Для чего нужен стабилизатор тока
Стабилизаторы тока. Виды и устройство. Работа и применение
Стабилизаторы тока предназначены для стабилизации тока на нагрузке. Напряжение на нагрузке зависит от его сопротивления. Стабилизаторы необходимы для функционирования различных электронных приборов, например газоразрядные лампы.
Для качественного заряда аккумуляторов также необходимы стабилизаторы тока. Они используются в микросхемах для настройки тока каскадов преобразования и усиления. В микросхемах они играют роль генератора тока. В электрических цепях всегда есть разного рода помехи. Они отрицательно влияют на действие приборов и электрических устройств. С такой проблемой легко справляются стабилизаторы.
Виды стабилизаторов тока
Отличительной чертой стабилизаторов тока является их значительное выходное сопротивление. Это дает возможность исключить влияние напряжения на входе, и сопротивления нагрузки, на значение тока на выходе устройства. Стабилизаторы тока поддерживают выходной ток в определенных пределах, меняя при этом напряжение таким образом, что ток, протекающий по нагрузке, остается постоянным.
Стабилизаторы тока на резисторе
В элементарном случае генератором тока может быть схема, состоящая из блока питания и сопротивления. Подобная схема часто используется для подключения светодиода, выполняющего функцию индикатора.
Из недостатков такой схемы можно отметить необходимость использования высоковольтного источника. Только при таком условии можно использовать резистор, имеющий высокое сопротивление, и получить хорошую стабильность тока. На сопротивлении рассеивается мощность P = I 2 х R.
Стабилизаторы на транзисторах
Значительно лучше функционируют стабилизаторы тока, собранные на транзисторах.
Можно выполнить настройку падения напряжения таким образом, что оно будет очень маленьким. Это дает возможность снижения потерь при хорошей стабильности тока на выходе. На выходе транзистора сопротивление очень большое. Такая схема применяется для подключения светодиодов или зарядки аккумуляторных батарей малой мощности.
Напряжение на транзисторе определяется стабилитроном VD1. R2 играет роль датчика тока и обуславливает ток на выходе стабилизатора. При увеличении тока падение напряжения на этом резисторе становится больше. Напряжение поступает на эмиттер транзистора. В итоге напряжение на переходе база-эмиттер, которое равно разности напряжения базы и эмиттерного напряжения, снижается, и ток возвращается к заданной величине.
Схема токового зеркала
Аналогично функционируют генераторы тока. Популярной схемой таких генераторов является «токовое зеркало», в которой вместо стабилитрона применяется биполярный транзистор, а точнее, эмиттерный переход. Вместо сопротивления R2 применяется сопротивление эмиттера.
Стабилизаторы тока на полевике
Схема с применением полевых транзисторов более простая.
Нагрузочный ток проходит через R1. Ток в цепи: «+» источника напряжения, сток-затвор VТ1, нагрузочное сопротивление, отрицательный полюс источника – очень незначительный, так как сток-затвор имеет смещение в обратную сторону.
Напряжение на R1 положительное: слева «-», справа напряжение равно напряжению правого плеча сопротивления. Поэтому напряжение затвора относительно истока минусовое. При снижении нагрузочного сопротивления, ток повышается. Поэтому напряжение затвора по сравнению с истоком имеет еще большую разницу. Вследствие этого транзистор закрывается сильнее.
При большем закрытии транзистора нагрузочный ток снизится, и возвратится к начальной величине.
Устройства на микросхеме
В прошлых схемах имеются элементы сравнения и регулировки. Аналогичная структура схемы применяется при проектировании устройств, выравнивающих напряжение. Отличие устройств, стабилизирующих ток и напряжение, заключается в том, что в цепь обратной связи сигнал приходит от датчика тока, который подключен к цепи нагрузочного тока. Поэтому для создания стабилизаторов тока используют популярные микросхемы 142 ЕН 5 или LМ 317.
Здесь роль датчика тока играет сопротивление R1, на котором стабилизатор поддерживает постоянное напряжение и нагрузочный ток. Величина сопротивления датчика значительно ниже, чем нагрузочное сопротивление. Снижение напряжения на датчике влияет на напряжение выхода стабилизатора. Подобная схема хорошо сочетается с зарядными устройствами, светодиодами.
Импульсный стабилизатор
Высокий КПД имеют импульсные стабилизаторы, выполненные на основе ключей. Они способны при незначительном напряжении входа создавать высокое напряжение на потребителе. Такая схема собрана на микросхеме МАХ 771.
Сопротивления R1 и R2 играют роль делителей напряжения на выходе микросхемы. Если напряжение на выходе микросхемы становится выше опорного значения, то микросхема снижает выходное напряжение, и наоборот.
Если схему изменить таким образом, чтобы микросхема реагировала и регулировала ток на выходе, то получится стабилизированный источник тока.
При падении напряжения на R3 ниже 1,5 В, схема работает в качестве стабилизатора напряжения. Как только нагрузочный ток повышается до определенного уровня, то на резисторе R3 падение напряжения становится больше, и схема действует как стабилизатор тока.
Сопротивление R8 подключается по схеме тогда, когда напряжение становится выше 16,5 В. Сопротивление R3 задает ток. Отрицательным моментом этой схемы можно отметить значительное падение напряжения на токоизмерительном сопротивлении R3. Эту проблему можно решить путем подключения операционного усилителя для усиления сигнала с сопротивления R3.
Устройство и принцип действия
На нестабильность нагрузочного тока влияет значение сопротивления и напряжения на входе. Пример: в котором сопротивление нагрузки постоянно, а напряжение на входе повышается. Ток нагрузки при этом также возрастает.
В результате этого повысится ток и напряжение на сопротивлениях R1 и R2. Напряжение стабилитрона станет равным сумме напряжений сопротивлений R1, R2 и на переходе VT1 база-эмиттер: Uvd1=UR1+UR2+UVT1(б/э)
Напряжение на VD1 не меняется при меняющемся входном напряжении. Вследствие этого ток на переходе база-эмиттер снизится, и повысится сопротивление между клеммами эмиттер-коллектор. Сила тока на переходе коллектор-эмиттере и нагрузочное сопротивление станет снижаться, то есть переходить к первоначальной величине. Так выполняется выравнивание тока и поддержание его на одном уровне.
Стабилизатор для светодиодов
Изготовить такое устройство самостоятельно можно с применением микросхемы LМ 317. Для этого останется только подобрать резистор. Питание для стабилизатора целесообразно применять следующее:
Достоинством такого устройства является низкая стоимость, простота конструкции, повышенная надежность. Сложную схему нет смысла собирать самостоятельно, проще ее приобрести.
Для чего нужен стабилизатор напряжения — несколько советов по выбору стабилизатора
Стабилизатор – это устройство, представляющее собой электрический прибор, который используется для выравнивания колебаний напряжения сети при подаче тока на технику, такую как компьютеры, кондиционеры, насосы и др.
Для чего нужен стабилизатор напряжения? Регулятор в основном предназначен:
Этот аппарат имеет множество уникальных особенностей, которые позволяют экономить электроэнергию, влиять на производительность и повышать надежность техники. На дисплее аппарата высвечиваются основные параметры электрической сети, быть всегда в курсе о них – это значит владеть ситуацией. Функция задержки включения обеспечивает передышку и стабилизирует питание перед подачей на нагрузку, следовательно, увеличивает срок службы приборов.
И всё-таки, зачем нужен стабилизатор? Его использование представляет собой самую доступную и эффективную меру энергосбережения, сохранения приборов от выхода из строя и душевного спокойствия домочадцев.
Несколько советов по выбору стабилизатора
Если устройство выбрано правильно, то на него всегда можно положиться и довериться. Если в технике не особо разбираться, то можно положиться на предложения и советы продавца по выбору стабилизатора напряжения. Профессионал порекомендует для начала:
Исходя из полученных данных, затем приступить к выбору устройства.
Как правильно рассчитать мощность прибора? В идеале нужно определить, какой самый мощный потребитель присутствует в схеме электроснабжения. Допустим, электроприёмниками являются насосная станция мощностью 1, 5 кВт, сауна – 10 кВт плюс ещё какой-либо прибор с большим энергопотреблением. Все значения в киловаттах необходимо сложить и получить искомую мощность прибора.
Стабилизатор выбирается с небольшим запасом мощности (20%), особенно если в цепи присутствует оборудование с большим пусковым током. Речь идёт об электродвигателях и насосах, которые при пуске потребляют энергии больше, чем в обычном режиме.
Запас мощности обеспечивает долгую жизнь прибора, благодаря щадящему режиму работы, и создаёт резервный потенциал для подключения нового оборудования.
Выбирая стабилизатор также нужно учитывать сервисное обслуживание, потому что прибор следует правильно и качественно подключить, а также воспользоваться гарантийным сроком и отремонтировать в случае неисправности.
Как правильно выбирать стабилизатор напряжения для дома?
Можно воспользоваться самым простым вариантом: определить потребление мощности из сети по номиналу вводного автомата в квартирном щитке. Таким образом, узнаётся пропускная способность автомата и максимально возможная мощность потребления на бытовые нужды.
Приведём простой пример. Как выбрать стабилизатор напряжения 220 В для дома, если на вводе стоит автомат S40. С таким номинальным током от сети можно получить не более 10 кВт. Исходя из расчётных данных, и выбирается аппарат.
На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить её лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор, который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также преимуществами каждого варианта исполнения.
Типы защитных устройств
Самыми популярными типами стабилизаторов на сегодня являются:
Электронные стабилизаторы напряжения – это приборы наилучшего качества. Ввиду отсутствия механических частей характеризуются большим сроком службы, минимум 15 лет, и довольно высокой надёжностью. Можно подбирать по рабочему диапазону напряжений практически под любые задачи.
Электромеханические стабилизаторы напряжения характеризуются небольшим быстродействием, узким диапазоном напряжений, но зато хорошей перегрузочной способностью.
Полезная информация о стабилизаторах напряжения по поводу высокой точности
Многие стараются выбрать устройство с максимальной точностью стабилизации, вплоть до 0,5 %. Однако, как правило, отклонение в 10–15 В считается нормальным режимом работы для большинства техники. И только в редких случаях оборудование при таких отклонениях не работает или капризничает. Большая часть предлагаемых на рынке стабилизаторов обеспечивает именно такой режим работы.
Частым заблуждением покупателей является то, что приобретаемое устройство с высокой точностью стабилизации – это гарантия стабильного напряжения и отсутствие мерцания света. На самом деле, получается наоборот: чем больше точность у прибора, тем чаще он переключается, подстраиваясь под входную сеть, поэтому и лампочки не перестают мерцать. Это касается ламп накаливания и галогенок.
При установке стабилизатора симисторного и релейного типа мерцание лампочек стопроцентно будет сохраняться. Исключение составляют лишь стабилизаторы с плавной регулировкой сигнала. Это касается новых разработок стабилизаторов, таких как Вольтер. При выборе регулятора желательно руководствоваться рекомендациями от производителя или профессионалов. Можно для верности ещё почитать положительные и отрицательные отзывы в интернете на конкретную модель или бренд.
Какой выбрать однофазный или трехфазный?
Если в дом заведены три фазы, совсем необязательно устанавливать трёхфазный стабилизатор. Чаще всего, оказывается, можно обойтись однофазниками. При этом преимуществ можно получить очень много.
Во-первых, по стоимости, которая в общей сложности у трёх однофазных меньше, чем у трёхфазного. Во-вторых, по ремонтопригодности более надёжно. Одно дело – снять один блок и отвести его на ремонт, другое – снять полностью аппарат.
Коммерческая выгода от установки стабилизатора напряжения
Отечественные электросети физически сильно изношены, а местами и морально устарели. А потребителей становится всё больше и больше. Установка стабилизаторов выгодна по нескольким причинам:
Во всех этих и других непредвиденных случаях стабилизатор напряжения поможет сберечь время, средства и нервы.
Возможные последствия для приборов (электрических потребителей) в условиях отклонения напряжения от нормы
Вот, что такое стабилизатор напряжения и зачем он нужен.
Подведём небольшой итог
Ценными качествами регуляторов являются быстрая реакция прибора на изменение параметров в сети, расширенный диапазон рабочего напряжения, хорошая перегрузочная способность, синусоида правильной формы на выходе, бесшумность.
Но сколько бы ни говорилось о достоинствах той или иной марки, для потребителя наиболее приоритетной характеристикой всегда остаётся соотношение цены и качества. Поэтому золотой серединой, несомненно, станет выбор качественной отечественной продукции.
Домашний стабилизатор напряжения: что это такое и в каких случаях он нужен
Содержание
Содержание
Как работают стабилизаторы напряжения? На что обращать внимание при выборе, как их подключать, чтобы продлить жизнь особо требовательным домашним электроприборам? Как определить, что стабилизатор нужен и можно ли как-то обойтись без него? Сейчас разберемся.
Что такое стабилизатор напряжения
Стабилизатор напряжения — это прибор, который поддерживает заданное напряжение и тем самым организует «здоровое электропитание». Например, если в сети вместо 220 вольт осталось всего 200 вольт, то после подключения стабилизатора на его выходе снова получится 220 вольт.
Аналогично стабилизатор справляется с повышенным напряжением, скачками напряжения в электросети и прочими трудностями. Прибор полезный, но нужен ли он лично вам? Это надо выяснить.
Как определить нестабильное напряжение в сети
Как понять, что в сети нестабильное напряжение? Проверить мультиметром либо ваттметром. Измерять напряжение в сети нужно в разное время: утром, вечером и в течение дня.
Многие источники бесперебойного питания, которые используют для защиты компьютера, не только работают как стабилизаторы, но и умеют вести журналы и строить графики, из которых видно, что даже в городских условиях напряжение неплохо «гуляет».
Перепады напряжения можно отследить и визуально. Например, по лампам накаливания — они будут менять яркость. Также можно заметить, что некоторые приборы работают вполсилы, некорректно или вовсе отключаются.
Современный стандарт — плюс-минус 230 вольт. Многие приборы способны работать в довольно широком диапазоне напряжений, но перестраховаться, особенно если прибор дорогостоящий, будет не лишним.
Что защищать стабилизатором
Какие именно приборы нужно защищать стабилизатором напряжения? Наиболее требовательны к качеству электропитания устройства, оснащенные электродвигателем или компрессором. Это холодильники, кондиционеры, стиральные машины, котлы отопления, насосы и т. д. А также любые устройства с импульсным блоком питания. То есть практически каждый электроприбор: от зарядного устройства для смартфона до телевизора.
И если зарядку мобильного можно поменять, то для сложной техники решение проблемы обойдется дороже. Особенно не любят скачки напряжения инверторные холодильники, а их ремонт может серьезно ударить по карману. Звучит пугающе. Но насколько проблема существенна?
Насколько опасно низкое напряжение
Чтобы выяснить, насколько опасно низкое напряжение, проведем простой и наглядный тест с лампочкой и электрочайником. Устройства настолько простые, что могут работать буквально при любом напряжении. В тестах поможет лабораторный трансформатор. С помощью него выходное напряжение можно регулировать, как в плюс, так и в минус.
Один светильник включаем в сеть трансформатора, где напряжение может плавать, а второй подключим через стабилизатор. И вот он — первый результат. При напряжении в 190 вольт лампочка ощутимо тусклее, а вот лампа, подключенная к стабилизатору, светит штатно.
Стоит отметить, что при перепадах напряжения в больших диапазонах, некоторые стабилизаторы, например, релейного типа, влияют на работу ламп: несмотря на подключенный стабилизатор, лампочки будут то ярко светить, то тускнеть.
Но если с лампочкой дело обстоит довольно неплохо — она все-таки продолжает светить, то с чайником получилось интереснее. При заниженном напряжении чайник в принципе работает. Но время закипания увеличилось почти в два раза, а автоматическое отключение сработало спустя минуту после того, как чайник закипел. Если выставить напряжение еще меньше, автоматика не сработает и чайник будет кипеть до последнего. Это уже опасно, поскольку чревато возгоранием.
Если даже такие примитивные приборы чувствительны к уровню напряжения, что говорить о более сложной технике. По этой причине стабилизатор лишним не будет. Но на какие параметры обращать внимание?
Диапазон и мощность стабилизатора
Минимальное и максимальное напряжение, с которым может работать стабилизатор, определяет диапазон стабилизации. Если напряжение выйдет за эти пределы, стабилизатор просто отключится. Важно выбирать модель, которая подойдет под конкретные условия.
Например, если напряжение часто бывает пониженным, то лучше подбирать диапазон от 140, а не от 180 вольт. Или еще ниже — некоторые модели работают даже при напряжении ниже ста вольт. Но это скорее промышленное решение. Следует также учитывать, что это повлияет на стоимость: чем шире диапазон, тем обычно дороже стабилизатор. В бытовых условиях лучше обратить внимание на мощность.
Модель на 600 Вт сможет защитить разве что телевизор или небольшой холодильник. Поэтому в квартире может потребоваться несколько таких устройств. А вот стабилизатор на 10 кВт можно ставить в квартиру, и он в одиночку защитит все устройства.
Бывают устройства на 30кВт. Этого хватит на большой частный дом, чтобы охватить все электроприборы, включая даже электрическое отопление.
Что же будет, если превысить максимальную нагрузку? К примеру, если к какому-нибудь малышу подключить двухкиловатный чайник? Сразу сработает автоматический выключатель, а стабилизатор отключится. Так что рассчитывайте нагрузку заблаговременно, еще до покупки, и выбирайте мощность с запасом.
Как подключить стабилизатор
С обычными маломощными стабилизаторами все понятно, у них обычная вилка и несколько розеток. А что делать с более серьезными моделями? У них нет ни кабеля, ни розетки, ни вилки.
Производитель не забыл положить их в комплект. Дело в том, что такой стабилизатор устанавливается на всю квартиру сразу. Если решились самостоятельно подключать такой аппарат, помните: электричество — серьезная вещь. Подходить к таким работам нужно со всей ответственностью. Заранее продумайте схему. Подключение несложное: два кабеля — на вход, два — на выход и еще два — на землю. Если кабель многопроволочный, его нужно обжать кримпером в клеммы. Это удобно, быстро и надежно.
Само подключение не составит труда, тут все просто. На корпусе стабилизатора есть все обозначения. Если проводка изначально подключена правильно, то синий кабель — это ноль, и обозначается он латинской N, коричневый — это фаза (латинская L), а желто-зеленый — это земля, она обозначается специальным значком.
На единицу заводим нестабильное напряжение, а на двойку подключаем «потребителя» т. е. кабель который идет в распределительный щиток с автоматическими выключателями. Вот и все.
Выводы
У стабилизатора, по большому счету, всего одна функция — уберечь подключенные устройства от скачков напряжения и обеспечить им «здоровое электропитание». Особенно уместны стабилизаторы в поселках, гаражах или загородном доме. Но даже в большом городе с, казалось бы, стабильным электроснабжением, не помешает дополнительно обезопасить дорогостоящие устройства.