Leistungsstarker Stufen-Wechselspannungsstabilisator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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In einigen Gebieten, insbesondere in ländlichen Gebieten, kommt es häufig vor, dass sich die Netzspannung im Laufe des Tages von 220 auf 160...170 V ändert.

Die Idee, einen leistungsstarken Wechselspannungsstabilisator zu entwickeln, kam mir, als aufgrund dieser „Stabilität“ des Netzes ein Kühlschrank ausfiel und ein Mikrowellenherd bei einer Spannung von weniger als 200 V nicht mehr funktionierte.

Ein leistungsstarker Stufen-Wechselspannungsstabilisator soll das Netzwerk auf einem Niveau von 220 V ± 10 % halten, wenn die Netzspannung auf 160...170 V sinkt.

Das Basismodell ist für eine Belastung von maximal 1,3 kW ausgelegt, kann aber problemlos auf eine Belastung von bis zu 2 kW oder mehr umgerüstet werden. Der Stabilisator ist aus standardisierten Teilen zusammengesetzt, kostengünstig in der Herstellung und einfach einzurichten.

(zum Vergrößern klicken)

Betrachten wir das Funktionsprinzip des Stabilisators anhand des schematischen Diagramms (siehe Abbildung). Wenn die Netzspannung abnimmt, verbindet das auf dem LM 324-Chip montierte Steuergerät den Transformator T1, der als Aufwärts-Spartransformator geschaltet ist, über den Triac VS1. Die Spannung der Sekundärwicklung T1 addiert sich zur Netzspannung, die ca. 20 V beträgt.

Bei einer weiteren Abnahme der Netzspannung wird der Transformator T2 und dann T3 zugeschaltet. Transformatoren addieren insgesamt etwa 60 V zur Netzspannung.

Wenn also die Netzspannung auf 160 V reduziert wird, beträgt die Belastung etwa 220 V.

Wenn die Netzspannung von 160 auf 220 V ansteigt, schaltet das Steuergerät nacheinander T1...T3 aus. Die Last hält über den gesamten Regelbereich eine Spannung von 205...242 V aufrecht.

Das Steuergerät basiert auf einem Quad-Operationsverstärker vom Typ LM254. Alle vier Kanäle sind nach der gleichen Schaltung aufgebaut, schauen wir uns also die Funktionsweise von Kanal 1 an.

Der Operationsverstärker DA 1.1 ist im Komparatormodus mit positiver Rückkopplung eingeschaltet. Die Netzwerkspannung wird über die Diodenbrücke VD1, den Teiler R3, R4, die Diode VD1' und den Widerstand R3' dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers zugeführt, wo sie mit der Referenzspannung der Zenerdiode VD3 verglichen wird.

Wenn die vom Teiler R3, R4 abgenommene Spannung Uin niedriger als die Referenzspannung ist, wird das Relais K1 ausgeschaltet und in den Ruhezustand versetzt. Die Kontakte K1.1 über den Triac VS1 schalten den Transformator T1 ein und erhöhen die Netzspannung um ca. 20 V. Wenn Uin höher als der Referenzwert ist, wird K1 ausgelöst und der Spannungsverstärker ausgeschaltet.

Bei den im Diagramm angegebenen Elementnennwerten wird das Relais K1 des Steuerkanals aktiviert bzw. freigegeben, wenn sich die Netzspannung um ca. 10 V ändert. Die Hysterese kann durch Auswahl des Widerstandswerts des Widerstands R4' geändert werden.

Kanal 4 dient dazu, das Zuschalten der Last für die Dauer des Endes transienter Vorgänge im Stabilisator beim ersten Einschalten zu verzögern sowie die Last vom Netz zu trennen, wenn am Ausgang nicht mehr als 200 V bereitgestellt werden können des Stabilisators. Die Kapazität des Kondensators C1' in Kanal 4 beträgt 22 μF.

Transformatoren T1...T3 Serientyp TN 60-220/12750 oder andere, ausgelegt für eine Leistung von 160...250 W mit einer Spannung an der Sekundärwicklung von 20...24 V bei einem Strom von 6... .10 A. T4 – jede 24-V-Stromversorgung mit geringem Stromverbrauch.

Triacs VS1...VS3 Typ KU208 G, TS 10 und andere für einen Strom von 5...10 A und eine Spannung von 400 V. Relais K1...K4 RES-9, RES-6, RES-22 für a Wicklungsspannung von 24 V. Relais K5 - RP21-UHL4A ~ 220 V, alle vier Kontaktgruppen sind parallel geschaltet. Widerstände R4, R6, R8, R10 sublinear SPZ-1, SPZ-22 oder andere kleine Widerstände, die restlichen Widerstände sind MLT.

Der Anschluss an den Leistungsteil des Stabilisators erfolgt über flexible Kupferleiter mit einem Querschnitt von 2,5 mm2.

Der Stabilisator ist in einem Metallgehäuse mit Belüftungslöchern montiert.

Die obere Abdeckung ist mit dekorativer Selbstklebefolie abgedeckt. Es verfügt über eine Fassung und eine HL1-LED. Triacs und Relais sind im Inneren des Gehäuses auf einer Glasfaserplatte verbaut. Um Störungen zu vermeiden, ist es besser, die Leiterplatte des Steuergeräts entfernt von Transformatoren und Stromkabeln zu platzieren.

Wenn der Stabilisator längere Zeit mit Nennleistung arbeitet, ist eine Zwangskühlung erforderlich, beispielsweise mit einem Mini-Lüfter eines Computers (der Lüfter ist im Diagramm nicht dargestellt).

Zum Einrichten des Geräts benötigen Sie einen LATR und ein Voltmeter. Das Netzwerk ist über den einstellbaren Ausgang von LATR mit dem Stabilisator verbunden. Als Last dient eine Glühlampe von 200...300 W. Das Voltmeter ist parallel zur Last geschaltet. Die Schieber des Trimmerwiderstands müssen in der Mittelstellung stehen. Schalten Sie den Stabilisator ohne Last ein.

Durch Drehen des Potentiometers R10 von Kanal 4 wird das Relais K5 aktiviert, durch Drehen der Potentiometer R4, R6, R8 werden die Relais K1, K2, K3 aktiviert. Last und Voltmeter anschließen. Senken Sie mit LATR die Spannung an der Last auf 210 V. Drehen Sie den Widerstand R4 langsam, bis T1 einschaltet.

Reduzieren Sie die Lastspannung mit LATR auf 210 V. Wiederholen Sie den obigen Vorgang für die Kanäle 2 und 3. Stellen Sie die Spannung zum Trennen des Stabilisators von der Last durch Kanal 4 auf 200 V ein.

Wiederholen Sie die Einstellung mehrmals bis zum gewünschten Ergebnis.

Notiz. Falls gewünscht, kann einer der Kanäle so konfiguriert werden, dass die Netzwerkspannung reduziert wird. Dazu werden die Kontakte des Steuerrelais durch normalerweise offene ersetzt und die Enden der Sekundärwicklung des Transformators vertauscht, wodurch der Transformator als eingeschaltet wird einen Schritt zurücktreten.

Autor: I.A. Malenkov

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