Kraftig spændingsstabilisator selv: principdiagrammer + trin-for-trin samlevejledning

Fremstilling af hjemmelavede spændingsstabilisatorer er en ret almindelig praksis. Men for det meste skabes der stabiliserende elektroniske kredsløb, der er beregnet til relativt lave udgangsspændinger (5-36 volt) og relativt lave effekter. Enhederne bruges som en del af husholdningsapparater, intet mere.

Vi vil fortælle dig, hvordan du laver en kraftig spændingsstabilisator med egne hænder. I den artikel, vi foreslår, beskrives processen med at fremstille en enhed til at arbejde med en netspænding på 220 volt. Med vores råd vil du uden problemer selv kunne klare samlingen.

Spændingsstabilisering af husholdningsnettet

Ønsket om at sikre en stabiliseret spænding i husholdningsnettet er en åbenlys tendens. En sådan tilgang sikrer bevarelsen af det anvendte udstyr, ofte dyrt og konstant nødvendigt i husholdningen. Og generelt er stabiliseringsfaktoren en garanti for øget sikkerhed ved brug af elektriske net.

Til husholdningsformål købes oftest en stabilisator til gaskedlen, hvis automatik kræver tilslutning til strømforsyning, til køleskab, pumpeudstyr, split-systemer og lignende forbrugere.

Industriel konstruktion af en netspændingsstabilisator, som er let at købe på markedet. Udvalget af sådant udstyr er enormt, men der er altid mulighed for at lave sin egen konstruktion.

En sådan opgave kan løses på forskellige måder, den enkleste af dem er at købe en kraftig spændingsstabilisator fremstillet på industrielt vis.

Der er masser af tilbud på spændingsstabilisatorer på det kommercielle marked. Men ofte begrænses købsmulighederne af prisen på enhederne eller andre faktorer. Derfor bliver alternativet til køb at samle en spændingsstabilisator med egne hænder af tilgængelige elektroniske komponenter.

Hvis du har de nødvendige færdigheder og kendskab til elinstallation, elektroteori (elektronik), kredsløbsdesign og lodning af komponenter, kan du lave en hjemmelavet spændingsstabilisator og anvende den med succes i praksis. Der findes sådanne eksempler.

Sådan kan stabiliseringsudstyr, der er fremstillet selv af tilgængelige og billige radiokomponenter, se ud. Chassis og kabinet kan hentes fra gammelt industrielt udstyr (f.eks. et oscilloskop).

Kredsløbsløsninger til stabilisering af 220V elnettet

Når man overvejer mulige kredsløbsløsninger til spændingsstabilisering med hensyn til relativt høj effekt (mindst 1-2 kW), bør man være opmærksom på mangfoldigheden af teknologier.

Der findes flere kredsløbsløsninger, der bestemmer apparaternes teknologiske egenskaber:

• ferroresonante;
• servodrevne;
• elektroniske;
• invertere.

Hvilken mulighed du vælger, afhænger af dine præferencer, tilgængelige samlematerialer og dine færdigheder med elektroteknisk udstyr.

Mulighed #1 – ferroresonanskredsløb

For selvbyg er den enkleste kredsløbsmulighed det første punkt på listen – ferroresonant kredsløb. Det fungerer ved brug af effekten af magnetisk resonans.

Strukturelt diagram af en simpel stabilisator baseret på drosler: 1 – første droslelement; 2 – andet droslelement; 3 – kondensator; 4 – indgangsspændingsside; 5 – udgangsspændingsside

Konstruktionen af en tilstrækkelig kraftig ferroresonant stabilisator kan samles med kun tre elementer:

1. Drossel 1.
2. Drossel 2.
3. Kondensator.

Imidlertid er enkelheden i denne mulighed ledsaget af mange ulemper. Konstruktionen af en kraftig stabilisator samlet efter ferroresonant kredsløb bliver massiv, klodset og tung.

Mulighed #2 – autotransformator eller servodrev

Faktisk er der tale om et kredsløb, der bruger autotransformatorprincippet. Spændingstransformationen sker automatisk ved styring af en rheostat, hvis skyder flyttes af et servodrev.

Servodrevet styres igen af et signal, der f.eks. modtages fra en spændingsniveausensor.

Principdiagram for servodrevet apparat, hvis samling vil gøre det muligt at skabe en kraftig spændingsstabilisator til hjemmet eller sommerhuset. Denne mulighed anses dog for teknologisk forældet.

Omtrent efter samme kredsløb fungerer et relætypeapparat med den eneste forskel, at transformatorforholdet ændres ved behov ved at tilslutte eller frakoble de tilsvarende viklinger ved hjælp af et relæ.

Kredsløb af denne type ser teknisk mere komplekse ud, men giver ikke tilstrækkelig linearitet i spændingsændringen. Det er muligt at samle et relæ- eller servodrevet apparat manuelt. Det er dog klogere at vælge en elektronisk version. Investering af kræfter og midler er næsten den samme.

Mulighed #3 – elektronisk kredsløb

Samling af en kraftig stabilisator efter et elektronisk styringsskema bliver fuldt mulig med et bredt udvalg af radiokomponenter til salg. Som regel samles sådanne kredsløb på elektroniske komponenter – triac'er (tyristorer, transistorer).

Der er også udviklet en hel række af spændingsstabilisatorskemaer, hvor effekt-MOSFET'er anvendes som kontakter.

Strukturskema over det elektroniske stabiliseringsmodul: 1 – enhedens indgangsklemmer; 2 – triac-styreenhed til transformerviklinger; 3 – mikroprocessorblok; 4 – udgangsklemmer til tilslutning af belastning

At fremstille en kraftig enhed med fuld elektronisk styring med en ufaglært persons hænder er ret vanskeligt, det er bedre at købe en færdig enhed. I denne sag kan man ikke undvære erfaring og viden inden for elektroteknik.

At overveje denne mulighed til egenproduktion er fornuftig, hvis der er et stærkt ønske om at bygge en stabilisator, plus erfaring som elektronikingeniør. Senere i artiklen vil vi se på en elektronisk konstruktion, der er egnet til at lave selv.

Detaljerede samlevejledninger

Det kredsløb, der overvejes til egenfremstilling, er snarere en hybrid mulighed, da det indebærer brug af en effekttransformator sammen med elektronik. Transformatoren er i dette tilfælde en af dem, der blev installeret i ældre tv-modeller.

En sådan effekttransformator vil være nødvendig til fremstilling af en hjemmelavet stabilisatorkonstruktion. Dog udelukkes valg af andre muligheder eller selvvikling ikke.

Dog blev der i tv-modtagere normalt installeret TS-180 transformere, hvorimod der til en stabilisator kræves mindst en TS-320 for at kunne yde en udgangsbelastning på op til 2 kW.

Trin #1 – fremstilling af stabilisatorens hus

Til fremstilling af enhedens kabinet er enhver passende kasse af isolerende materiale – plast, textolit osv. egnet. Hovedkriteriet er tilstrækkelig plads til montering af effekttransformatoren, elektronikkortet og andre komponenter.

Kabinet kan også fremstilles af pladeglasfiberlaminat, hvor de enkelte plader samles med vinkler eller på anden måde.

Det er tilladt at vælge et kabinet fra enhver elektronik, der passer til placering af alle arbejdskomponenter i det hjemmelavede stabilisatorkredsløb. Kabinettet kan også samles selv, f.eks. af glasfiberplader.

Stabilisatorens kasse skal forsynes med riller til montering af afbryder, input- og output-interfaces samt andre tilbehør, der er angivet i kredsløbet som kontrol- eller omskiftningselementer.

Til det fremstillede kabinet er der brug for en bundplade, hvorpå det elektroniske printkort 'lægges', og transformeren fastgøres. Pladen kan laves af aluminium, men der skal sørges for isolatorer til fastgørelse af printkortet.

Trin #2 – fremstilling af printplade

Her skal man først designe et layout til placering og forbindelse af alle elektroniske komponenter i henhold til kredsløbsdiagrammet, bortset fra transformeren. Derefter markeres et ark af foliebelagt glasfiber efter layoutet, og det oprettede spor mønster tegnes (printes) på foliesiden.

Derefter ætses printkortet ved hjælp af en passende opløsning (elektronikere bør kende til ætsningsmetoden for printkort).

Det er muligt at fremstille stabilisatorens printkort med ganske tilgængelige metoder direkte derhjemme. Til dette skal man forberede en skabelon og et sæt ætsemidler på foliebelagt glasfiber.

Det på denne måde fremstillede printkort med ledningsføringen renses, fortinnes med tin, og alle kredsløbets radiodele monteres efterfulgt af lodning. Således udføres fremstillingen af det elektroniske printkort til en kraftig spændingsstabilisator.

I princippet kan man benytte eksterne tjenester til ætsning af printkort. Denne service er ganske rimelig i pris, og fremstillingskvaliteten af 'printen' er væsentligt højere end i hjemmeversionen.

Trin #3 – samling af spændingsstabilisatoren

Det med radiodele forsynede printkort forberedes til ekstern tilslutning. Især forbindelsesledninger (ledere) fra printkortet trækkes til andre elementer – transformeren, afbryderen, interfaces osv.

På kabinettets bundplade monteres transformeren, printkortets kredsløb forbindes til transformeren, og printkortet fastgøres på isolatorer.

Eksempel på en hjemmelavet spændingsstabilisator af relætype, fremstillet i hjemmet, placeret i et kabinet fra et defekt industrielt måleinstrument.

Der mangler kun at tilslutte de eksterne elementer monteret på kabinettet til kredsløbet, montere nøgletransistoren på en køleplade, hvorefter den samlede elektroniske konstruktion lukkes med kabinettet. Spændingsstabilisatoren er klar. Man kan begynde justering og efterfølgende test.

Arbejdsprincip og test af hjemmelavet enhed

Reguleringselementet i det elektroniske stabiliseringskredsløb er en kraftig felteffekttransistor af typen IRF840. Spændingen til behandling (220-250V) går gennem primærviklingen på nettransformatoren, ensrettes af diodebroen VD1 og føres til drænet på IRF840. Kildebenet på samme komponent er forbundet til diodebroens negative potentiale.

Principskema for en højeffektstabilisatorenhed (op til 2 kW), som flere apparater er blevet samlet og succesfuldt brugt efter. Skemaet har vist et optimalt stabiliseringsniveau ved den angivne belastning, men ikke højere.

Den del af kredsløbet, der omfatter en af de to sekundærviklinger på transformatoren, består af en diodeensretter (VD2), et potentiometer (R5) og andre elementer i den elektroniske regulator. Denne del af kredsløbet danner et styresignal, som føres til gaten på felteffekttransistoren IRF840.

Hvis netspændingen stiger, sænkes spændingen på felteffekttransistorens gate af styresignalet, hvilket lukker kontakten. Derfor begrænses en eventuel spændingsstigning på belastningstilslutningerne (XT3, XT4). Modsat virker kredsløbet, hvis netspændingen falder.

Indstilling af enheden er ikke særlig kompliceret. Her kræves en almindelig glødepære (200-250 W), som skal tilsluttes enhedens udgangsklemmer (X3, X4). Derefter drejes potentiometeret (R5), indtil spændingen på de nævnte klemmer er 220-225 volt.

Sluk for stabilisatoren, afbryd glødepæren, og tænd enheden med fuld belastning (højst 2 kW).

Efter 15-20 minutters drift slukkes enheden igen, og temperaturen på nøgletransistorens (IRF840) køleplade kontrolleres. Hvis kølepladen bliver væsentlig varm (over 75°), skal der vælges en kraftigere køleplade.

Hvis fremstillingsprocessen for stabilisatoren forekommer for kompliceret og urationel fra et praktisk synspunkt, kan man uden større problemer finde og købe en fabriksfremstillet enhed. Regler og kriterier for valg af stabilisator til 220 V er angivet i den anbefalede artikel.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I videoen nedenfor ses en af de mulige konstruktioner af en hjemmelavet stabilisator.

I princippet kan man notere sig dette eksempel på et hjemmelavet stabiliseringsapparat:

Det er muligt at samle en enhed, der stabiliserer netspændingen, selv. Dette bekræftes af talrige eksempler, hvor radioamatører med lidt erfaring med succes udvikler (eller anvender en eksisterende), forbereder og samler et elektronisk kredsløb.

Vanskeligheder med at skaffe dele til fremstilling af en hjemmelavet stabilisator er normalt ikke til stede. Omkostningerne er lave og betaler sig naturligt, når stabilisatorer tages i brug.

Skriv gerne kommentarer, stil spørgsmål, del billeder om emnet i blokken nedenfor. Fortæl, hvordan I byggede en spændingsstabilisator med egne hænder. Del nyttig information, der kan hjælpe begynderelektrikere, der besøger siden.