Схема простого сетевого стабилизатора напряжения

Как сделать 220–вольтный стабилизатор напряжения своими руками и бережно сохранить синусоидальную форму сетевого напряжения

Основное назначение стабилизатора напряжения сети – защита электрического оборудования от возможного повреждения в результате колебаний уровня сетевого напряжения, выходящего за пределы допусков для данного типа устройств. Причём, если для некоторых гаджетов, питающихся от встроенных импульсных преобразователей, форма сетевого напряжения не имеет существенного значения, то для таких устройств как: холодильник, стиральная машина, кондиционер и прочих, имеющих на борту классический сетевой трансформатор, компрессор или двигатель переменного тока, синусоидальная форма сетевого напряжения является жизненно необходимой.
А потому на повестке нашего сегодняшнего заседания – схема простого стабилизатора напряжения сети, выдающего на выходе стабильное переменное напряжение чистой синусоидальной формы.
Данное устройство было опубликовано в журнале Радиоконструктор, 2006 г, №6 под авторством Н. Кривошеина. Вот что пишет автор:

Стабилизатор представляет собой сетевой авто­трансформатор, отводы обмотки которого переключаются автоматически в зависимости от величины напряжения в электросети.
Стабилизатор позволяет поддерживать выходное напряжение на уровне 220V при изменении входного от 180 до 270 V. Точность стабилизации 10V.
Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схему автотрансформатора).
Схема управления показана на рисунке 1.



В качестве измерителя напряжения выступает компараторная ИМС с линейной индикацией напряжения – А1 (LM3914).
Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. У данного трансформатора есть две вторичные обмотки по 12V, или одна обмотка на 24V с отводом от середины.
Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения напряжения питания. Напряжение с конденсатора С1 поступает на цепь питания ИМС А1 и светодиодов оптопар Н1.1...Н9.1. А так же он служит для получения образцовых стабильных напряжений минимальной и максимальной отметки шкалы. Для их получения используется стабилизатор на VD3 и R1.
Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 – верхнее значение, резистором RЗ – нижнее).
Измеряемое напряжение берётся с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напряжения от номинального значения.

В процессе налаживания резистор R5 предварительно устанавливают в среднее положение, а резистор RЗ в нижнее по схеме. Затем на первичную обмотку Т1 от автотрансформатора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключённый к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить обычные светодиоды). Затем входное переменное напряжение уменьшают до 190V и резистором RЗ выводят шкалу на значение, при котором горит светодиод, подключённый к выводу 18 А1.
Если вышеуказанные настройки сделать не удаётся, то нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путём последовательных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микросхемы А1.

Всего должно получиться девять пороговых значений: 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V.

Схема автотрансформатора показана на рисунке 2. В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР. Корпус трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных измерений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые в дальнейшем переключают при помощи симисторных ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9. Оптопары подключены так, что при снижении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на 10V) отвод трансформатора. И наоборот, увеличение показаний микросхемы А1 приводит к переключению на понижающий отвод автотрансформатора. Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симисторные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VТ1 и VT2 (рисунок 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение переходных процессов в схеме после включения. Эта схема задерживает подключение светодиодов оптопар к питанию. Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914.

Трансформатор Т1 – любой малогабаритный сетевой трансформатор на первичное напряжение 220V, два вторичных по 12V (12-0-12V) и ток 300mА.
Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно.
Симисторы можно использовать другие – всё зависит от мощности нагрузки.

Сделав другие настройки резисторами R2, RЗ, R5 (рисунок 1) и, соответственно, другие отводы Т2 (рисунок 2), можно изменить шаг переключения напряжения.