Krachtige spanningsstabilisator met uw eigen handen: principeakties + stapsgewijze montagehandleiding

Het zelf maken van spanningsstabilisatoren is een vrij gebruikelijke praktijk. Meestal worden er echter stabiliserende elektronische schakelingen gemaakt die zijn ontworpen voor relatief lage uitgangsspanningen (5-36 volt) en relatief lage vermogens. De apparaten worden gebruikt in huishoudelijke apparatuur, niet meer dan dat.

Wij zullen uitleggen hoe u een krachtige spanningsstabilisator zelf kunt maken. In het door ons voorgestelde artikel wordt het fabricageproces beschreven van een apparaat dat geschikt is voor een netspanning van 220 volt. Met onze tips kunt u de montage zonder problemen zelf voltooien.

Spanningsstabilisatie van het huishoudelijke net

Het streven om een gestabiliseerde spanning van het huishoudelijke net te garanderen is een voor de hand liggend fenomeen. Een dergelijke aanpak waarborgt de veiligheid van gebruikte apparatuur, die vaak duur is en constant nodig is in het huishouden. Over het algemeen is de stabilisatiefactor de sleutel tot een verhoogde veiligheid bij het gebruik van elektriciteitsnetten.

Voor huishoudelijke doeleinden koopt u meestal een stabilisator voor de gasboiler, waarvan de automatisering een aansluiting op de voeding vereist, voor de koelkast, pompapparatuur, split-systemen en dergelijke verbruikers.

Industriële constructie van een netspanningsstabilisator, die gemakkelijk op de markt te verkrijgen is. Het assortiment van dergelijke apparatuur is enorm, maar er blijft altijd de mogelijkheid om een eigen constructie te maken.

Een dergelijke taak kan op verschillende manieren worden opgelost, waarvan de eenvoudigste is om een krachtige spanningsstabilisator te kopen die industrieel is vervaardigd.

Er is een overvloed aan aanbiedingen van spanningsstabilisatoren op de commerciële markt. Maar vaak worden de aankoopmogelijkheden beperkt door de prijs van de apparaten of andere factoren. Dientengevolge wordt het zelf in elkaar zetten van een spanningsstabilisator uit beschikbare elektronische componenten een alternatief voor de aankoop.

Als u over de juiste vaardigheden en kennis beschikt op het gebied van elektromontage, elektrotechniek (elektronica), het bedraden van schema's en het solderen van componenten, kunt u een zelfgemaakte spanningsstabilisator realiseren en met succes in de praktijk toepassen. Dergelijke voorbeelden bestaan.

Ongeveer zo kan een stabilisatieapparaat eruitzien, met de hand gemaakt van toegankelijke en goedkope radiocomponenten. Het chassis en de behuizing kunnen afkomstig zijn van oude industriële apparatuur (bijvoorbeeld van een oscilloscoop).

Schakeloplossingen voor stabilisatie van het 220V elektriciteitsnet

Bij het overwegen van mogelijke schakeloplossingen voor spanningsstabilisatie, rekening houdend met een relatief hoog vermogen (minimaal 1-2 kW), moet u rekening houden met de verscheidenheid aan technologieën.

Er bestaan verschillende schakeloplossingen die de technologische capaciteiten van de apparaten bepalen:

• ferroresonante;
• servoaangedreven;
• elektronisch;
• inverter-.

Welke optie u kiest, hangt af van uw voorkeuren, de beschikbare materialen voor de montage en uw vaardigheden met elektrotechnische apparatuur.

Optie #1 – ferroresonantieschakeling

Voor zelfbouw lijkt de eerste optie in de lijst de eenvoudigste schakeling – de ferroresonante schakeling. Deze werkt door gebruik te maken van het magnetische resonantie-effect.

Structuurschema van een eenvoudige stabilisator, gebaseerd op smoorspoelen: 1 – eerste smoorspoelelement; 2 – tweede smoorspoelelement; 3 – condensator; 4 – ingangsspanningszijde; 5 – uitgangsspanningszijde

De constructie van een voldoende krachtige ferroresonante stabilisator kan worden samengesteld met slechts drie componenten:

1. Smoorspoel 1.
2. Smoorspoel 2.
3. Condensor.

Eenvoud in deze optie gaat echter gepaard met veel ongemakken. De constructie van een krachtige stabilisator, samengesteld volgens de ferroresonante schakeling, wordt massief, omvangrijk en zwaar.

Optie #2 – autotransformator of servoaandrijving

In feite gaat het om een schakeling waarbij het principe van de autotransformator wordt gebruikt. De spanningstransformatie vindt automatisch plaats door middel van een regelweerstand, waarvan de schuif door een servoaandrijving wordt verplaatst.

De servoaandrijving wordt op zijn beurt aangestuurd door een signaal dat bijvoorbeeld afkomstig is van een spanningsniveausensor.

Principiële schakeling van een servoaangedreven apparaat, waarvan de montage u in staat stelt om een krachtige spanningsstabilisator voor thuis of in de tuin te maken. Deze optie wordt echter als technologisch verouderd beschouwd.

Een relais-type apparaat werkt ongeveer volgens hetzelfde schema, met als enige verschil dat de transformatieverhouding, indien nodig, wordt gewijzigd door het aan- of uitschakelen van de bijbehorende wikkelingen met behulp van relais.

Schema's van dit soort zijn technisch ingewikkelder, maar bieden onvoldoende lineariteit van de spanningsverandering. Het is toegestaan om handmatig een relais- of servogestuurd apparaat samen te stellen. Het is echter verstandiger om voor een elektronische optie te kiezen. De inspanning en kosten zijn vrijwel gelijk.

Optie #3 – elektronische schakeling

Het assembleren van een krachtige stabilisator volgens een elektronisch besturingsschema wordt heel goed mogelijk bij een uitgebreid assortiment radiocomponenten in de verkoop. Dergelijke schema's worden doorgaans samengesteld met elektronische componenten – triacs (thyristors, transistors).

Er is ook een hele reeks spanningsstabilisatorschema's ontwikkeld waarbij vermogensveldeffecttransistoren als schakelaars worden gebruikt.

Structuurschema van de elektronische stabilisatiemodule: 1 – ingangsklemmen van het apparaat; 2 – triac-besturingseenheid voor transformatorwikkelingen; 3 – microprocessor-eenheid; 4 – uitgangsklemmen voor aansluiting van de belasting.

Het is vrij moeilijk voor een niet-specialist om een krachtig apparaat volledig onder elektronische besturing te maken, het is beter om een kant-en-klaar apparaat te kopen. In deze zaak kunt u niet zonder ervaring en kennis op het gebied van elektrotechniek.

Het is raadzaam om deze optie voor eigen productie te overwegen als u een sterk verlangen heeft om een stabilisator te bouwen, plus opgebouwde ervaring als elektronicus. Verderop in het artikel bespreken we een constructie van de elektronische uitvoering die geschikt is om zelf te maken.

Gedetailleerde montage-instructies

Het schema dat voor eigen fabricage wordt overwogen, is eerder een hybride optie, omdat het het gebruik van een vermogenstransformator samen met elektronica omvat. De transformator in dit geval is een van de exemplaren die in oude televisiemodellen werden geïnstalleerd.

Ongeveer een dergelijke vermogenstransformator is nodig voor het maken van een zelfgemaakte stabilisatorconstructie. Het selecteren van andere opties of zelf wikkelen is echter niet uitgesloten.

In televisieontvangers werden gewoonlijk transformatoren TS-180 geplaatst, terwijl voor een stabilisator ten minste een TS-320 nodig is om een uitgangsbelasting tot 2 kW te leveren.

Stap #1 – het maken van de behuizing van de stabilisator

Voor het vervaardigen van de behuizing van het apparaat is elke geschikte doos van isolerend materiaal – kunststof, textoliet, enz. – geschikt. Het belangrijkste criterium is voldoende ruimte voor het plaatsen van de vermogenstransformator, de elektronische printplaat en andere componenten.

De behuizing kan ook worden vervaardigd van plaatglasvezel, waarbij de afzonderlijke platen worden bevestigd met hoeken of op een andere manier.

Het is mogelijk om een behuizing van elk elektronisch apparaat te kiezen die geschikt is voor het plaatsen van alle werkende componenten van het schema van een zelfgemaakte stabilisator. Ook kunt u de behuizing zelf in elkaar zetten, bijvoorbeeld uit platen glasvezellaminaat (glastextoliet).

De behuizing van de stabilisator moet worden voorzien van gleuven voor het plaatsen van de schakelaar, de in- en uitgangsinterfaces, en andere accessoires die in het schema zijn voorzien als controle- of schakelelementen.

Voor de gemaakte behuizing is een basisplaat nodig waarop de elektronische printplaat komt te liggen en de transformator wordt bevestigd. De plaat kan van aluminium worden gemaakt, maar u moet isolatoren voorzien voor de bevestiging van de elektronische printplaat.

Stap #2 – het maken van de printplaat

Hier moet u eerst een ontwerp maken voor de plaatsing en verbinding van alle elektronische onderdelen volgens het principeschema, behalve de transformator. Vervolgens wordt op basis van het ontwerp een vel folie-gelamineerd glasvezel (textoliet) afgetekend en wordt de gemaakte sporen op de foliezijde getekend (afgedrukt).

Vervolgens wordt de plaat geëtst met behulp van een geschikte oplossing (elektronici zouden het etsproces moeten kennen).

Het is heel goed mogelijk om de printplaat van de stabilisator op een betaalbare manier direct thuis te maken. Hiervoor moet u een sjabloon en een set etsmiddelen op folie-gelamineerd glasvezel (textoliet) voorbereiden.

Het op deze manier verkregen printexemplaar van de bedrading wordt gereinigd, vertind met tin, en alle radiocomponenten van het schema worden gemonteerd en vervolgens gesoldeerd. Zo wordt de elektronische printplaat van een krachtige spanningsstabilisator gemaakt.

In principe kunt u gebruikmaken van externe diensten voor het etsen van printplaten. Deze service is qua prijs zeer aanvaardbaar en de kwaliteit van de 'print' is aanzienlijk hoger dan bij de thuisvariant.

Stap #3 – montage van de spanningsstabilisator

De met radiocomponenten uitgeruste printplaat wordt voorbereid voor externe verbindingen. In het bijzonder worden van de printplaat de verbindingslijnen (geleiders) naar andere elementen geleid – transformator, schakelaar, interfaces, enz.

Op de basisplaat van de behuizing wordt de transformator geplaatst, de circuits van de elektronische printplaat worden met de transformator verbonden en de printplaat wordt op de isolatoren bevestigd.

Voorbeeld van een zelfgemaakte spanningsstabilisator van het relais-type, thuis gemaakt, geplaatst in de behuizing van een defect industrieel meetinstrument.

Het enige dat overblijft is om de externe elementen die op de behuizing zijn gemonteerd op het schema aan te sluiten, de sleuteltransistor op de radiator te plaatsen, waarna de behuizing de gemonteerde elektronische constructie afsluit. De spanningsstabilisator is klaar. U kunt beginnen met afstellen en verdere tests.

Werkingsprincipe en test van het zelfgemaakte apparaat

Het regelende element van het elektronische stabilisatiecircuit is een krachtige veldeffecttransistor van het type IRF840. De te verwerken spanning (220-250 V) gaat door de primaire wikkeling van de vermogenstransformator, wordt gelijkgericht door de diodebrug VD1 en komt op de drain van de transistor IRF840. De source van ditzelfde component is verbonden met de negatieve potentiaal van de diodebrug.

Principeschéma van een krachtig stabilisatieblok (tot 2 kW), op basis waarvan meerdere apparaten zijn gebouwd en met succes worden gebruikt. Het schema vertoonde een optimaal stabilisatieniveau bij de aangegeven belasting, maar niet hoger.

Een deel van het schema, waarin een van de twee secundaire wikkelingen van de transformator is opgenomen, wordt gevormd door een diodegelijkrichter (VD2), een potentiometer (R5) en andere elementen van de elektronische regelaar. Dit deel van het schema genereert een stuursignaal dat naar de gate van de veldeffecttransistor IRF840 wordt gestuurd.

In geval van een spanningsverhoging in het voedingsnet wordt de gatespanning van de veldeffecttransistor verlaagd door het stuursignaal, wat leidt tot het sluiten van de schakelaar. Dienovereenkomstig wordt een mogelijke spanningsverhoging op de aansluitcontacten van de belasting (XT3, XT4) beperkt. Het omgekeerde werkt het schema in geval van een spanningsverlaging in het net.

De afstelling van het apparaat is niet bijzonder ingewikkeld. Hier is een gewone gloeilamp (200-250 W) nodig, die op de uitgangsklemmen van het apparaat (X3, X4) moet worden aangesloten. Vervolgens wordt door het draaien van de potentiometer (R5) de spanning op de aangegeven klemmen ingesteld op een niveau van 220-225 volt.

Schakel de stabilisator uit, koppel de gloeilamp los en schakel het apparaat in met een volledige belasting (niet hoger dan 2 kW).

Na 15-20 minuten werking schakelt u het apparaat weer uit en controleert u de temperatuur van de koelplaat van de schakeltransistor (IRF840). Als de koelplaat aanzienlijk opwarmt (meer dan 75°), dient u een krachtigere warmteafvoerende koelplaat te kiezen.

Als het fabricageproces van de stabilisator u te complex en onpraktisch lijkt, kunt u zonder veel moeite een fabrieksmatig apparaat vinden en kopen. De regels en criteria voor het kiezen van een 220V-stabilisator worden gegeven in het door ons aanbevolen artikel.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de onderstaande video wordt een van de mogelijke constructies van een zelfgemaakte stabilisator besproken.

In principe kunt u deze variant van een zelfgemaakt stabilisatieapparaat in gedachten houden:

Het met eigen handen monteren van een blok dat de netspanning stabiliseert, is mogelijk. Dit wordt bevestigd door talrijke voorbeelden waarbij radioamateurs met weinig ervaring met succes een elektronisch schema ontwikkelen (of een bestaande toepassen), voorbereiden en assembleren.

Er worden doorgaans geen problemen ondervonden bij het aanschaffen van onderdelen voor het maken van een zelfgemaakte stabilisator. De productiekosten zijn laag en worden op natuurlijke wijze terugverdiend wanneer de stabilisator in gebruik wordt genomen.

Laat alstublieft reacties achter, stel vragen, publiceer foto's over het onderwerp van het artikel in het onderstaande blok. Vertel ons hoe u zelf een spanningsstabilisator in elkaar hebt gezet. Deel nuttige informatie die van pas kan komen voor beginnende elektrotechnici die de site bezoeken.