка напряжения подключена параллельно выходу генератора и запитывается каждый раз, когда выход генератора достигает своего рабочего напряжения. Когда катушка напряжения находится под напряжением, точки контакта замыкаются, и ток пропускается к электрическим нагрузкам самолета, как показано пунктирными линиями. На схеме показано реле обратного тока в нормальном рабочем положении; точки замкнуты, и ток течет от генератора к электрическим нагрузкам самолета.Когда ток течет к нагрузкам, токовая катушка находится под напряжением, а точки остаются закрытыми. Если нет выхода генератора из-за сбоя системы, контактные точки размыкаются из-за потери магнетизма в реле. При разомкнутых точках контакта генератор автоматически отключается от бортовой сети, что предотвращает обратный поток от шины нагрузки к генератору. Типичный трехступенчатый регулятор для авиационных генераторов показан на рис. 9-63.

Рисунок 9-63. Трехступенчатый регулятор для генераторов с регулируемой частотой вращения.[щелкните изображение, чтобы увеличить] Как видно на Рисунке 9-63, все три блока регулятора работают вместе для управления выходной мощностью генератора. Регулятор контролирует выходную мощность генератора и регулирует мощность нагрузки самолета по мере необходимости для переменных полета. Обратите внимание, что только что описанный вибрационный регулятор был упрощен для целей объяснения. Типичный регулятор вибрации, установленный на самолете, вероятно, будет более сложным.

Flight Mechanic рекомендует

Регулятор напряжения

— нагрев LM7805 Регулятор напряжения

— нагрев LM7805 — Обмен электротехнического стека

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

2. 0
3. +0
6. Авторизоваться Подписаться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 1 год, 9 мес назад

Просмотрено 3к раз

\ $ \ begingroup \ $

Я сделал схему включения сирены 12 В по сигналу от Raspberry Pi (GPIO18 PWM 3.3В). Вся схема питается от источника питания 12В 15А (см. Изображение ниже).

ОБНОВЛЕНИЕ СХЕМЫ:

Он работает нормально (хотя я предпочитаю не включать питание на длительное время), но регулятор напряжения LM7805 сильно нагревается! Вот почему я не позволяю схемам работать надолго.

Нагревается ли LM7805 нормально? Если нет, что я делаю не так?

Спасибо!

Создан 07 янв.

\ $ \ endgroup \ $ 6 \ $ \ begingroup \ $

7805 — линейный регулятор.При регулировании от 12 В до 5 В он будет пропускать весь требуемый ток с перепадом 7 В. Таким образом, он рассеивает около 140% мощности, рассеиваемой всем источником питания 5 В.

В этом нет ничего неожиданного, но может потребоваться радиатор.

Создан 07 янв.

\ $ \ endgroup \ $ 0 \ $ \ begingroup \ $

Само по себе включение raspberry pi может стать источником тепла.Даже если вы рассмотрите 700 мА или ток (рекомендуемый ток для Raspberry Pi Model A) в качестве примера, рассеиваемая мощность составляет около

.

(12-5) * 0,7 = 4,9 Вт

Даже если потребляемая мощность составляет около 200 мА (типично для Raspberry Pi Model A), повышение температуры из-за рассеивания мощности будет большим.

Для регулятора без радиатора это может довести регулятор до опасно высокой температуры.

Создан 07 янв.

Пользователь323693

8,94144 золотых знака1818 серебряных знаков4848 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $

В вашей цепи есть ошибка — вероятно, Q1 выйдет из строя после нескольких циклов включения-выключения реле.Это произойдет из-за всплеска напряжения на коллекторе Q1 во время перехода ВКЛ-> ВЫКЛ. Вам нужно защитить Q1 от этого, добавив обратно поляризованный диод параллельно катушке реле — анод к контакту 2 реле, катод к контакту 5. Диод может быть 1N4148 или, лучше, любым из 1N4001 — 1N4007.

Конечно, это не связано с нагревом U1, но очень важно помнить об этом всегда, когда вы управляете катушкой реле, двигателем или любой другой индуктивной нагрузкой.

Создан 07 янв.

ДеревняТех

1,94855 серебряных знаков1616 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 1 \ $ \ begingroup \ $

Столько конструктивных недостатков 🙁

Самым очевидным является трата энергии на линейный регулятор (7805) вместо использования реле с номинальной катушкой на 12 В.Также в большинстве случаев нет причин использовать точную регулировку напряжения только для питания катушки реле. Реле довольно устойчивы к скачкам и скачкам напряжения. Если вам по какой-то причине нужно получить 5 В от 12 В и тратить гораздо меньше энергии, существует множество готовых к использованию модулей понижающих преобразователей. Самые дешевые китайские стоят не намного дороже 7805 и работают на удивление хорошо.

Но самая главная проблема — это ваш выбор коммутационного элемента. Ваша схема не использует реле.Гальванической развязки нет, т.е. все соединено через общий заземляющий провод. Переключаемое напряжение на самом деле достаточно низкое, чтобы использовать только один N-MOSFET. Вот и все, один элемент, и вы можете отказаться от всей этой сложной схемы. Вам понадобится логический уровень, чтобы открыть его с напряжением всего 3,3 В. К счастью, их много, например FDN359BN и более крупный STB55NF06L.

https://elinux.org/RPi_GPIO_Interface_Circuits#Using_a_FET

Создан 08 янв.

\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $

Я думаю, вам следует подавать на контакт 2 реле напряжение 12 В постоянного тока, а не с выхода LDO, вы будете потреблять меньше тока от LDO, тогда он может быть круче, я не думаю, что малина потребляет слишком много Текущий.

Я считаю, что катушка реле имеет низкий резистор, поэтому она может потреблять большой ток

Создан 07 янв.

\ $ \ endgroup \ $ 4 Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Трансформатор

— Схема реле цифрового стабилизатора напряжения

Я мог бы рассмотреть бинарную лестницу и изменить 6,12,24,36 ,…128 = от 206 до 6,12,24,48, .. 128 = всего 218.

Мин. 128 В до 254 Viacom кажется чрезмерным, и если бы все в Индии или Пакистане использовали бы это, сеть увидела бы нагрузку с отрицательным сопротивлением (при падении напряжения ток нагрузки увеличивается и приводит к нестабильности сети, если все переключаются примерно в одно и то же время. Так что продолжайте имея в виду, что вы и ваши товарищи вносите вклад в нестабильность сети , в то время как вы пытаетесь компенсировать ненадежную сеть.

Вот почему мы не используем их в Северной Америке.Лучше модернизировать инфраструктуру.

Возможно, вы захотите уменьшить несколько вторичных обмоток или пересчитать первичную до желаемого соотношения входных / выходных обмоток, например 220–240 В переменного тока, вместо того, чтобы прибавлять 206 В переменного тока, если вы не работаете с 208 В переменного тока. (!?)

В таком случае лучше работает 4-битный двоичный ЦАП И понижает выходное напряжение 23 В переменного тока на 5% или на два шага с 4-битным управлением или на 16 шагов, вы сдвинули все шаги вниз на 2/16 шагов.

Но ваша схема не двоичная, возможно, из-за чрезмерного последовательного сопротивления.Ваша индуктивность не должна превышать 10% коэффициента тока холостого хода при номинальном первичном токе. Это ваш ток возбуждения для минимизации потерь на холостом ходу. Но также DCR любой комбинации определяет фактическую потерянную мощность без нагрузки. Это также можно вычислить с помощью отношения L / R при выборе оптимального размера проводника. Взаимная связь должна быть высокой с слоями с силикатным покрытием CRGOS с низкими потерями, изготовленными без заусенцев на закорачивающихся кромках, а также без силикатной железной пыли, которая склонна к частичному разряду из-за загрязнения.

Если это трансформатор сухого типа, то чистота имеет решающее значение для первичной вторичной изоляции с использованием чистой эпоксидной смолы поверх слюдяной ленты или каптоновой ленты, которая не имеет пустот путем вакуумной и вибрационной дегазации. Эти пустоты или мельчайшее улавливание газа также могут создавать частичные разряды, которые могут привести к карбонизации эпоксидной смолы и разрушению изоляции. (представьте себе крошечный зазор в мкм с пузырьком газа 1 пФ, последовательно соединенным с эпоксидной смолой 1 нФ. Пузырь сгибается и бесшумно горит, увеличиваясь с течением времени.

Если это маслонаполненный трафик 10 кВА, то подобное загрязнение от силикатной железной пыли может также привести к образованию h3 растворенного горючего газа, так что «чистота — это благочестие».некоторые используют специальные методы очистки. ЧР — это то, что также происходит в дефектах КМОП с загрязнениями, поскольку 30 кВ / мм становится 30 мВ / нм для частичного разряда.

Стабилизатор напряжения нагревается после включения реле. Затем uController сгорел после одного дня тестирования

Как минимум, источник питания 5 В постоянного тока должен обеспечивать такую ​​величину тока:

  I_OUT = номинал Arduino Nano = 19 мА
+ Выходной ток Arduino Nano D2 = ток в базе 2N2222
+ Выходной ток Arduino Nano D6 = ток затвора BS170
+ Катушка реле = 79.4 мА
+ Зуммер = 70 мА
  

Рекомендуется проектировать источник питания 5 В постоянного тока так, чтобы он выдерживал как минимум на 30% больше тока, чем номинальный / типичный рабочий ток, потребляемый от источника питания в рамках проекта.

Предположим, вы выбрали \ $ \ beta_ {sat} = 10 \ $ для NPN-транзистора 2N2222. Следовательно, ток, который должен поступать с вывода D2 Nano на базу NPN-транзистора, составляет:

$$ I_ {B_ {sat}} = \ frac {I_ {C_ {sat}}} {\ beta_ {sat}} = \ frac {I_ {C_ {sat}}} {10}

$

где \ $ I_ {C_ {sat}} \ $ — ток коллектора транзистора, когда транзистор работает в режиме насыщения (полностью «ВКЛ»).

Значение резистора ограничения тока базы NPN-транзистора рассчитывается следующим образом:

$$ R_B = \ frac {V_ {R_B}} {I_ {RB}} = \ frac {V_ {OH} -V_ {BE_ {sat}}} {I_ {B_ {sat}}}

$

, где \ $ V_ {OH} \ $ — минимальное напряжение для логического ВЫСОКОГО выхода (~ 4,2 В постоянного тока, когда на вывод DIO подается 20 мА), а \ $ V_ {BE_ {sat}} \ $ — это базовое значение NPN. напряжение эмиттера при работе в режиме насыщения с током коллектора \ $ I_ {C_ {sat}} \ $. (Пример: если ток светодиода оптопары составляет 50 мА во включенном состоянии, то \ $ I_ {C_ {sat}} = 50 \, mA \ $, \ $ I_ {B_ {sat}} = I_ {C_ {sat}} / \ beta_ {sat} = 50 \, mA / 10 = 5 \, mA \ $ и \ $ V_ {BE_ {sat}} \; (@ I_ {C_ {sat}} = 50 \, mA) \; \ около 0.7 \, VDC \ $.)

Возвращаясь к источнику питания 5 В постоянного тока, мощность, которую он рассеивает, составляет примерно:

$$ P_D = \ frac {V_ {IN} -5 \, VDC} {I_ {OUT}}

$

, где \ $ V_ {IN} \ приблизительно 12 \, VDC -0.6 \, VDC = 11.4 \, VDC \ $ и \ $ I_ {OUT} \ $ рассчитано выше (включая запас> = 30%). Например, если \ $ I_ {OUT} = 200 \, мА \ $, то \ $ P_D \ приблизительно 1,28 \, Вт \ $. Если вы выполните тепловые расчеты для этих условий напряжения и тока, а также для температуры окружающего воздуха 28 ° C, температура 7805 может достичь ~ 116 ° C или более (без радиатора), что выше точки кипения воды. !, что может привести к перегреву 7805 и его отключению.Так что да, вам понадобится радиатор на 7805. (мои «быстрые» расчеты показывают, что вы можете попробовать радиатор с естественной конвекцией (а не с принудительным воздушным радиатором), тепловое сопротивление которого не превышает 19,1 ° C / W. Не забудьте использовать термопасту и электрический изолятор между 7805 и его радиатором, что добавляет ~ 1 ° C / Вт теплового сопротивления при расчетах теплового потока. И обязательно используйте крепление для радиатора. комплект, который электрически изолирует любые металлические крепления — например, металлический винт — от металлического язычка 7805, на который есть напряжение! Вам не нужно, чтобы металлический винт передавал напряжение с металлического язычка 7805 на металлический радиатор!)

Релейная схема

автоматический регулятор напряжения Для оптимального использования

Купить большой емкости. реле цепи автоматического регулятора напряжения , которые гарантированно поддержат вашу технику в отличном состоянии от Alibaba.com. Эти. реле цепи автоматического регулятора напряжения предлагаются от лучших и наиболее энергоэффективных брендов и предоставляют пользователям повышенный опыт. Эти. Схема реле автоматического регулятора напряжения предназначена для обеспечения безопасности и стабильности и доступна в нескольких вариантах. Схема реле

автоматического регулятора напряжения предлагается на Alibaba.com имеет много необходимых и интересных функций, таких как отказоустойчивая защита цепей и точки отключения. Эти. Схема реле автоматического регулятора напряжения имеет большой диапазон и, вероятно, подойдет для большинства домашних и коммерческих целей. Эти. Релейная цепь , автоматический регулятор напряжения , имеет тщательно продуманный внешний вид, чтобы исключить риск поражения электрическим током или несчастных случаев. Некоторые из этих предметов даже имеют светодиодные дисплеи для более плавного просмотра и большей прозрачности.

цепь реле автоматического регулятора напряжения подходит для всех видов крупногабаритных бытовых приборов и не может легко выйти из строя.Они требуют очень ограниченного обслуживания, и на их содержание нужно не так уж много средств. автоматический регулятор напряжения цепи реле гарантирует, что ваши дорогостоящие приборы и машины не будут повреждены из-за колебаний и неизбежны для любого домашнего или коммерческого предприятия, которое задействует несколько электронные элементы .. релейная схема автоматического регулятора напряжения на сайте предлагают оптимальные характеристики по экономичным ценам.

Выберите. релейная цепь автоматического регулятора напряжения , которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям, будь то для дома, офиса или промышленности.. Автоматический регулятор напряжения для релейной цепи Поставщики обязательно захотят воспользоваться этой привлекательной возможностью купить качественные товары по сниженным ценам.