Типы стабилизаторов напряжения: Стабилизаторы напряжения — виды и характеристики

Содержание

Типы стабилизаторов напряжения — обзор

Категория: Поддержка по стабилизаторам напряжения
Опубликовано 09.03.2015 20:07
Автор: Abramova Olesya


На сегодняшний день производится большое множество стабилизаторов напряжения самых разных типов и видов, которые предназначены для работы в сетях с нестабильным напряжением. Каждый вид стабилизаторов обладает уникальными и свойственными ему особенностями, которые обязательно следует учесть в процессе выбора. Ниже будут рассмотрены основные типы стабилизаторов напряжения.

Электронный тип – стабилизаторы этой категории не имеют механических составляющих, которые принимают участие в автоматической регулировке напряжения. Микропроцессор производит замер входного напряжения и контролирует полупроводниковые элементы, благодаря которым происходит управление автотрансформатором.Стабилизаторы напряжения электронного типа также могут называть «тиристорными» или «симисторными», в сущности, данные устройства не имеют кардинальных отличий и обладают одинаковыми свойствами.

Преимущества стабилизаторов электронного типа:

  • Высокая скорость регулирования – как правило, любой всплеск напряжения регулируется в течении 20 мс (0,02 секунды). Другими словами, если по соседству будут проводиться сварочные работы, то стабилизатор успешно нивелирует колебания в электрической сети.

  • Широкий диапазон входного напряжения – как правило, стабилизаторы электронного типа обладают одним или несколькими диапазонами входного напряжения, которые могут корректироваться на стадии производства. К примеру, стандартный диапазон серии NORMIC составляет 132 … 258 Вольт, но может быть смещен на пониженное 93 … 228В или на повышенное 168 … 303В.

  • Низкий уровень шума

    – качественно собранные электронные стабилизаторы практически не излучают шум. Однако стоит отметить, что при недостаточном запасе мощности или перегрузке устройства может возникать небольшой гуд, издаваемый автотрансформатором. Правильный выбор стабилизатора исключает вероятность недостатка мощности.

  • Система защиты – все или практически все устройства электронного класса обладают надежной защитой от распространенных аварийных ситуаций в сети (короткое замыкание, перенапряжение). Некоторые стабилизаторы снабжены специальными фильтрами, которые подавляют электрический шум, тем самым улучшая работу чувствительной к ним аппаратуры.

  • Размеры устройства – принцип работы электронных нормализаторов позволяет компактно расположить все элементы, благодаря чему корпус зачастую имеет небольшие размеры и легко крепится на стене.

  • Длительный срок эксплуатации

    – сам по себе принцип работы достаточно прост, поэтому электронный тип стабилизаторов имеет достаточно продолжительный срок службы, нередко – до 20 лет. Также производители предоставляют длительные гарантийные обязательства, которые на сегодняшний день могут достигать до 60 месяцев, а иногда даже 120.

Недостатки стабилизаторов электронного типа:

  • Дискретное (ступенчатое) регулирование – все без исключения электронные стабилизаторы имеют ограниченное количество обмоток автотрансформатора. Чем больше ступеней, тем выше точность выходного напряжения и плавность работы. Недостаток ступенчатого регулирования проявляется в бюджетных моделях (7 – 12 ступеней), где количество обмоток автотрансформатора минимально. Однако в моделях среднего и высокого класса (16 – 48 ступеней) данный недостаток практически не проявляется.

  • Отсутствие запаса мощности

    – как правило, электронный тип стабилизаторов имеет установленную номинальную выходную мощность, которая соответствует действительности при входном напряжении 220В или выше. При входном напряжении ниже 220В происходит прямо пропорциональное падение мощности. Поэтому для нормальной работы стабилизатора необходимо рассчитывать запас, что ведет к повышению стоимости устройства.
    Стоит отметить, что некоторые производители комплектуют стабилизаторы элементами со значительным запасом по мощности, благодаря чему во всем диапазоне входного напряжения мощность остается неизменной.

Тиристоры и симисторы применяемые в электронных стабилизаторах

Semikron, Германия

Запорожье, Украина

STMicroelectronics, Швейцария

 

Электродинамический (сервоприводный) тип – устройства этой категории работают при помощи электродвигателя, расположенного внутри тороидального трансформатора, управление которым осуществляется при помощи электронной платы на основе микропроцессора. При изменении входного напряжения контроллер подает соответствующий сигнал электродвигателю, который перемещает графитовый ролик в нужную область на окружности тороидального трансформатора, тем самым изменяя выходное напряжение до необходимого значения.

Более мощные модели работают при помощи колоновидных регуляторов, на которых закреплены подвижные элементы с графитовым токосъемным роликом. Такой принцип работы применяется на мощности свыше 200кВА.

Преимущества стабилизаторов электродинамического типа:

  • Плавное регулирование – главной особенностью сервоприводных стабилизаторов напряжения является плавная регулировка напряжения. Такой эффект достигается при помощи механического перемещение графитового ролика по виткам тороидального трансформатора или колоновидного регулятора.

  • Высока точность выходного напряжения – даже недорогие модели с сервоприводным принципом регулирования обладают достаточно высокой точностью выходного напряжения, как правило, погрешность не превышает ±1%.

  • Широкий диапазон входного напряжения – важный показатель для украинских потребителей, где уровень напряжения электрической сети может ощутимо снижаться в часы пик и, наоборот, повышаться в глубокое ночное время и рабочее дневное.

  • Запас мощности – большое количество европейский производителей выпускает стабилизаторы с достаточным запасом мощности и поэтому даже при минимальном значении входного напряжения пользователь получает для использования заявленную выходную мощность.

  • Высокая перегрузочная способность – электродинамические нормализаторы нередко имеют высокие показатели перегрузочной способности на уровне 300 – 500% кратковременной перегрузки и 150 – 200% перегрузки в течении нескольких минут.

  • Система защиты – сервоприводные нормализаторы имеют надежную токовую защиту (КЗ), а также защиту от перенапряжения. Кроме этого, внутри корпуса расположено несколько датчиков температуры, которые контролируют уровень нагрева силовых элементов и исключают возможность самовозгорания.

  • Условия работы – очень полезным свойством является работа при отрицательных температурах и высокой влажности. Электродинамические стабилизаторы европейского производства успешно работают при температуре до –25 °С.

  • Длительный срок эксплуатации – как и электронные устройства, электродинамические имеют продолжительный срок использования. Правда, стоит оговориться, что это относится к европейскому, а не китайскому производству. Поскольку во втором случае токосъемный механизм представляет собой не графитовый ролик, а некачественную щетку, которая имеет свойство стираться.


Стабилизаторы напряжения ORTEA (Италия)

 

VEGA GEMINI ANTARES
220В±0,5% 220В±0,5% 220В±0,5%
Итальянские стабилизаторы напряжения для частного и промышленного применения в сетях 220/230В, где требуется непревзойденное европейское качество и максимальная защита.

Недостатки стабилизаторов электродинамического типа:

  • Средняя скорость регулирования

    – принцип работы с применением электродвигателя не позволяет достичь показателей скорости работы, схожей с электронным типом. Однако устройства европейского производства имеют весьма приемлемые показатели скорости работы на уровне от 8 до 18 мс/В в зависимости от мощности.

  • Средний уровень шума – при работе электродвигателя, который входит в состав нормализатора, возникает негромкий, но ощутимый звук. Установку таких устройств лучше производить в технических помещениях.

  • Размеры и вес – электромеханические стабилизаторы имеют значительный вес и несколько большие размеры, чем стабилизаторы электронного типа.

Система плавной регулировки в электродинамических стабилизаторах

Запатентованная технология регулировки напряжения с пожизненной гарантией от итальянских разработчиков компании ORTEA.

Инверторный тип – относительно свежая разработка, которая применяется как зарубежными производителями, так и отечественными. В основе инверторных стабилизаторов используется принцип широтно-импульсной модуляции, такая технология очень часто применяется в источниках бесперебойного питания двойного преобразования (On-Line). Можно говорить, что бесступенчатые стабилизаторы также обеспечивают двойное преобразование. Интересен и тот факт, что IGBT стабилизаторы не содержат автотрансформатор напряжения, поэтому диапазон входных напряжений существенно шире, чем у классических электронных и сервоприводных стабилизаторов.

Преимущества стабилизаторов инверторного типа:

  • Плавное регулирование – бестрансформаторный принцип регулирования исключает появление скачков на выходе стабилизатора. Напряжение корректируется быстро и плавно. Реакция при регулировании отсутствует на любых источниках света, будь то «капризные» лампы накаливания или современные светодиодные элементы.

  • Высокая точность выходного напряжения – украинский завод выпускает модели бытового назначения выходной точностью 220В±1%, а модели промышленного назначения 220В±0,5%. Итальянский производитель ORTEA предлагает однофазные и трехфазные решения с точностью регулирования 220В±0,5% и 380В±0,5% соответственно.

  • Высокая скорость регулирования – как и электронные стабилизаторы, инверторные имеют лучший показатель скорости регулирования – 20 мс (0,02 секунды).

  • Очень широкий диапазон входного напряжения – инверторные стабилизаторы работают даже с половинным и двойным уровнем напряжения. По состоянию на середину 2017 года доступны модели с диапазонами от 130 до 330В переменного тока. По специальному заказу возможно изготовление стабилизаторов с диапазоном от 90 до 350 Вольт.

  • Защита нагрузки и устройства – как полагается качественному стабилизатору, бестрансформаторные аппараты содержат необходимый комплекс защит: от короткого замыкания, критически низкого напряжения, критически высокого напряжения. Стабилизатор пожаробезопасен, т. к. в составе используются дублирующие датчики контроля температуры силовой части, устройство быстро реагирует на критическую перегрузку, которая может вывести его из строя.

  • Условия работы – украинские устройства работают только при положительной температуре в диапазоне от +1 … +40°С. Итальянские инверторные стабилизаторы поддерживают работу в мороз до –25°С, а также выдерживают кратковременные повышения температуры до +60°С.

  • Минимальный уровень шума – при условии правильного выбора мощности стабилизатора и эксплуатации в соответствии с техническими требованиями, уровень излучаемого шума будет в пределах минимального.

  • Длительный срок эксплуатации – современные IGBT транзисторы обладают высоким ресурсом и способны служить до 25 лет без отключения. Схема регулирования не содержит механических частей, тем более частей с трением. На протяжении срока службы может потребоваться замена кулеров охлаждения.

  • Минимальные размеры и вес – устройства не содержат трансформатор и это существенно снижает вес и уменьшает размеры.

Недостатки стабилизаторов электродинамического типа:

  • Отсутствие запаса мощности – главным и, наверное, единственным недостатком бестрансформаторных стабилизаторов являются минимальные показатели перегрузки. Для итальянской продукции рекомендуется не превышать значения 150% номинальной мощности в течение 2 секунд. Украинские стабилизаторы имеют еще меньший показатель перегрузки – 125% в течение 1 секунды. Поэтому, если планируется использовать IGBT стабилизатор с индуктивной нагрузкой (двигатели, насосы, компрессоры, мощные вентиляторы и т. д.), необходимо тщательно подходить к выбору мощности.

Релейный тип – стабилизаторы напряжения, относящиеся к данной категории имеют в составе силовые реле, посредством которых происходит коммутация обмоток автотрансформатора. Устройства этой категории очень схожи по своему принципу с электронными, но имеют несколько недостатков.

Преимущества стабилизаторов релейного типа:

  • Высокая скорость регулирования – позволяют нивелировать всплески входного напряжения с высокой скоростью до 40 мс. Реже, некоторые модели могут работать с еще более высоким быстродействием до 20 мс.

  • Широкий диапазон входного напряжения – релейные устройства также обладают широким диапазоном регулирования.

  • Система защиты – надежная электронная защита от перенапряжения и короткого замыкания присутствует практически у всех моделей относящихся к релейному типу.

  • Размеры устройства – компактный и легкий вес также присущи моделям данной категории.

Недостатки стабилизаторов релейного типа:

  • Дискретное (ступенчатое) регулирование – устройства релейного вида очень редко имеют более 12 ступеней регулирования, что подразумевает ощутимую погрешность выходного напряжения, иногда такой показатель достигает ±20 Вольт.

  • Отсутствие запаса мощности – для нормальной работы при пониженном напряжении в электрической сети рекомендуется рассчитывать запас мощности в размере 30 – 40%.

  • Средний уровень шума – принцип работы реле заключается в контролируемом размыкании и замыкании контактов, что влечет за собой характерные щелчки. При частом изменении входного напряжения щелчки учащаются.

  • Небольшой срок эксплуатации – главный и самый существенный недостаток релейных стабилизаторов заключается в весьма коротком сроке эксплуатации, поскольку контакты силовых реле имеют свойство подгорать и залипать. Обычно на такие устройства гарантийный срок не превышает 6 – 12 месяцев или ограничивается установленным числом срабатывания реле. 

 

Феррорезонансный тип – в основе стабилизаторов положен принцип явления магнитного насыщения ферромагнита сердечников трансформатора или дросселей. В настоящее время широкого применения не получили по причине высокой стоимости устройств нового поколения.

Преимущества стабилизаторов феррорезонансного типа:

  • Высокая скорость регулирования – современные феррорезонансные стабилизаторы имеют высокую скорость работы. Любой всплеск напряжения будет урегулирован в течении 30 мс.

  • Широкий диапазон входного напряжения – благодаря последним разработкам американским и австралийским инженерам удалось значительно расширить диапазон входного напряжения. Более того, в настоящее время выпускаются модели на несколько диапазонов.

  • Система защиты – благодаря своему феррорезонансному принципу работы, устройства обладают свойством подавления помех, снабжены гальванической развязкой, защищают от перенапряжения и высоковольтных разрядов, а также короткого замыкания.

  • Плавное регулирование – конструкция стабилизатора не имеет дискретной системы регулирования.

  • Условия работы – способны работать в диапазоне температур от –20 до +50 ºС.

  • Длительный срок эксплуатации – конструкция современных феррорезонансных стабилизаторов предполагает бесперебойную работу в течении 50 лет.

Недостатки стабилизаторов феррорезонансного типа:

  • Средняя точность выходного напряжения – погрешность на выходе может достигать 5 – 8% при критических уровнях входного напряжения.

  • Большие габариты и вес – устройство мощностью 15кВА может достигать веса 300 – 350 кг при размерах до 1000х250х750 мм.

2. Виды стабилизаторов напряжения по классам напряжения
  • Электронные: однофазные 220/230/240В, трехфазные 380/400/415В;

  • Электродинамические: однофазные 220/230/240В, трехфазные 380/400/415В, трехфазные (среднее второе напряжение) 6кВ, 10кВ;

  • Релейные: однофазные 220В;

  • Феррорезонансные: однофазные 110/120/220/230/240В, трехфазные 380/400/415.

3. Диапазон мощности по видам стабилизаторов напряжения
  • Электронные: однофазные 2 – 30кВА, трехфазные 10 – 500 кВА;

  • Электродинамические: однофазные 0,3 – 135кВА, трехфазные 5 – 6000кВА;

  • Релейные: однофазные 1 – 15кВА;

  • Феррорезонасные: однофазные 0,1 – 15кВА, трехфазные 5 – 100кВА.

4. Заключение

Во внимание не принимались производители китайского происхождения, которые массово поставляют в Украину электродинамические и феррорезонансные стабилизаторы низкого качества.

Для бытового применения хорошо подходят стабилизаторы электронного, электродинамического и релейного типов. Однако стоит помнить, что для электродинамических и релейных стабилизаторов лучше выделять отдельное помещение, поскольку при работе устройства излучают незначительный шум. Также обратите внимание на то, что релейные устройства лучше применять там, где нет частых и сильных просадок электрической сети, а также нагрузок больше 7 – 8 кВт.

Для промышленного применения идеально подходят стабилизаторы электродинамического типа, которые выдерживают большие пиковые нагрузки, а также имеют плавное регулирование и множество дополнительных опций, в т.ч. удаленный мониторинг и управление. Электронные стабилизаторы также хорошо подходят для промышленных установок, где допускается незначительная погрешность напряжения и отсутствуют значительные пусковые токи.

По вопросам консультирования и подбора оборудования обращайтесь к менеджерам по продукции, а также рекомендуем воспользоваться удобным инструментов по выбору стабилизаторов напряжения из нашего каталога.

 

Какие бывают стабилизаторы напряжения, какой выбрать

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 18-02-2022

Какие бывают стабилизаторы напряжения 

Стабилизатор, или, как его ещё называют, нормализатор напряжения – это прибор, который защищает электросеть от скачков электроэнергии. Благодаря ему обеспечивается сохранность электроприборов и ламп освещения, находящихся в помещении. Стабилизатор подключается на входе в помещение, часто – прямо рядом со счётчиком электроэнергии. 

Стабилизаторы напряжения представлены на рынке в широком ассортименте. С одной стороны, существуют электронные стабилизаторы – к ним относятся:

  • симисторные стабилизаторы напряжения
  • тиристорные стабилизаторы напряжения).

С другой – электромеханические (релейные и сервоприводные).  

Можно бесконечно долго спорить о том, какой из видов стабилизаторов лучше. Конечно, электромеханика обычно выигрывает в стартовой цене. Однако потом покупателю придётся потратиться на её обслуживание. К тому же, такое оборудование быстро изнашивается, оно менее надёжно. 

Следующим существенным отличием является то, что симисторный стабилизатор напряжения более быстродейственный. Согласитесь – есть существенная разница, среагирует стабилизатор на перепад напряжения моментально, или ему – например, такому, как сервоприводный – понадобится 2-3 секунды. Чувствительная техника, скорее всего, не выдержит такой нагрузки.  

Тиристорный стабилизатор напряжения — надежность и исправность в работе

Тиристорный стабилизатор напряжения имеет неограниченный срок службы. Опыт показывает, что первые модели стабилизаторов украинских производителей, появившихся более 20 лет назад, до сих пор исправно служат своим хозяевам. 

Тиристорный стабилизатор напряжения – настоящий подарок для тех, кто хочет раз и навсегда решить вопрос стабильной подачи электроэнергии. Вы можете выбрать стабилизатор из широкого ассортимента украинских и иностранных производителей.

Симисторный стабилизатор напряжения – выбор на долгие годы

Симисторный стабилизатор напряжения является разновидностью тиристорного. Он считается самым надёжным, так как для коммутации между обмотками используются полупроводниковые приборы – симисторы (вид тиристоров). 

Симисторный стабилизатор напряжения – гарантия стабильного, постоянного, ровного уровня напряжения в помещении, будь то жилые площади – квартира, дом, офис, дача, либо производственные – магазин, склад, производственная линия. Существуют и многие другие преимущества такого оборудования, как симисторный, или тиристорный стабилизатор напряжения.  

Они работают абсолютно бесшумно, поскольку не содержат механических деталей, которые могли бы издавать шум – гул, щелчки, тиканье, трение и другие звуки. 

Если вы приняли решение приобрести тиристорный или симисторный стабилизатор напряжения – предлагаем обратиться за консультацией к специалистам нашего магазина «Вольтмаркет». Они помогут подобрать оборудование, позволяющее максимально эффективно удовлетворить ваши потребности и пожелания, а также решат вопросы, касающиеся доставки, установки и гарантийного обслуживания.

Справочные материалы о кондиционерах

Стабилизаторы со ступенчатым регулированием

Принцип работы

Основные детали стабилизаторов этого типа — автотрансформатор состоящий из нескольких обмоток и устройство коммутации, которое переключает эти обмотки.

На входе устройства находится электронная плата, которая анализирует сетевое напряжение и управляет переключателями, которые подают напряжение на выход от соответствующего вывода обмотки автотрансформатора.

Количество обмоток и , соответственно, ступеней может варьироваться от 4 до 9. Чем больше ступеней, тем точнее регулируется напряжение.

Быстродействие ступенчатых СН достигает 5-7 мсек.

Переключателями могут служить:

  • электромеханические реле
  • тиристоры, симисторы

Преимущество реле — отсутствие искажения формы напряжения, недостаток — ограниченная долговечность

Преимущества электронных переключателей — долговечность, недостатки — искажение формы напряжения, чувствительность к помехам в сети.

Недостатки

Так как СН этого типа регулируют напряжение ступенями, то на его выходе напряжение колеблется в определённых пределах, например, для стабилизатора с напряжение 220 В+/- 8% на выходе получим 203-237 В.

Это хорошо видно на графике:

Это основной недостаток ступенчатых ступенчатых преобразователей.

Основные преимущества:

  • небольшой размер
  • невысокая стоимость
  • возможность работы с перегрузкой
  • широкий диапазон входного напряжения
  • практически бесшумная работа

Все эти достоинства оценили потребители, и сейчас большинство пользуется именно этими ПН.

Схема ступенчатого стабилизатора

Схема релейного стабилизатора:

Схема тиристорного (симисторного) стабилизатора

Для увеличения точности регулирования напряжения применяют двухкаскадные схемы — первая грубая регулировка и второй каскад — для увеличения точности.

Вот как выглядит такой стабилизатор внутри:

Электромеханические стабилизаторы напряжения (сервоприводные)

Принцип работы

Главные детали в данных стабилизаторах — автотрансформатор и электромеханический переключатель, сервопривод.

Сервопривод представляет из себя бегунок, который движется по по виткам трансформатора и снимает с них нужное напряжение.

Недостатки

  • низкая надёжность
  • небольшой срок службы
  • низкая скорость реакции на изменение напряжения
  • шум при переключении

В качестве съёмного бегунка используют угольные щётки, поэтому срок службы и надёжность оставляют желать лучшего.

Во время работы слышен характерны звук искрения в щёточном механизме.

Скорость реакции примерно, 1 с на 10% изменения напряжения от номинала, поэтому при больших и резких скачках, например, работе сварочного аппарата, данный тип СН не сможет корректно стабилизировать напряжение.

Основные неисправности механических СН — залипание сервоприводного механизма и истирание бегунка-щётки.

Преимущества

  • низкая стоимость
  • точность регулирования
  • не вносит искажений на выходе

Сервоприводный двигатель отрабатывает колебания напряжения, с точностью 2-3%.

А стоимость из-за простоты конструкции невысокая, и такие стабилизаторы доступны по цене.

Стоит отметить, что сейчас появились роликовые механические СН, в которых вместо угольной щётки используется подвижный ролик — долговечность и надёжность таких стабилизаторов на порядок выше.

Схема электромеханического стабилизатора

Схема бегункового механизма:

Фото сервопривода в электромеханическом СН:

Инверторные стабилизаторы.

Ещё их называют стабилизаторы с двойным преобразованием или «онлайн стабилизаторы»

Принцип работы

СН этого типа преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, после чего из постоянного формируют переменное со стабильными параметрами частоты, уровня и формы.

Таким образом параметры выходного напряжения не зависят от параметров входного.

Схема инверторного стабилизатора

ВФ — входные фильтры

ККМ — корректор коэффициента мощности

ИНВ — преобразователь постоянного напряжения в переменное

ВИП — вторичный источник питания

МК — микроконтроллер, управляющий работой всей схемы

Преимущества инверторных стабилизаторов

  • широкий диапазон входного напряжения
  • стабильные параметры выходного напряжения
  • бесшумность
  • небольшие габариты и вес
  • фильтрация помех и высокочастотных выбросов из сети
  • высокий КПД
  • защита по превышению тока в нагрузке

Инверторы способны работать от 100 В! При этом имеется снижение отдаваемой мощности (до 50%). Но это всё равно отличный показатель по сравнению с другими типами СН. Верхний предел доходит до 300 В.

При этом форма выходного сигнала — чистая синусоида, со стабильной частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Эти параметры не зависят от параметров входного сигнала, а задаются внутренним генератором. Стабильность держится в пределах +/- 05-1%.

Преобразователи способны работать с небольшой перегрузкой — до 120%. При увеличении мощности нагрузки стабилизатор плавно ограничивает ток, не давая выходить мощности за опасные пределы. Также есть защиты от скачков напряжения и перегрева самого прибора.

Современный уровень развития электроники позволяет разместить довольно мощные стабилизаторы в небольшом корпусе, сравнительно маленького веса.

КПД, благодаря современной элементной базе и наличию встроенного корректора коэффициента мощности переваливает за 90 %.

Очень часто такие преобразователи совмещают с аккумуляторными батареями, получая ИБП — источник бесперебойного питания или UPS. Это позволяет питать потребителей электроэнергии даже при полном отключении электричества.

Недостатки инверторного стабилизатора

Недостатком таких СН является цена. Но всё равно их используют всё чаще. А стоимость данных приборов будет снижаться по мере развития электроники и элементной базы для неё.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор напряжения представляет собой электротехническое устройство, поддерживающее на выходе нужные показатели напряжения. Таким образом, когда на входе происходит их уменьшение или увеличение напряжения, то на выходе оно будет неизменным и останется в требуемых пределах. Сегодня мы не представляем свой быт без использования разнообразного оборудования, которое оснащается сложной электроникой, требующей, чтобы параметры электрического тока были постоянными. ООО «ХЕЛИОР» занимается производством и продажей стабилизаторов напряжения, которые обеспечивают гарантированную бесперебойную работу газовых котлов отопления. Квалифицированные сотрудники нашей компании помогут вам подобрать оборудование, подходящее для решения ваших задач. Также мы осуществляем монтаж и дальнейшее обслуживание стабилизаторов напряжения.

Основные параметры для выбора стабилизаторов

Потребляемая котлом электрическая мощность. Современные газовые котлы, как правило, не требуют большой входной мощности. Так как она может различаться, следует уточнять ее по паспорту на изделие.

Диапазон рабочих напряжений газового котла. По паспорту на газовый котел можно определить диапазон рабочего напряжения, который также очень важен при выборе стабилизатора.

Фактическое напряжение в сети. Зачастую напряжение в сети в течение дня нестабильно. Необходимо измерить его верхние и нижние показатели и выбирать оборудование, которое с их учетом не позволит выйти электронике из строя.

Типы стабилизаторов напряжения

Устройства для стабилизации напряжения от нашей компании работают только с переменным током, так как именно в данной сфере наибольший риск скачков в напряжении.

Из ассортимента можно выбрать как напольные, так и настенные варианты конструктивного исполнения данного оборудования. По типу напряжения они делятся на однофазные и трехфазные.

Все современные стабилизаторы напряжения для газовых котлов можно также разделить по типу работы на следующие виды:

  • феррорезонансные приборы;
  • электронные стабилизаторы, имеющие многоступенчатую регулировку;
  • приборы электромеханического типа;
  • устройства с высокочастотной регулировкой.

Наиболее надежным вариантом является электронный стабилизатор.

Мощность стабилизаторов напряжения

Данный параметр стабилизатора является суммой показателей мощностей насосов и котельного оборудования. В техническом паспорте устройства указывается потребляемая электрическая мощность. Параметры насосов, которые указаны в их характеристиках, умножаются при подсчете на 3 из-за того, что обеспечивающие их электродвигатели имеют высокие пусковые токи в момент включения, которые могут быть в 3 раза выше номинального значения.

Преимущества стабилизаторов напряжения

Расширенный функционал. Стабилизаторы напряжения оснащаются функцией аварийного отключения, если происходит перегрузка. При условии устранения данной неисправности в течение короткого промежутка времени после остановки стабилизатора, он в автоматическом режиме включится, продолжая обеспечивать питанием отопительное оборудование.

Удобство в эксплуатации. Стабилизаторы напряжения обладают компактными размерами, их можно монтировать на стене поблизости от отопительного оборудования.

Высокая точность стабилизации. Стабилизаторы напряжения, предназначенные для газовых котлов, характеризуются высокой точностью установки показателей, поэтому они могут гарантировать бесперебойное функционирование всей отопительной системы. Корпус данного оборудования предусматривает светодиодное табло, на котором отображаются основные показатели работы устройства. Основой для выходных силовых ключей стабилизатора служат полупроводниковые элементы, обеспечивающие более высокое быстродействие, по сравнению со старыми релейными и электродинамическими моделями.

Наша компания является производителем различного оборудования для обеспечения бесперебойного питания на производстве и в быту. Вы можете узнать цены на стабилизаторы напряжения, использующиеся для защиты газовых котлов от выхода из строя. У наших специалистов Вы можете уточнить технические характеристики данного оборудования, а также получить консультацию по покупке оптимальной модели.

Телефонный номер ООО «ХЕЛИОР» +7 (499) 557-09-55.

Написать письмо Вы можете на электронный адрес [email protected]

Наш адрес и схема проезда можно посмотреть на странице «Контакты».

Стабилизаторы напряжения | Русэлт

Приведенные рекомендации будут Вам полезны, если вся Ваша электрическая сеть по конструкции, используемым материалам и необходимым устройствам удовлетворяет требованиям соответствующих правил и стандартов, а поступающее к Вашей технике напряжение все равно ниже или выше нормы.
Согласно ГОСТ напряжение бытовой электросети должно быть в пределах 198…231 В. Для медицинской техники, связного оборудования, электроники в производственных процессах необходимость качественного электропитания еще более актуальна.
Объективно оценить величину напряжения в сети можно только с помощью калиброванных приборов. Однако, регулярное потускнение или чрезмерно яркое свечение электроламп, частые отказы или неправильная работа техники в большинстве случаев происходят из-за того, что к Вашей электросети поступает напряжение вне пределов нормы. Для устранения последнего необходим стабилизатор напряжения. Частным случаем может быть включение стабилизатора напряжения непосредственно перед отдельным оборудованием или группой приборов.
Основные типы стабилизаторов напряжения:
Феррорезонансные. Появились в 60-70-е годы, применялись для стабилизации напряжения питания ламповых телевизоров. Сейчас практически не применяются.
Электромеханические автотрансформаторы. Коррекция выходного напряжения осуществляется автоматически, с помощью электродвигателя перемещающего контактный узел по обмоткам трансформатора: ТСС ™, Solby ™, РЕСАНТА ™, (СТЭМ) РУСЭЛТ ™.
Автотрансформаторы ступенчатого регулирования. Принцип стабилизации основан на автоматическом переключении секций трансформатора с помощью силовых ключей (реле, тиристоров, симисторов): ШТИЛЬ ™.
Автотрансформаторы плавного электромагнитного регулирования. Одновременная стабилизация линейного и фазного напряжения основана на автоматическом изменении коэффициента трансформации за счет управления намагниченностью сердечника: (СТС) РУСЭЛТ ™.

Основные эксплуатационные характеристики, по которым рекомендуется выбирать стабилизатор напряжения:

  • диапазон входных рабочих напряжений;

  • мощность стабилизатора;

  • точность и время стабилизации напряжения;

  • дополнительные функциональные возможности;

  • габариты, масса.

 

Диапазон и тип входных рабочих напряжений
Входное напряжение – напряжение на входе стабилизатора, при котором обеспечивается минимальная ошибка установки напряжения на выходе стабилизатора конкретного типа.
Предельное входное напряжение — напряжение на входе стабилизатора, при котором обеспечивается нормальная работа стабилизатора и ошибка установки напряжения на выходе стабилизатора удовлетворяет требованиям технической документации (обычно несколько больше минимальной ошибки).

Зная диапазон изменения напряжения перед Вашей сетью (или техникой) рекомендуется выбирать стабилизатор(ы) напряжения перекрывающий(ие) этот диапазон только по входному напряжению (с учетом требований по точности стабилизации), так как запас по предельному напряжению необходим для надежного обеспечения качественного электропитания.
Существует оборудование (например, скважные электронасосы), для которого важно обеспечение стабилизированного линейного напряжения (380 В) с точными фазовыми и амплитудными соотношениями в трехфазной линии. Раздельная стабилизация напряжения по отдельным фазам линии может привести к непозволительному перекосу фаз и отключению напряжения перед Вашей сетью 380 В, либо к отказу оборудования. В таких случаях рекомендуется использовать стабилизаторы с одновременной стабилизацией линейного и фазного напряжения.

Мощность стабилизатора
Главное условие для выбора стабилизатора напряжения по мощности – суммарная мощность подключаемой к нему нагрузки не должна превышать мощности стабилизатора.
Характерно то, что в заданной группе стабилизаторов цена практически пропорциональна максимальной мощности нагрузки для отдельного стабилизатора. Поэтому к оценке суммарной мощности подключаемого к стабилизатору оборудования необходимо отнестись с особым вниманием, так как это определяет эффективность работы стабилизатора и экономию Ваших средств.
Типовые значения мощности для различных приборов приведены в таблице 1. Точные значения можно узнать по паспортным данным. Для бытовых приборов и инструментов с достаточной точностью можно считать ВА=Вт.

Таблица 1. Примерная потребляемая мощность бытовых электроприборов.

 

Бытовые приборы

Электроинструмент

потребитель

мощность, ВА

потребитель

мощность, ВА

Фен для волос

450-2000

Дрель*

400-800

Утюг

500-2000

Перфоратор*

600-1400

Электроплита

1100-6000

Электроточило*

300-1100

Тостер

600-1500

Дисковая пила*

750-1600

Кофеварка

800-1500

Электрорубанок*

400-1000

Обогреватель

1000-2400

Электролобзик*

250-700

Гриль*

1200-2000

Шлифовальная машина*

650-2200

Пылесос*

400-2000

 


Радио

50-250

Электроприборы

Телевизор

100-400

Компрессор*

750-2800

Холодильник*

150-600

Водяной насос*

500-900

Духовка

1000-2000

Циркулярная пила*

1800-2100

СВЧ – печь*

1500-2000

Кондиционер*

1000-3000

Компьютер

400-750

Газовый (дизельный) котел с электродвигателем (обеспечивающим работу)*

200-900

Электрочайник

1000-2000

Электромоторы*

550-3000

Электролампа*

20-250

Вентиляторы*

750-1700

Бойлер

1200-1500

Сенокосилка*

750-2500

 


Насос высокого давления*

2000-2900

*Оборудование имеет высокие пусковые токи.

Помните, что любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве (например, насос, холодильник), его паспортную потребляемую мощность необходимо умножить на 3, во избежание перегрузки стабилизатора в момент включения устройства. Однако, вероятность одновременного (с разницей менее, чем 1сек) включения таких потребителей мала, поэтому можно выбрать самый мощный потребитель, его паспортную мощность умножить на 3, а для остальных приборов учитывать номинальное потребление.

Рекомендуется выбирать модель стабилизатора с 20% запасом от потребляемой мощности нагрузки. Этим Вы создадите себе резерв мощности для подключения нового оборудования.

Исходя из полученной суммарной мощности, выбирайте стабилизатор. Если цена его оказалась для Вас неприемлемой, попробуйте сократить список потребителей. Например, лампы освещения можно подключить, минуя стабилизатор (но только не галогенные: при повышенном сетевом напряжении частая замена ламп сведет к нулю экономию на стабилизаторе!). Исключить приборы, которые Вы не будете включать одновременно – вряд ли будут одновременно работать утюг и пылесос, обогреватель и вентилятор.

Все равно цена не устраивает? Рекомендуем ограничиться приборами, которые без стабилизатора работать не будут.

Для предварительной оценки необходимой мощности стабилизатора напряжения предлагаем воспользоваться представленным ниже калькулятором:
 

 

Точность стабилизации напряжения
Может характеризоваться диапазоном выходных напряжений стабилизатора.
Точность стабилизации напряжения показывает в каком диапазоне будет находиться выходное напряжения при изменении входного при заданных условиях внешней среды. Оценив минимально необходимую точность (рабочий диапазон) напряжения питания Вашего оборудования по сопровождающей документации, Вы получите требования к приобретаемому стабилизатору.

Для большинства бытового оборудования высокая точность стабилизации не требуется (см. приведенные выше требования ГОСТ). Но, как показывает практика, даже небольшие резкие колебания амплитуды напряжения для осветительного оборудования с непосредственным питанием могут привести к дискомфортным ощущениям при изменении яркости. Поэтому, в случае предполагаемого включения стабилизатора напряжения для всей Вашей электросети, рекомендуем обратить внимание на стабилизаторы с плавной и более точной стабилизацией.

Длительное время переходных процессов относительно остальных типов стабилизаторов имеют только электромеханические, и то лишь при большой амплитуде изменения входного напряжения. Поэтому требование минимального времени стабилизации напряжения актуально только для специального оборудования. Данные о времени стабилизации напряжения соответствующих стабилизаторов приведены в разделе технической информации.

Дополнительные функциональные возможности:
Рекомендуем не оставлять без внимания дополнительные функциональные возможности стабилизаторов напряжения. Они дадут Вам удобство в эксплуатации, экономию средств, за счет отсутствия необходимости приобретения дополнительного оборудования, реализацию автоматического удаленного процесса управления и мониторинга состояния электросети.

 

Габариты и масса
Ограничения по габаритам и массе в большей степени относятся к трехфазным стабилизаторам. Для конкретных ограниченных условий пространства установки рекомендуем предварительно выбрать различные модели стабилизаторов по вышеприведенным характеристикам. Затем подобрать подходящее решение, учитывая, что моноблочные конструкции трехфазных стабилизаторов имеют марки (СТС) РУСЭЛТ™, ТСС™ и ШТИЛЬ™ серий R, P и M до 9 кВА, а стабилизаторы марки ШТИЛЬ™ серий R, P и M свыше 9 кВА имеют раздельную конструкцию по блоку на каждую фазу плюс коммутационный блок.
Надеемся, что приведенные рекомендации помогут Вам рационально и эффективно обеспечить качественное электропитание для Вашей техники!
Индивидуальные особенности состава Вашего оборудования обязательно учтут наши специалисты и предложат приемлемые решения для Вас при консультации.

Стабилизаторы напряжения. Виды. Область применения

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ

Стабилизаторы напряжения электромеханические предназначены для стабилизации напряжения промышленной сети от 160 до 250 В, и выдачи стабилизированного напряжения на выходе. Предназначен для питания стабилизированным напряжением различных потребителей в условиях нестабильного напряжения питающей сети.
Стабилизаторы переменного напряжения 50 Гц поддержат стабильное напряжения питания нагрузок бытового и промышленного назначения в широких пределах.

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Стабилизаторы напряжения по принципу действия относятся к стабилизаторам электромеханического типа. Они обеспечивают плавное автоматическое регулирование выходного напряжения с высокой точностью за счёт сервопривода, управляемого электронным блоком.
Конструкция корпуса обеспечивает требования электробезопасности, содержит цифровые светодиодные дисплеи, отображающие значения входного/выходного напряжения и тока нагрузки. Все модели снабжены электронным термодатчиком, обеспечивающим контроль температурного режима внутри стабилизатора, что обеспечивает надёжную защиту от перегрева.
Так же во всех моделях стабилизаторов установлено реле для защиты оборудования от недопустимо повышенного напряжения в сети и отключения нагрузки при перегреве стабилизатора, или перегрузке. В стабилизаторах напряжения используется щёточный узел новой усиленной конструкции, что увеличивает срок службы и надёжность этого оборудования.
Благодаря плавной и точной регулировке сетевого напряжения стабилизаторы напряжения находят широкое применение для защиты бытового и промышленного электрооборудования, освещения и других ответственных нагрузок.

 

ПРИМЕНЕНИЕ

Применяется для насосного, холодильного оборудования, стиральных и посудомоечных машин. бытовой и промышленной техники соответствующей мощности.

 

УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Стабилизатор напряжения должен храниться и эксплуатироваться в окружающей среде невзрывоопасной, не содержащей токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов в концентрациях. разрушающих металлы и изоляцию; диапазон температуры окружающей среды -5 … +50°С, относительная влажность воздуха до 80%, атмосферное давление: 86-106.5 кПа.

С уважением, «Агро Трейдинг»

основные типы и характеристики стабилизирующих устройств

Автор: Александр Старченко

Ни один регион страны не может похвастаться идеальным напряжением сети. Особенно это заметно на отдаленной от больших городов территории, там, где большинство горожан имеют дачи. Если напряжение будет ниже нормы, техника просто не будет работать, а превышение напряжения может вывести технику из строя.

Стабилизатор напряжения 220 вольт для дачи позволяет сгладить перепады сети до допустимого уровня. При слишком низком напряжении вольтаж будет увеличен, а напряжение, превышающее допустимый уровень, будет понижено до нормы. Поэтому надёжный стабилизатор напряжения на даче или в загородном доме должен быть установлен обязательно.

Содержание:

  1. Виды стабилизаторов
  2. Критерии выбора стабилизатора
  3. Выбор стабилизатора по мощности
  4. Стабилизатор «Энергия Voltron РСН 10 000»

Виды стабилизаторов

Устройства, выравнивающие сетевое напряжение могут работать на различных технических принципах.

В настоящее время для бытовых целей применяются следующие виды стабилизаторов:

  • Релейные;
  • Электромеханические;
  • Электронные.

Каждый тип стабилизатора имеет свои преимущества и недостатки, а отдельные технические параметры могут заметно отличаться.

Смотрите небольшой видеоролик о видах и критериях выбора стабилизирующих устройств:

Релейный стабилизатор

Релейный стабилизатор представляет собой автоматический трансформатор, где изменение выходного напряжения осуществляется с помощью нескольких реле, которые коммутируют секции обмотки.

Основные достоинства релейного стабилизатора:

  • Высокая скорость срабатывания;
  • Низкая стоимость;
  • Приемлемая точность выходного напряжения;

Недостатки:

  • Ступенчатое переключение напряжения;
  • Недолговечность;
  • Шум от переключения обмоток реле.

Современные электромагнитные реле обеспечивают скорость переключения порядка 0,1-0,15 сек, что достаточно для большинства бытовой техники, но некоторые устройства могут на это реагировать.

Точность напряжения на выходе всегда будет отличаться от 220В, поскольку переключением обмоток нельзя добиться идеального совпадения выходного напряжения с номиналом. В релейных стабилизаторах точность выходного напряжения обычно составляет 5-8% (203-237В на выходе), что вполне достаточно для основной бытовой техники.

Недолговечность релейного стабилизатора понятие относительное, поскольку она зависит от количества срабатываний реле, а это определяется подгоранием контактов.

Если перепады напряжения небольшие, то для частного дома такой прибор прекрасно подойдёт. В жилом помещении релейный стабилизатор лучше не размещать, так как реле при работе издают заметные щелчки.

Электромеханический стабилизатор

В электромеханическом стабилизаторе регулировка напряжения на выходе осуществляется контактом, скользящим по обмотке трансформатора. За перемещение контакта отвечает серводвигатель, управляемый сигналами с платы электроники.

Устройство имеет следующие преимущества и недостатки:

  • Очень точная и плавная регулировка;
  • Низкая скорость срабатывания;
  • Требуется техническое обслуживание;
  • Шум в процессе работы.

Малая скорость обусловлена инерционностью электродвигателя, поскольку для перемещения контакта по обмотке требуется время. Скорость срабатывания таких устройств составляет примерно 10 вольт в секунду, что в 25 раз ниже скорости электронного стабилизатора.  Электромеханический стабилизатор может обеспечить высокую точность установки напряжения порядка 2%, и это очень хороший показатель, хотя для большинства бытовых приборов такой точности не требуется.

Существенным недостатком электромеханического стабилизатора является необходимость регулярного технического обслуживания. Пыль, попадающая на щётки, вызывает искрение и обгорание контакта, поэтому для его чистки или замены потребуется вызывать мастера. Желательно делать это 1 раз в пол года.

Электронные стабилизирующие устройства

Электронные стабилизаторы не имеют механических контактов и движущихся частей, поэтому считаются самыми надёжными. Они бывают тиристорными (симисторными) или инверторными.

Основой тиристорного стабилизатора напряжения является катушка вольтодобавки, витки которой переключаются не электромагнитными реле, а полупроводниковыми электронными ключами.

Такое устройство имеет следующие характеристики:

  • Высокая скорость срабатывания;
  • Дискретное переключение напряжения;
  • Отсутствие шума;
  • Длительный срок работы;
  • Высокая стоимость.

Управление переключением секций трансформатора осуществляется с помощью тиристорных или симисторных ключей, которые обеспечивают очень высокую скорость срабатывания. Она может достигать 20 мс.

Выходное напряжение, по аналогии с релейным стабилизатором, переключается ступенями. Чем больше электронных ключей задействовано в схеме, тем выше точность стабилизатора. Тиристорное устройство работает совершенно бесшумно, обладает высоким КПД, имеет большой срок службы, но отличается высокой ценой.

Инверторные устройства

Инверторные стабилизаторы считаются самыми инновационными и перспективными. В этих устройствах осуществляется двойное преобразование (инвертирование) входного напряжения сначала в постоянное, а затем снова в переменное, но с идеальными характеристиками. Этим процессом управляет специальный контроллер, а высокие параметры обеспечиваются кварцевой стабилизацией.

Инверторные стабилизаторы обладают очень хорошими характеристиками:

  • Мгновенная скорость срабатывания;
  • Высокая точность установки напряжения;
  • Надёжность;
  • Электронные схемы защиты;
  • Идеальная синусоида на выходе.

Если стоимость устройства не является определяющей, то лучший стабилизатор напряжения для дачи это, конечно же, электронный прибор, без электромеханических элементов и движущихся частей.

Критерии выбора стабилизатора

Независимо от конструкции и принципа действия все устройства, предназначенные для стабилизации сетевого напряжения, обладают сходными характеристиками, по которым производится выбор требуемой модели.

К основным параметрам стабилизаторов относятся следующие величины:

  1. Количество фаз;
  2. Мощность;
  3. Погрешность установки;
  4. Скорость реагирования;
  5. Диапазон входного напряжения;
  6. Перегрузочная способность;
  7. Защита;
  8. Уровень шума;
  9. Управление и индикация.

Разберем подробнее каждый из пунктов списка:

  • Количество фаз определяется потребностью владельца дачи. Для маленькой мастерской со станочным оборудованием может потребоваться трёхфазный переменный ток, в то время как обычная бытовая техника питается от однофазной сети.
  • Мощность стабилизатора – это одна из самых важных характеристик. Она определяется общей мощностью всех устройств, которые будут подключены к выходным клеммам прибора.
  • Погрешность установки или точность измеряется в процентах. Так, если стабилизатор имеет погрешность 5%, а сеть 220В, то напряжение на выходе может принимать значения в диапазоне от 209 до 231В, что достаточно для питания любой техники, за исключением особо точного оборудования.
  • Скорость реагирования отвечает за то, насколько быстро стабилизирующее устройство выровняет изменение напряжения на входе. Максимальной скоростью обладают все электронные стабилизаторы, несколько медленнее срабатывают релейные устройства, а самым медленным является электромеханический стабилизатор с сервоприводом.
  • Чтобы не попасть впросак, выбирая стабилизатор напряжения для дачи, необходимо точно знать, в каких пределах может меняться сетевое напряжение. Для этого с помощью тестера необходимо замерять напряжение в розетке несколько раз в день, в течение нескольких дней, включая выходные, в утреннее и вечернее время. Эту услугу, при необходимости может оказать любой электрик. Обычно диапазон напряжений может варьироваться от 120-160В до 240-260В.

  • Стабилизатор должен выдерживать кратковременные перегрузки по мощности и иметь электронную защиту от короткого замыкания. В случае повреждения самого стабилизатора вся нагрузка должна быть мгновенно отключена.
  • Если шум устройства имеет какое-то значение, то нужно выбирать электронные устройства. Хорошо если стабилизатор оборудован дисплеем, на котором указывается входное и выходное напряжение, имеется индикация режимов работы и регулировка напряжения на выходе производится в пределах 210-230В.

Еще немного информации в коротком но доходчивом видеоролике:

Выбор стабилизатора по мощности

Все потребители энергии, подключаемые к стабилизатору, представляют собой нагрузку, которая может быть активной или реактивной. В активной нагрузке вся энергия переходит в тепло.

Примеры активной нагрузки:

  • Лампы накаливания;
  • Кипятильники;
  • Электроплиты;
  • Паяльник.

Если вся нагрузка на даче только активная, то необходимая мощность стабилизатора будет равна мощности всех потребителей плюс 20% резерв.

В реактивной нагрузке в электрической цепи присутствует индуктивность или ёмкость.

Реактивная нагрузка это:

  • Пылесос;
  • Стиральная машина;
  • Холодильник;
  • Насос;
  • Электроинструмент с двигателем.

В паспортах на такие устройства, кроме тепловой мощности, указывается ещё Cos ϕ, который используется в формуле вычисления реальной мощности. Для этого нужно указанную мощность разделить на косинус фи, который обычно составляет 0,75.

Если косинус фи не указан, то величину тепловой мощности следует разделить на 0,7.

Для вычисления максимальной потребляемой мощности устройства с электродвигателем необходимо умножить его мощность на 3, поскольку мощность двигателя в момент включения превышает номинальную мощность примерно в три раза.

Чтобы точно знать, какой стабилизатор напряжения 220В для дачи выбрать, необходимо суммировать активную и реактивную мощность всех потребителей. Реактивную мощность каждого потребителя с электродвигателями умножаем на 3, и после этого делим на Cos ϕ.

Например, рассчитаем пылесос мощностью 1200Вт.

Его полная мощность будет:

(1200*3)/0,9=4000Вт

Получаем, что пылесос мощностью 1200Вт при запуске будет потреблять 3600Вт, теперь делим 3600 на Cos ϕ и выводим максимальную мощность потребления пылесоса 4000Вт. Аналогично считаем другие приборы с электродвигателями.

После расчета максимальной нагрузки устройств с электродвигателем суммируем ее с активной нагрузкой, и получаем необходимую мощность стабилизатора. При этом необходимо учесть тот момент, что не все устройства с электронными двигателями будут запускаться одновременно, поэтому суммируем реактивную нагрузку только тех приборов, вероятность одновременного запуска которых наиболее вероятна. И не забываем про 20%-ный резерв.

Смотрим небольшое завершающее видео на тему выбора стабилизатора напряжения:

Стабилизатор «Энергия Voltron РСН 10 000»

Однофазный стабилизатор напряжения релейного типа Voltron РСН 10 000, является мощным устройством, предназначенным для обеспечения качественным напряжением потребителей с мощностью до 10 кВт. При номинальном напряжении на входе от 105 до 265В, прибор обеспечивает на выходе синусоидальное переменное напряжение 220В ± 10%. Этот аппарат компании Энергия имеет 7 ступеней автоматического регулирования и КПД 98%.

Устройство имеет защиту от перегрузки, защиту от пониженного (95В) и повышенного (280В) напряжения. При повышении температуры трансформатора свыше +120°С прибор автоматически выключается. В стабилизаторе предусмотрено подавление импульсных и высокочастотных помех.

Для удобства эксплуатации в приборе имеется информационный дисплей и светодиодная индикация режимов работы. Это устройство прекрасно подойдёт как стабилизатор напряжения 220В для дачи, частного дома или загородного коттеджа.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

Что такое регулятор напряжения | Типы регуляторов напряжения

Регулятор напряжения играет важную роль в подаче электроэнергии. Вот почему, прежде чем мы обсудим регуляторы напряжения, мы должны рассмотреть роль источника питания перед проектированием любой системы. Например, в любой операционной системе, такой как мобильный телефон, наручные часы, компьютер, ноутбук и т. д., блок питания является неотъемлемой частью работы системы owl.

Так как обеспечивает надежное и бесперебойное питание внутренних частей системы.Источник питания представляет собой электронное устройство, которое обеспечивает стабильность, а также регулирующую мощность для правильной работы схемы. Существует два типа источников питания. Например, мощность переменного тока, получаемая от основной розетки, и мощность постоянного тока, которую мы получаем от аккумулятора.

В сегодняшней статье мы обсудим, что такое регулятор напряжения, какие бывают типы регулятора напряжения и обзор его работы.

Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения

используется для контроля уровня напряжения.Регуляторы напряжения используются, когда есть потребность в стабильном и надежном напряжении. Он генерирует фиксированное выходное напряжение. Который остается постоянным при любых изменениях входного напряжения или условий нагрузки. Он также действует как буфер для защиты любого компонента от повреждений.

Регулятор напряжения представляет собой устройство с простой конструкцией с прямой связью. И это использует контур управления с отрицательной обратной связью. Регулятор напряжения — это устройство с простой конструкцией с прямой связью. И это использует контур управления с отрицательной обратной связью.Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения. Они используются в широком спектре приложений. Линейный регулятор напряжения является простейшим типом регулятора напряжения. Он доступен в двух типах. Который компактен и используется в маломощных и низковольтных системах.

В регуляторе напряжения используются следующие компоненты:

  • Цепь обратной связи.
  • Статическое опорное напряжение.
  • Цепь управления проходным элементом.

Процесс регулирования напряжения упрощается благодаря использованию трех описанных выше компонентов. Первый компонент регулятора напряжения, такой как цепь обратной связи, используется для обнаружения изменения выходного напряжения постоянного тока. В зависимости от опорного напряжения, а также обратной связи может быть сгенерирован управляющий сигнал и запущен проходной элемент для оплаты изменений.

Проходной элемент здесь представляет собой твердотельный полупроводниковый прибор, аналогичный BJT-транзистору, диоду с PN-переходом или полевому МОП-транзистору.Теперь выходное напряжение постоянного тока можно поддерживать почти постоянным.

Читайте также:  Что такое электродвигатель? | Различные типы электродвигателей

Работа регулятора напряжения:

Схема регулятора напряжения используется для создания и поддержания постоянного выходного напряжения, даже если входное напряжение или состояние нагрузки каким-либо образом изменяются. Регулятор напряжения получает напряжение от источника питания и может поддерживаться в диапазоне. Что хорошо совместимо с остальными электрическими компонентами.В основном эти регуляторы используются для преобразования мощности DC/DC, AC/AC или AC/DC.

Типы регуляторов напряжения:

Этот регулятор может применяться на интегральных схемах или независимых схемах компонентов. Регуляторы напряжения подразделяются на два типа: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения.

Этот регулятор обычно используется для управления напряжением в системе. Однако линейные регуляторы работают с низким КПД так же, как и импульсные регуляторы.Который работает с высокой эффективностью. При переключении высокоэффективного регулятора большая часть входной мощности может быть передана на выход без потерь.

Существует два основных типа регуляторов напряжения, а именно:

№1. Линейный регулятор напряжения.
#2. Импульсный регулятор напряжения.

Существует два типа линейных регуляторов напряжения: один последовательный, а другой шунтирующий.

Существует три типа импульсных регуляторов напряжения: повышающий, понижающий и инверторный регулятор напряжения.

№1. Линейные регуляторы напряжения:

Этот регулятор напряжения действует как делитель напряжения. В омическом поле используется полевой транзистор. Сопротивление этого регулятора напряжения зависит от нагрузки. Следовательно, линейные регуляторы напряжения с постоянным выходным напряжением являются основным типом регуляторов для регулирования электропитания. В таких регуляторах преобразование активного проходного элемента, такого как MOSFET или BJT, отвечает за изменение выходного напряжения сдвиговой проводимости.

После подключения к нагрузке любой вход изменяется или ток через транзистор будет изменяться, чтобы поддерживать выход нагрузки. Чтобы изменить ток транзистора, он должен работать в активной, в противном случае омической области.

Этот тип регулятора теряет большую мощность во время этого процесса. Это связано с тем, что внутри транзистора сетевое напряжение падает, чтобы разрушить его подобно теплу. В целом, эти регуляторы подразделяются на разные категории.

  • Позитивно регулируемый.
  • Негатив регулируемый.
  • Отслеживание.
  • Плавающий.
  • Фиксированный вывод.
Преимущества линейного регулятора напряжения:

Преимущества линейного регулятора напряжения:

  • Быстрая реакция на изменение нагрузки или линии.
  • Низкий уровень электромагнитных помех и низкий уровень шума.
  • Нижний выход дает пульсирующее напряжение.
Недостатки линейного регулятора напряжения:

Недостатки линейных регуляторов напряжения следующие:

  • Требуется больше места.Требуется радиатор.
  • Эффективность очень низкая.
  • Напряжение над входом не может быть увеличено.
#1.1. Серийные регуляторы напряжения: В регуляторах напряжения серии

используется переменный элемент, включенный последовательно с нагрузкой. Сопротивление элемента в этой серии может изменяться напряжением на нем, а напряжение на нагрузке остается постоянным.

Текущее потребляемое количество эффективно используется нагрузкой.Эта серия является основным преимуществом регулятора напряжения. В то время как нагрузка не требует тока, последовательный регулятор напряжения не потребляет полный ток. Последовательный регулятор значительно более эффективен по сравнению с тем же шунтирующим регулятором.

№1.2. Шунтирующие регуляторы напряжения:

Этот регулятор напряжения работает, обеспечивая проход на землю от напряжения, заданного переменным сопротивлением. Ток течет от нагрузки через этот регулятор и без необходимости течет на землю.Это делает форму обычно менее эффективной, чем регулятор диапазона.

Хотя это очень просто, иногда используется только диод опорного напряжения, и он используется в очень маломощных цепях, ток утечки которых очень беспокоит. Эта форма очень распространена для цепей опорного напряжения. Шунтовой регулятор обычно просто пропускает (поглощает) ток.

Применение шунтирующих регуляторов:

Применение шунтирующего регулятора:

  • Цепи источника и стока тока.
  • Для контроля напряжения.
  • Пределы тока точности.
  • Аналоговые и цифровые схемы, требующие прецизионных эталонов.
  • Ошибка усилителей.
  • Регулируемый по напряжению или току линейный и импульсный источник питания.
  • Импульсный блок питания с низким выходным напряжением.

Читайте также: Что такое электромагнитная катушка | Принцип работы соленоидной катушки | Типы соленоидных катушек | Применение катушки соленоида

№2.Импульсные регуляторы напряжения:

Импульсный регулятор может включать и выключать последовательное устройство со скоростью. Функция переключателя заключается в установке количества заряда, передаваемого на нагрузку. Это контролируется тем же механизмом реакции, что и линейный регулятор.

Импульсный регулятор эффективен, потому что последовательный элемент работает идеально. Или выключен, потому что он почти не рассеивает мощность. Импульсный стабилизатор способен генерировать выходное напряжение. Который, в отличие от линейных регуляторов, выше входного напряжения или антиполярности.

Напряжение переключения быстро включается и выключается для изменения выхода регулятора. Генератор необходим для управления им, а также для зарядки компонентов накопителя. частотно-импульсная модуляция изменяется в зависимости от непрерывного рабочего цикла и спектра шума, создаваемого ПРМ в импульсном регуляторе с различными частотами; Этот звук труднее фильтровать.

Переключение широтно-импульсной модуляции

с постоянным рабочим циклом с различной частотой эффективно и легко фильтрует шум регулятора.Включение непрерывного режима индуктором в импульсном регуляторе позволяет максимальной выходной мощности никогда не приближаться к нулю. Это дает лучшую производительность.

Ток бесперебойного режима через дроссель в импульсном стабилизаторе становится равным нулю. Он работает лучше, когда выходной ток низкий.

Топологии коммутации:

Существует два типа коммутационных топологий: одна с диэлектрической изоляцией, а другая без изоляции.

Изолированный

Это зависит от радиации и интенсивной погоды.Опять же, эти преобразователи подразделяются на два типа, которые включают следующее.

  • Обратноходовой преобразователь.
  • Прямой преобразователь.

Оба упомянутых выше преобразователя подробно рассмотрены в статье об ИИП.

Без изоляции

Это зависит от небольшого изменения Vout/Vin. Например, повышающее напряжение является регулятором. Это увеличивает входное напряжение, в то время как шаг вниз уменьшает входное напряжение.Повышающий/понижающий регулятор напряжения – уменьшает, увеличивает или реверсирует входное напряжение в зависимости от контроллера. Зарядовый насос обеспечивает большой ввод даже без использования катушки индуктивности.

Опять же, эти неизолирующие преобразователи подразделяются на три типа, как показано ниже.

  • Понижающий преобразователь или понижающий регулятор напряжения.
  • Повышающий преобразователь или повышающий регулятор напряжения.
  • Понижающий или повышающий преобразователь.
Преимущества коммутационных топологий:

Основными преимуществами коммутационных топологий являются эффективность, размер и вес.Это также связано с его сложной конструкцией, которая способна работать с высокой энергоэффективностью. Импульсный регулятор напряжения может обеспечивать выходное напряжение, большее или меньшее, чем то, которое изменяет входное напряжение.

Недостатки   коммутационных топологий:

Недостатки коммутационных топологий:

  • Для одного стоимость намного выше.
  • Высокое выходное пульсирующее напряжение.
  • Медленное переходное время восстановления.
  • EMI производит очень шумный выходной сигнал.

Читайте также: Типы потерь в трансформаторе | Эффективность трансформатора

№3. Повышающий (повышающий) регулятор напряжения:

Повышающий импульсный преобразователь также известен как повышающий импульсный регулятор. В котором входное напряжение увеличивается и получается более высокое выходное напряжение. Выходным напряжением можно управлять до тех пор, пока потребляемая мощность соответствует характеристикам выходной мощности схемы.Повышающий импульсный регулятор напряжения используется для управления проводом возбуждения светодиода.

Предположим, что потери равны Pin = Pout (входная и выходная мощности равны).

 Тогда  V  в   I  в   = V  из   I  из  , 

              I  из   / I  из   = (1-D)  

Отсюда можно сделать следующие выводы.

  • Мощность остается прежней.
  • Повышение напряжения.
  • Ток уменьшается.
  • Трансформатор постоянного тока такой же.

#4. Понижающий (понижающий) регулятор напряжения:

Понижающий (понижающий) Функция регулятора напряжения заключается в снижении входного напряжения

Если заданная мощность равна выходной мощности

  P  в   = P  из  ; V  в   I  в   = V  из   I  из  , 

  I  из  / I  из  = V  из  /V  из  = 1/D  

Понижающий преобразователь эквивалентен трансформатору постоянного тока с коэффициентом трансформации 0-1.

№5. Шаг вверх/вниз (Boost/Buck):

Также известен как инвертор напряжения. Таким образом, с помощью конфигурации напряжение может быть уменьшено или увеличено по мере необходимости.

  • Выходное напряжение имеет противоположную полярность входному.
  • В.Л. Прямое смещение достигается в течение этого периода диодом с обратным смещением, генерирующим ток и заряжающим конденсатор для выходного напряжения в течение времени выключения.
  • Используя этот тип импульсного стабилизатора, можно достичь КПД 90%.

Регуляторы напряжения генератора:

Вырабатывает ток, необходимый для удовлетворения потребности автомобиля в электричестве при работающем двигателе. Это производит энергию, которая используется, чтобы запустить транспортное средство. Генератор переменного тока имеет возможность генерировать еще больший ток при более низкой скорости по сравнению с генератором постоянного тока. Который использовался большинством транспортных средств в свое время. Генератор состоит из двух частей.

Статор: Это стационарный компонент, который не имеет движущихся частей и имеет набор намотанных электрических проводников в катушке внутри статора.

Ротор: Это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов: (i) индукция (ii) постоянный магнит (iii) использование возбудителя.

Электронный регулятор напряжения:

Простой регулятор напряжения можно сделать из диода или резистора последовательно с диодом. Из-за логарифмической формы кривых V-i диода напряжение вокруг диода незначительно меняется из-за изменений потребляемого тока или изменений на входе.Эта конструкция может работать именно тогда, когда точность управления напряжением и эффективность не важны.

Транзисторный регулятор напряжения:

Электронный регулятор напряжения имеет энергозависимый источник опорного напряжения. Которая предоставлена ​​Zanor Diode. Также известен как рабочий диод с обратным напряжением пробоя. Он поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока. Напряжение пульсаций переменного тока блокируется, но фильтр не может быть заблокирован. Регулятор напряжения также имеет защиту от короткого замыкания и дополнительные цепи для цепей ограничения тока, защиту от перенапряжения и тепловое отключение.

Основные параметры регуляторов напряжения:

Основные параметры, которые необходимо учитывать при эксплуатации регулятора напряжения, в основном включают входное напряжение, выходное напряжение, а также выходной ток. В общем, все эти критерии используются в первую очередь для определения того, хорошо ли топология типа VR соответствует IC пользователя.

Другими параметрами этого регулятора являются частота переключения, ток покоя; Напряжение обратной связи может применяться в зависимости от требований к тепловому сопротивлению.Поскольку эффективность является основной проблемой в режиме ожидания или при малой нагрузке, ток покоя становится значительным

Когда частота коммутации рассматривается как параметр, поглощение частоты коммутации может привести к меньшим системным решениям. Кроме того, тепловое сопротивление может быть опасным для отвода тепла от устройства, а также для рассеивания тепла из системы.

Если у носителя есть MOSFET, то все носители, а также динамические повреждения окажутся в упаковке. И необходимо учитывать один раз, чтобы измерить предельную температуру регулятора.

Наиболее важным полным результатом является напряжение обратной связи, так как оно имеет IC, который определяет низкое выходное напряжение. Это ограничивает низкое напряжение O/P, а точность влияет на регулирование выходного напряжения.

Применение регуляторов напряжения:

Применение регулятора напряжения:

  • В качестве автомобильного генератора.
  • В качестве генераторной установки электростанции.
  • В качестве системы распределения электроэнергии.
  • В качестве блока питания компьютера.

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение —

Что такое регулятор напряжения? Определение, типы и работа регулятора напряжения

Определение : Регулятор напряжения — это устройство, которое поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки. Напряжение пульсаций переменного тока , которое не удаляется фильтрами, также отбрасывается регуляторами напряжения.

Комбинации элементов, представленные в конструкции регулятора напряжения, обеспечивают постоянное выходное напряжение при переменном входном питании.

Всякий раз, когда необходимо иметь стабильное и надежное выходное напряжение , наиболее предпочтительными схемами являются регуляторы напряжения.

Регуляторы напряжения также отображают защитные функции , такие как защита от перенапряжения, защита от короткого замыкания, тепловое отключение, ограничение тока и т. д. Это может быть линейный регулятор или импульсный регулятор, но самый простой и доступный тип регулятора напряжения — линейный.

Рассмотрим принципиальную схему регулятора напряжения на стабилитроне-

.

Стабилитрон используется в качестве регулятора напряжения , который обеспечивает постоянное напряжение от источника, напряжение которого существенно варьируется.

Как мы видим на рисунке выше, в начале цепи стоит резистор. Для ограничения обратного тока через диод резистором более безопасного номинала в схеме применен резистор R s .

Напряжение источника V s и резистор R s подобраны так, чтобы диод работал в области пробоя. Напряжение на R L известно как напряжение Зенера V z , а ток диода известен как I z .

Стабильное напряжение поддерживается на нагрузке R L , так как колебания выходного напряжения поглощаются резистором R s . Входное напряжение, изменения которого должны регулироваться, подключает стабилитрон в обратном состоянии.

Диод не проводит ток, если напряжение на R L меньше напряжения пробоя стабилитрона V z , а R s и R L образуют делитель потенциала между V s .

При увеличении напряжения питания V s падение напряжения на R L будет больше по сравнению с напряжением пробоя стабилитрона. Таким образом, заставляя стабилитрон проводить ток в области пробоя.

Ток Зенера I z ограничен резистором серии R s от превышения номинального максимального значения I zmax .

Ток через R S задается источником Ток делится на Iz и I L в соединении-

Напряжение на стабилитроне V z остается постоянным до момента его работы в области пробоя через ток стабилитрона I D может значительно изменяться.

При дальнейшем увеличении входного напряжения увеличивается ток через диод и нагрузку. Когда сопротивление на диоде уменьшается, это приводит к тому, что через диод протекает больший ток.

В результате падение напряжения на R s будет больше, поэтому напряжение на выходе будет иметь значение, близкое к входному или напряжению питания.

Следовательно, мы можем сказать, что стабилитрон поддерживает постоянное напряжение на нагрузке, если только напряжение питания не превышает напряжение стабилитрона .

Дискретный транзисторный регулятор напряжения

Когда мы говорим о транзисторном регуляторе напряжения, он бывает двух типов —

.

Используя любой из вышеупомянутых типов, мы можем получить постоянное выходное напряжение постоянного тока заданного значения.Это значение не зависит от изменения напряжения питания или нагрузки на выходе.

Давайте теперь подробно обсудим каждый тип-

Регулятор напряжения серии

На рисунке ниже показана блок-схема последовательного регулятора напряжения

.

Здесь величина входного напряжения, которое получает выходное напряжение, контролируется последовательными элементами управления. Схема, измеряющая выходное напряжение, обеспечивает обратную связь, которая сравнивается с опорным напряжением.

В случае если напряжение на выходе увеличивается , компаратор подает управляющий сигнал на элемент управления для уменьшения величины выхода .Точно так же, если выходное напряжение уменьшается, компаратор посылает управляющий сигнал, чтобы величину выходного сигнала можно было поднять до желаемого уровня.

Работа последовательного транзисторного регулятора напряжения

Он также известен как регулятор напряжения эмиттерного повторителя . На приведенной ниже схеме показан простой последовательный регулятор напряжения, состоящий из NPN-транзистора и стабилитрона.

В приведенной выше схеме выводы коллектора и эмиттера транзистора включены последовательно с нагрузкой, поэтому он называется последовательным регулятором.Транзистор Q известен как проходной транзистор серии .

Когда на входную клемму подается питание постоянного тока, регулируемое выходное напряжение появляется на нагрузочном резисторе R L . Используемый в схеме транзистор служит переменным сопротивлением, а стабилитрон обеспечивает опорное напряжение.

Его работа основана на том принципе, что на транзисторе появляются большие колебания входного напряжения, поэтому выходное напряжение имеет тенденцию быть постоянным.

Здесь, В вых = В z – В БЭ

Базовое напряжение остается почти постоянным, его значение несколько равно напряжению на стабилитроне V z .

Двигаемся дальше и рассмотрим случай, когда выходное напряжение увеличивается из-за увеличения напряжения питания. Это увеличение V из приведет к уменьшению V BE , поскольку V z фиксируется на определенном уровне.

Это уменьшение V BE автоматически уменьшит проводимость. Из-за этого увеличивается сопротивление коллектор-эмиттер R CE , что приводит к увеличению V CE , что в конечном итоге приводит к снижению выходного напряжения.

Теперь о влиянии изменения нагрузки на выходное напряжение.

Предположим, что значение нагрузочного резистора R L уменьшается, что приводит к увеличению тока через него. В таком состоянии V из начинает уменьшаться, за счет чего V BE увеличивается. В конечном итоге уровень проводимости транзистора увеличивается, что снижает R CE .

Это уменьшение сопротивления незначительно увеличивает ток, что компенсирует уменьшение R L .

Таким образом, выходное напряжение остается постоянным, поскольку оно равно I L R L .

Ограничения

  1. При комнатной температуре поддерживать абсолютно постоянное выходное напряжение затруднительно, поскольку при повышении температуры в помещении автоматически снижается V BE и V Z.
  2. Хорошая регулировка не достигается при большом токе.

Шунтирующий регулятор напряжения

Блок-схема шунтового регулятора напряжения показана ниже-

В регуляторе напряжения этого типа, чтобы обеспечить адекватное   регулирование, ток отводится от нагрузки .Для поддержания постоянного тока с помощью элемента управления часть тока отводится от нагрузки.

Предположим, что произошло изменение нагрузки, что привело к изменению выходного напряжения. Таким образом, сигнал обратной связи посылается в схему компаратора, которая обеспечивает управляющий сигнал для изменения величины тока, отведенного от нагрузки.

Работа транзисторного шунтирующего регулятора напряжения

Рассмотрим принципиальную схему шунтового регулятора напряжения-

Здесь R SE включен последовательно с питанием, а транзистор подключен параллельно выходу.Напряжение питания снижается из-за падения на R SE , это снижение напряжения зависит от тока питания на R L .

В вых = В z + В БЭ

  В вых = В вх – ИК SE

Предположим, входное напряжение увеличилось, что привело к увеличению V из и V BE , что в результате привело к увеличению I B и I C .Таким образом, с этим увеличением напряжения питания ток питания I увеличивается, что создает большее падение напряжения на R SE , тем самым уменьшая выходное напряжение. Таким образом, выходное напряжение остается почти постоянным.

Ограничения

  1. Это заставляет большую часть тока течь через транзистор, а не нагружать его.
  2. Защита от перенапряжения иногда является проблемой в цепях такого типа.

Приложения

Они используются в блоках питания компьютеров , где они регулируют напряжение постоянного тока.В системе распределения электроэнергии регуляторы напряжения используются вдоль распределительных линий для обеспечения потребителей постоянным напряжением.

Разница между линейным регулятором и импульсным регулятором | Основы электроники

Преобразователь постоянного тока в постоянный, который стабилизирует напряжение, часто называют регулятором напряжения.

Существует два типа регуляторов, классифицируемых по способу преобразования: линейные или импульсные.

Линейный регулятор

Как следует из названия, линейный регулятор — это регулятор, в котором линейный компонент (например, резистивная нагрузка) используется для регулирования выходного сигнала.

Его также иногда называют последовательным регулятором, потому что элементы управления расположены последовательно между входом и выходом.

Преимущества Недостатки
  • Простая конфигурация цепи
  • Несколько внешних деталей
  • Низкий уровень шума
  • Относительно низкая эффективность
  • Значительное тепловыделение
  • Только понижающий (понижающий) режим

Импульсный регулятор

Импульсный регулятор — это регулятор напряжения, в котором используется переключающий элемент для преобразования поступающего источника питания в импульсное напряжение, которое затем сглаживается с помощью конденсаторов, катушек индуктивности и других элементов.

Питание подается от входа к выходу путем включения переключателя (MOSFET) до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое напряжение.

Как только выходное напряжение достигает заданного значения, переключающий элемент выключается, и входная мощность не потребляется.

Повторение этой операции на высоких скоростях позволяет эффективно подавать напряжение с меньшим выделением тепла.

Преимущества Недостатки
  • Высокая эффективность
  • Низкое тепловыделение
  • Возможна работа в режиме повышения/понижения/отрицательного напряжения
  • Требуется больше внешних деталей
  • Сложная конструкция
  • Повышенный шум

Что такое регулятор напряжения? | EAGLE

Регуляторы

, установка:


Регулятор напряжения и как он защищает вашу цепь

Будь то ваш автомобиль, ноутбук или смартфон, каждое электронное устройство нуждается в определенной защите от колебаний напряжения.В наши дни, когда устройства как никогда плотно упакованы чувствительными компонентами, такими как микропроцессоры и интегральные схемы (ИС), даже малейшее изменение напряжения может нанести ущерб вашей тщательно разработанной схеме. Итак, что может сделать чувствительный компонент, когда ему требуется защита? Ему нужен регулятор, чтобы поддерживать стабильное и плавное напряжение от входа к выходу.

Обзор регуляторов напряжения

В мире электронных компонентов регулятор напряжения является одним из наиболее широко используемых, но что делает эта ИС? Он обеспечивает схему с предсказуемым и фиксированным выходным напряжением в любое время, независимо от входного напряжения.

LM7805 — один из самых популярных линейных стабилизаторов напряжения. (Источник изображения)

То, как регулятор напряжения выполняет эту задачу, в конечном итоге зависит от разработчика. Некоторым напряжением можно управлять с помощью более простого стабилитрона, в то время как для других приложений требуется усовершенствованная топология линейных или импульсных регуляторов. В конце концов, у каждого регулятора напряжения есть основная и второстепенная цель:

.

Первичный: Для создания стабильного выходного напряжения цепи в ответ на изменения условий входного напряжения.У вас может быть 9 В на входе, но если вам нужно только 5 В на выходе, вам нужно понизить его (понизить) с помощью регулятора напряжения.

Вторичный : Регуляторы напряжения также защищают электронные схемы от любого потенциального повреждения. Последнее, что вам нужно, — это поджарить микроконтроллер, потому что он не выдерживает скачков напряжения.

Когда дело доходит до добавления стабилизатора напряжения в вашу схему, вы, как правило, работаете с одним из двух типов — линейными регуляторами напряжения или импульсными регуляторами напряжения.Давайте посмотрим, как они оба работают.

Линейные регуляторы напряжения

Этот тип стабилизатора действует как делитель напряжения в вашей цепи и часто используется при разработке маломощных и недорогих приложений. С линейным регулятором вы будете использовать силовой транзистор (BJT или MOSFET), который играет роль переменного резистора, повышая и понижая выходное напряжение вашей схемы при изменении входного питания.

Независимо от того, какая нагрузка подключена к вашей цепи, линейный стабилизатор напряжения всегда будет идти в ногу, чтобы обеспечить постоянное стабильное выходное напряжение.Например, 3-контактный линейный стабилизатор напряжения, такой как LM7805, обеспечивает стабильное выходное напряжение 5 вольт 1 ампер, если входное напряжение не превышает 36 вольт.

LM705 соединены последовательно для обеспечения стабильного выходного напряжения. (Источник изображения)

Недостаток этого типа регулятора в конечном счете сводится к тому, как он работает. Поскольку он ведет себя как резистор для стабилизации напряжения, он в конечном итоге тратит тонну энергии на преобразование резистивного тока в тепло. Вот почему линейные стабилизаторы напряжения идеально подходят для приложений, где требования к мощности невелики, а разница между входным и выходным напряжениями минимальна.Давайте сравним две разные ситуации регулирования напряжения, чтобы увидеть, как работает линейный регулятор:

При входном напряжении 10 вольт, которое понижается до 5 вольт с помощью LM7805, вы в конечном итоге потеряете 5 ватт и получите только 50% эффективности своих усилий.

Возьмите тот же регулятор LM7805 и подайте на него входное напряжение 7 вольт, уменьшив его до 5 вольт, и в итоге вы потеряете всего 2 ватта и достигнете эффективности 71%.

Как видите, чем ниже ваши начальные требования к входной мощности, тем эффективнее может быть ваш линейный регулятор напряжения.При работе с этими регуляторами в вашей собственной схеме вы, как правило, сталкиваетесь с двумя вариантами: последовательным или шунтирующим.

Регулятор напряжения серии

Этот обычный регулятор имеет последовательно с нагрузкой транзистор, управляемый стабилитроном. Здесь регулятор использует переменный элемент (в данном случае транзистор), линейно изменяющий сопротивление вверх и вниз в зависимости от переменного входного напряжения, чтобы обеспечить стабильное и постоянное выходное напряжение.

Простая схема последовательного стабилизатора напряжения, обеспечивающая регулируемый выход постоянного тока.(Источник изображения)

Шунтирующий регулятор напряжения

Это приложение работает аналогично последовательному регулятору напряжения, но не подключается последовательно. Все избыточное напряжение по-прежнему направляется на землю через тот же процесс переменного сопротивления, что снова приводит к трате энергии. Чаще всего шунтирующие регуляторы используются в:

  • Прецизионные ограничители тока
  • Контроль напряжения
  • Источники питания с регулируемым напряжением
  • Усилители ошибок
  • Цепи источника и стока тока
  • Импульсные источники питания с низким выходным напряжением

Регулятор напряжения Шунт не подключен последовательно, но по-прежнему отправляет избыточный ток на землю.(Источник изображения)

В целом, если вы работаете с маломощными и недорогими приложениями, где эффективность преобразования энергии не является приоритетом, то линейный стабилизатор напряжения будет вашим выбором. Вот некоторые заключительные преимущества и недостатки, о которых следует помнить, прежде чем выбрать линейный регулятор для вашего следующего проекта:

 

Преимущества Недостатки
  • Имеет более низкие электромагнитные помехи и шум, чем импульсные стабилизаторы
  • Вариант с очень низким энергопотреблением, если разница между входным и выходным напряжением велика
  • Быстро реагирует на изменения нагрузки или сетевого напряжения
  • Часто требуется установка радиатора для отвода всей напрасно потребляемой энергии
  • Обеспечивает постоянное и постоянное низкое выходное напряжение, идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением
  • У вас нет возможности получить выходное напряжение выше входного

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсные регуляторы

идеальны, когда у вас большая разница между входным и выходным напряжениями.По сравнению с линейными регуляторами напряжения, импульсное переключение значительно выигрывает в эффективности преобразования энергии. Однако вся эта дополнительная эффективность также усложняет вашу схему.

Вы обнаружите, что импульсные стабилизаторы имеют совершенно другую внутреннюю схему, использующую управляемый переключатель для регулирования напряжения. Вот почему он называется импульсным регулятором.

Как работает импульсный регулятор? Вместо того, чтобы постоянно сопротивляться входному напряжению и посылать его на землю в качестве стока, импульсные регуляторы вместо этого сохраняют, а затем передают заряд более мелкими частями выходному напряжению на основе обратной связи.Подавая выходное напряжение обратно на переключатель, регулятор получает постоянную проверку того, нужно ли ему увеличивать или уменьшать синхронизацию блоков напряжения на выходе.

Импульсные регуляторы становятся немного сложнее. (Источник изображения)

Импульсный стабилизатор поддерживает свой уровень заряда с помощью транзистора, который включается, когда для его хранения требуется больше энергии, и выключается, когда он достигает желаемого выходного напряжения. Это помогает обеспечить гораздо более энергоэффективный метод управления уровнями выходного напряжения с помощью своего рода системы, похожей на плотину, которая не просто сопротивляется потоку входного напряжения, но вместо этого реагирует на изменения напряжения и включает/выключает по мере необходимости. нужный.

Однако у этого процесса включения/выключения есть некоторые недостатки. Чем быстрее переключается ваш импульсный регулятор, тем больше времени он тратит на переход из проводящего состояния в непроводящее, что приводит к общему снижению эффективности преобразования. Вы также получите гораздо больше шума в своей цепи с импульсным регулятором, чем с линейным регулятором напряжения.

Однако, в отличие от линейных стабилизаторов напряжения, импульсные стабилизаторы имеют гораздо более разнообразные области применения.Эти регуляторы не только понижают или повышают напряжение, но также могут инвертировать его. Вот три метода, которыми известны импульсные стабилизаторы напряжения:

Повышение (повышение)

Этот метод обеспечивает более высокое регулируемое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.

Эта схема повышает входное напряжение 5 В до 12 В на выходе. (Источник изображения)

Раскряжевка (понижающая)

Этот метод обеспечивает более низкое регулируемое выходное напряжение на основе переменного входного напряжения, подобно тому, как работает линейный регулятор.

Эта схема понижает входное напряжение 8-40 В до 5 В на выходе. (Источник изображения)

Повышение/растяжка (инвертор)

Этот метод представляет собой своего рода гибрид, предоставляющий разработчику возможность повышать, понижать или инвертировать выходное напряжение по мере необходимости.

В целом, если вы работаете со сложной конструкцией, в которой важна эффективность преобразования энергии, а разница между входным и выходным напряжениями велика, импульсные регуляторы — это то, что вам нужно.Вот некоторые заключительные преимущества и недостатки, о которых следует помнить, прежде чем выбрать этот регулятор для вашего следующего проекта:

Преимущества Недостатки
  • Достигает гораздо более высокой эффективности преобразования энергии, чем линейные регуляторы, 85%+
  • Создает больше электромагнитных помех и шума, чем линейные регуляторы
  • Не требует добавления радиатора на плату, что позволяет сэкономить место
  • Требует большей сложности и дополнительных компонентов макета
  • Может легко работать с силовыми приложениями с широким диапазоном входного и выходного напряжения
  • Дополнительные компоненты увеличивают общую стоимость проекта, что не идеально подходит для бюджетных или недорогих проектов.

Оставаться простым – стабилитрон

Многим разработчикам может не понадобиться иметь дело со сложными линейными или импульсными регуляторами напряжения. В этих ситуациях мы можем положиться на еще более простое решение для регулирования напряжения с помощью стабилитрона. Один только этот компонент может в некоторых случаях обеспечить всю необходимую вам регулировку напряжения, не требуя каких-либо специальных деталей.

Стабилитрон выполняет свою работу, шунтируя все избыточное напряжение выше своего порога на землю.Однако вся эта простота имеет ограниченные возможности, и обычно вы будете использовать стабилитроны только в качестве стабилизаторов напряжения для приложений с очень низким энергопотреблением.

Какой регулятор вам нужен?

Все конструкции уникальны, и не существует универсального регулятора, который удовлетворит потребности каждого инженера. Вместо этого вам следует оценивать каждый новый проект в индивидуальном порядке и задавать себе следующие вопросы:

  • Ваши требования к конструкции требуют низкого уровня выходного шума и электромагнитных помех? Если это так, то линейные регуляторы — это то, что вам нужно.
  • Требует ли ваша конструкция максимально быстрой реакции на входные и выходные помехи? Линейные регуляторы снова выигрывают.
  • У вашего проекта есть строгие ограничения по стоимости, и вам нужно отчитываться за каждый доллар? Линейные регуляторы являются экономичным выбором.
  • Работает ли ваша конструкция при мощности выше нескольких ватт? В этой ситуации импульсные стабилизаторы дешевле, так как не требуют радиатора.
  • Ваша конструкция требует высокой эффективности преобразования энергии? Импульсные стабилизаторы — это правильный выбор, обеспечивающий КПД более 85 % для повышающих и понижающих преобразователей.
  • Ваше устройство работает исключительно от источника постоянного тока, и вам необходимо повысить выходное напряжение? С этим справятся импульсные регуляторы .

Все еще не знаете, какого риелтора выбрать? Вот некоторые другие детали, которые следует учитывать в разделе Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы? от Силовой Электроники.

Регуляторы, крепление

Какое бы устройство вы ни проектировали, оно нуждается в серьезной защите от колебаний напряжения.Стабилизаторы напряжения — идеальный инструмент для этой задачи, способный обеспечить стабильное выходное напряжение, чтобы ваша схема работала должным образом. Какой регулятор напряжения вам нужен, в конечном итоге зависит от требований вашей конструкции. Работаете с маломощным и недорогим приложением, где преобразование энергоэффективности не вызывает беспокойства? Линейные регуляторы могут быть выходом. Или, может быть, вы работаете над более сложной конструкцией, требующей напряжения, которое можно повышать и понижать по мере необходимости. Подумайте о переключении регуляторов, если это так.Какой бы регулятор вы ни выбрали, вы защитите свою схему от опасностей этих напряжений в дикой природе.

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек регуляторов напряжения, готовых для использования в вашем следующем проекте? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно уже сегодня!

Регуляторы напряжения

— что они делают и какой из них вы покупаете?

 

Регулятор напряжения или стабилизатор используется для управления и поддержания постоянной величины напряжения в любом электрическом устройстве.Если напряжение не поддерживается на постоянном уровне, то колебания напряжения повлияют на работу электрического устройства и повредят его. Если вы хотите обеспечить безопасность своих электроприборов, вам следует подумать о покупке стабилизатора напряжения.

Существует несколько типов регуляторов напряжения, и выбор одного из них зависит от того, как они контролируют постоянное напряжение в любом электрическом устройстве. Следовательно, выбрать подходящую модель для вашего использования будет непростой задачей.Основными типами регуляторов напряжения являются активные и пассивные регуляторы. Если вашему электрическому устройству потребуется больше напряжения, тогда вам лучше всего подойдет активный регулятор.

Активные регуляторы повышают напряжение, в то время как пассивные регуляторы снимают напряжение, если в электрической цепи течет лишнее. Благодаря передовым технологиям сегодня вы имеете лучшую стабильность относительно моделей регуляторов напряжения . Регулятор напряжения будет регулировать поток напряжения в цепи.Вы можете выбрать постоянный или автоматический регулятор. Эти два также являются очень важными типами стабилизаторов напряжения.

Особенности этих двух типов несколько отличаются. В автоматическом регуляторе вы услышите сигнал тревоги в случае увеличения напряжения в цепи. Он также обеспечит вас сверхнизким напряжением, чтобы вы могли запускать бытовые приборы, не беспокоясь о напряжении. По этой причине для бытового использования популярен автоматический регулятор напряжения .

Чтобы узнать, как работает регулятор напряжения, вам необходимо понять его различные части и то, как они работают. Вам нужно будет изучить его подробно и узнать о входе и выходе. Как только вы узнаете, как работает стабилизатор, вы сможете понять регуляторы напряжения и их важность.

Регуляторы напряжения — источники питания

Источники питания

В идеале на выходе большинства источников питания должно быть постоянное напряжение. К сожалению, этого трудно добиться.Есть два фактора, которые могут привести к изменению выходного напряжения. Во-первых, напряжение сети переменного тока непостоянно. Так называемое 120-вольтовое переменное напряжение (используемое в Соединенных Штатах) может варьироваться примерно от 114 вольт на 126 вольт. Это означает, что пиковое напряжение переменного тока, до которого отклик выпрямителя может варьироваться от 161 до 178 вольт. Одно только сетевое напряжение переменного тока может вызвать 10-процентное изменение напряжения. Выходное напряжение постоянного тока. Второй фактор, который может изменить выходное напряжение постоянного тока изменение сопротивления нагрузки.В сложном электронном оборудовании нагрузка может изменяться при включении и выключении цепей. В телевизионном приемнике нагрузка на тот или иной блок питания может зависеть от яркости экрана, настройки управления или даже выбранный канал.

Эти изменения сопротивления нагрузки имеют тенденцию изменять приложенное постоянное напряжение. потому что источник питания имеет фиксированное внутреннее сопротивление. Если сопротивление нагрузки уменьшается, внутреннее сопротивление источника питания больше падает напряжение. Это приводит к уменьшению напряжения на нагрузке.

Многие схемы рассчитаны на работу с определенным напряжением питания. Когда при изменении напряжения питания работа схемы может быть неблагоприятной затронутый. Следовательно, некоторые типы оборудования должны иметь блоки питания, выдавать одинаковое выходное напряжение независимо от изменения нагрузки сопротивление или изменения сетевого напряжения переменного тока. Это постоянное выходное напряжение может быть достигнуто путем добавления цепи, называемой регулятором напряжения , на выход фильтра. Существует много различных типов регуляторов, используемых сегодня, и обсуждать их все было бы за пределами охват этого раздела.

Регулирование нагрузки

Обычно используемый показатель качества для источника питания — это его процентов от положения . Качественная оценка дает нам представление о том, как выходное напряжение сильно меняется в зависимости от нагрузки значения сопротивления. Процент регулирования помогает в определении необходимый тип регулирования нагрузки. Процент регулирования определяется уравнение:

Это уравнение сравнивает изменение выходного напряжения при двух нагрузках. крайние значения напряжения при полной нагрузке ( В fL ).Для Например, предположим, что источник питания выдает 12 вольт, когда нагрузка ток равен нулю ( В нЛ ). Если выходное напряжение падает до 10 вольт когда протекает ток полной нагрузки, то процент регулирования составляет:

В идеале выходное напряжение не должно изменяться во всем рабочем диапазоне. То есть блок питания на 12 вольт должен выдавать 12 вольт на холостом ходу, при полной нагрузке, и во всех точках между ними. В этом случае процент регулирования составит:

Таким образом, регулирование нагрузки с нулевым процентом является идеальной ситуацией.Это означает, что выходное напряжение постоянно при любых условиях нагрузки. В то время как вы должны стремиться для регулирования нагрузки с нулевым процентом в практических схемах вы должны довольствоваться нечто менее идеальное. Тем не менее, используя регулятор напряжения, вы можете удерживать процент регулирования до очень низкого значения.

Основные типы

Существует два основных типа регуляторов напряжения. Основные регуляторы напряжения классифицируется как серия или шунт , в зависимости от расположения или положение регулирующего элемента(ов) по отношению к сопротивление нагрузки цепи.

Шунтирующий регулятор

Шунтовой регулятор, будучи одним из простейших полупроводниковых регуляторов, обычно наименее эффективен. Может использоваться для обеспечения регулируемого выхода где нагрузка относительно постоянна, напряжение от низкого до среднего, а выходной ток высокий. Шунтовой регулятор использует принцип делителя напряжения. получить регулировку выходного напряжения.

На рисунке ниже показан шунтовой регулятор в уменьшенном виде. Он называется регулятором шунтового типа. потому что регулирующее устройство подключено параллельно сопротивлению нагрузки.Постоянный резистор R s включен последовательно с параллельной комбинацией нагрузочный резистор, R L , и переменный резистор, R reg , и образует делитель напряжения на входной цепи.

Шунтирующий регулятор напряжения.

Краткое описание работы базового шунтирующего регулятора поможет объяснить способ, которым достигается регулирование выходного напряжения.

Весь ток, протекающий в полной цепи, проходит через последовательно резистор, R с .Величина этого тока и, следовательно, значение падение напряжения на R s регулируется переменным сопротивлением Р рег . Напряжение на R с равно разница между большим напряжением источника постоянного тока и выходным напряжением на сопротивление нагрузки R L . Разность напряжений между R s составляет изменяется под действием сопротивления R reg , по мере необходимости, для компенсации для изменения схемы и поддержания постоянного выходного напряжения на нагрузке по желаемому значению.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на нагрузочный резистор, R L , и переменное сопротивление, R reg , имеет тенденцию к снижению. Чтобы противодействовать этому снижению, сопротивление R reg увеличен, что снижает общий ток через R s и тем самым падение напряжения на нем. Таким образом, уменьшая разность напряжений R s для компенсации снижения входного напряжения, выходное напряжение остается постоянным на своем номинальном значении.И наоборот, если входное напряжение увеличивается, напряжение на R L и R reg имеет тенденцию к увеличению. Чтобы противодействовать повышению сопротивления R reg уменьшен. Это приводит к большему току через R s и, таким образом, увеличение напряжения на нем. Увеличение разностного напряжения компенсирует увеличение входное напряжение, и снова выходное напряжение остается постоянным на регулируемом значении.

Шунтовой регулятор должен выдерживать полное выходное напряжение. источника постоянного тока; однако он не должен нести полный ток нагрузки, если только необходимо регулировать от холостого хода до состояния полной нагрузки. Поскольку добавочный резистор R s , используемый с шунтирующим регулятором, имеет относительно высокая рассеиваемая мощность, общий КПД этого типа регулятор может быть меньше, чем у других типов. Одно из преимуществ шунта Регулятор обеспечивает встроенную защиту от перегрузки и короткого замыкания.Последовательный резистор R s находится между источником постоянного тока и нагрузкой; и, таким образом, короткое замыкание или перегрузка просто уменьшают выходное напряжение из цепи регулятора. Обратите внимание, что в условиях холостого хода, однако, Шунтирующее регулирующее устройство должно рассеивать полную мощность; следовательно, шунт Регулятор чаще всего используется в приложениях с постоянной нагрузкой.

Из общего обсуждения, приведенного в предыдущих абзацах, можно видно, что шунтирующий регулятор напряжения по сути является схемой делителя напряжения, при неизменном выходном напряжении на нагрузке, независимо от входного напряжения или изменения тока нагрузки.Контрольное действие необходимо варьировать сопротивление R reg и, следовательно, развивать переменное падение напряжения, полностью автоматический. Этот основной принцип регулирования напряжения используется в транзисторных, шунтирующих напряжениях регуляторы, которые будут описаны далее в этом разделе.

Регулятор серии

Последовательный регулятор, как следует из названия, помещает регулирующее устройство в серия с нагрузкой; регулирование происходит в результате изменения напряжения разработан для серийного устройства. Регулятор серии предпочтительнее для высоких приложения с напряжением и средним выходным током, где нагрузка может быть подвержена к значительным вариациям.Для большинства критически важных полупроводниковых приложений требуется что регулируемый источник напряжения использует последовательный регулятор; и как В результате существует множество конфигураций схемы регулятора. Эти схемы конфигурации варьируются от одного приложения к другому, в зависимости от Регулировка должна поддерживаться в заданном диапазоне температур.

Последовательный регулятор можно сравнить с переменным резистором, включенным последовательно. с источником постоянного тока и нагрузкой, образуя таким образом делитель напряжения. Действие переменного сопротивления последовательного регулирующего устройства поддерживает выходное напряжение на сопротивлении нагрузки при постоянном значении.

Простая схема последовательного регулятора напряжения показана на рисунке ниже, чтобы помочь объяснить это принцип регулирования напряжения. Переменный резистор, R s , находится в серия с нагрузочным сопротивлением, R L ; Таким образом, два сопротивления в последовательно образуют делитель напряжения на входном напряжении. Ток нагрузки проходит через R s и создает на нем напряжение. Напряжение развивалось между R s зависит от значения сопротивления R s и ток нагрузки через него.Так как входное напряжение в цепи регулятора всегда больше, чем желаемое выходное напряжение, напряжение, развиваемое на последовательный резистор R s изменяется для получения желаемого значения выходной мощности через сопротивление нагрузки R L .

Регулятор напряжения серии

.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на нагрузочный резистор R L и переменный резистор R s также уменьшается.Чтобы противодействовать этому снижению напряжения, сопротивление переменного резистора R s уменьшается, так что на R s , а напряжение на нагрузочном резисторе возвращается к прежнему стоимость. И наоборот, если входное напряжение в цепи регулятора увеличивается, напряжение на нагрузочном резисторе R L также увеличивается. Противодействовать это увеличение напряжения, сопротивление R с увеличивается так, что происходит большее падение напряжения на R s , а напряжение на нагрузке возвращается к прежнему значению.

Из анализа предыдущих абзацев становится очевидным, что Последовательный (как и шунтовой) регулятор напряжения по существу является схема делителя напряжения с выходным напряжением, создаваемым на нагрузке по существу постоянный, независимо от входного напряжения или тока нагрузки вариации. Управляющее воздействие, необходимое для изменения последовательного регулирования устройства и, следовательно, для получения соответствующего переменного напряжения через R s полностью автоматический.

Регулятор стабилитрона шунтирующего типа

Зенеровский диод, шунтирующий регулятор используется в качестве регулятора напряжения, где нагрузка относительно постоянна. Эта схема часто используется в более сложные схемы регулятора в качестве источника опорного напряжения и в качестве предрегулятора в транзисторных последовательных регуляторах.

Характеристики

  • В качестве шунтирующего регулирующего устройства используется стабилитрон.
  • Регулируемое выходное напряжение на нагрузку практически постоянно, несмотря на изменения изменения входного напряжения или тока нагрузки.
  • Применяется принцип делителя напряжения с использованием постоянного резистора и Стабилитрон последовательно; регулируемая нагрузка берется через диод.
  • Изменение базовой схемы позволяет регулировать положительное или отрицательное напряжение.

Регулятор на стабилитроне является простейшей формой шунтирующего регулятора. Схема регулятора состоит из постоянного резистора, последовательно соединенного со стабилитроном. Регулируемое выходное напряжение формируется на диоде; следовательно, нагрузка подключается через диод.Схема регулятора развивает определенный выходной сигнал напряжение, которое зависит от характеристик конкретного стабилитрона.

Простые стабилизаторы на стабилитронах.

Зенеровский диод представляет собой PN-переход, модифицированный при его изготовлении. для получения определенного уровня напряжения пробоя; он работает с относительно близкий допуск по напряжению в значительном диапазоне обратного тока. Зенер диод подвержен изменению сопротивления с изменением температуры диода.

Работа цепи

На приведенном выше рисунке схемы «А» и «В» иллюстрируют использование стабилитрона. в базовой схеме стабилизатора напряжения. Резистор R 1 есть последовательный резистор; полупроводник D 1 — стабилитрон. Схема в «А» обеспечивает регулирование положительного входного напряжения, а схема в «Б» обеспечивает регулирование отрицательного входного напряжения.

Последовательный резистор R 1 нужен только для стабилизации нагрузки; Это компенсирует любую разницу между рабочим напряжением диода и нестабилизированным входное напряжение.Значение последовательного резистора зависит от комбинированного токи стабилитрона и нагрузки. Последовательный резистор обычно выбирают с учетом следующих факторов: минимальное значение входного напряжения (нерегулируемый), максимальное значение тока нагрузки, минимальное значение стабилитрона ток диода и (зная характеристики диода) значение максимальное напряжение, которое должно быть развито на стабилитроне и его параллельном сопротивление нагрузки. Как только значение последовательного резистора R 1 можно определить максимальную мощность рассеивания на диоде учитывая максимальное значение входного напряжения (нерегулируемое), минимальное значение тока нагрузки и минимальное значение напряжения, развиваемого на диод (используя значение последовательного сопротивления установлен для Р 1 ).Для стабильной работы необходимо Стабилитрон должен работать так, чтобы его обратный ток находился в пределах его минимального значения. и максимальные номиналы для указанного напряжения. Важно отметить, что в условиях холостого хода стабилитрон должен рассеивать полную выходную мощность.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на стабилитроне появляется уменьшение, D 1 , и сразу ток через диод уменьшается. Таким образом, полный ток через серию резистор R 1 уменьшается, и напряжение, развивающееся на R 1 пропорционально уменьшается, так что для всех практических целей выходное напряжение на нагрузке сопротивление (и стабилитрона) остается прежним.И наоборот, если вход напряжение на цепи регулятора увеличивается, появляется повышение напряжения через стабилитрон, и сразу ток через диод увеличивается. Таким образом, полный ток через последовательный резистор R 1 увеличивается, и напряжение, развиваемое на R 1 пропорционально возрастает, так что для для всех практических целей выходное напряжение на сопротивлении нагрузки (и Стабилитрон) остается прежним.

Если ток, потребляемый сопротивлением нагрузки, уменьшается или увеличивается, общий ток, потребляемый от источника ввода, не изменяется.Вместо, происходит соответствующее изменение тока через стабилитрон и ток, потребляемый от источника, остается постоянным, так что выходное напряжение сопротивление нагрузки остается постоянным.

Транзисторный регулятор серии

На рисунке ниже показаны упрощенные чертежи последовательно-транзисторного регулятора. На этом рисунке схема «А» показывает регулятор для положительного напряжения питания, а на схеме «В» показан регулятор для отрицательного напряжения питания. Обратите внимание, что этот регулятор имеет транзистор ( Q 1 ) вместо переменный резистор (потенциометр) находится в Регулятор базовой серии.Полярность Регулируемый источник питания определяет тип используемого транзистора. Поскольку через этот транзистор проходит весь ток нагрузки, иногда называется «пропускным транзистором». Другие компоненты, из которых состоят цепи, токоограничивающий резистор R 1 и стабилитрон Д 1 .

Регуляторы серии

-транзисторные.

Положительный регулятор в «А» использует транзистор NPN в качестве регулятора. Коллектор регулирующего транзистора подключен к нерегулируемому. источник питания.Для правильного смещения на транзисторе NPN положительный потенциал должен применяться к коллектору. Основание должно быть отрицательным по отношению к коллектор (или менее положительный). Излучатель должен быть самым отрицательным (или наименее положительный) потенциал на транзисторе. Постоянный (опорный) потенциал равен поддерживается на базе с помощью стабилитрона. В результате транзистор имеет прямое смещение, эмиттер к базе, и обратное смещение, коллектор к базе. Реверс применяемые полярности к PNP-транзистору на схеме «B» на рисунке выше будет применяться правильная полярность для правильного смещения на этом транзисторе.

Чтобы понять регулирующее действие, подумайте о транзисторе как о замене резистор R s показан на Регулятор базовой серии. С прямым смещением приложенный к переходу эмиттер-база, транзистор проводит, вызывая часть нерегулируемое напряжение питания, которое должно развиваться от коллектора к эмиттеру через транзистор. Остальное нестабилизированное напряжение питания равно развивается по всей нагрузке. Напряжение, развиваемое на нагрузке, равно регулируемое напряжение. Чтобы изменить проводящее сопротивление транзистора, необходимо изменить прямое смещение.Увеличение прямого смещения вызывает увеличение проводимости и, следовательно, уменьшение сопротивления проводимости. Уменьшение прямого смещения вызывает увеличение проводящего сопротивления. Поскольку базовый потенциал поддерживается постоянным стабилитроном, единственный изменение смещения может быть вызвано попыткой изменить потенциал нагрузки, или регулируемый потенциал питания на эмиттере.

Таким образом, изменение смещения в прямом направлении дает тот же результат, что и поворот ручка потенциометра в регуляторе базовой серии.Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим увеличение тока нагрузки. Это увеличение вызвано уменьшением сопротивления нагрузки (как при переключении в другой параллельный путь для тока). Напряжение нагрузки имеет тенденцию к уменьшению с нагрузкой сопротивление. Это рассматривается как изменение прямого смещения на регуляторе. транзистор. Поскольку напряжение на эмиттере уменьшается, прямое смещение равно повысился. В результате транзистор (последовательно с нагрузкой) проводит новый более высокий ток нагрузки и проводимость сопротивление транзистора уменьшается.Снижение сопротивления вызывает меньшее напряжение питания должно быть развито на транзисторе, оставляя почти такое же напряжение, доступное для нагрузки, которое было до изменение нагрузки.

Теперь рассмотрим увеличение нерегулируемого напряжения питания. Это было показано по характеристикам транзистора в предыдущих уроках видно, что изменение коллектора напряжение мало влияет на ток коллектора. Регулируемое напряжение, как в результате отсутствия изменения тока через коллектор (следовательно, через транзистор) не будет изменяться.

Транзистор, используемый в качестве регулятора, должен выдерживать нагрузку. тока безопасно. Как правило, силовой транзистор используется из-за необходимости чтобы справиться с большими токами нагрузки. Если один транзистор не выдержит весь ток, транзисторы могут быть размещены параллельно.

Сильноточный регулятор напряжения: Полное руководство

Регуляторы напряжения

Источник: Wikimedia Commons

Вряд ли найдется электротехническое изделие, для которого не требуется регулятор напряжения.И этот факт делает регулятор напряжения одним из наиболее часто используемых электрических компонентов для цепей. Если ваш курс не может питаться напрямую от напряжения батареи или напряжения адаптера постоянного/переменного тока, вам понадобится регулятор напряжения, чтобы предотвратить повреждения от увеличения тока и мгновенного тока. Кроме того, вы должны хорошо разбираться в сильноточных регуляторах напряжения, прежде чем выбирать или изготавливать их для своих цепей. Итак, в этой статье вы узнаете, как работает сильноточный стабилизатор напряжения, какие типы стабилизаторов напряжения, области применения и некоторые схемы регуляторов напряжения вы можете построить для своего проекта.

Начнем!

Как работает сильноточный регулятор?

Основное назначение регулятора напряжения — ограничение тока. Другими словами, он создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение. Даже если вы измените состояние нагрузки или входное напряжение, постоянное выходное напряжение останется прежним.

Регулятор напряжения

Источник: Wikimedia Commons

Кроме того, регуляторы напряжения поддерживают номинальное напряжение, получаемое цепью от импульсного источника питания, в приемлемом диапазоне для нормальной работы других электронных компонентов в цепи.

Большинство регуляторов напряжения работают для преобразования постоянного тока в постоянный, но некоторые также могут выполнять преобразования переменного тока в постоянный и переменного тока в переменный.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

У нас есть два типа напряжения, которые следует учитывать перед выбором или изготовлением регулятора напряжения. К этим типам относятся линейные регуляторы и импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы

— это недорогие и простые регуляторы с бесшумными функциями.Однако линейные понижающие стабилизаторы имеют низкий или средний уровень мощности, и поэтому они наиболее полезны для понижения напряжения легких нагрузок. Линейный регулятор также имеет компактные размеры.

Схема линейного регулятора

Источник: Викиверситет

С другой стороны, импульсные стабилизаторы имеют высокий КПД, но имеют более сложную конструкцию и стоят дороже, чем линейные стабилизаторы. В довершение всего, они имеют более высокий уровень шума.Однако вы используете импульсный стабилизатор в качестве повышающего или понижающего регулятора.

Схема импульсного регулятора с обратной связью

Источник: Wikimedia Commons

Применение регуляторов напряжения

Вот некоторые области применения линейных и импульсных регуляторов напряжения:

  • Вы можете использовать линейные регуляторы для малобюджетных, чувствительных к шуму, ограниченному пространству или слаботочных приложений, таких как носимые устройства, Интернет вещей (IoT) и устройства для наушников.

Наушники

  • Импульсные стабилизаторы можно использовать для более общих применений. И вы также можете использовать их для высокопроизводительных и эффективных приложений, таких как потребительские, автомобильные, корпоративные и промышленные приложения.

Автомобили

Сильноточные схемы регуляторов напряжения Проекты

В этом разделе будут рассмотрены два типа схем регулятора напряжения, которые вы можете изготовить для своего проекта.Мы обсудим две схемы: высоковольтную схему контроллера напряжения 7812 и высокоточную схему адаптируемого регулятора напряжения с использованием LM338.

Сильноточный 7812 Цепь регулятора напряжения

Сильноточная схема напряжения 7812

Источник: блог о регуляторе напряжения постоянного тока

Вы можете построить сильноточный 7812 напряжения с помощью транзистора, и транзистор поможет увеличить мощность тока нагрузки схемы регулятора.Кроме того, имейте в виду, что в положительных типах регуляторов используются NPN-транзисторы, а в отрицательных регуляторах используются PNP-транзисторы.

Кроме того, эта схема является идеальным образцом схемы регулятора тока постоянного напряжения 12 В. И он поставляется с IC 7812, предназначенным для улучшения напряжения нагрузки 1A IC 7812 (до 15A).

Примечание. Чем больше внешних транзисторов используется, тем выше ток нагрузки.

Следовательно, вы можете создать сильноточный стабилизатор напряжения 7812, соединив 3 комплементарных транзистора MJ2955.

Вот лучшая часть.

Вы можете изменить мощность тока нагрузки, добавив больше транзисторов MJ2955 (увеличение) или удалив некоторые транзисторы.

Кроме того, вы можете использовать резистор с номиналом 100R или ниже, чтобы защитить вашу систему от перегрузки по току. Итак, этим резистором можно стабилизировать напряжение, которое получает 1с 7812.

Так как ток нагрузки 7812 не выше 1А, можно использовать его в качестве защитного предохранителя на выходное напряжение ИС 1А.Таким образом, защищая ИС от высокого постоянного тока или постоянного тока.

Кроме того, вы должны установить радиатор для транзисторов 1C MJ2955 и 7812, чтобы иметь эффективную систему теплоотвода для дополнительного охлаждения напряжения нагрузки или функции отключения при перегреве.

Радиатор

Источник: Wikimedia Commons

Примечание: теплоотвод также предотвращает повышение температуры. Вы также можете включить функции отключения по температуре при достижении максимальной температуры.

Кроме того, вы можете использовать регулятор 7912 для этой схемы. Но вам придется заменить транзисторы MJ2955 на другие транзисторы, такие как MJ3055, TIP3055 или 2N3055.

Схема сильноточного адаптируемого регулятора напряжения с использованием LM338

Цепь регулятора высокого напряжения с использованием LM338

Источник: 320volt.com

Эта гибкая схема регулятора напряжения, использующая LM338, может обеспечить регулируемое фактическое выходное напряжение постоянного тока в пределах 1.от 2в до 32в с входным неуправляемым питанием постоянного тока от 1,5в до 35в.

LM338 представляет собой ИС с регулируемым источником питания с трехвыводным регулятором напряжения +ve. Кроме того, он может подавать пять ампер от 1,2 до 32 вольт. Кроме того, вам нужно всего два резистора, чтобы использовать эту схему. Кроме того, вот целевое выходное напряжение, которое вы можете получить с переменным резистором:

.

В вых = 1,25 В (1+R2/R1) + Iadj R2

Необходимые компоненты

Вот компоненты, необходимые для этой схемы:

  1. C1 – 10 мкФ/25 В – CP Радиальный D4.0 мм – P2,00 мм (1)
  1. C2 – 4,7 мкФ/25 В – CP Радиальный D4,0 мм – P2,00 мм (1)
  1. R1 – 120 Ом – R Осевой DIN0204 D1,6 мм L3,6 мм – P5 0,08 мм Горизонтальный (1)
  1. D1, D2 – 1N4007 – D-DO-41 SOD81 P10,16 мм Горизонтальный (2)
  1. U1 – LM338 – TO- 220-3 Вертикальный (1)
  2. 47 RV1 – 1 кОм – Потенциометр Bourns 3266Y Вертикальный (1)
  1. J1, J2 – Винт Ter 01×02 – JWT A3963 1×02 P3,96 мм Вертикальный (1)

LM338 является важным компонентом этого гибкого напряжения цепь регулятора.Вы можете подключить входную клемму 3 напрямую к положительной клемме (Vin). Кроме того, соедините контакт 2 (Vout) с винтовой клеммой, выходной диапазон. Далее соедините контакт 1 с GND через переменный резистор RV1.

Итак, вы можете изменить регулируемое выходное напряжение LM338 этой схемы, изменив значения R1 и RV1. Также конденсаторы С2 и С1 выполняют функции фильтра, а D1 и D2 работают как «элементы обратной защиты».

Подведение итогов

Наконец, давайте рассмотрим, что следует учитывать перед выбором идеального регулятора напряжения, если вы не собираетесь его делать.Во-первых, вы должны понимать основные функции, такие как Vout, Vin, Iout и даже системные приоритеты.

Как только вы поймете эти параметры, выясните, какое устройство соответствует требованиям вашего приложения. Для этого можно использовать таблицу параметрического поиска и текущий график. И вы также можете использовать график эффективности, чтобы найти фактическую эффективность желаемого регулятора напряжения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*