Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулятор стабилизатор переменного тока

Регулятор стабилизатор переменного тока

Кравцова Виталия Николаевича.

Представленные конструкции уникальны

и разработаны только автором

СТАБИЛИЗАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Стабилизаторы переменного напряжения обычно применяются при отклонении напряжения электрической сети более , чем на +10% от нормы. Современная электронная техника , как правило, имеет импульсные блоки питания и стабилизаторы не нужны , а холодильники , микроволновые печи , кондиционеры , насосы и т.д. нуждаются в стабильном напряжении. В настоящее время чаще всего применяются стабилизаторы трёх типов : электромеханические , на основе регулируемого автотрансформатора с управляемым электроприводом , релейно- трансформаторные , на основе мощного трансформатора с несколькими отводами первичной обмотки и коммутаторами вольтодобавки на электромагнитных реле , симисторах, тиристорах или мощных ключевых транзисторах а также электронные. Феррорезонансные стабилизаторы из-за многочисленных недостатков в настоящее время практически не применяются.

Электронные стабилизаторы небольшой мощности ( до 100 Вт) и высокой стабильности обычно строят по схеме упрощённого УНЧ с достаточно большим запасом по уровню питающих напряжений и мощности, на вход которого через электронный регулятор напряжения подаётся синусоидальный сигнал от вспомогательного генератора 50 Гц или от понижающей обмотки силового трансформатора. Выход усилителя нагружен на повышающий до 220 В трансформатор. Система охватывается инерционной отрицательной обратной связью по выходному напряжению, что обеспечивает стабильное , неискажённое выходное напряжение . Для получения мощности в несколько сотен Ватт применяют иные методы, чаще всего чаще используют мощные преобразователи постоянного тока в переменный с использованием нового класса полупроводников — IGBT транзисторов. Эти транзисторы в ключевом режиме способны пропускать ток в сотни Ампер , а максимально допустимое напряжение превышает 1000 В. Для управления транзисторами применяют специальные микроконтроллеры векторного управления. На затворы транзисторов с частотой несколько килогерц подаются импульсы переменной ширины, которые изменяются по программе, заложенной в микроконтроллер. Выход такого преобразователя нагружен на трансформатор. Ток в цепи обмотки трансформатора изменяется по синусоидальному закону, в то время , как напряжение имеет форму прямоугольных импульсов разной ширины. Такая схема применяется в мощных источниках бесперебойного питания, используемых для питания компьютеров. Схемы этих устройств очень сложны и практически недоступны для самостоятельного повторения. В данном разделе будут рассмотрены только наиболее простые для повторения конструкции

1. Электромеханические стабилизаторы .

Основу стабилизатора составляет бытовой регулируемый автотрансформатор или лабораторный ЛАТР. Рукоятку управления автотрансформатора удаляют , а на корпусе соосно закрепляют небольшой реверсивный двигатель с редуктором , усилие вращения которого должно быть достаточным для механического поворота бегунка автотрансформатора. Вал редуктора должен вращаться со скоростью примерно 1 оборот за 8 — 30 сек . Для большинства бытовых автотрансформаторов подходит двигатель РД-09 , который часто применялся в старых самопишущих приборах. Управление двигателем осуществляется с помощью электронной схемы, располагаемой рядом. При отклонении величины сетевого напряжения на +- 10 В подаётся команда на электродвигатель , который поворачивает бегунок регулируемого автотрансформатора до момента достижения напряжения 220 В. Схемы таких устройств приведены ниже :

Читайте так же:
Lm317 в мощном стабилизаторе тока

Электромеханический стабилизатор с использованием логических КМОП микросхем и релейным управлением электроприводом

Электромеханический стабилизатор с бесконтактным управлением сервоприводом переменного тока

Электромеханический стабилизатор с операционным усилителем.

Электромеханический стабилизатор с симисторным управлением сервоприводом и точной настройкой порогов

Электромеханический стабилизатор с точной настройкой порогов и релейным управление серводвигателем

Достоинство описанного способа — простота схем и высокая точность поддержания выходного напряжения. Недостатки : невысокая надёжность из — за наличия вращающихся и трущихся элементов, невысокая максимально допустимая мощность нагрузки ( обычно не более 250 . 500 Вт) , дефицитность в настоящее время регулируемых автотрансформаторов и подходящих электродвигателей.

2. Релейно — трансформаторные стабилизаторы

Релейно — трансформаторные стабилизаторы являются наиболее распространёнными ввиду простоты изготовления, отсутствия дефицитных элементов и простоты достижения большой выходной мощности ( в несколько киловатт ) . Максимальная выходная мощность стабилизатора значительно превышает мощность силового трансформатора . При выборе мощности трансформатора учитывают минимально возможное напряжение в электрической сети. Если , например, минимальное напряжение сети не менее 180 В, то от трансформатора требуется вольтодобавка 40 В , т.е в 5,5 раз меньше напряжения сети . Во столько же раз выходная мощность стабилизатора будет больше мощности силового трансформатора ( без учёта КПД трансформатора и максимально допустимого тока через коммутационные элементы ). Количество ступеней регулирования напряжения обычно не превышает 3 . 6, что обеспечивает достаточную точность поддержания выходного напряжения . При расчёте числа витков обмоток трансформатора для каждой ступени напряжение электрической сети принимается равным напряжению срабатывания коммутационного элемента . Обычно в качестве коммутаторов применяют электромагнитные реле — схема получается достаточно простой и доступной для повторения. Недостаток — переключение реле сопровождается появлением дуги , которая разрушает контакты . В более сложных схемах с применением цифровых элементов переключение реле производится в момент перехода сетевой полуволны через ноль , что исключает появление искры, правда реле должны быть очень быстродействующими , или включение должно производиться на спаде предыдущей полуволны. При использовании в качестве коммутаторов симисторов , тиристоров или высоковольтных ключевых транзисторов схема получается более надёжной , но гораздо сложнее из-за необходимости гальванической развязки между управляющими электродами и схемой управления. Требуется применение оптронных элементов или разделительных импульсных трансформаторов . Ниже приведены принципиальные схемы нескольких релейно — трансформаторных стабилизаторов , разработанных автором странички в разное время :

Релейно — трансформаторный стабилизатор с использованием счетверённого компаратора и коммутацией обмоток трансформатора с помощью электромагнитных реле

Мощный релейно — трансформаторный стабилизатор и использованием реле с большим током срабатывания

Цифровой релейно — трансформаторный стабилизатор с коммутацией на электромагнитных реле

Цифровой релейно — трансформаторный стабилизатор с коммутацией на электромагнитных реле и улучшенными характеристиками

Читайте так же:
Стабилизатор переменного тока 12в

Цифровой релейно — трансформаторный стабилизатор с коммутацией на электромагнитных реле для питания холодильников . Обеспечивает задержку включения нагрузки при кратковременном пропадании сетевого напряжения , а также отключение нагрузки при увеличении сетевого напряжения свыше 260 В

Вам нужно разработать сложное электронное устройство?

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения — это устройство, позволяющее изменять величину электрического напряжения на выходе при воздействии на органы управления, либо при поступлении управляющего сигнала.

Используется как в составе электронной аппаратуры, так и в виде отдельного изделия.

Принципиальная схема регулятора напряжения с компенсационным стабилизатором

Устройство подключается входным разъёмом +UIn и «массой» к выпрямителю переменного тока.
Стабилизированное напряжение на нагрузку питания RL снимается с разъёма +UOut.
Биполярный транзистор Q — регулирующий элемент стабилизатора.
Постоянное напряжение на его базу подаётся с параметрического стабилизатора Rv-Dz, состоящего из резистора Rv и стабилитрона Dz.
Микросхема стабилизатора напряжения OA — управляющий элемент.
Заданное напряжение на микросхему подаётся с делителя напряжения R1-R2-R3 и может устанавливаться переменным резистором R2.
Делитель напряжения R1-R2-R3 является также балластным резистором, поддерживающим рабочий режим транзистора Q при отключенной нагрузке RL.

См. также

  • Стабилизатор напряжения.
  • Стабилизаторы переменного напряжения.
  • Импульсный стабилизатор напряжения.
  • Делитель напряжения.
  • О применении специализированных регуляторов напряжения на авто- и мототранспорте см. статью автомобильный генератор.

Литература

Под ред. Н. И. Чистякова Справочная книга радиолюбителя-конструктора / Серия «Массовая радиобиблиотека», выпуск 1147. — Москва: Радио и связь, 1990. — С. 306-322. — 622 с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Регулярный граф
  • Регулятор расхода

Полезное

Смотреть что такое «Регулятор напряжения» в других словарях:

регулятор напряжения — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN voltage regulator … Справочник технического переводчика

регулятор напряжения — įtampos reguliatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. voltage regulator vok. Spannungs Konstanthalter, m; Spannungsregler, m rus. регулятор напряжения, m pranc. régulateur de tension, m … Automatikos terminų žodynas

регулятор напряжения — įtampos reguliatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Sistemos, sudarytos iš generatoriaus ir variklio, įtampos reguliatorius. atitikmenys: angl. variable voltage regulator vok. Spannungsregler, m rus. регулятор… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

регулятор напряжения — įtampos reguliatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. voltage regulator vok. Spannungsregler, m rus. регулятор напряжения, m pranc. régulateur de tension, m … Fizikos terminų žodynas

Регулятор напряжения трансформатора — устройство, позволяющее производить переключения в обмотках трансформатора в целях изменения коэффициента трансформации и соответствующего изменения напряжения. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 … Термины атомной энергетики

регулятор (напряжения) осветительной сети — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN lamp regulator … Справочник технического переводчика

Читайте так же:
Стабилизатор тока для катушки

регулятор напряжения ЛЭП — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN line voltage regulator … Справочник технического переводчика

регулятор напряжения постоянного тока — Тематики источники и системы электропитания EN DC regulator … Справочник технического переводчика

Регулятор напряжения в линии/LINE VOLTAGE REGULATOR — устройство защиты от бросков электрического напряжения … Толковый словарь по информационному обществу и новой экономике

автоматический регулятор напряжения — automatinis įtampos reguliatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. automatic voltage regulator vok. automatischer Spannungsregler, m rus. автоматический регулятор напряжения, m pranc. régulateur automatique de la tension, m … Automatikos terminų žodynas

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения — это устройство, позволяющее изменять величину электрического напряжения на выходе при воздействии на органы управления, либо при поступлении управляющего сигнала.

Регулятор напряжения может быть, как нестабилизированным, так и стабилизированным. Стабилизированный регулятор напряжения, кроме регулятора напряжения, содержит в себе ещё и стабилизатор напряжения. В англоязычной традиции регулятором напряжения называют стабилизатор напряжения, а тиристорный регулятор напряжения называют Voltage controller.

Используется как в составе электронной аппаратуры, так и в виде отдельного изделия.

О применении специализированных стабилизаторов напряжения на авто- и мототранспорте см. статью автомобильный генератор.

Содержание

  • 1 Принципиальная схема регулятора напряжения с компенсационным стабилизатором
  • 2 См. также
  • 3 Примечания
  • 4 Литература
  • 5 Ссылки

Принципиальная схема регулятора напряжения с компенсационным стабилизатором [ править | править код ]

Устройство подключается входным разъёмом +UIn и «массой» к выпрямителю переменного тока.
Стабилизированное напряжение на нагрузку питания RL снимается с разъёма +UOut.
Биполярный транзистор Q — регулирующий элемент стабилизатора.
Постоянное напряжение на его базу подаётся с параметрического стабилизатора Rv-Dz, состоящего из резистора Rv и стабилитрона Dz.
Микросхема стабилизатора напряжения OA — управляющий элемент.
Заданное напряжение на микросхему подаётся с делителя напряжения R1-R2-R3 и может устанавливаться переменным резистором R2.
Делитель напряжения R1-R2-R3 является также балластным резистором, поддерживающим рабочий режим транзистора Q при отключенной нагрузке RL.

См. также [ править | править код ]

  • Стабилизатор напряжения.
  • Стабилизаторы переменного напряжения.
  • Импульсный стабилизатор напряжения.
  • Делитель напряжения.

Примечания [ править | править код ]

  1. ↑Стабилизатор напряжения на микросхеме — технические параметры

Литература [ править | править код ]

Под ред. Н. И. Чистякова. Справочная книга радиолюбителя-конструктора / Серия «Массовая радиобиблиотека», выпуск 1147. — Москва: Радио и связь, 1990. — С. 306-322. — 622 с.

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Как выбрать стабилизатор напряжения: 6 факторов выбора стабилизатора

Подбор оптимального стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения, иногда называемые регуляторы напряжения, являются важным компонентом электрических и электромеханических устройств для обеспечения надежной работы. Электроника требует постоянного входного напряжения, а стабилизаторы напряжения обеспечивают выполнение этих требований. Все от автомобилей до кондиционеров и мобильных телефонов используют стабилизаторы напряжения. Некоторые стабилизаторы более чувствительны, чем другие, и некоторые источники питания имеют колебания на выходе больше, чем у других, что затрудняет выбор наилучших стабилизаторов напряжения для конкретного применения.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для зарядного устройства своими руками

Даже в простом устройстве с низким энергопотреблением и относительно стабильным источником питания отсутствие стабилизатора напряжения может поставить под угрозу надежность. Основной источник света – это тот электротехнический случай, когда вам может не потребоваться стабилизатор напряжения, потому что если напряжение упадет, лампа просто перестанет светиться. Однако отсутствие регулятора напряжения может поставить под угрозу производительность и надежность, что может вызвать такие проблемы, как мерцание светодиода, перезагрузка контроллера и даже выход из строя электроники.

Стабилизаторы напряжения обычно присутствуют там, где требуется точная настройка напряжения. Например, в беспроводном телефоне у вас может быть адаптер переменного тока, который преобразует напряжение 220 В переменного тока до 8 В переменного тока. Затем внутри основания телефона вы найдете регулятор напряжения для подачи необходимого постоянного напряжения на электронику в основании. В самом телефоне вы можете найти адаптер постоянного тока, который использует регулятор напряжения, чтобы обеспечить правильное напряжение для электроники в телефоне.

В сложном электромеханическом устройстве с различными компонентами, которые требуют разных напряжений, необходимость в регуляторах напряжения более очевидна. Например, компьютер будет использовать сетевой адаптер для преобразования напряжения 220 В переменного тока в более низкое напряжение. Тогда для работы различных внутренних компонентов, таких как материнская плата, охлаждающий вентилятор и жесткий диск, требуется определенное напряжение. Стабилизаторы напряжения будут использоваться для обеспечения постоянного и надежного напряжения для каждого внутреннего компонента.

Учитывайте следующие факторы при выборе стабилизатора напряжения.

Входное и выходное напряжение

В идеале вы знаете диапазон входного напряжения и требуемое выходное напряжение, с которым вы будете работать. Каждая микросхема стабилизатора напряжения предназначена для использования с определенным выходным напряжением. Например, в устройстве, работающем от напряжения 220 В переменного тока, которое имеет контроллер Raspberry Pi 5 В, серводвигатели 12 В и шаговый двигатель 24 В, вам потребуется использовать регуляторы напряжения 5 В, 12 В и 24 В для обеспечения бесперебойной работы.

Тем не менее, если вы предполагаете запас по напряжению для различных целей, вы можете найти регулируемые стабилизаторы напряжения, которые можно использовать для организации диапазона выходов, выполнив простую настройку.

MCP1754ST-5002E/MC от Microchip в данном случае является хорошим примером продукта.

Падение напряжения на выходе (Dropout)

Dropout – это минимальный буфер между выходным и входным напряжениями. Например, если у вас есть вход 7В и требуется выход 5В, то требуется минимальное падение напряжения 2В. Если вы подозреваете, что входное напряжение 7 В упадет ниже 7 В на выходе, то вам нужно меньшее значение.

Читайте так же:
Регулируемый стабилизатор тока для зарядных устройств

Падение напряжения указывается для каждой микросхемы стабилизатора напряжения вместе с выходным напряжением. Например, вы можете найти регуляторы напряжения 5 В с диапазоном доступных падений. Для цепей с небольшой разницей между входным и выходным напряжением потребовался бы стабилизатор напряжения с низким падением напряжения (LDO).

TCR2LE31LM от Toshiba – хороший пример продукта этой категории.

Линейный или импульсный стабилизатор

Линейный стабилизатор не может компенсировать мощность, которая падает ниже выходного напряжения. Чтобы обеспечить выходное напряжение 5 В, необходимо поддерживать минимум 5 В от входного напряжения и падения линейного стабилизатора напряжения. Если необходимо компенсировать падение мощности, можно использовать повышающий или повышающий импульсный стабилизатор. Хорошим примером является MIC2877-5.25YFT-TR.

Другой случай, когда импульсный стабилизатор может быть полезен – это когда скачки потребления энергии могут вызвать падение напряжения. Например, когда включается соленоид, происходит скачок потребления энергии, падение напряжения и ваш микроконтроллер сбрасывается, если вы не используете стабилизатор напряжения, который может это компенсировать.

Применение импульсного стабилизатора также может иметь больше смысла для устройств, когда существует большая разница между входным и выходным напряжением, что приводит к слишком большой потере мощности или выработке тепла.

Имеет ли смысл использовать импульсные стабилизаторы, зависит от типа проекта, конструктивных ограничений и бюджета. Они могут вызвать шум и помехи, которые требуют компенсации в цепи. Стоимость также является фактором. Для дорогостоящего робототехнического компонента или чувствительного медицинского оборудования использование импульсных стабилизаторов будет менее затратным, чем в случае недорогого товара.

Чувствительность устройства

Для высокочувствительных устройств, таких как смартфоны, беспроводные устройства и медицинское оборудование с батарейным питанием, может потребоваться специальный стабилизатор для снижения шума. Таким может быть, например, LT3080EDD-1#TRPBF компании Analog Devices.

Время отклика

Для приложений, требующих быстрого времени отклика, таких как видеокарты, телевизоры, компьютеры, принтеры и встраиваемые системы, доступны специальные стабилизаторы напряжения с быстрым временем отклика, например, NCV51198PDR2G от ON Semiconductor.

Рассеяние мощности

При использовании линейного стабилизатора напряжения разница между входным напряжением и выходным напряжением теряется при преобразовании его в тепло. Когда энергопотребление низкое, генерируемое тепло, скорее всего, не является проблемой. Однако, в зависимости от применения, если потребляемый ток становится достаточно высоким, количество выделяемого тепла может стать проблемой. Вышеупомянутый вариант использования импульсного стабилизатора вместо линейного является одним из возможных решений. Вы также можете использовать радиатор, чтобы поддерживать оптимальный температурный диапазон.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию