Netzspannungsstabilisator. Schema, Beschreibung

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Netzspannungsstabilisator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Die Spannung des Haushaltsstromnetzes weicht oft von der Standardspannung ab (220 V + 10 %). Spannungsverluste oder Überspannungen können erhebliche Werte erreichen und zu Fehlfunktionen in elektrischen Haushaltsgeräten führen. Moderne Fernseh- und Radiogeräte sind mit Schaltnetzteilen ausgestattet, die den normalen Betrieb bei einer Netzspannung von 160 bis 230 V gewährleisten, Geräte aus früheren Jahren benötigen jedoch eine stabilere Netzspannung.

Netzspannungsstabilisator

Besonders betroffen von instabiler Spannung sind Haushaltsgeräte mit Elektromotoren: Kühlschränke, Waschmaschinen, Staubsauger, Elektrowerkzeuge usw.

Eine erhöhte Netzspannung führt zu einer starken Erwärmung der Motorwicklungen und einem Verschleiß des Kollektors, ein Isolationsdurchschlag ist möglich. Bei niedriger Spannung starten Elektromotoren nicht oder schalten sich ruckartig ein, was zu einem vorzeitigen Verschleiß der Vorschaltgeräte führt. Bei der Beleuchtung der Räumlichkeiten brennen Glühlampen schwach und es ist notwendig, ihre Leistung zu erhöhen, wodurch die Netzspannung weiter sinkt.

Der Ausweg aus der entstandenen Situation ist ganz einfach – die Installation eines Booster-Transformators, dessen Spannung der Sekundärwicklung dem Netz hinzugefügt wird und es näher an die Standardspannung bringt. Ein solches Gerät hat keine negativen Auswirkungen auf das Stromnetz.

Durch das Vorhandensein eines universellen Geräts zur Aufrechterhaltung der Netzspannung können Sie Elektrogeräte sowohl vor Hoch- als auch vor Niederspannung schützen.

Eine Spannungsstabilisierung kann durch elektromechanische Stabilisatoren erreicht werden, bei denen der elektrische Antrieb abhängig von der Eingangsspannung die Position des Schleifkontakts am Ringkern-Spartransformator verändert. Die Nachteile dieser Lösung sind: Durchbrennen der Wicklung durch Kontaktverlust mit der Walze, große Masse des Stabilisators, da die volle Lastleistung über den Spartransformator übertragen wird, hoher Preis.

Im vorgeschlagenen Gerät wird zur Spannungserhöhung ein kleiner Leistungstransformator verwendet, dessen Leistung nicht mehr als 10 % der Lastleistung beträgt.

Um die Spannung zu stabilisieren, reicht es aus, im Primärkreis des Transformators einen Schlüsselregler (Feldeffekttransistor mit ausreichender Leistung) einzubauen.

Die Parameter des Stabilisators werden hauptsächlich durch den verwendeten Transformator bestimmt. Im Gerät können Leistungstransformatoren eingesetzt werden. TS180 ... TS320 von alten Fernsehern. Bewährt haben sich Transformatoren vom Typ TN-59 oder CCI mit einem zulässigen Sekundärwicklungsstrom von 6 ... 8 A bei einer Gesamtspannung von 24 ... 36 V.

Die Stabilisatorschaltung ist in Abb. 1 dargestellt. Das Gerät enthält:

Spannungsstabilisierungseinheit - Transformator T1, leistungsstarke Diodenbrücke VD1 und Schlüsseltransistor VT1;
Fehlerspannungsauswahlknoten - Diodenbrücke VD2 und Optokoppler VU1 mit RC-Schaltungen zum Einstellen des Modus:
Eingangsentstörfilter - Kondensator C1;
Leistungsschalter-SA1.

Netzspannungsstabilisator

Die Klemme wird mit Netzspannung versorgt. XT3-Last über die Sekundärwicklung des Booster-Transformators T1 und direkt an den XT4-Anschluss. Die Primärwicklung des Transformators wird vom Netzwerk über die Diodenbrücke VD1 gespeist, deren Funktionsweise vom Zustand des Schlüsseltransistors VT1 abhängt. Wenn es geöffnet ist, ist die Spannung an den Klemmen KhTZ, XT4 maximal. Der Widerstand R1 und der Kondensator C3 erleichtern Transienten beim Schalten der Brückendioden VD1 und des Transistors VT1.

Das Fehlen von Spannung an der Primärwicklung des Transformators T1 oder eine Fehlfunktion im Stromkreis führt dazu, dass keine Spannungsanhebung erfolgt, andernfalls funktioniert die Last wie zuvor. Ein kleiner Spannungsabfall (mehrere Volt) aufgrund des Durchgangs von Laststrom durch die Sekundärwicklung eines nicht angeschlossenen Transformators beeinträchtigt den Betrieb der angeschlossenen elektrischen Geräte nicht wesentlich.

Die Fehlerspannung wird der Hälfte der Sekundärwicklung des Transformators entnommen, durch die Diodenbrücke VD2 gleichgerichtet und über die Widerstände R3, R4 der LED des Optokopplers VU1 zugeführt.

Der Kondensator C2 reduziert die starken Einbrüche der Ausgangsspannung.

Mit einer Erhöhung der Netzspannung erhöht sich der Strom der Optokoppler-LED, ein Fototransistor öffnet, der die Vorspannung am Gate des Schlüsseltransistors VT6 durch die Installationskreise R8-R1 leitet. Der Transistor schaltet ab und die Lastspannung sinkt. Im ersten Moment ist der Transistor VT1 geöffnet, wobei eine Spannung vom Drain über den Widerstand R5 dem Gate zugeführt wird.

Der Kondensator C3 hat beim Einschalten und Laden über die Diodenbrücke VD1 einen niedrigen Widerstand, der nach einigen Millisekunden ansteigt, daher ist es ratsam, die Last nach dem Starten des Stabilisators mit einem Standardschalter einzuschalten.

Die HL1-LED zeigt das Vorhandensein einer Sekundärspannung an, wenn der Transistor VT1 geöffnet ist. Die Zenerdiode VD3 schützt das Gate des Feldeffekttransistors vor einem Überschreiten der Vorspannung über den zulässigen Wert.

Das Gerät ist auf einer Leiterplatte montiert, deren Zeichnung in Abb. 2 dargestellt ist.

Netzspannungsstabilisator

Der Transistor ist auf einem Strahler mit den Maßen 50x50x10 mm montiert. Die Parallelschaltung zweier identischer Transistoren ist zulässig. Die Platine und der Transformator werden in einem geeigneten Gehäuse eingebaut, dessen Abmessungen sich nach den Abmessungen des Transformators T1 richten. Auf der Oberseite und an der Seite des Gehäuses befinden sich die Gerätebetriebsanzeige HL1 und der Netzschalter SA1 mit Sicherungen FU1, FU2 . Bei Verwendung eines Metallgehäuses ist ein Netzstecker mit Schutzkontakt erforderlich, das Erdungskabel wird mit dem Transformatorgehäuse verbunden. Die im Diagramm (Abb. 1) mit dicken Linien angegebenen Stromkabel bestehen aus einer Litze mit einem Querschnitt von mindestens 4 mm2, der Rest beträgt 0,5 mm2.

Der Stabilisator verwendet Festwiderstände vom Typ MLT oder C29, Abstimmwiderstände - SP oder SPO. Zum Ersetzen des Transistors VT1 (Betriebsspannung - mindestens 400 V, Strom - mehr als 3 A) können Sie die Daten in der Tabelle verwenden.

Reihentransformatoren. TS zur Verwendung im Gerät müssen verbessert werden. Dazu müssen sie demontiert werden. Zunächst wird die Spurstange entfernt. Die Verbindung der beiden Primärwicklungen sollte durch Neuziehen der Schlussfolgerungen erhalten bleiben. Die demontierten Hälften der U-Kerne dürfen nicht vertauscht werden, da dies nach dem Zusammenbau zum Brummen des Transformators führt. Da die Enden der Kerne bei der werkseitigen Montage verfärbt sind und sich bei der Demontage nur schlecht trennen lassen, können Sie mit einem Hammer leicht auf das Ende einer der Hälften klopfen. Alte Farbe aus den Fugen wird mit einem Messer abgekratzt. Die Sekundärwicklungen werden entfernt. Bei der Filamentwicklung (6,3 V) wird die Windungszahl vorläufig neu berechnet und auf Basis dieser Daten werden neue Wicklungen mit einem PEL-Draht von 1,78 ... gewickelt.

Der Zusammenbau des Transformators erfolgt in umgekehrter Reihenfolge (die Primärwicklungsleitungen müssen wie zuvor auf der gleichen Seite liegen). Rahmen mit Wicklungen werden auf U-förmigen Kernen montiert, die Enden der Kernhälften werden mit verdickter Farbe (außer Nitrolack) „übermalt“. Nach einer halben Stunde werden die oberen Hälften in die Rahmen eingesetzt, die Zugstangen montiert und festgezogen. Nach der vollständigen Montage wird die Primärwicklung an das Netz angeschlossen (unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften), die Spannung der Sekundärwicklungen wird mit einem Wechselspannungsmesser gemessen (sollte jeweils innerhalb von 12 ... 18 V liegen). Die Gesamtspannung zweier in Reihe geschalteter Sekundärwicklungen beträgt 24 ... 36 V. Wenn der zusammengebaute Transformator brummt, empfiehlt es sich, mit einem Holzhammerstiel darauf zu klopfen, um die Halterung und das Eisen an Ort und Stelle zu „setzen“.

Bei Verwendung von Transformatoren vom Typ TN oder CCI ist keine Änderung erforderlich, ihre Sekundärwicklungen sind in Reihe geschaltet.

Um eine im Vergleich zum Netz erhöhte Sekundärspannung zu erhalten, ist Anschluss 1 der Primärwicklung T1 in Reihe mit dem äußersten Anschluss 7 der Sekundärwicklung geschaltet. Die Spannung zwischen Klemme 6 T1 und dem freien Ende 9 der Sekundärwicklung muss um den Betrag der Gesamtspannung der Sekundärwicklungen höher sein als die Netzspannung.

Die Anpassung der Schaltung besteht darin, die Grenzwerte für die Stabilisierung der Ausgangsspannung festzulegen.

Nach dem Einschalten (vorzugsweise bei aktiver Last, zum Beispiel bei einer Tischlampe) stellt der Widerstand R8 mit einem Mindestwiderstand von R3 die Ausgangsspannung auf 225 V ein. Durch Anschluss einer stärkeren Last (1 ... 1,5 kW) Die Ausgangsspannung wird über den Widerstand R3 eingestellt (ca. 215 V). Nach 5 ... 10 Minuten Betrieb wird das Gerät und die Last vom Netz getrennt und der thermische Zustand aller Funkkomponenten überprüft. Wenn der Schlüsseltransistor überhitzt, müssen Sie seinen Kühler erhöhen.

Aufgrund der Streuung der Parameter eines leistungsstarken Feldeffekttransistors kann seine anfängliche Vorspannung durch Auswahl des Widerstands R5 korrigiert werden. Bei der oberen Position des R8-Schiebers sollte der Drain-Strom des Transistors etwa 1,2 A betragen.

In der Version des Autors sind zusätzlich ein Computerlüfter und ein Amperemeter mit einer Begrenzung auf 10 A verbaut, wobei sich diese „Exzesse“ als unbeansprucht herausstellten.

Autor: V. Konovalov

Siehe andere Artikel Abschnitt Überspannungsschutz.

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