Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения на транзисторе (параметрический стабилизатор).

Когда речь заходит о регулируемых стабилизаторах напряжения, то как правило, первым делом вспоминают о таких популярных решениях как LM317 или LM78xx.

Сегодня же речь пойдет о так называемом параметрическом стабилизаторе, устройстве состоящем из дух частей: непосредственно стабилизатора (стабилитрон и балластный резистор) и эмиттерного повторителя — транзистора выполняющего роль силового элемента. Принципиальная схема такого стабилизатора приведена на рисунке №1.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения
Рисунок №1. Принципиальная схема стабилизатора.

За сохранение на выходе стабильного напряжения отвечает стабилитрон D1, однако он способен выдать небольшой выходной ток, как правило не превышающий пары десятков миллиампер, поэтому в схеме и необходим транзистор являющейся «умощнителем» выходного напряжения, то есть вся нагрузка проходит через него.

Для примера рассчитаем стабилизатор с выходным напряжением 12 вольт и током 1 ампер. Первым делом следует учесть, что входное напряжение должно быть на 2-3 вольта выше чем выходное, это необходимо для нормальной работы стабилитрона и компенсации потерь на переходе коллектор-эмиттер транзистора. В нашем примере входное напряжение будет равно 15-ти вольтам.

При выборе транзистора следует учесть, что его предельное напряжение между эмиттером и коллектором должно быть больше входного, а максимальный ток коллектора должен быть больше выходного тока стабилизатора. В качестве силового элемента я буду использовать распространенный транзистор средней мощности КТ817А.

Еще один параметр транзистора который нам понадобиться это минимальный коэффициент передачи тока транзистора (обозначается как h21э), в моем случае это 25. Этот параметр необходим для расчета тока базы транзистора который должен обеспечить стабилитрон, рассчитывается по формуле:

I базы = I max вых. / коэффициент h21э

I базы = 1 / 25 = 0,04 А

Теперь перейдем к выбору стабилитрона, напряжение стабилизации которого должно быть равно выходному напряжению всей схемы, а ток не менее 40 миллиампер ( рассчитанный нами ток базы транзистора). Я буду использовать 1N5349 с током стабилизации 100 миллиампер.

Осталось посчитать необходимое сопротивление резистора R1 по следующей формуле:

R = (U вх. — И стаб.) / (I базы тр. + I стабилитрона)

R = (15 — 12) / (0.040 + 0.100) =22 ом.

и необходимую мощность резистора по формуле:

P = (U вх. — И стаб.) * (I базы тр. + I стабилитрона)

P = (15 — 12) * (0.040 + 0.100) =0.42 ватт.

Исходя из расчетов следует взять резистор мощностью 0.5 ватт или более мощный.

Что делать если ток стабилизации превышает ток базы транзистора? В этом случае в схему необходимо добавить еще один маломощный транзистор, назовем его «управляющим транзистором». Такой транзистор позволит существенно снизить нагрузку на стабилитрон (рис. 2).

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения
Рисунок №2. Схема с дополнительный транзистором.

Еще необходимо сказать о возможности регулирования выходного напряжения такого стабилизатора от 0 до напряжения стабилизации стабилитрона, для этого необходимо добавить в схему переменный резистор (рис. 3).

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения
Рисунок №3. Регулируемый стабилизатор.

Следует помнить, что чем меньше выходное напряжение относительно входного, тем больше мощность которая будет рассеиваться на транзисторе. При больших токах транзистор необходимо установить на радиатор. Посчитать мощность можно по формуле:

P = (U вход. — U вых.) * I вых.

Таким образом в случае входного напряжения 15 вольт, а выходного 12 вольт при токе нагрузки 0.1 ампер, мощность рассеиваемая на транзисторе составит 0.3 ватта. Однако при тех же параметрах и током нагрузки в 1 ампера мощность составит уже 3 ватта и в таком случае не обойтись без радиатора.

И в конце стоит сказать о том, что на практике выходное напряжение всей схемы будет немного ниже напряжения стабилизации стабилитрона. Это связано с тем, что часть напряжения потеряется на транзисторе при переходе база-эмиттер, поэтому следует выбирать стабилитрон с небольшим запасом по напряжению стабилизации.

Мощность бытовых электроприборов

На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены. Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания. Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.

Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп. Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью. Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.

Как рассчитать мощность стабилизатора?

Одним из важнейших факторов при выборе стабилизатора является расчет его мощности.

Прежде чем преступать к выбору модели стабилизатора, нужно определиться с мощностью стабилизатора.

Если устанавливать один серьезный агрегат, через который запитывается весь дом или квартира, нужно учитывать «аппетиты» одновременно работающей бытовой техники. Существуют и другие факторы, серьезно влияющие на расчеты. На некоторых сайтах есть онлайн-калькуляторы, автоматизирующие вычисления. Однако они не учитывают все факторы и часто выдают итоговое значение с большим запасом. Люди, которые безоговорочно верят им, порой серьезно переплачивают, покупая неоправданно дорогую технику.

Рассмотрим технологию расчета мощности стабилизатора без использования онлайн-калькулятора. Для начала рассмотрим каждый из факторов в отдельности. Ниже приведем пример полного расчёта мощности стабилизатора.

Итак, нам потребуется учесть следующие исходные данные:

1. Максимальное входящее напряжение (Вольт)

2. Минимальное входящее напряжение (Вольт)

3. Максимальная потребляемая и максимальная пиковая мощности (кВт)

4. Номинальные токи автоматического выключателя ввода (Ампер)

5. Сечение кабеля (кв. мм)

6. Материал изготовления кабеля (медь или алюминий)

Приведем доступные мощности для медного кабеля:

Сечение кабеля, кв. мм Мощность, кВт
1,5 4,1
2,5 5,9
4,0 8,3
6,0 10,1
10 15,4

Для алюминиевого кабеля:

Сечение кабеля, кв. мм Мощность, кВт
2,5 4,4
4,0 6,1
6,0 7,9
10 11
16 13,2
25 18,7

Далее приведена таблица зависимости доступной мощности от автоматического выключателя:

Ток, А Мощность, кВт
10 2,2
16 3,5
25 5
32 6,5
40 8
50 11
63 14
80 18
Популярные статьи  Инверторная система отопления в доме: опыт использования и расходы электричества

Получив исходные данные о материале кабеля, его сечении и о том какой установлен автомат, переходим к определению мощности которую тянут бытовые приборы. Для начала нужно выписать номинальные мощности всех электроприборов в доме. Например:

Освещение комнат – 200; Холодильник – 200 (пиковая мощность (ПМ) – 1000 Вт); Кондиционер – 1250 (ПМ – 2500 Вт); Телевизор – 200; Компьютер – 600; Микроволновка – 1000 (ПМ – 1500 Вт); Стиральная машинка – 1600 (ПМ – 2300 Вт); Бойлер – 1500; Пылесос – 1600; Фен – 1500; Электрический чайник – 1500.

Учитывать нужно только мощность приборов, которые домочадцы могут включать одновременно. Если в семье два человека, вряд ли когда-либо одновременно заработают телевизор, чайник, пылесос, фен и микроволновка. Поэтому не стоит прибавлять мощности всех приборов в доме. Для приборов с ПМ (это когда в конструкции имеется электродвигатель или компрессор) учитывается не номинальная, а максимальная мощность.

Корректировочный коэффициент.

В расчете также будет фигурировать корректировочный коэффициент, который зависит от входящего напряжения. Приведем таблицу этих коэффициентов:

Входящее напряжение, В Коэффициент
110 0,5
130 0,59
160 0,73
180 0,82
200 0,9
220 1
240 0,90
260 0,82
280 0,73

Итак, получив все необходимые данные, можем приступать к расчету необходимой мощности стабилизатора. Рассмотрим расчет на следующем примере:

Имеющиеся исходные данные:

1. На вводе – медный кабель сечением 10 кв.мм

2. Автоматический выключатель на 50 А.

3. Минимальное напряжение – 175 В, максимальное – 240 В.

4. Потребляемая мощность – 6200 Вт

Максимальное отклонение напряжения идет в нижнюю сторону, поэтому для расчета коэффициента берем 175 В. Этого значения нет в таблице, но найти коэффициент легко: делим 175 на 220, и после округления получаем 0,795.

Последнее действие, общую номинальную мощность всех потребляемых одновременно приборов делим на коэффициент: 6200/0,795=7799 Вт.

Далее смотрим таблички выше: медный кабель на 10кв.мм и автоматический выключатель на 50 А означают максимально допустимую мощность в 11 кВт. Получается, что в нашем примере разумно купить стабилизатор на 8-10 кВт. Более мощный покупать не имеет смысла, т.к. автомат все равно не пропустит большую мощность. В случае выбора в пользу стабилизатора на 10 кВт запас мощности будет превышать 20 %. Это значит, что можно без проблем установить, например, еще один холодильник и телевизор. Также в этом случае стабилизатор не будет работать на пределе своих возможностей, поэтому прослужит дольше.

Разделение стабилизаторов на группы по мощности

От 500 Ватт до 2 кВт

Стабилизаторы данной мощности применяют для защиты от некачественного напряжения отдельных бытовых электроприборов:

  • автоматика котлов отопления;
  • циркуляционные насосы;
  • холодильник;
  • телевизор;
  • СВЧ печь.

В качестве примера можно рассмотреть аппарат Энергия Voltron 2000.

От 3-х до 5 кВт

Чаще всего аппаратами данной мощности пользуются для работы с мощной техникой:

  • глубинный насос;
  • стиральная машина;
  • компрессор септика;
  • мойка высокого давления.

В данном диапазоне мощностей рассмотрите устройство Энергия Classic 5000.

От 8 до 20 кВт

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения
Устройства данной мощности применяют для защиты дома, коттеджа или квартиры. Стабилизатор устанавливается сразу после автоматов защиты по току. Через клеммную колодку осуществляется вод сети, также подключается и нагрузка. Самой популярной мощностью для дачных домов являются стабилизаторы в 10000 ВА, например, модель Voltron 10000.

От 30 кВт

Мощные трехфазные стабилизаторы напряжения на 30 кВт предназначенные для работы с профессиональным оборудованием. Так же их устанавливают в коттеджи с большим энергопотреблением.

AMS1117 Datasheet PDF

На рисунке 3 показана схема блока питания с гасящим конденсатором. Будьте осторожны! На элементах схемы будет присутствовать фаза сети 220 вольт. Но если все сделать правильно применительно к правилам по технике безопасности, то с успехом можно применить и данную версию БП. Конденсатор С1 в данной схеме должен быть рассчитан на напряжение не менее 680 вольт. Лучше применить конденсаторы, рассчитанные на работу непосредственно в цепях переменного тока и имеющими рабочее напряжение ̴250… ̴275V. Такие конденсаторы стоят во входном фильтре практически всех импульсных блоках питания. Хорошо для таких целей подходят отечественные конденсаторы МБГЧ. Емкость конденсатора выбирается из примерного условия, 1мкФ обеспечивает ток нагрузки 60мА. Так что емкость гасящего конденсатора можно уменьшить до 0,1мкФ. Диодный мост должен быть рассчитан на двойное амплитудное значение напряжения сети. Это порядка 800 вольт. У данной схемы понижение выходного напряжения происходит за счет емкостного делителя С1 и С3. Такой блок питания нельзя включать без нагрузки или нагрузкой недостаточной мощности, так как конденсатор фильтра С3 будет пробит недопустимо большим напряжением. В этом случае, что бы уменьшить напряжение на конденсаторе С3, надо увеличить его емкость. Чем больше емкость, тем меньше реактивное сопротивление переменному току.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

В данном случае ток будет постоянным по знаку, но переменным по амплитуде. Проще всего застабилизировать выходное напряжение с помощью стабилитрона, включенного параллельно конденсатору С3, с напряжением стабилизации порядка пяти вольт. Если стабилитрон будет греться, то уменьшите емкость гасящего конденсатора. Резистор R2 необходим для разрядки гасящего конденсатора С1.

На рисунке 4 приведена еще одно схема БП. Это блок бесперебойного питания. Данную схему я не моделировал, она была срисована лет сорок назад из, я так думаю, журнала «Радио». Я думаю, что схема работает следующим образом: Когда в сети есть напряжение, есть напряжение и на коллекторе транзистора VT1. Есть напряжение и на выходе устройства, так как транзистор открыт током базы, проходящим: Минус батарейки -> База -> Эмиттер -> нагрузка -> Общий провод -> Плюс батарейки. Когда напряжения сети отсутствует, то нагрузка получает питание через открытый переход база-эмиттер транзистора. Транзистор – любой маломощный прямой проводимости

Обратите внимание, что регулировка тока нагрузки идет по отрицательной шине БП

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

На схемах 5 и 6 показаны так же трансформаторные блоки питания, но с разными стабилизаторами выходного напряжения. На схеме 5 в качестве стабилизатора напряжения базы транзистора используется светодиод, прямая ветвь вольтамперной характеристики которого, близка к вольтамперной характеристике стабилитрона. Но здесь, для получения нужной величины выходного напряжения потребуется подборка светодиода. А также величины резистора R4, для получения тока, примерно, 10мА. В данной схеме светодиод может являться и индикатором работы БП. В схеме, показанной на рисунке 6, в качестве задатчика выходного напряжения выступает цепь, состоящая из нескольких согласованно включенных диодов в прямом направлении. Здесь тоже возможно придется подобрать величину резистора R6 по минимально возможному току протекающим через диоды.

В заключении хотелось бы сказать, что сетевые трансформаторы можно с успехом заменить практически любым зарядным устройством от сотового телефона. Работающим, естественно и имеющим развязку от сети. Можно применить и другие комбинации узлов из разных схем.

Популярные статьи  Керамический кирпич: характеристики гост и фото кирпичных домов

Из всех схем самая надежная, это конечно с гасящим конденсатором, она не боится коротких замыканий в нагрузке, отсутствует пожароопасный сетевой трансформатор.

Литература

  • Вересов Г. П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с.
  • Китаев В. В. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз.
  • Костиков В. Г., Парфенов Е. М., Шахнов В. А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.
  • Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения. — Киев: Техніка, 1976.
  • Лепаев Д. А. Электрические приборы бытового назначения. — М.: Легпромбытиздат, 1991. — 272 с. — 20 000 экз.

Как выбрать подходящий стабилизатор напряжения для частного дома?

Мы ответили на вопрос о том, как выбрать стабилизатор напряжения 220В для дома по его конструктивному исполнению.

Следующий этап — оценка технических характеристик, указанных в инструкции по применению:

  • Количество фаз тока (1 или 3).
  • Мощность Ватт-Амперы (ВА).
  • Время реакции на изменение входного напряжения (миллисекунды, мс).
  • Порог отключения – верхний и нижний, Вольт.
  • Выходное напряжение с точностью регулирования (Например, 220В +/- 5%).
  • Способ установки (напольный или настенный).

Наибольшие затруднения у новичков вызывает вопрос правильного подбора мощности защитного устройства. Поэтому на нем мы остановимся более детально.

Кроме активной мощности, которую потребляет каждый бытовой прибор, в некоторых устройствах присутствует реактивная. Она возникает при наличии индуктивности (когда у потребителя энергии имеется достаточно мощный электродвигатель). В момент его пуска ток в сети возрастает в несколько раз. Поэтому, если вы выберете стабилизатор только по его паспортной (активной) мощности, и не учтете реактивную, то он не справится с пиковой нагрузкой.

Второй фактор, существенно влияющий на выбор — коэффициент трансформации. Он равен нулю, когда стабилизатор работает в идеальных условиях: получает на вход 220В и без изменений передает их бытовой технике. Если же ему приходится «поднимать или опускать» напряжение на 20-30%, то его мощность соответственно уменьшается. Данная зависимость отражена в таблице.

Соотношение между входным напряжением и коэффициентом трансформации

Что это означает в практическом плане? Допустим, что в вашей домашней электросети напряжение стабильно низкое и составляет 170 Вольт. Смотрим на таблицу и видим, что ему соответствует коэффициент трансформации 1,35. Значит, при выборе стабилизатора для одного прибора или для целой группы устройств его мощность должна быть выше паспортной минимум на 35%.

В качестве примера рассмотрим выбор стабилизатора для газового котла в доме с повышенным напряжением (250 В). В котле установлен циркуляционный насос с электродвигателем.

Поскольку его мощность невелика (порядка 80-150 Ватт), то пусковые токи не окажут существенного влияния на работу стабилизатора. Поэтому для защиты электронной платы управления котла нам хватит защитного устройства, мощностью 150 Ватт помноженной на коэффициент трансформации 1,35 = 200 Ватт. По модельному ряду подбираем ближайший подходящий по мощности прибор – 500 Ватт (ВА).

Если же мы будем подбирать защиту для холодильника или водяного насоса, в которых стоят более мощные электромоторы, то в этом случае активную мощность нужно помножить минимум на 3. Так мы учтем большие пусковые токи, инициирующие реактивную мощность.

Нужно сказать несколько слов и о том, какой стабилизатор напряжения лучше выбрать: рассчитанный на весь дом или на защиту одного чувствительного устройства (котла, телевизора, кондиционера, холодильника)? Очевидно, что один общий стабилизатор, обслуживающий все жилище, выгоднее. В этом случае вам не придется думать, в какую розетку включить конкретный прибор или периодически носить за ним «индивидуальное средство защиты».

Подбор общего стабилизатора для дома ведут, суммируя активные мощности всех бытовых приборов (с учетом реактивных нагрузок). Полученную цифру умножают на коэффициент трансформации и на коэффициент, учитывающий вероятность одновременного включения всех приборов (0,7).

Например, для дома с пониженным напряжением 170 Вольт данный расчет будет выглядеть следующим образом (с учетом пускового тока):

стиральная машина (2,3 кВт) + холодильник (0,6 кВт) + LCD телевизор (0,3 кВт) + водяной насос (1,2 кВт) + газовый котел (0,1кВт) + кондиционер (2,5 кВт) + освещение (0,7 кВт) = 7,7 кВт х 1,35 (коэффициент трансформации) х 0,7 (вероятность одновременной включения) = 7,27 кВт. Значит, нужно купить защитный прибор мощностью не менее 7,5 кВт.

Общий внутридомовой стабилизатор подключают в сеть сразу после счетчика электроэнергии. От него запитываются все потребители. Как правило, в таких устройствах имеются автоматы защиты. Они отключают ток в том случае, когда скачок или падение напряжение превышает порог стабилизации.

Стабилизаторы на микросхемах

Такие устройства в интегральном варианте имею повышенные характеристики параметров и свойств, которые отличаются от подобных приборов на полупроводниках. Также они обладают повышенной надежностью, небольшими габаритами и весом, а также небольшой стоимостью.

Последовательный стабилизатор

  • 1 – источник напряжения;
  • 2 – Элемент регулировки;
  • 3 – усилитель;
  • 4 – источник основного напряжения;
  • 5 – определитель напряжения выхода;
  • 6 – сопротивление нагрузки.

Элемент регулировки выступает в качестве изменяемого сопротивления, подключенного по последовательной схеме с нагрузкой. При колебании напряжения меняется сопротивление элемента регулировки так, что происходит компенсация таких колебаний. Воздействие на элемент регулировки производится по обратной связи, которая содержит элемент управления, источник основного напряжения и измеритель напряжения. Этот измеритель является потенциометром, с которого приходит часть напряжения выхода.

Обратная связь регулирует напряжение выхода, использующееся для нагрузки, напряжение выхода потенциометра становится равным основному напряжению. Колебания напряжения от основного создает некоторое падение напряжения на регулировке. Вследствие этого, измеряющим элементом в определенных границах можно осуществлять регулировку напряжения выхода. Если стабилизатор планируется изготовить на определенную величину напряжения, то измеряющий элемент создается внутри микросхемы с компенсацией температуры. При наличии большого интервала напряжения выхода, измеряющий элемент выполняется за микросхемой.

Параллельный стабилизатор

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

  • 1 – источник напряжения;
  • 2 –элемент регулирующий;
  • 3 – усилитель;
  • 4 – источник основного напряжения;
  • 5 – измерительный элемент;
  • 6 – сопротивление нагрузки.

Если сравнить схемы стабилизаторов, то прибор последовательного вида имеет повышенный КПД при неполной загрузке. Прибор параллельного вида расходует неизменную мощность от источника и выдает ее на элемент регулировки и нагрузку. Стабилизаторы параллельные рекомендуется использовать при неизменных нагрузках при полной загруженности. Стабилизатор параллельный не создает опасности при КЗ, последовательный вид при холостом ходе. При неизменной нагрузке оба прибора создают высокий КПД.

Прибавляем запас по мощности

Правильно выбранный стабилизатор должен иметь выходную мощность, превышающую мощность, необходимую для электропитания нагрузки. Разница между мощностью стабилизатора и фактическим энергопотреблением нагрузки называется запасом мощности.

Рекомендуемый запас составляет 30% от величины энергопотребления нагрузки. Данное значение позволит:

  • подключить к устройству в процессе эксплуатации дополнительные приборы, мощность которых не учитывалась при изначальном расчёте нагрузки;
  • избежать перегрузки в случае сильного падения напряжения в электросети.

Дадим разъяснение по второму пункту. Дело в том, что мощность стабилизатора при выходе питающего напряжения из определённых пределов (рабочего диапазона) уменьшается. В частности, при 135 В в сети, стабилизатор вместо заявленных 500 ВА выдаст только 400 ВА и, соответственно, не сможет запитать предельную к его номиналу нагрузку.

Популярные статьи  Как оформить пространство под лестницей: идеи + фото

Для некоторого оборудования рекомендуется заложить запас мощности свыше 30%. Это, например, кондиционеры или IT-техника. В первом случае, данное решение объясняйся ростом потребляемой кондиционером мощности в процессе эксплуатации устройства (вызвано неизбежным загрязнением фильтрующей сетки). Во втором случае – тенденцией к постоянному увеличению мощностей телекоммуникационного оборудования.

Простой параметрический стабилизатор напряжения

Входное напряжение Uвх должно быть существенно выше напряжения стабилизации стабилитрона VD1. А чтобы стабилитрон не вышел из строя ток через него ограничен постоянным резистором R1. Выходное напряжение Uвых будет равно напряжению стабилизации стабилитрона, а с выходным током ситуация сложнее.

Дело в том, что у каждого стабилитрона есть некий диапазон рабочего тока через него, например, минимальный ток стабилизации 5 mA, а максимальный 25 mA. Если мы подключаем на выходе такого стабилизатора нагрузку, то часть тока начинает протекать через неё.

И величина максимального значения этого тока будет зависеть и от сопротивления R1 и от минимального тока стабилизации стабилитрона, — максимальный ток нагрузки будет уменьшен на минимальный ток стабилизации стабилитрона. То есть, получается, что чем меньше сопротивление R1, тем больший ток можно отдать в нагрузку. В то же время, ток через R1 не должен быть больше максимального тока стабилизации стабилитрона.

Рис. 1. Схема простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне и резисторе.

Так как, во-первых, стабилитрону необходим некий запас на поддержания напряжения на выходе стабильным, а во-вторых, стабилитрон может выйти из строя при превышении максимального тока стабилизации, что может при отключении нагрузки или её работе на режиме с низким током потребления.

Стабилизатор по такой схеме очень не эффективен и годится для питания только цепей, потребляющих ток не более максимального тока стабилитрона. Поэтому стабилизаторы по схеме на рис.1 используются только в схемах с небольшим током нагрузки.

Особенности разных типов оборудования

В решении вопроса выбора подходящего оборудования ответить однозначно не представляется возможным. Всё зависит от конкретных потребностей и (в ни меньшей степени) цены на стабилизатор.

Всего на рынке представлено три основных типа стабилизаторов напряжения для дома.

  1. Релейный (сюда же можно отнести и электронный). Самый демократичный по стоимости тип. У него широкий диапазон рабочего напряжения и высокая скорость стабилизации. Основной недостаток – погрешность до 6-8% у выходного напряжения.Достоинства

    для входного напряжения имеется широкий диапазон стабилизации;

    стабилизатора напряжения релейного типа:

  2. низкая цена и долговечность (до 10 лет эксплуатации).

На заметку. Для этого типа стабилизаторов важный показатель – количество ступеней. Чем их больше, тем стабильнее работа прибора.При неоднократном падении или повышении напряжения в сети ступени (реле, включающие стабилизацию) будут его компенсировать поочерёдно.

Электромеханический тип отличает плавность регулировки и высокая точность напряжения на выходе. Рассчитанные на одну фазу стабилизаторы имеют два или три трансформатора и являются достаточно мощными приборами. Приобрести их можно по вполне доступным ценам.Достоинства

широкий входной диапазон;

:
переносит кратковременную перегрузку до 200%;
бесшумная работа.

Недостатки:

  • не работает при морозах ниже -5 градусов;
  • невысокая скорость стабилизации.

К электромеханическому типу относятся так же:

электродинамические стабилизаторы – более дорогие, выдерживающие перегрузку в 200% две минуты подряд и работающие при температуре до -15 градусов;
комбинированные (гибриды) – с двумя добавочными релейными стабилизаторами, которые срабатывают при аномальном повышении или понижении напряжения в сети.

Электромагнитный тип отличает высокая скорость стабилизации и возможность работы при температурах от -40 до +50 градусов.

Недостатки:

  • узкий входной диапазон напряжения;
  • наличие искажений в сети на выходе;
  • шумность в работе;
  • чувствителен к изменению частоты;
  • не работает при меньшей от номинала нагрузке (критичны 10-20%).

Разновидности стабилизаторов для холодильника

До покупки стабилизатора нужно максимально хорошо разобраться с основными его видами. Каждый из них имеет свои особенности, достоинства и недостатки. При производстве стабилизаторов используются безопасные материалы и комплектующие. Каждое устройство оснащается термодатчиком. В случае, если устройство зафиксировало скачок напряжения, то оно подает сигнал электронике. Основной агрегат отключается. Благодаря этому снижается вероятность замыкания и, как следствие, возгорания.

У каждого вида стабилизатора есть свои особенности. Коснемся каждого из них более подробно:

  • Стабилизаторы электромеханического типа.

    Контроль за напряжением осуществляет электронная плата. Она управляет специальным двигателем, который регулирует уровень напряжения, подаваемый на устройство. Главный плюс таких стабилизаторов заключается в высокой точности.

  • Стабилизаторы релейного типа.

    Представляют собой более сложный вид устройства. Главным действующим комплектующим в таких стабилизаторах является силовое реле. Оно обладает преимуществом, которое заключается в высокой скорости реакции на колебания, происходящие в электрической сети. Среди минусов отмечаются подгорание контактов, а также достаточно сильный шум в процессе работы.

  • Стабилизаторы системного типа.

    Они работают благодаря силовым ключам, и в них отсутствуют реле. Из-за этого они работают бесшумно, очень быстро и оперативно реагируют на перепады напряжения в электрической сети. Среди минусов стоит отметить достаточно высокую стоимость стабилизаторов данного типа.

На основе перечисленных характеристик выбрать устройство, которое обеспечит долгую и стабильную работу холодильника, будет гораздо легче.

Стабилизатор на микросхеме с 3-мя выводами

Инновационные варианты схем стабилизаторов последовательного вида выполнены на 3-выводной микросхеме. Вследствие того, что есть всего лишь три вывода, их проще использовать в практическом применении, так как они вытесняют остальные виды стабилизаторов в интервале 0,1-3 ампера.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

  1. U вх – необработанное напряжение входа;
  2. U вых –напряжение выхода.

Можно не использовать емкости С1 и С2, однако они позволяют оптимизировать свойства стабилизатора. Емкость С1 применяется для создание стабильности системы, емкость С2 нужна по той причине, что внезапное повышение нагрузки нельзя отследить стабилизатором. В таком случае поддержка тока осуществляется емкостью С2. Практически часто применяются микросхемы серии 7900 от компании Моторола, которые стабилизируют положительную величину напряжения, а 7900 – величину со знаком минус.

Микросхема имеет вид:

Для увеличения надежности и создания охлаждения стабилизатор монтируют на радиатор.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: