Haushaltsgeräte sind anfällig für Spannungsspitzen: Sie nutzen sich schneller ab und fallen aus. Und im Netz springt die Spannung oft, fällt ab oder bricht sogar ab: Dies ist auf die Entfernung von der Quelle und die Unvollkommenheit der Stromleitungen zurückzuführen.

Um Geräte mit Strom mit stabilen Eigenschaften zu versorgen, werden in Wohnungen Spannungsstabilisatoren eingesetzt. Unabhängig von den Parametern des Stroms, der an seinem Ausgang in das Gerät eingespeist wird, weist es nahezu unveränderte Parameter auf.

Ein Stromausgleichsgerät kann erworben werden, wobei aus einem breiten Sortiment (Leistungsunterschiede, Funktionsprinzip, Steuerung und Ausgangsspannungsparameter) ausgewählt werden kann. In unserem Artikel geht es jedoch darum, wie man mit eigenen Händen einen Spannungsstabilisator herstellt. Ist Eigenarbeit in diesem Fall gerechtfertigt?

Ein selbstgemachter Stabilisator hat drei Vorteile:

1. Billigkeit. Alle Teile werden separat gekauft, und das ist kostengünstig im Vergleich zu gleichen Teilen, die jedoch bereits in einem einzigen Gerät zusammengebaut sind – einem Stromausgleicher;
2. Möglichkeit der DIY-Reparatur. Wenn eines der Elemente des gekauften Stabilisators ausfällt, ist es unwahrscheinlich, dass Sie es ersetzen können, selbst wenn Sie sich mit Elektrotechnik auskennen. Sie finden einfach nichts, womit Sie ein verschlissenes Teil ersetzen können. Mit einem selbstgebauten Gerät ist alles einfacher: Sie haben zunächst alle Elemente im Laden gekauft. Es bleibt nur noch, noch einmal dorthin zu gehen und zu kaufen, was kaputt ist;
3. Einfache Reparatur. Wenn Sie selbst einen Spannungswandler zusammengebaut haben, wissen Sie es zu 100 %. Und wenn Sie das Gerät und seine Funktionsweise verstehen, können Sie die Ursache für den Ausfall des Stabilisators schnell erkennen. Sobald Sie es herausgefunden haben, können Sie Ihr selbstgebautes Gerät problemlos reparieren.

Der selbst hergestellte Stabilisator hat drei gravierende Nachteile:

1. Geringe Zuverlässigkeit. In spezialisierten Unternehmen sind Geräte zuverlässiger, da ihre Entwicklung auf den Messwerten hochpräziser Instrumente basiert, die im Alltag nicht zu finden sind;
2. Großer Ausgangsspannungsbereich. Wenn industrielle Stabilisatoren eine relativ konstante Spannung erzeugen können (z. B. 215–220 V), können selbst hergestellte Analoga eine 2–5-mal größere Reichweite haben, was für Geräte, die überempfindlich auf Stromänderungen reagieren, von entscheidender Bedeutung sein kann;
3. Komplexer Aufbau. Wenn Sie einen Stabilisator kaufen, entfällt die Einrichtungsphase; Sie müssen lediglich das Gerät anschließen und seinen Betrieb steuern. Wenn Sie der Ersteller des aktuellen Equalizers sind, sollten Sie ihn auch konfigurieren. Dies ist schwierig, selbst wenn Sie den einfachsten Spannungsstabilisator selbst hergestellt haben.

Hausgemachter Stromausgleich: Eigenschaften

Der Stabilisator zeichnet sich durch zwei Parameter aus:

• Zulässiger Bereich der Eingangsspannung (Uin);
• Zulässiger Bereich der Ausgangsspannung (Uout).

In diesem Artikel wird der Triac-Stromwandler behandelt, da er einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Dabei beträgt Uin 130–270 V und Uout 205–230 V. Wenn ein großer Eingangsspannungsbereich von Vorteil ist, ist er für den Ausgang von Nachteil.

Für Haushaltsgeräte bleibt dieser Bereich jedoch akzeptabel. Dies lässt sich leicht überprüfen, da die zulässigen Spannungsschwankungen Über- und Unterspannungen von maximal 10 % sind. Und das sind 22,2 Volt nach oben oder unten. Dies bedeutet, dass eine Spannungsänderung von 197,8 auf 242,2 Volt zulässig ist. Im Vergleich zu diesem Bereich ist der Strom an unserem Triac-Stabilisator sogar noch gleichmäßiger.

Das Gerät ist für den Anschluss an eine Leitung mit einer Belastung von maximal 6 kW geeignet. Die Umschaltung erfolgt in 0,01 Sekunden.

Entwurf einer Stromstabilisierungsvorrichtung

Ein selbstgebauter 220-V-Spannungsstabilisator, dessen Diagramm oben dargestellt ist, umfasst die folgenden Elemente:

• Netzteil. Es verwendet die Speichergeräte C2 und C5, den Spannungstransformator T1 sowie einen Komparator (Vergleichsgerät) DA1 und eine LED VD1;
• Knoten, Verzögerung des Ladebeginns. Zum Zusammenbau benötigen Sie Widerstände von R1 bis R5, Transistoren von VT1 bis VT3 sowie den Speicher C1;
• Gleichrichter, Messung des Werts von Spannungsstößen und -einbrüchen. Sein Design umfasst eine VD2-LED mit einer gleichnamigen Zenerdiode, einen C2-Antrieb, einen Widerstand R14 und R13;
• Komparator. Es werden Widerstände von R15 bis R39 und der Vergleich der Geräte DA2 mit DA3 benötigt;
• Logik-Controller. Es sind DD-Chips von 1 bis 5 erforderlich;
• Verstärker. Sie benötigen Widerstände zur Strombegrenzung R40-R48 sowie Transistoren von VT4 bis VT12;
• LEDs, die Rolle eines Indikators spielen - HL von 1 bis 9;
• Optokoppler-Schalter(7) mit Triacs VS von 1 bis 7, Widerständen R von 6 bis 12 und Optokoppler-Triacs U von 1 bis 7;
• Automatischer Wechsel mit Sicherung QF1;
• Spartransformator T2.

Wie funktioniert dieses Gerät?

Nachdem der Antrieb des Knotens mit der anstehenden Last (C1) mit dem Netzwerk verbunden ist, wird er noch entladen. Der Transistor VT1 schaltet ein und 2 und 3 schließen. Durch letztere fließt anschließend Strom zu den LEDs und Optokoppler-Triacs. Aber solange der Transistor geschlossen ist, geben die Dioden kein Signal und die Triacs sind immer noch geschlossen: Es liegt keine Last an. Der Strom fließt jedoch bereits über den ersten Widerstand zum Speicher, der beginnt, Energie anzusammeln.

Der oben beschriebene Vorgang dauert 3 Sekunden, danach wird der Schmitt-Trigger basierend auf den Transistoren VT 1 und 2 ausgelöst, woraufhin Transistor 3 eingeschaltet wird. Nun kann die Last als offen betrachtet werden.

Die Ausgangsspannung der dritten Wicklung des Transformators am Netzteil wird durch die zweite Diode und den Kondensator ausgeglichen. Dann wird der Strom zu R13 geleitet und durch R14 geleitet. Im Moment ist die Spannung proportional zur Spannung im Netz. Anschließend wird der Strom nichtinvertierenden Komparatoren zugeführt. Die invertierenden Vergleichsgeräte erhalten sofort einen bereits ausgeglichenen Strom, der den Widerständen 15 bis 23 zugeführt wird. Anschließend wird ein Controller angeschlossen, der die Eingangssignale an den Vergleichsgeräten verarbeitet.

Stabilisierungsnuancen abhängig von der am Eingang angelegten Spannung

Wenn eine Spannung von bis zu 130 Volt angelegt wird, wird an den Komparatorklemmen ein niedriger logischer Spannungspegel (LU) angezeigt. Der vierte Transistor ist offen und LED 1 blinkt und zeigt an, dass ein starker Einbruch in der Leitung vorliegt. Sie müssen verstehen, dass der Stabilisator nicht in der Lage ist, die erforderliche Spannung zu erzeugen. Daher sind alle Triacs geschlossen und es liegt keine Last an.

Wenn die Spannung am Eingang 130-150 Volt beträgt, wird bei den Signalen 1 und A ein hoher LU beobachtet, bei anderen Signalen ist er jedoch immer noch niedrig. Der fünfte Transistor schaltet durch, die zweite Diode leuchtet. Optokoppler Triac U1.2 und Triac VS2 offen. Die Last verläuft an diesem entlang und erreicht von oben den Wicklungsanschluss des zweiten Spartransformators.

Bei einer Eingangsspannung von 150-170 Volt ist bei den Signalen 1, 2 und V ein hoher LU zu beobachten, bei den übrigen ist er immer noch niedrig. Dann schaltet sich der sechste Transistor ein und die dritte Diode schaltet sich ein, VS2 schaltet ein und der Strom wird dem zweiten (von oben gezählt) Wicklungsanschluss des zweiten Spartransformators zugeführt.

Die Funktionsweise des Stabilisators wird in den Spannungsbereichen 170–190 V, 190–210 V, 210–230 V, 230–250 V ähnlich beschrieben.

Leiterplattenherstellung

Für einen Triac-Stromwandler benötigen Sie eine Leiterplatte, auf der alle Elemente platziert werden. Seine Größe: 11,5 x 9 cm. Für die Herstellung benötigen Sie Glasfaser, die auf einer Seite mit Folie bedeckt ist.

Die Tafel kann mit einem Laserdrucker bedruckt werden, anschließend wird ein Bügeleisen verwendet. Mit dem Sprint Loyout-Programm können Sie bequem selbst ein Board erstellen. Ein Diagramm der Platzierung der Elemente darauf ist unten dargestellt.

Wie werden die Transformatoren T1 und T2 hergestellt?

Der erste Transformator T1 mit einer Leistung von 3 kW wird unter Verwendung eines Magnetkerns mit einer Querschnittsfläche (CSA) von 187 Quadratmetern hergestellt. mm. Und drei Drähte PEV-2:

• Bei der Erstverpackung beträgt der PPS nur 0,003 Quadratmeter. mm. Anzahl der Windungen – 8669;
• Für die zweite und dritte Wicklung beträgt der PPS nur 0,027 Quadratzoll. mm. Die Anzahl der Windungen beträgt jeweils 522.

Wenn Sie den Draht nicht aufwickeln möchten, können Sie zwei TPK-2-2×12V-Transformatoren kaufen und diese wie in der Abbildung unten in Reihe schalten.

Um einen Spartransformator mit einer zweiten Leistung von 6 kW herzustellen, benötigen Sie einen Ringmagnetkern und einen PEV-2-Draht, aus dem eine Wicklung von 455 Windungen hergestellt wird. Und hier brauchen wir Biegungen (7 Stück):

• Umwickeln von 1-3 Drahtbögen mit PPS 7 qm. mm;
• Umwickeln von 4-7 Drahtbögen mit PPS 254 qm. mm.

Was kaufen?

Kaufen Sie in einem Elektro- und Funkfachgeschäft (Bezeichnung in Klammern im Diagramm):

• 7 Optokoppler-Triacs MOC3041 oder 3061 (U von 1 bis 7);
• 7 einfache Triacs BTA41-800B (VS von 1 bis 7);
• 2 LEDs DF005M oder KTs407A (VD 1 und 2);
• 3 Widerstände SP5-2, 5-3 möglich (R 13, 14, 25);
• Stromausgleichselement KR1158EN6A oder B (DA1);
• 2 Vergleichsgeräte LM339N oder K1401CA1 (DA 1 und 2);
• Schalter mit Sicherung;
• 4 Folien- oder Keramikkondensatoren (C 4, 6, 7, 8);
• 4 Oxidkondensatoren (C 1, 2, 3, 5);
• 7 Widerstände zur Begrenzung des Stroms, an ihren Anschlüssen sollte er 16 mA betragen (R von 41 bis 47);
• 30 Widerstände (beliebig) mit einer Toleranz von 5 %;
• 7 Widerstände C2-23 mit einer Toleranz von 1 % (R von 16 bis 22).

Montagemerkmale des Gerätes zum Spannungsausgleich

Die Mikroschaltung der Stromstabilisierungsvorrichtung ist auf einem Kühlkörper installiert, für den eine Aluminiumplatte geeignet ist. Seine Fläche sollte nicht weniger als 15 Quadratmeter betragen. cm.

Auch bei Triacs ist ein Kühlkörper mit Kühlfläche notwendig. Für alle 7 Elemente reicht ein Kühlkörper mit einer Fläche von mindestens 16 Quadratmetern. dm.

Damit der von uns hergestellte Wechselspannungswandler funktioniert, benötigen Sie einen Mikrocontroller. Die Mikroschaltung KR1554LP5 meistert ihre Aufgabe perfekt.

Sie wissen bereits, dass sich in der Schaltung 9 blinkende Dioden befinden. Alle sind so darauf angeordnet, dass sie in die Löcher an der Frontplatte des Geräts passen. Und wenn der Stabilisatorkörper ihre Position nicht zulässt, wie in der Abbildung, dann können Sie ihn so modifizieren, dass die LEDs auf der für Sie passenden Seite herauskommen.

Anstelle blinkender LEDs können auch nicht blinkende LEDs verwendet werden. In diesem Fall müssen Sie jedoch Dioden mit leuchtend rotem Glanz verwenden. Geeignet sind Elemente der folgenden Marken: AL307KM und L1543SRC-E.

Jetzt wissen Sie, wie man einen 220-Volt-Spannungsstabilisator herstellt. Und wenn Sie schon einmal etwas Ähnliches tun mussten, wird Ihnen diese Arbeit nicht schwer fallen. Dadurch können Sie beim Kauf eines Industriestabilisators mehrere Tausend Rubel sparen.

Der Artikel diskutiert die Möglichkeit des kontinuierlichen Schaltens von Wechselstromkreisen mithilfe elektromechanischer Relais. Die Möglichkeit, die Erosion von Relaiskontakten zu reduzieren und dadurch die Haltbarkeit zu erhöhen und Störungen durch den Betrieb zu reduzieren, wurde aufgezeigt am Beispiel eines Netzspannungsstabilisators für eine Wohnung.

Idee

Ich bin im Internet auf der Website von Pribor LLC, Tscheljabinsk, auf eine Anzeige gestoßen:
Die von unserem Unternehmen hergestellten Spannungsstabilisatoren der Marke Selenium basieren auf dem Prinzip der schrittweisen Spannungsregelung durch kontinuierliches Schalten der Spartransformatorwicklungen (Erfindungspatent Nr. 2356082). Als Schlüssel kommen leistungsstarke Hochgeschwindigkeitsrelais zum Einsatz.
Es werden Bilder der Umschaltung angezeigt (links ist „Selenium“, rechts – mit den üblichen Eigenschaften)

Diese Informationen interessierten mich, ich erinnerte mich, dass es im Kino „Ukraine“ auch eine kontinuierliche Spannungsumschaltung gab – dort wurde während der Umschaltperiode ein Drahtwiderstand zwischen benachbarten Kontakten des Schalters geschaltet. Ich fing an, im Internet nach nützlichen Informationen zu diesem Thema zu suchen. Ich konnte die Erfindung Nr. 2356082 nicht kennenlernen.

Es gelang mir, einen Artikel „Arten von Spannungsstabilisatoren“ zu finden, in dem es um die Möglichkeit ging, im Moment des Schaltens eine Diode an die Relaiskontakte anzuschließen. Die Idee besteht darin, die Wechselspannung während der positiven Halbwelle zu schalten. In diesem Fall können Sie für die Schaltperiode eine Diode parallel zu den Relaiskontakten schalten.

Was bewirkt diese Methode? Das Schalten von 220 V ändert sich in das Schalten nur von 20 V, und da es keine Unterbrechung des Laststroms gibt, entsteht praktisch kein Lichtbogen. Darüber hinaus entsteht bei niedrigen Spannungen praktisch kein Lichtbogen. Es entsteht kein Lichtbogen – die Kontakte verbrennen oder verschleißen nicht, die Zuverlässigkeit erhöht sich um das Zehnfache oder mehr. Die Haltbarkeit der Kontakte wird allein durch den mechanischen Verschleiß bestimmt, der sich auf 10 Millionen Schaltvorgänge beläuft.

Basierend auf diesem Artikel wurden die gängigsten Relais genommen und die Ausschaltzeit, die Verweildauer im unterbrochenen Zustand und die Einschaltzeit gemessen. Während der Messungen sah ich auf dem Oszilloskop Kontaktprellen, die zu starker Funkenbildung und Erosion der Kontakte führten, was die Lebensdauer des Relais stark verkürzte.

Um diese Idee umzusetzen und zu testen, wurde ein 2-kW-Wechselstrom-Relaisstabilisator zur Stromversorgung der Wohnung montiert. Hilfsrelais schalten die Diode nur für die Dauer des Schaltens des Hauptrelais während der positiven Halbwelle. Es stellte sich heraus, dass die Relais erhebliche Verzögerungs- und Prellzeiten aufweisen, der Schaltvorgang jedoch dennoch in einen Halbzyklus passte.

Schematische Darstellung

Es besteht aus einem Spartransformator, der sowohl am Eingang als auch am Ausgang über ein Relais geschaltet wird.
Die Schaltung nutzt die direkte Messung der Wechselspannung durch einen Mikrocontroller. Ausgangsspannung über Teiler R13, R14, R15, R16 wird über einen Kondensator dem Eingang des Mikrocontrollers zugeführt C10.
Das Relais und die Mikroschaltung werden über eine Diode mit Strom versorgt D3 und Mikroschaltung U1. Taste SB1 zusammen mit einem Widerstand R1 dienen zur Kalibrierung des Stabilisators. Transistoren Q1-Q4– Verstärker für Relais.
Die Relais P1 und P2 sind die Hauptrelais, und die Relais P1a und P2a schließen zusammen mit den Dioden D1 und D5 den Stromkreis, wenn die Hauptrelais geschaltet werden. Um die Ausschaltzeit des Relais in Relaisverstärkern zu verkürzen, werden Transistoren verwendet BF422 und die Relaiswicklungen werden durch Dioden überbrückt 1N4007 und 150-Volt-Zenerdioden, die Rücken an Rücken geschaltet sind.
Um das vom Netzwerk ausgehende Impulsrauschen zu reduzieren, sind am Ein- und Ausgang des Stabilisators Kondensatoren C1 und C11 installiert.
Eine dreifarbige LED zeigt die Spannungspegel am Stabilisatoreingang an: Rot – niedrig, Grün – normal, Blau – hoch.

Programm

Das Programm ist in SI-Sprache (mikroC PRO für PIC) geschrieben, in Blöcke unterteilt und mit Kommentaren versehen. Das Programm nutzt die direkte Messung der Wechselspannung durch einen Mikrocontroller, was die Schaltung vereinfacht. Mikroprozessor angewendet PIC16F676.
Programmblock null wartet auf das Erscheinen eines fallenden Nulldurchgangs
Anhand dieser Differenz wird entweder der Wechselspannungswert gemessen oder das Relais schaltet.
Programmblock izm_U misst die Amplituden negativer und positiver Halbzyklen

Im Hauptprogramm werden die Messergebnisse verarbeitet und ggf. ein Befehl zum Schalten des Relais gegeben.
Für jede Relaisgruppe werden separate Ein- und Ausschaltprogramme unter Berücksichtigung der notwendigen Verzögerungen geschrieben R2on, R2off, R1on Und R1off.
Das 5. Bit von Port C wird im Programm verwendet, um einen Taktimpuls an das Oszilloskop zu senden, damit die Ergebnisse des Experiments angezeigt werden können.

Technische Eigenschaften

Wenn sich die Eingangsspannung zwischen 195 und 245 Volt ändert, wird die Ausgangsspannung mit einer Genauigkeit von 7 % beibehalten. Wenn sich die Eingangsspannung zwischen 185 und 255 Volt ändert, wird die Ausgangsspannung mit einer Genauigkeit von 10 % beibehalten.
Ausgangsstrom im Dauerbetrieb 9 A.

Details und Design

Bei der Montage wurde ein Transformator verwendet TPP 320-220-50 200 W. Seine Wicklungen sind mit 240 Volt verbunden, wodurch der Leerlaufstrom reduziert werden konnte. Hauptrelais TIANBO HJQ-15F-1, und Hilfs LIMING JZC - 22F.
Alle Teile sind auf einer am Transformator montierten Leiterplatte montiert. Die Dioden D1 und D5 müssen während der Schaltzeit (5-10 ms) einem Strom von 30-50A standhalten.

Das Gerät wird an die Wand gehängt und mit einem Blechgehäuse abgedeckt

Einstellungen

Zur Inbetriebnahme des Gerätes wird die Dauerschaltung überprüft und mit dem Bauwiderstand R15 und der Taste SB1 die Nennspannung auf 220 Volt eingestellt.
Es ist notwendig, über eine Glühlampe mit einer Leistung von 100 - 150 W Spannung von LATR an den Eingang anzulegen, die Spannung auf 220 Volt einzustellen und die Taste gedrückt zu halten, um durch Drehen des Bauwiderstands ein grünes Leuchten zu erzielen.
Lassen Sie danach den Knopf los, schließen Sie ein Voltmeter an den Ausgang des Geräts an und überprüfen Sie durch Drehen des LATR die Schaltschwellen: untere 207 Volt und obere 232 Volt. In diesem Fall sollte die Glühlampe beim Einschalten nicht blinken oder leuchten, was auf einen ordnungsgemäßen Betrieb hinweist. Der Vorgang des kontinuierlichen Schaltens kann auch auf einem Oszilloskop beobachtet werden. Dazu müssen Sie einen externen Trigger an den RC5-Anschluss anschließen und die Ausgangsspannung des Stabilisators beobachten, indem Sie die Eingangsspannung ändern. In Schaltmomenten darf die Sinuswelle am Ausgang nicht unterbrochen werden.
Wenn die Ausgangsspannung weniger als 187 V beträgt, leuchtet die rote Diode und die grüne Diode blinkt.
Wenn die Ausgangsspannung größer als 242 V ist, leuchtet die blaue Diode und die grüne Diode blinkt.

Der Stabilisator wirkt bei mir seit dem 3. Monat und hat sich als sehr gut erwiesen. Zuvor hat bei mir ein Stabilisator eines früheren Designs funktioniert. Es funktionierte gut, aber manchmal fiel die unterbrechungsfreie Stromversorgung des Computers beim Umschalten aus. Mit dem neuen Stabilisator ist dieses Problem für immer verschwunden.

Da die Kontakterosion im Relais stark zurückgegangen ist (es gibt praktisch keine Funkenbildung), wäre es möglich, leistungsschwächere Relais als die Hauptrelais zu verwenden (LIMING JZC - 22F).

Mängel festgestellt

Es war ziemlich schwierig, die Verzögerungszeit des Relais im Programm auszuwählen.
Für eine solche Umschaltung empfiehlt sich der Einsatz von schneller reagierenden Relais.

Schlussfolgerungen

a) Das kontinuierliche Schalten von Wechselstromkreisen mithilfe von Relais ist ein sehr reales und lösbares Problem.
b) Sie können einen Thyristor oder einen Triac als Hilfsrelais verwenden. Dann fällt am Relais keine Spannung ab und der Triac hat keine Zeit, sich innerhalb von 10 ms aufzuheizen.
c) In diesem Modus wird die Funkenbildung bei Kontakten stark reduziert, die Haltbarkeit erhöht und Störungen durch das Schalten des Relais werden reduziert

Verwendete Quellen

1. auf der Website „Energiesparen in der Ukraine“
2. Offizielle Website des Unternehmens LLC „Pribor“, Tscheljabinsk
3. Datenblätter für Details

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Schaltplan, Leiterplattenzeichnung und Programm mit Firmware
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Nachdem ich Quellen und eine Reihe von Seiten im Internet recherchiert hatte, habe ich den im Artikel beschriebenen Wechselspannungsstabilisator vereinfacht. Die Anzahl der Mikroschaltungen wurde auf vier reduziert, die Anzahl der Optosimitorschalter auf sechs. Das Funktionsprinzip des Stabilisators ist das gleiche wie beim Prototyp.

Technische Hauptmerkmale des Spannungsstabilisators:

• Eingangsspannung, V…..135…270
• Ausgangsspannung, V. . . .197…242
• Maximale Lastleistung, kW………………5
• Zeit zum Schalten oder Trennen der Last, ms…….10

Das Diagramm des vorgeschlagenen Stabilisators ist in der Abbildung dargestellt. Das Gerät besteht aus einem Leistungsmodul und einer Steuereinheit. Das Leistungsmodul enthält einen leistungsstarken Spartransformator T2 und sechs Wechselstromschalter, die im Diagramm mit einer strichpunktierten Linie dargestellt sind.

Die restlichen Teile bilden die Steuereinheit. Es enthält sieben Schwellenwertgeräte: I - DA2.1 R5 R11 R17, II -DA2.2 R6 R12 R18, III - DA2.3 R7 R13 R19, IV - DA2.4 R8 R14 R20, V - DA3.1 R9 R15 R21 , VI - DA3.2 R10 R16 R22, VII -DA3.3 R23. An einem der Ausgänge des Decoders DD2 liegt eine Hochspannung an, die das Aufleuchten der entsprechenden LED (eine von HL1 – HL8) bewirkt.

Der leistungsstarke Spartransformator T2 ist anders angeschlossen als im Vorbild. Die Netzspannung wird über einen der Triacs VS1-VS6 an eine der Wicklungsanzapfungen oder an die gesamte Wicklung angelegt und die Last an derselben Anzapfung angeschlossen. Bei dieser Verbindung wird weniger Draht an der Wicklung des Spartransformators verbraucht.

Die Spannung der Wicklung II des Transformators T1 wird durch die Dioden VD1, VD2 gleichgerichtet und durch den Kondensator C1 geglättet. Die gleichgerichtete Spannung ist proportional zur Eingangsspannung. Es dient sowohl zur Stromversorgung der Steuereinheit als auch zur Messung der Eingangsnetzspannung. Hierzu wird es dem Teiler R1-R3 zugeführt. Vom Motor des Trimmwiderstands R2 geht es zu den nichtinvertierenden Eingängen der Operationsverstärker DA2.1 – DA2.4, DA3.1 – DA3.3. Diese Operationsverstärker werden als Spannungskomparatoren verwendet. Die Widerstände R17-R23 erzeugen eine Hysterese zum Schalten von Komparatoren.

Die folgende Tabelle zeigt die Grenzen der Änderung der Ausgangsspannung Uout und der logischen Spannungspegel an den Ausgängen der Operationsverstärker und den Eingängen des DD2-Decoders sowie die eingeschalteten LEDs in Abhängigkeit von der Eingangsspannung Uin ohne Berücksichtigung der Hysterese .

Der DA1-Mikroschaltkreis erzeugt eine stabile Spannung von 12 V, um die übrigen Mikroschaltkreise mit Strom zu versorgen. Die Zenerdiode VD3 erzeugt eine Referenzspannung von 9 V. Sie wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA3.3 zugeführt. Es wird über Teiler an den Widerständen R5-R16 den invertierenden Eingängen anderer Operationsverstärker zugeführt.

Wenn die Netzspannung unter 135 V liegt, ist die Spannung am Motor des Widerstands R2 und damit an den nichtinvertierenden Eingängen des Operationsverstärkers geringer als an den invertierenden. Daher sind die Ausgänge aller Operationsverstärker niedrig. Alle Ausgänge des DD1-Chips sind ebenfalls niedrig. In diesem Fall erscheint am Ausgang O (Pin 3) des Decoders DD2 ein High-Pegel. Die HL1-LED leuchtet und zeigt an, dass die Netzspannung zu niedrig ist. Alle Optosimistoren und Triacs sind geschlossen. Der Last wird keine Spannung zugeführt.

Bei einer Netzspannung von 135 bis 155 V ist die Spannung am Motor des Widerstands R2 größer als am invertierenden Eingang von DA2.1, sodass sein Ausgangspegel hoch ist. Die Leistung des Elements DD1.1 ist ebenfalls hoch. In diesem Fall erscheint am Ausgang 1 (Pin 14) des DD2-Decoders ein High-Pegel (siehe Tabelle). LED HL1 erlischt. Die HL2-LED schaltet sich ein, Strom fließt durch die Sendediode des Optokopplers U6, wodurch der Optosimitor dieses Optokopplers öffnet. Über einen offenen Triac VS6 wird die Netzspannung an den unteren Abgriff im Stromkreis (Pin 6) relativ zum Wicklungsanfang (Pin 7) des Spartransformators T2 angelegt. Die Lastspannung ist 64...71 V höher als die Netzspannung.

Bei einem weiteren Anstieg der Netzspannung wird auf den nächsthöheren Ausgang des Spartransformators T2 im Stromkreis umgeschaltet. Insbesondere wird die Netzspannung von 205 bis 235 V direkt über den offenen Triac VS2 sowie an die Klemmen 1-7 des Spartransformators T2 der Last zugeführt.

Bei einer Netzspannung von 235 bis 270 V sind die Ausgänge aller Operationsverstärker außer DA3.3 hoch, der Strom fließt durch die HL7-LED und die Sendediode U1.2. Die Netzspannung wird über einen offenen Triac VS1 an die gesamte Wicklung des Spartransformators T2 angeschlossen. Die Lastspannung liegt 24…28 V unter der Netzspannung.

Bei einer Netzspannung von mehr als 270 V liegen die Ausgänge aller Operationsverstärker auf High-Pegel und der Strom fließt durch die HL8-LED, die eine zu hohe Netzspannung signalisiert. Alle Optosimistoren und Triacs sind geschlossen. Der Last wird keine Spannung zugeführt.

Der Kleinleistungstransformator T1 ähnelt dem im Prototyp verwendeten, mit der Ausnahme, dass seine Sekundärwicklung 1400 Windungen enthält, die in der Mitte angezapft werden. Leistungsstarker Spartransformator T2 - bereit vom Industriestabilisator VOTO 5000 W. Nachdem ich die Sekundärwicklung und einen Teil der Primärwicklung abgewickelt hatte, machte ich neue Anzapfungen, gezählt vom Anfang der Wicklung (Pin 7): Pin 6 ab der 215. Windung (150 V), Pin 5 ab der 236. Windung (165 V), Pin 4 ab der 257. Windung (180 V), Pin 3 ab der 286. Windung (200 V), Pin 2 ab der 314. Windung (220 V). Die gesamte Wicklung (Pins 1-7) hat 350 Windungen (245 V).

Festwiderstände - C2-23 und OMLT, Trimmwiderstand R2 - C5-2VB. Kondensatoren C1 - SZ - K50-35, K50-20. Dioden (VD1, VD2) können durch -, KD243B - KD243Zh ersetzt werden.

Die Mikroschaltung kann durch die inländischen Analoga KR1157EN12A, KR1157EN12B ersetzt werden.

Die Anpassung erfolgt mittels LATR. Zunächst werden Schaltschwellen eingestellt. Um eine höhere Installationsgenauigkeit zu erreichen, werden die Widerstände R17-R23, die eine Hysterese erzeugen, nicht installiert. Der leistungsstarke Spartransformator T2 ist nicht angeschlossen. Das Gerät ist über LATR mit dem Netzwerk verbunden. Am Ausgang des LATR liegt die Spannung bei 270 V. Der Schieber des Trimmwiderstands R2 wird entsprechend der Schaltung von unten nach oben bewegt, bis die HL8-LED aufleuchtet. Als nächstes wird die Spannung am LATR-Ausgang auf 135 V eingestellt. Der Widerstand R5 wird so ausgewählt, dass die Spannung am invertierenden Eingang (Pin 2) des DA2.1-Operationsverstärkers gleich der Spannung an seinem nichtinvertierenden Eingang ist ( Pin 3). Anschließend werden nacheinander die Widerstände R6...R10 ausgewählt, die Schaltschwellen 155 V, 170 V, 185 V, 205 V, 235 V eingestellt und die logischen Pegel anhand der Tabelle überprüft. Danach werden die Widerstände R17-R23 eingebaut. Wählen Sie bei Bedarf deren Widerstände aus, indem Sie die erforderliche Breite der Hystereseschleife einstellen. Je größer der Widerstand, desto kleiner die Schleifenbreite. Nachdem Sie die Schaltschwellen eingestellt haben, schließen Sie einen leistungsstarken Spartransformator T2 und daran eine Last, beispielsweise eine Glühlampe mit einer Leistung von 100...200 W, an. Überprüfen Sie die Schaltschwellen und messen Sie die Spannung an der Last. Nach der Anpassung können die LEDs HL2-HL7 durch Ersetzen durch Jumper entfernt werden.

LITERATUR:

1. Godin A. Wechselspannungsstabilisator. - Radio, 2005, Nr. 8.
2. Ozolin M. Verbesserte Steuereinheit für Wechselspannungsstabilisator. - Radio, 2006, Nr. 7.

Geräte zur Stabilisierung der Netzspannung werden seit Jahrzehnten eingesetzt. Viele Modelle wurden schon lange nicht mehr verwendet, andere haben trotz ihrer hohen Eigenschaften noch keine weite Verbreitung gefunden. Die Spannungsreglerschaltung ist nicht allzu kompliziert. Wer sich noch nicht entschieden hat, sollte das Funktionsprinzip und die Grundparameter verschiedener Stabilisatoren kennen.

Arten von Spannungsstabilisatoren

Derzeit werden folgende Arten von Stabilisatoren verwendet:

• Ferroresonant;
• Servogetrieben;
• Relais;
• Elektronisch;
• Doppelte Konvertierung.

Ferroresonante Stabilisatoren Strukturell sind sie die einfachsten Geräte. Sie bestehen aus zwei Drosseln und einem Kondensator und arbeiten nach dem Prinzip der Magnetresonanz. Stabilisatoren dieser Art zeichnen sich durch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit, eine sehr lange Lebensdauer und einen Betrieb in einem weiten Eingangsspannungsbereich aus. Derzeit sind sie in medizinischen Einrichtungen zu finden. Sie werden im Alltag praktisch nicht verwendet.

Funktionsprinzip des Servoantriebs oder elektromechanischer Stabilisator basiert auf der Änderung des Spannungswerts mithilfe eines Spartransformators. Das Gerät zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe Spannungseinstellgenauigkeit aus. Gleichzeitig ist die Stabilisierungsgeschwindigkeit am niedrigsten. Der elektromechanische Stabilisator kann mit sehr schweren Lasten arbeiten.

Relaisstabilisator Es verfügt auch über einen Transformator mit geteilter Wicklung. Der Spannungsausgleich erfolgt über eine Gruppe von Relais, die durch Befehle von der Spannungssteuerplatine ausgelöst werden. Das Gerät verfügt über eine relativ hohe Stabilisierungsgeschwindigkeit, allerdings ist die Einbaugenauigkeit durch die diskrete Umschaltung der Wicklungen deutlich geringer.

Elektronischer Stabilisator funktioniert nach dem gleichen Prinzip, lediglich die Wicklungsabschnitte des Steuertransformators werden nicht über Relais, sondern durch Leistungsschalter an Halbleiterbauelementen geschaltet. Die Genauigkeit der elektronischen Stabilisatoren und der Relaisstabilisatoren ist ungefähr gleich, die Geschwindigkeit des elektronischen Geräts ist jedoch deutlich höher.

Stabilisatoren mit doppelter Umwandlung Im Gegensatz zu anderen Modellen verfügen sie nicht über einen Leistungstransformator. Die Spannungskorrektur erfolgt elektronisch. Geräte dieser Art zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit und Genauigkeit aus, ihre Kosten sind jedoch viel höher als bei anderen Modellen. Ein selbstgebauter 220-Volt-Spannungsstabilisator lässt sich trotz seiner scheinbaren Komplexität präzise nach dem Wechselrichterprinzip realisieren.

Elektromechanischer Stabilisator

Der Servoantriebsstabilisator besteht aus folgenden Komponenten:

• Eingabefilter;
• Spannungsmessplatine;
• Spartransformator;
• Servomotor;
• Graphit-Gleitkontakt;
• Anzeigetafel.

Die Funktionsweise basiert auf dem Prinzip der Spannungsregelung durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses. Dieser Wechsel erfolgt durch Verschieben des Graphitkontaktes entlang der isolationsfreien Wicklung des Transformators. Die Kontaktbewegung wird durch einen Servomotor ausgeführt.

Die Netzspannung wird einem Filter bestehend aus Kondensatoren und Ferritdrosseln zugeführt. Seine Aufgabe besteht darin, die Eingangsspannung so weit wie möglich von Hochfrequenz- und Impulsstörungen zu reinigen. Die Spannungsmessplatine hat eine gewisse Toleranz. Wenn die Netzspannung hineinpasst, geht es sofort an die Last.

Wenn die Spannung über den zulässigen Grenzwert hinaus abweicht, sendet die Spannungsmessplatine einen Befehl an die Servomotor-Steuereinheit, die den Kontakt in Richtung Erhöhung oder Verringerung der Spannung bewegt. Sobald die Spannung wieder normal ist, stoppt der Stellmotor. Wenn die Netzspannung instabil ist und sich häufig ändert, kann der Servoantrieb den Regelungsvorgang nahezu kontinuierlich durchführen.

Der Anschlussplan für einen Spannungsstabilisator mit geringer Leistung ist nicht kompliziert, da am Gehäuse Steckdosen angebracht sind und der Anschluss an das Netzwerk über Kabel und Stecker erfolgt. Bei leistungsstärkeren Geräten erfolgt die Verbindung von Netzwerk und Last über einen Schraubstecker.

Relaisstabilisator

Der Relaisstabilisator besteht aus fast den gleichen Hauptkomponenten:

• Netzwerkfilter;
• Kontroll- und Geschäftsführung;
• Transformator;
• Elektromechanischer Relaisblock;
• Anzeigegerät.

Bei dieser Ausführung erfolgt die Spannungskorrektur stufenweise über ein Relais. Die Transformatorwicklung ist in mehrere separate Abschnitte unterteilt, die jeweils über eine Anzapfung verfügen. Der Relaisspannungsstabilisator verfügt über mehrere Regelungsstufen, deren Anzahl durch die Anzahl der installierten Relais bestimmt wird.

Die Verbindung der Wicklungsabschnitte und damit die Spannungsänderung kann wahlweise analog oder digital erfolgen. Abhängig von Änderungen der Eingangsspannung schaltet die Steuerplatine die erforderliche Anzahl von Relais zu, um eine der Toleranz entsprechende Ausgangsspannung sicherzustellen. haben den niedrigsten Preis unter diesen Geräten.

Beispiel einer Relaisstabilisierungsschaltung

Eine weitere Stabilisatorschaltung vom Relaistyp

Elektronischer Stabilisator

Das Prinzipschaltbild eines solchen Spannungsstabilisators unterscheidet sich nur geringfügig vom Aufbau mit elektromagnetischen Relais:

• Netzwerkfilter;
• Spannungsmess- und Steuerplatine;
• Transformator;
• Elektrischer Schlüsselblock;
• Anzeigetafel.

Das Funktionsprinzip unterscheidet sich nicht vom Funktionsprinzip eines Relaisgeräts. Der einzige Unterschied besteht in der Verwendung elektronischer Schlüssel anstelle von Relais. Die Schlüssel sind gesteuerte Halbleiterventile – Thyristoren und Triacs. Jeder von ihnen verfügt über eine Steuerelektrode, durch Anlegen einer Spannung kann das Ventil geöffnet werden. In diesem Moment werden die Wicklungen umgeschaltet und die Spannung am Ausgang des Stabilisators ändert sich. Der Stabilisator verfügt über gute Parameter und eine hohe Zuverlässigkeit. Eine flächendeckende Verbreitung wird durch die hohen Kosten des Geräts erschwert.

Doppelwandlungsstabilisator

Dieses Gerät, auch genannt, unterscheidet sich in seinem Design und seinen technischen Lösungen völlig von allen anderen Modellen. Es fehlen ein Transformator und Schaltelemente. Seine Funktionsweise basiert auf dem Prinzip der doppelten Spannungsumwandlung. Von Wechselspannung zu Gleichspannung und zurück zur Wechselspannung.

Entwickler elektrischer und elektronischer Geräte gehen bei der Erstellung davon davon aus, dass das zukünftige Gerät unter Bedingungen einer stabilen Versorgungsspannung betrieben wird. Dies ist notwendig, damit der Stromkreis des elektronischen Geräts zum einen stabile Ausgangsparameter entsprechend seinem Verwendungszweck liefert und zum anderen die Stabilität der Versorgungsspannung das Gerät vor Überspannungen schützt, die mit zu hohem Stromverbrauch und Durchbrennen behaftet sind der elektrischen Elemente des Geräts. Um das Problem der Gewährleistung einer konstanten Versorgungsspannung zu lösen, wird eine Version eines Spannungsstabilisators verwendet. Basierend auf der Art des vom Gerät verbrauchten Stroms werden Wechsel- und Gleichspannungsstabilisatoren unterschieden.

Wechselspannungsstabilisatoren

Wechselspannungsstabilisatoren werden eingesetzt, wenn die Spannungsabweichungen im Stromnetz vom Nennwert mehr als 10 % betragen. Diese Norm wurde gewählt, da AC-Verbraucher bei solchen Abweichungen ihre Funktionsfähigkeit über die gesamte Lebensdauer behalten. In der modernen Elektroniktechnik wird zur Lösung des Problems einer stabilen Stromversorgung in der Regel ein Schaltnetzteil eingesetzt, bei dem kein Wechselspannungsstabilisator erforderlich ist. Aber in Kühlschränken, Mikrowellenherden, Klimaanlagen, Pumpen usw. Eine externe Stabilisierung der AC-Versorgungsspannung ist erforderlich. In solchen Fällen wird am häufigsten eine von drei Arten von Stabilisatoren verwendet: elektromechanisch, dessen Hauptglied ein einstellbarer Spartransformator mit gesteuertem Elektroantrieb ist, Relaistransformator, basierend auf einem leistungsstarken Transformator mit mehreren Anzapfungen in der Primärwicklung, und ein Schalter aus elektromagnetischen Relais, Triacs, Thyristoren oder leistungsstarken Schlüsseltransistoren sowie rein elektronischen. Ferroresonante Stabilisatoren, die im letzten Jahrhundert weit verbreitet waren, werden heute aufgrund zahlreicher Mängel praktisch nicht mehr verwendet.

Zum Anschluss von Verbrauchern an ein 50-Hz-Wechselstromnetz wird ein 220-V-Spannungsstabilisator verwendet. Die elektrische Schaltung eines solchen Spannungsstabilisators ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Der Transformator A1 erhöht die Spannung im Netzwerk auf ein Niveau, das ausreicht, um die Ausgangsspannung bei niedriger Eingangsspannung zu stabilisieren. Das Regelelement RE verändert die Ausgangsspannung. Am Ausgang misst das Regelelement UE den Spannungswert an der Last und gibt ein Steuersignal aus, um diesen gegebenenfalls anzupassen.

Elektromechanische Stabilisatoren

Dieser Stabilisator basiert auf der Verwendung eines haushaltsüblichen Spartransformators oder eines Labor-LATR. Die Verwendung eines Spartransformators sorgt für eine höhere Effizienz der Anlage. Der Spartransformator-Einstellgriff wird entfernt und stattdessen wird ein kleiner Motor mit Getriebe koaxial am Gehäuse installiert, der eine ausreichende Rotationskraft bereitstellt, um den Schieber im Spartransformator zu drehen. Die notwendige und ausreichende Rotationsgeschwindigkeit beträgt etwa 1 Umdrehung in 10 – 20 Sekunden. Diese Anforderungen erfüllt der Motor vom Typ RD-09, der früher in Aufnahmeinstrumenten eingesetzt wurde. Der Motor wird durch eine elektronische Schaltung gesteuert. Wenn sich die Netzspannung innerhalb von +- 10 Volt ändert, wird ein Befehl an den Motor ausgegeben, der den Schieber dreht, bis die Ausgangsspannung 220 V erreicht.

Nachfolgend sind Beispiele für elektromechanische Stabilisatorschaltungen aufgeführt:

Elektrischer Schaltkreis eines Spannungsstabilisators unter Verwendung von Logikchips und Relaissteuerung eines elektrischen Antriebs

Elektromechanischer Stabilisator basierend auf einem Operationsverstärker.

Der Vorteil solcher Stabilisatoren liegt in ihrer einfachen Implementierung und der hohen Genauigkeit der Ausgangsspannungsstabilisierung. Zu den Nachteilen zählen eine geringe Zuverlässigkeit aufgrund des Vorhandenseins mechanischer beweglicher Elemente, eine relativ geringe zulässige Lastleistung (innerhalb von 250 ... 500 W) sowie die geringe Verbreitung von Spartransformatoren und den erforderlichen Elektromotoren in unserer Zeit.

Stabilisatoren für Relaistransformatoren

Der Relais-Transformator-Stabilisator ist aufgrund der Einfachheit des Designs, der Verwendung gemeinsamer Elemente und der Möglichkeit, eine erhebliche Ausgangsleistung (bis zu mehreren Kilowatt) zu erzielen, die die Leistung des verwendeten Leistungstransformators deutlich übersteigt, beliebter. Die Wahl seiner Leistung wird von der Mindestspannung in einem bestimmten Wechselstromnetz beeinflusst. Wenn sie beispielsweise nicht weniger als 180 V beträgt, muss der Transformator eine Spannungsanhebung von 40 V bereitstellen, was 5,5-mal weniger als die Nennspannung im Netz ist. Die Ausgangsleistung des Stabilisators ist um das gleiche Vielfache größer als die Leistung des Leistungstransformators (wenn Sie den Wirkungsgrad des Transformators und den maximal zulässigen Strom durch die Schaltelemente nicht berücksichtigen). Die Anzahl der Spannungsänderungsschritte wird normalerweise auf 3 bis 6 Schritte eingestellt, was in den meisten Fällen eine akzeptable Genauigkeit der Ausgangsspannungsstabilisierung gewährleistet. Bei der Berechnung der Anzahl der Wicklungswindungen in einem Transformator für jede Stufe wird davon ausgegangen, dass die Spannung im Netzwerk gleich dem Betriebspegel des Schaltelements ist. Als Schaltelemente werden in der Regel elektromagnetische Relais eingesetzt – die Schaltung gestaltet sich recht einfach und bereitet bei Wiederholung keine Schwierigkeiten. Der Nachteil eines solchen Stabilisators besteht darin, dass beim Schaltvorgang an den Relaiskontakten ein Lichtbogen entsteht, der die Relaiskontakte zerstört. In komplexeren Schaltungsvarianten wird das Relais in den Momenten geschaltet, in denen die Spannungshalbwelle den Nullwert durchläuft, was die Entstehung eines Funkens verhindert, allerdings unter der Voraussetzung, dass Hochgeschwindigkeitsrelais verwendet werden oder das Schalten beim Abfall erfolgt der vorherigen Halbwelle. Die Verwendung von Thyristoren, Triacs oder anderen kontaktlosen Elementen als Schaltelemente erhöht die Zuverlässigkeit der Schaltung erheblich, wird jedoch aufgrund der Notwendigkeit einer galvanischen Trennung zwischen den Steuerelektrodenschaltungen und dem Steuermodul komplizierter. Zu diesem Zweck werden Optokopplerelemente oder isolierende Impulstransformatoren verwendet. Unten finden Sie ein schematisches Diagramm eines Relaistransformatorstabilisators:

Schema eines digitalen Relais-Transformator-Stabilisators auf Basis elektromagnetischer Relais

Elektronische Stabilisatoren

Elektronische Stabilisatoren haben in der Regel eine geringe Leistung (bis zu 100 W) und eine hohe Stabilität der Ausgangsspannung, die für den Betrieb vieler elektronischer Geräte erforderlich ist. Sie sind in der Regel in Form eines vereinfachten Niederfrequenzverstärkers aufgebaut, der über einen relativ großen Spielraum für die Änderung der Versorgungsspannung und -leistung verfügt. Vom elektronischen Spannungsregler wird seinem Eingang ein Sinussignal mit einer Frequenz von 50 Hz von einem Hilfsgenerator zugeführt. Sie können die Abwärtswicklung eines Leistungstransformators verwenden. Der Verstärkerausgang ist an einen Aufwärtstransformator bis 220 V angeschlossen. Die Schaltung verfügt über eine negative Trägheitsrückkopplung auf den Wert der Ausgangsspannung, was die Stabilität der Ausgangsspannung mit unverzerrter Form gewährleistet. Um Leistungen von mehreren hundert Watt zu erreichen, werden andere Methoden eingesetzt. Typischerweise kommt ein leistungsstarker DC-AC-Wandler zum Einsatz, der auf der Verwendung eines neuartigen Halbleiters basiert – des sogenannten IGBT-Transistors.

Diese Schaltelemente können im Schaltbetrieb einen Strom von mehreren hundert Ampere bei einer maximal zulässigen Spannung von mehr als 1000 V durchlassen. Zur Steuerung solcher Transistoren werden spezielle Mikrocontrollertypen mit Vektorsteuerung eingesetzt. An das Gate eines Transistors werden Impulse variabler Breite mit einer Frequenz von mehreren Kilohertz angelegt, die sich entsprechend einem in den Mikrocontroller eingegebenen Programm ändert. Am Ausgang wird ein solcher Wandler auf den entsprechenden Transformator geladen. Der Strom im Transformatorkreis variiert sinusförmig. Gleichzeitig behält die Spannung die Form der ursprünglichen Rechteckimpulse mit unterschiedlicher Breite bei. Diese Schaltung wird in leistungsstarken garantierten Netzteilen verwendet, die für den unterbrechungsfreien Betrieb von Computern verwendet werden. Der Stromkreis eines solchen Spannungsstabilisators ist sehr komplex und für eine unabhängige Reproduktion praktisch unzugänglich.

Vereinfachte elektronische Spannungsstabilisatoren

Solche Geräte kommen zum Einsatz, wenn die Spannung des Haushaltsnetzes (vor allem in ländlichen Gebieten) oft reduziert wird und die Nennspannung von 220 V fast nie erreicht wird.

In einer solchen Situation funktioniert der Kühlschrank zeitweise und es besteht die Gefahr eines Ausfalls, die Beleuchtung ist schwach und das Wasser im Wasserkocher kann längere Zeit nicht kochen. Die Leistung eines alten Spannungsstabilisators aus der Sowjetzeit, der für die Stromversorgung eines Fernsehers entwickelt wurde, reicht in der Regel nicht für alle anderen elektrischen Verbraucher im Haushalt aus, und die Spannung im Netz sinkt oft unter den für einen solchen Stabilisator akzeptablen Wert.

Es gibt eine einfache Methode, die Spannung im Netzwerk zu erhöhen, indem man einen Transformator verwendet, dessen Leistung deutlich unter der Leistung der angelegten Last liegt. Die Primärwicklung des Transformators ist direkt mit dem Netzwerk verbunden und die Last ist in Reihe mit der Sekundärwicklung (Abwärtswicklung) des Transformators geschaltet. Bei korrekter Phasenlage entspricht die Spannung an der Last der Summe der vom Transformator entnommenen Spannung und der Netzspannung.

Der elektrische Schaltkreis eines Spannungsstabilisators, der nach diesem einfachen Prinzip arbeitet, ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Wenn der Transistor VT2 (Feldeffekt), der sich in der Diagonale der Diodenbrücke VD2 befindet, geschlossen ist, ist die Wicklung I (die Primärwicklung) des Transformators T1 nicht mit dem Netzwerk verbunden. Die Spannung am eingeschalteten Verbraucher entspricht nahezu der Netzspannung abzüglich einer kleinen Spannung an der Wicklung II (Sekundärseite) des Transformators T1. Wenn der Feldeffekttransistor öffnet, wird die Primärwicklung des Transformators kurzgeschlossen und die Summe aus Netzspannung und Sekundärwicklungsspannung liegt an der Last an.

Elektronische Spannungsstabilisierungsschaltung

Die Spannung von der Last wird über den Transformator T2 und die Diodenbrücke VD1 dem Transistor VT1 zugeführt. Der Einsteller des Trimmpotentiometers R1 muss auf eine Position eingestellt werden, die das Öffnen des Transistors VT1 und das Schließen von VT2 gewährleistet, wenn die Lastspannung den Nennwert (220 V) überschreitet. Wenn die Spannung weniger als 220 Volt beträgt, wird der Transistor VT1 geschlossen und VT2 geöffnet. Die auf diese Weise erzielte Gegenkopplung hält die Spannung an der Last ungefähr auf dem Nennwert.

Die gleichgerichtete Spannung von der VD1-Brücke wird auch zur Stromversorgung des VT1-Kollektorkreises verwendet (über den integrierten Stabilisatorkreis DA1). Die Kette C5R6 dämpft unerwünschte Drain-Source-Spannungsstöße am Transistor VT2. Der Kondensator C1 reduziert Störungen, die während des Betriebs des Stabilisators in das Netzwerk gelangen. Die Werte der Widerstände R3 und R5 werden so gewählt, dass die beste und stabilste Spannungsstabilisierung erreicht wird. Der Schalter SA1 ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Stabilisators und der Last. Durch das Schließen des Schalters SA2 wird das automatische System ausgeschaltet, das die Spannung an der Last stabilisiert. In diesem Fall stellt sich heraus, dass sie bei der aktuellen Netzspannung maximal möglich ist.

Nach dem Anschluss des zusammengebauten Stabilisators an das Netzwerk stellt der Trimmwiderstand R1 die Lastspannung auf 220 V ein. Es ist zu berücksichtigen, dass der oben beschriebene Stabilisator Änderungen der Netzspannung, die 220 V überschreiten oder unter dem verwendeten Minimum liegen, nicht beseitigen kann bei der Berechnung der Transformatorwicklungen.

Hinweis: In einigen Betriebsmodi des Stabilisators erweist sich die Verlustleistung des Transistors VT2 als sehr groß. Dies und nicht die Leistung des Transformators kann die zulässige Lastleistung begrenzen. Daher sollte auf eine gute Wärmeableitung dieses Transistors geachtet werden.

Ein in einem Feuchtraum installierter Stabilisator muss in einem geerdeten Metallgehäuse untergebracht werden.

Siehe auch Diagramme.