Leistungsstarker Spannungsstabilisator zum Selbermachen: Schaltpläne + Schritt-für-Schritt-Montageanleitung

Die Herstellung hausgemachter Spannungsstabilisatoren ist eine weit verbreitete Praxis.Meist werden jedoch stabilisierende elektronische Schaltungen erstellt, die für relativ niedrige Ausgangsspannungen (5-36 Volt) und relativ geringe Leistungen ausgelegt sind. Die Geräte werden als Teil der Haushaltsgeräte verwendet, mehr nicht.

Wir erklären Ihnen, wie Sie mit Ihren eigenen Händen einen leistungsstarken Spannungsstabilisator herstellen. Der von uns vorgeschlagene Artikel beschreibt den Herstellungsprozess eines Geräts für den Betrieb mit einer Netzspannung von 220 Volt. Unter Berücksichtigung unserer Beratung können Sie die Montage problemlos selbst durchführen.

Stabilisierung der Haushaltsspannung

Der Wunsch, das Haushaltsnetz mit stabilisierter Spannung zu versorgen, ist ein offensichtliches Phänomen. Dieser Ansatz gewährleistet die Sicherheit der verwendeten Geräte, die oft teuer sind und auf dem Bauernhof ständig benötigt werden. Und generell ist der Stabilisierungsfaktor der Schlüssel zu mehr Sicherheit beim Betrieb elektrischer Netze.

Am häufigsten für Haushaltszwecke gekauft Stabilisator für Gaskessel, deren Automatisierung den Anschluss an eine Stromversorgung erfordert, für Kühlschrank, Pumpanlagen, Split-Systeme und ähnliche Verbraucher.

Industriedesign eines Netzspannungsstabilisators, der einfach auf dem Markt erhältlich ist.Die Auswahl an solchen Geräten ist riesig, aber es besteht immer die Möglichkeit, ein eigenes Design zu erstellen

Dieses Problem kann auf unterschiedliche Weise gelöst werden. Die einfachste davon ist der Kauf eines leistungsstarken, industriell hergestellten Spannungsstabilisators.

Bietet an Spannungsstabilisatoren Es gibt viele auf dem kommerziellen Markt. Allerdings sind die Kaufoptionen oft durch die Kosten der Geräte oder andere Faktoren begrenzt. Dementsprechend besteht eine Alternative zum Kauf darin, einen Spannungsstabilisator selbst aus verfügbaren elektronischen Bauteilen zusammenzubauen.

Sofern Sie über entsprechende Fähigkeiten und Kenntnisse in der Elektroinstallation, der Theorie der Elektrotechnik (Elektronik), der Verdrahtung von Schaltkreisen und Lötelementen verfügen, kann ein selbstgebauter Spannungsstabilisator in der Praxis umgesetzt und erfolgreich eingesetzt werden. Es gibt solche Beispiele.

Eine mit eigenen Händen aus verfügbaren und kostengünstigen Funkkomponenten hergestellte Stabilisierungsausrüstung könnte in etwa so aussehen. Das Chassis und das Gehäuse können aus alten Industriegeräten (z. B. einem Oszilloskop) ausgewählt werden.

Schaltungslösungen zur Stabilisierung des 220V-Stromnetzes

Bei der Betrachtung möglicher Schaltungslösungen zur Spannungsstabilisierung unter Berücksichtigung relativ hoher Leistungen (mindestens 1-2 kW) sollte man die Vielfalt der Technologien im Auge behalten.

Es gibt mehrere Schaltungslösungen, die die technologischen Fähigkeiten von Geräten bestimmen:

• ferroresonant;
• servoangetrieben;
• elektronisch;
• Wandler

Welche Option Sie wählen, hängt von Ihren Vorlieben, den verfügbaren Materialien für die Montage und Ihren Fähigkeiten im Umgang mit elektrischen Geräten ab.

Option Nr. 1 – Ferroresonanzkreis

Für den Eigenbau scheint die einfachste Schaltungsvariante ganz oben auf der Liste zu stehen – eine Ferroresonanzschaltung. Es funktioniert mit dem Magnetresonanzeffekt.

Blockschaltbild eines einfachen Stabilisators auf Basis von Drosseln: 1 – erstes Drosselelement; 2 – zweites Drosselelement; 3 – Kondensator; 4 – Eingangsspannungsseite; 5 – Ausgangsspannungsseite

Der Entwurf eines ausreichend leistungsstarken Ferroresonanzstabilisators kann aus nur drei Elementen zusammengestellt werden:

1. Gas 1.
2. Gas 2.
3. Kondensator.

Die Einfachheit dieser Option bringt jedoch viele Unannehmlichkeiten mit sich. Das Design eines leistungsstarken Stabilisators, der mithilfe eines Ferroresonanzkreises aufgebaut ist, erweist sich als massiv, sperrig und schwer.

Option Nr. 2 – Spartransformator oder Servoantrieb

Tatsächlich handelt es sich um eine Schaltung, die das Prinzip eines Spartransformators nutzt. Die Spannungsumwandlung erfolgt automatisch durch Ansteuerung eines Rheostaten, dessen Schieber den Servoantrieb bewegt.

Der Servoantrieb wiederum wird durch ein Signal gesteuert, das beispielsweise von einem Spannungspegelsensor empfangen wird.

Ein schematisches Diagramm eines Servoantriebsgeräts, mit dessen Montage Sie einen leistungsstarken Spannungsstabilisator für Ihr Haus oder Landhaus erstellen können. Allerdings gilt diese Möglichkeit als technologisch veraltet

Ein Gerät vom Relaistyp funktioniert ungefähr auf die gleiche Weise, mit dem einzigen Unterschied, dass sich das Übersetzungsverhältnis bei Bedarf durch Zu- oder Abschalten der entsprechenden Wicklungen über ein Relais ändert.

Schaltungen dieser Art sehen technisch komplexer aus, bieten aber gleichzeitig keine ausreichende Linearität der Spannungsänderungen. Es ist zulässig, ein Relais oder Servoantriebsgerät manuell zusammenzubauen.Es ist jedoch klüger, die elektronische Variante zu wählen. Der Aufwand an Aufwand und Geld ist nahezu gleich.

Option Nr. 3 – elektronische Schaltung

Der Zusammenbau eines leistungsstarken Stabilisators mithilfe eines elektronischen Steuerkreises mit einem umfangreichen Angebot an Funkkomponenten im Handel wird durchaus möglich. In der Regel werden solche Schaltungen auf elektronischen Bauteilen aufgebaut – Triacs (Thyristoren, Transistoren).

Es wurden auch eine Reihe von Spannungsstabilisierungsschaltungen entwickelt, bei denen Leistungsfeldeffekttransistoren als Schalter verwendet werden.

Blockschaltbild des elektronischen Stabilisierungsmoduls: 1 – Eingangsklemmen des Geräts; 2 – Triac-Steuergerät für Transformatorwicklungen; 3 – Mikroprozessoreinheit; 4 – Ausgangsklemmen für den Lastanschluss

Es ist ziemlich schwierig, mit den Händen eines Laien ein leistungsstarkes Gerät vollständig unter elektronischer Steuerung herzustellen; es ist besser Kaufen Sie ein fertiges Gerät. Auf Erfahrungen und Kenntnisse im Bereich der Elektrotechnik können Sie dabei nicht verzichten.

Es ist ratsam, diese Option für die unabhängige Produktion in Betracht zu ziehen, wenn der starke Wunsch besteht, einen Stabilisator zu bauen, und die gesammelte Erfahrung eines Elektronikingenieurs vorhanden ist. Im weiteren Verlauf des Artikels werden wir uns mit dem Design eines elektronischen Designs befassen, das sich zum Selbermachen eignet.

Detaillierte Montageanleitung

Bei der zur Eigenfertigung in Betracht gezogenen Schaltung handelt es sich eher um eine Hybridvariante, da hier ein Leistungstransformator in Verbindung mit Elektronik zum Einsatz kommt. Der Transformator wird in diesem Fall von denen verwendet, die in Fernsehgeräten älterer Modelle eingebaut waren.

Dies ist ungefähr die Art von Leistungstransformator, die Sie für die Herstellung eines selbstgebauten Stabilisatordesigns benötigen. Die Wahl anderer Optionen oder das Selbstwickeln ist jedoch nicht auszuschließen.

Zwar sind in TV-Receivern in der Regel TS-180-Transformatoren verbaut, während der Stabilisator mindestens einen TS-320 benötigt, um eine Ausgangslast von bis zu 2 kW bereitzustellen.

Schritt Nr. 1 – Herstellung des Stabilisatorkörpers

Zur Herstellung des Gerätekörpers eignet sich jede geeignete Box auf Basis eines Isoliermaterials – Kunststoff, Textolith usw. Das Hauptkriterium ist ausreichend Platz für die Unterbringung eines Leistungstransformators, einer Elektronikplatine und anderer Komponenten.

Es ist auch möglich, den Korpus aus Glasfaserplatten herzustellen, indem einzelne Platten über Ecken oder auf andere Weise befestigt werden.

Es ist zulässig, aus jeder Elektronik ein Gehäuse auszuwählen, das für die Unterbringung aller Arbeitskomponenten einer selbstgebauten Stabilisatorschaltung geeignet ist. Sie können das Gehäuse auch selbst zusammenbauen, beispielsweise aus Glasfaserplatten

Der Stabilisatorkasten muss mit Nuten zum Einbau eines Schalters, Ein- und Ausgangsschnittstellen sowie weiteren von der Schaltung bereitgestellten Zubehörteilen wie Steuer- oder Schaltelementen ausgestattet sein.

Unter dem gefertigten Gehäuse benötigen Sie eine Grundplatte, auf der die Elektronikplatine „liegt“ und der Transformator befestigt wird. Die Platte kann aus Aluminium bestehen, für die Montage der Elektronikplatine sollten jedoch Isolatoren vorgesehen werden.

Schritt #2 – Herstellung einer Leiterplatte

Hier müssen Sie zunächst ein Layout für die Platzierung und Verbindung aller elektronischen Teile gemäß Schaltplan entwerfen, mit Ausnahme des Transformators. Dann wird ein Folienblatt PCB entlang des Layouts markiert und die erstellte Leiterbahn wird auf die Seite der Folie gezeichnet (gedruckt).

Anschließend wird die Platine mit einer geeigneten Lösung geätzt (Elektronikingenieure sollten mit der Methode zum Ätzen von Platinen vertraut sein).

Sie können eine Leiterplatte für einen Stabilisator mit recht kostengünstigen Methoden zu Hause herstellen. Dazu müssen Sie eine Schablone und einen Satz Werkzeuge zum Ätzen auf Folienleiterplatten vorbereiten

Die so erhaltene gedruckte Kopie der Verkabelung wird gereinigt, verzinnt und alle Funkkomponenten der Schaltung eingebaut, anschließend erfolgt das Löten. So entsteht die Elektronikplatine eines leistungsstarken Spannungsstabilisators.

Grundsätzlich können Sie PCB-Ätzdienste von Drittanbietern in Anspruch nehmen. Dieser Service ist recht erschwinglich und die Qualität des „Signets“ ist deutlich höher als in der Home-Version.

Schritt #3 – Zusammenbau des Spannungsstabilisators

Für die externe Verkabelung ist eine mit Funkkomponenten bestückte Platine vorbereitet. Von der Platine werden insbesondere externe Kommunikationsleitungen (Leiter) mit anderen Elementen – Transformator, Schalter, Schnittstellen usw. – ausgegeben.

Auf der Grundplatte des Gehäuses wird ein Transformator montiert, die elektronische Platine mit dem Transformator verbunden und die Platine an den Isolatoren befestigt.

Ein Beispiel für einen hausgemachten Spannungsstabilisator vom Relaistyp, der in einem Gehäuse eines alternden Industriemessgeräts untergebracht ist

Es bleibt nur noch, die am Gehäuse montierten externen Elemente an den Stromkreis anzuschließen, den Schlüsseltransistor am Kühler zu installieren und anschließend die zusammengebaute elektronische Struktur mit dem Gehäuse abzudecken. Der Spannungsstabilisator ist fertig. Sie können mit der Einrichtung weiterer Tests beginnen.

Funktionsprinzip und selbstgemachter Test

Das Regelelement der elektronischen Stabilisierungsschaltung ist ein leistungsstarker Feldeffekttransistor vom Typ IRF840.Die Verarbeitungsspannung (220–250 V) fließt durch die Primärwicklung des Leistungstransformators, wird von der Diodenbrücke VD1 gleichgerichtet und gelangt zum Drain des IRF840-Transistors. Die Source derselben Komponente ist mit dem negativen Potenzial der Diodenbrücke verbunden.

Schematische Darstellung einer Hochleistungsstabilisierungseinheit (bis 2 kW), auf deren Grundlage mehrere Geräte zusammengestellt wurden und erfolgreich eingesetzt werden. Die Schaltung zeigte bei der angegebenen Belastung den optimalen Stabilisierungsgrad, jedoch nicht höher

Der Teil der Schaltung, der eine der beiden Sekundärwicklungen des Transformators umfasst, wird durch einen Diodengleichrichter (VD2), ein Potentiometer (R5) und weitere Elemente des elektronischen Reglers gebildet. Dieser Teil der Schaltung erzeugt ein Steuersignal, das an das Gate des Feldeffekttransistors IRF840 gesendet wird.

Bei einem Anstieg der Versorgungsspannung senkt das Steuersignal die Gate-Spannung des Feldeffekttransistors, was zum Schließen des Schalters führt. Dementsprechend wird an den Lastanschlusskontakten (XT3, XT4) ein möglicher Spannungsanstieg begrenzt. Bei einem Abfall der Netzspannung arbeitet die Schaltung umgekehrt.

Das Einrichten des Geräts ist nicht besonders schwierig. Hier benötigen Sie eine normale Glühlampe (200-250 W), die an die Geräteausgangsklemmen (X3, X4) angeschlossen werden sollte. Anschließend wird durch Drehen des Potentiometers (R5) die Spannung an den markierten Klemmen auf einen Wert von 220-225 Volt gebracht.

Schalten Sie den Stabilisator aus, schalten Sie die Glühlampe aus und schalten Sie das Gerät mit voller Last (nicht mehr als 2 kW) ein.

Nach 15-20 Minuten Betrieb wird das Gerät wieder ausgeschaltet und die Temperatur des Kühlers des Schlüsseltransistors (IRF840) überwacht. Wenn die Erwärmung des Kühlers stark ist (mehr als 75 °C), sollten Sie einen leistungsstärkeren Kühlkörper wählen.

Wenn Ihnen der Herstellungsprozess eines Stabilisators aus praktischer Sicht zu kompliziert und irrational erscheint, können Sie problemlos ein werkseitig hergestelltes Gerät finden und kaufen. Regeln und Kriterien Auswahl eines Stabilisators für 220 V finden Sie in unserem empfohlenen Artikel.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das folgende Video untersucht eines der möglichen Designs für einen selbstgebauten Stabilisator.

Im Prinzip können Sie diese Variante eines selbstgebauten Stabilisierungsgeräts zur Kenntnis nehmen:

Es ist möglich, mit eigenen Händen einen Block zusammenzubauen, der die Netzspannung stabilisiert. Dies wird durch zahlreiche Beispiele bestätigt, bei denen Funkamateure mit wenig Erfahrung recht erfolgreich eine elektronische Schaltung entwickeln (oder eine vorhandene verwenden), vorbereiten und zusammenbauen.

Der Kauf von Teilen für die Herstellung eines selbstgebauten Stabilisators bereitet normalerweise keine Schwierigkeiten. Die Produktionskosten sind gering und amortisieren sich selbstverständlich bei Inbetriebnahme des Stabilisators.

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