Для стабілізації напруги живильноїмережі в побутових умовах використовують восновному ферорезонансні стабілізатори. Дочислу їх недоліків слід віднестиспотворення форми кривої вихідноїнапруги, неможливість роботи безнавантаження. Крім того, випускаютьсяпромисловістю ферорезонансністабілізатори побутового призначення маютьневелику потужність (300 … 400 Вт), Якійнерідко виявляється недостатньо, наприклад,на садовій ділянці.

Від зазначених недоліків вільнастабілізатор напруги, виконаний набазі регульованого (лабораторного)автотрансформатора. Такий стабілізаторявляє собою системуавтоматичного регулювання, в якійчастина вихідної напруги порівнюється звстановленим зразковим напругою. ВЗалежно від знаку різниці цихнапруг рухливий контактавтотрансформатора за допомогоюелектродвигуна переміщується так, щовихідна напруга наближається дозразковому.

Принципова схема стабілізаторанапруги представлена ​​на рис. 96. ВЯк автотрансформатора Т1 використанийвипускається промисловістюавтотрансформатор типу АОСН-20-220-75У4. Йогообмотки розраховані на струм до 20 А, Амаксимальна напруга, що знімається зрухомих контактів, 240 В.

Трансформатор виконаний на стержневом (П-образному)магнітопроводі. Обмотка складається з двохчастин, по кожній з яких ковзаєграфітовий повзунок (В2 і ВЗ). Вхіднийнапруга 220 В подається на контакти-відводи
А2 і A3.

Поки контакти вимикача SA1 замкнуті,вихідна напруга з контактів В2 і ВЗчерез резистор R1 надходить на діодний міст
VD1. Пульсації випрямленої напругизгладжуються конденсатором С1 і з повзункапідлаштування резистора R2 подаються навходи мікросхем-компараторів DA1, DA2. НаДругий вхід компараторів поданозразкове напруга, що знімається зпараметричного стабілізатора напруги

VD2R3
і з регульованого дільника напруги
R4R5. Вихідні напруги компараторів черезперемикач SA2 і світлодіоди HL1, HL2 подаютьсяна світлодіоди оптронів Ul, U2. Діністориоптронів включені в діагоналі діоднихмостів VD4. VD5, Які управляють подачеюнапруги на обмотки мотора Ml -асинхронного реверсивногоелектродвигуна з редуктором типу РД-09.Якщо відкритий діністор оптрона Ul, Валдвигуна обертається в одну сторону, якщо жвідкритий діністор оптрона U2, То вал двигунаобертається в інший бік.

Обмотки електродвигуна живлятьсянапругою 127 В, Яке знімається звисновків 4 і 10 первинної обмоткитрансформатора Т2. Конденсатор С4забезпечує необхідний зсув фаз міжнапругами на обмотках електродвигуна.

Джерелом живлення компараторів DA1,
DA2
,параметричногостабілізатора VD2R3 і дільника напруги

R4R5
служить інтегральний стабілізатор,виконаний на мікросхемі DA3.

Пристрій працює наступним чином.Якщо вихідна напруга трансформатора Т1відповідає нормі, то напруга надвижку підлаштований резистора R2 будеменше напруги на виводі 3 компаратора
DA1, Але більше напруги на виводі 4компаратора DA2, А вихідний струм обохкомпараторів дорівнює нулю. При цьому діністориобох оптронів закриті, струм через обмоткиелектродвигуна не протікає, і повзункиавтотрансформатора Т1 нерухомі.

У разі підвищення мережевої напругизначення напруги на контактах В2 і ВЗтрансформатора і на резисторі R2 такожзбільшаться. В результаті напруга навиведенні 4 компаратора DA1 перевищить напругуна виводі 3, І через вивід 9 компараторапотече струм. Відкриється діністор оптрона U2.Стан компаратора DA2 при цьому незміниться. Через діодний міст VD5 і обмоткиелектродвигуна Ml почне протікати струм,змушуючи обертатися вал. Повзунки будутьпереміщатися по витках обмотоктрансформатора Т1 в напрямку зменшеннявихідної напруги. Через деякийчас напруга досягне норми,компаратор DA1 переключиться у вихіднестан, і електродвигун зупиниться.

При пониженні мережевої напруги вактивному стані опиняться компаратор DA2 іоптрон U1, І вал двигуна буде переміщатиповзунки В2 і ВЗ в напрямку збільшеннявихідної напруги. Таким чином вонобуде підтримуватися на заданому рівні.

Діапазон можливих значень вихідноїнапруги (тобто точність стабілізації)визначається різницею в рівнях напругина виводі 3 мікросхеми DA1 і виведенні 4мікросхеми DA2 і встановлюєтьсяпідлаштування резистором R4.

Конденсатор З 1 не тільки згладжуєпульсації випрямленої напруги, але йфільтрує перешкоди, що виникають прикороткочасних змінах мережногонапруги. Якщо тривалістьдії перешкоди не перевищує 1,5 … 2 з,пристрій на неї не реагує. Резистор R6обмежує струм через діністори оптронів.

Вимикач SA1, Кнопки SB1 і
SB2призначені для управлінняелектродвигуном в ручному режимі, колиелектронний вузол пристрою відключений,. SF1 і

SF2
– Це контакти кінцевих вимикачів.Коли повзунки В2 і ВЗ трансформатора Т1виявляються в крайніх положеннях (верхньомуабо нижньому), контакти кінцевих вимикачіврозмикаються і відключають двигун,виключаючи пошкодження механічних частинстабілізатора. Таке може статися,наприклад, при значному зниженнімережевої напруги, якщо переміщенняповзунків вже не призведе до встановлення навиході номінального значення напруги.Перемикач SA2 дозволяє змінюватинапрямок обертання вала двигуна. Таканеобхідність може виникати в разііншого, ніж на схемі, підключення висновківобмоток трансформатора Т1 або в разізастосування трансформатора Т1 іншого типу (проце буде сказано нижче).

Світлодіоди HL1, HL2 дозволяють візуальноконтролювати напрямок обертання валаелектродвигуна.

У стабілізаторі напруги можназастосувати деталі наступних типів. ВЯк компараторів можуть працювати такожі мікросхеми типів К521САЗ, К521СА5, К521СА6.Останній тип мікросхеми містить двакомпаратора в одному корпусі. Оптрони U1 і U2можуть бути будь-якими з серії АОУ103, крім АОУ103А,а також АОУ115Б (В). Діодні мости можуть бути,крім зазначених на схемі, типів КЦ402, КЦ405 злітерами А-В, Ж, І. Стабілітрон VD2 бажановикористовувати з малим значеннямтемпературного коефіцієнта напруги,наприклад, Д818 з якими буквами. Але якщо дотемпературної стабільності регульованогонапруги не пред’являються високівимоги, то можливе використаннястабілітронів інших типів з напругоюстабілізації б … 10 У, Наприклад, КС168А, Кс175а,КС191А, Д814А (Б, В).

Конденсатори С1,. С2 – Оксидні
К50-16, К50-6 абоК50-29: СЗ-КМ-6, К 10-17; С4 – К73-17. Всі постійнірезистори – типів МЛТ, С2-23, С1-12; Підлаштовані
R2 і R4 – СП5-2, СПЗ-19, СПЗ-38. Кінцевівимикачі SF1, SF2 і кнопки SB1, SB2 – КМ 1-1, КМ2-1;перемикачі SA1, SA2 – Тумблери ТЗ, П2Т-1-1,МТЗ.

Електродвигун М 1 – Типу РД-09 зредуктором, число обертів вихідного вала – 5 … 20 об / хв (Коефіцієнт редукції 60…240).Такі двигуни застосовуються в самописнихПотенціометри. Як трансформатора Т2 може бути використаний ТПП238-127/220-50 абобудь-який інший потужністю не менше 10 Вт,має відвід у первинній обмотці на 127 В,вторинну обмотку на напругу 18 … 22 В і струмне менше 100 мА.

Для перетворення обертальногоруху вала електродвигуна впоступальний рух повзунківтрансформатора Т1 використана гвинтовапара з різьбою М12х 1,75. З її гвинтом валдвигуна з’єднаний через перехідну втулку.При частоті обертання вала 15 об / хв вихіднанапруга змінюється зі швидкістю близько 0,5В / с.

Налаштування пристрою полягає вустановці величини номінального вихідногонапруги резистором R2 і в установціточності регулювання напругирезистором R4. В авторському примірникустабілізатора при номінальній напрузі 220 В точність регулювання становила ±3%.Теоретично стабілізатор здатнийзабезпечити точність регулювання вмежах десятих часток відсотка – для цьоготреба лише збільшити ємність конденсатора С1.Але тоді він буде реагувати і нанезначні коливання мережевоїнапруги, викликані випадковими причинами(Наприклад, підключенням і відключеннямелектроприладів); це може призвести доПередчасне зношуваннярухомих частин пристрою.

В процесі настройки слід вибратитаке положення контактів перемикача SA2,щоб при відхиленні напруги нанавантаженні від норми вал двигуна обертався внапрямі, який забезпечує стабілізаціюцієї напруги.

Даний стабілізатор був виготовлений дляпідтримання номінальної напруги 220 В вдачному будиночку в умовах значногозниження напруги живильної мережі. Примаксимальному навантаженні (4,4 кВт) Мінімальневхідна напруга, при якомустабілізатор виконував свою функцію,становило близько 180 В. При подальшомузниженні напруги мережі спрацьовувавкінцевий вимикач, і режим стабілізаціїприпинявся, оскільки повзунки перебувалив крайньому нижньому (за схемою) положенні. Щобуникнути такої ситуації, можнарекомендувати поміняти місцями висновкиобмоток трансформатора А2АЗ і В2ВЗ іодночасно змінити положення контактівперемикача SA2. При цьому мережевенапруга буде подаватися на ковзніконтакти В2ВЗ, А навантаження буде підключена довисновків обмоток А2АЗ. Тепер стабілізаціябуде забезпечуватися при скільки завгодноглибокому зниженні напруги мережі (навіть до
50 … 60 В), Однак слід пам’ятати, щооскільки в будь-якому випадку струм через відводи В2ВЗне може перевищувати 20 А, Максимальнийвихідний струм повинен бути в стільки разівменше цього значення, у скільки разіввихідна напруга більше вхідного. Цевипливає з умови рівності потужностейвхідний і вихідний ланцюгів.

  Але такий спосіб включення частин обмоткимає недолік:

при різкому збільшенні вхідногонапруги до електромережі через повзунки В2ВЗвиявиться підключеним невідповідно малечисло витків обмотки трансформатора, і покисистема автоматичного регулюваннябуде відпрацьовувати вхідний вплив,через контакти В2ВЗ буде протікатинадмірно великий струм, а на навантаженні будедіяти неприпустимо великунапруга. Для часткового запобіганняцього недоліку можна обмежитипереміщення повзунків автотрансформаторавідповідною установкою кінцевоговимикача, який би спрацьовував призниженні вхідної напруги до 150 … 160 В, Іподальше переміщення повзунків в сторонузменшення числа витків обмоток,підключаються до мережі, припинялося.

Пристрій придатне для стабілізаціївихідної напруги в діапазоні від одиницьвольт до 220 В. Для забезпечення вихідноїнапруги менше 70 … 80 В первинну обмоткутрансформатора Т2 слід живитибезпосередньо від мережі 220 В і, крім того,зменшити величину резистора R1 до 47… 56кОм.Для вихідної напруги менш 10 Устабілітрон VD2 доведеться замінити іншим,напруга стабілізації якого повиннобути на 1 … 2 В менше. ніж стабілізіруемое. ВЯк трансформатора Т1 можна такожвикористовувати тороїдальніавтотрансформатори типів ЛАТР-2, ЛАТР-9,проте в цьому випадку допустима потужністьнавантаження зменшиться; доведеться такожзастосувати двигун РД-09 з меншим числомоборотів (1 … 2 об / хв) І підібративідповідне положення контактівперемикача SA2.

Даний пристрій зручно використовувати вшколі на уроках фізики, а також врадіогуртку при налаштуванні пристроїв.

Для забезпечення надійної звукоізоляціїслід автотрансформатор встановити нажорсткому підставі через повстяні абогумові прокладки, які володіють,хорошими звукопоглинальними властивостями.