Die Nachfrage nach Spannungsstabilisierungssystemen ist in den letzten Jahren erheblich gestiegen. Von besonderem Interesse sind Geräte, die mit künstlichen Lichtquellen und insbesondere mit LEDs arbeiten. Der Stromstabilisator des lm317 ist ein einfaches, kostengünstiges, aber zuverlässiges Gerät, das Sie selbst kaufen oder zusammenbauen können. Im letzteren Fall müssen Sie die Grundregeln für die Instrumentierung und die Sicherheitsanforderungen beim Arbeiten mit Elektrizität kennen und einen Standardsatz von Elementen vorbereiten.
Warum ist eine Stabilisierung von Strom und Spannung notwendig?
Die Anzahl der elektrischen Geräte in Haushalten wächst ständig. In den letzten Jahren hat die Anzahl der Elektrogeräte um ein Vielfaches zugenommen. Infolgedessen hat die Nachfrage nach Spannungspegeln in elektrischen Netzen zugenommen. Darüber hinaus wurden die meisten Gebäude (Wohn- und Industriegebäude) und Kraftwerke vor mehr als 30-40 Jahren gebaut.
Einige moderne Geräte sind mit eingebauten Stabilisatoren ausgestattet - kleinen Schaltkreisen, um Ausfälle durch Spannungsspitzen zu vermeiden. Die meisten von ihnen enthalten jedoch keine zusätzlichen Geräte, und selbst ein kleiner Unterschied im Netzwerk droht auszubrennen. In der Hochrisikogruppe große Haushaltsgeräte (nicht digital). Insbesondere Kessel und Waschmaschinen.
Installieren Sie Stabilisatoren, um Schäden zu vermeiden und eine stabile Spannung im Netzwerk sicherzustellen. In jedem Haus ist dies optional. Wenn das Gebäude ohne ernsthafte Änderungen über eine konstante Stromversorgung verfügt (innerhalb von 220 Volt mit einem maximalen Fehler von 10%), sind zusätzliche Geräte sinnlos. Wenn die Sprünge jedoch konstant sind, spart die Installation eines Stabilisators Technologie und liefert Strom.
Arten von Stabilisierungsvorrichtungen
Bevor Sie das Gerät kaufen, sollten Sie sich mit den wichtigsten Typen und Funktionen vertraut machen. Jedes hat Vor- und Nachteile, die für unterschiedliche Spannungspegel und die Anzahl der Geräte ausgelegt sind. Die Prinzipien der Arbeit unterscheiden sich.
Relais
Die beste Option für Privat- und Landhäuser, Wohnungen. Am Transformator sind mehrere Magnetwicklungen installiert. Zum Zeitpunkt des Spannungsabfalls erfolgt ein Umschalten zwischen ihnen, wodurch Sie den Spannungsfluss im vorherigen Modus speichern können. Die Nachteile umfassen:
- Änderung des Energieflusses in einem schrittweisen Modus (abrupt, intermittierend);
- Krümmung des sinusförmigen Spannungsflusses;
- geringe Leistung zum Zeitpunkt des Rückstoßes.
Die Kosten solcher Geräte sind viel niedriger als bei anderen Modellen von Stabilisatoren. Die Bewertungen der Besitzer sind gut, das Gerät reicht für Heimnetzwerke.
Elektronisch
Es gibt zwei Arten von Stabilisatoren für die elektronische "Füllung" - Triac und Thyristor. Im ersten Fall wird das Umschalten zwischen den Wicklungen im automatischen Modus durch einen kleinen Mechanismus ausgeführt - einen Triac. Die Effizienz des Gerätes ist hoch, es funktioniert schnell. Ein wesentliches Plus für den Hausgebrauch ist der leise Betrieb. Der zweite Typ ist nicht so effektiv, er wird normalerweise verwendet, um Heimnetzwerke ohne viel Spannung zu stabilisieren. Der auffälligste Nachteil sind die Kosten.
Elektromechanisch
Andere Namen - Servomotor, Servoantrieb. Das Funktionsprinzip - Mit Hilfe eines elektrischen Antriebs bewegt sich eine Kohlenstoffelektrode entlang der Wicklungen und erzeugt eine unterbrechungsfreie Spannung.Oft für den häuslichen Bedarf und kleine Räume (Haus, Hütte, Büro) gekauft. Pluspunkte - Preis, Kompaktheit, reibungsloses Schalten. Nachteile - Geräusch, niedrige Schaltgeschwindigkeit.
Ferroresonant
In den letzten Jahren aufgrund des Aufkommens moderner Geräte selten verwendet. Der Effekt der Ferroresonanz tritt im System der Wechselwirkung von Transformator und Kondensator auf. Große Geräte, die laut sind, arbeiten nicht mit scharfen und erheblichen Überlastungen. Vorteile - lange Lebensdauer, Einsatzmöglichkeit in Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Wandler
Geräte dieses Typs sind leistungsstark und teuer. Verwendet im Alltag und in großen Industriegebäuden. Der Hauptunterschied ist der Quarzoszillator und die Steuerung, die die Spannung am Eingang in Gleichstrom und am Ausgang in Wechselstrom umwandeln. Durch gleichzeitige Doppelbildung können Sie mit verschiedenen Stromstärken arbeiten - von 115 bis 300 Volt. Vorteile - kein Lärm, geringe Größe, schnelles Schalten und Regulieren, weitere zusätzliche Funktionen (z. B. Schutz von Haushaltsgeräten vor übermäßiger Spannung).
Liniengerätediagramme
Der Stromstabilisator am lm317 ist ein Gerät, das nach einem linearen Spannungsschaltkreis arbeitet. Solche Mikroschaltungen werden für Netzwerke verwendet, in denen kein hoher Wirkungsgrad und keine übermäßige Leistung erforderlich sind. Insbesondere zur Unterstützung des Betriebs von LEDs. Leistungen:
- Schutz vor plötzlichen Überspannungen, übermäßigem Stromverbrauch;
- Polaritätsumkehr des Stroms am Eingangselement;
- Mangel an zusätzlichen Teilen und Geräten.
Zu den Nachteilen gehört ein geringerer Wirkungsgrad - die über die erforderliche Spannung hinausgehende Spannung wird zum Heizen verarbeitet, sodass eine zusätzliche Kühlung erforderlich ist.
Für einen stabilen Betrieb ist eine positive Differenz der Ströme am Ein- und Ausgang erforderlich - lineare Stabilisatoren funktionieren nicht mehr, wenn sie bei 0,4 V (sogar bei 0,5 V) abfallen. Daher wird die Netzteilschaltung des lm317 mit einstellbarem Strom und einstellbarer Spannung nicht für große Geräte und "schwere" Netzwerke verwendet.
Hauptmerkmale
Der Spannungsregler am lm317 arbeitet in einem bestimmten Bereich der Stromversorgung. Die Grenzwerte betragen mindestens 1,25 V, höchstens 37 V. Am Ausgang überschreitet die Spannungsleistung 1,5 Ampere nicht, der Fehler bei instabiler Verbindung beträgt bis zu 0,1%.
Der Spannungsregler am lm317-Mikrokreis verfügt über zusätzliche interne Schutzsysteme: vor Kurzschlussfehlern, vor thermischer Überspannung, vor übermäßiger Ableitung von "Überspannung".
Die thermische Begrenzung wird durch spezielle Mikrosensoren sichergestellt, die den Schutz des Geräts vor Überschreitung der Verlustleistung gewährleisten. In diesem Fall schaltet sich das Gerät einfach aus und leidet nicht.
Leistung und Eingangsspannung
Damit der Stromregler an der lm317-Schaltung arbeitet, sollte die Spannung am Eingangsteil nicht höher als 40 Volt sein. In diesem Fall muss die minimale Stromdifferenz an den Ein- und Ausgängen 2 Volt überschreiten.
Damit der Spannungsregler an lm317 funktioniert, sollte der Stromkreis keine Last von mehr als 1,5 A erhalten. Wenn keine zusätzliche Kühlung erfolgt, verringert sich der Füllstand. Die ungefähre Leistung wird berechnet, indem zwei Indikatoren multipliziert werden - die Leistung der Elektrizität am Ausgang und die Differenz der Potentiale von Eingang und Ausgang.
Bei Umgebungstemperaturen bis 30 ° Celsius ist eine Verlustleistung von bis zu 1,5 W zulässig (wenn kein Kühlkörper vorhanden ist). Bei normaler Wärmeableitung ist eine Streuung von bis zu 20 W zulässig.
Gerätedesign
Der Stromversorgungskreis des Stabilisators am lm317 mit Strom- und Spannungseinstellung bei minimaler Anordnung verfügt über zwei Widerstände, deren Widerstandsdifferenz die Ausgangsspannung und die Kondensatoren regelt. Der durchschnittliche Stromwert an den Stützelementen beträgt 1,25 V. Der Widerstand sollte 240 Ohm nicht überschreiten.
Der Stabilisatorkörper des lm317-Schaltkreises besteht aus Kunststoff. Mögliche Optionen: TO 220 und 220FP, SOT23 und D2PAK. Interne Schutzsysteme ermöglichen es dem Gerät, im Falle einer Unterbrechung des Einstellungseingangs zu arbeiten.
Impulstreiber
Treiber mit einem Impulssystem sind die gleichen Spannungsstabilisatoren. Mit Wechselspannung können Sie den Betrieb des Geräts einstellen. Wenn der Füllstand weniger als 2-3 Ampere beträgt, ist keine zusätzliche Wärmeabfuhr erforderlich.
Impulsvorrichtungen "unterbrechen" den eingehenden Strom, um den gewünschten Spannungspegel am Ausgang zu erhalten. Es kann mit Hochlastnetzwerken arbeiten. Nachteile - Sie benötigen eine separate Stromquelle, Kosten, externes "überschüssiges" elektromagnetisches Feld. Es ist schwierig, zu Hause zusammenzubauen.
Schaltschemata
Der Stromversorgungskreis des lm317 mit einstellbarem Strom und einstellbarer Spannung ermöglicht die Verwendung des Stabilisators in Netzwerken mit nicht standardmäßiger Spannung. Damit das Gerät funktioniert, sind mindestens zwei Widerstände erforderlich. Die wichtigsten Indikatoren sind die Spannung des Referenzpunktes, der Strompegel am Ausgang.
Das einfachste stabilisierte Netzteil
Spannungsstabilisatoren sind nicht nur zum Schutz von Haushalts- und Industrieanlagen erforderlich. Im Labor helfen Geräte dabei, übermäßige Stromflüsse und Burnout-Netzwerke zu vermeiden. Anfänger und professionelle Techniker bemühen sich daher, zumindest einfache Stabilisierungsblöcke zu verwenden.
Die Hauptvorteile:
- einfache Montage;
- zuverlässige Arbeit;
- preiswerte und erschwingliche Teile.
Zu den Nachteilen gehören eine geringe Leistungseffizienz, die Verwendung großer Heizkörper und die große Größe der Vorrichtung.
Ein Standardgerät benötigt mehrere Elemente:
- Schaltung lm317;
- Transistor mit Kunststoffgehäuse;
- Diode;
- zwei Widerstände;
- zwei Kondensatoren;
- Diodenbrücke.
Die minimale Anzahl von Teilen und das einfache Design ermöglichen es Ihnen, schnell einen Spannungsregler zusammenzubauen und für ein kleines Netzwerk zu verwenden.
Artikelmetriken sind nicht kritisch. Beispielsweise können die Widerstände an R1 Werte von 30 bis 50 Ohm haben, installieren jedoch keine Diode.
Integriertes Stabilisator-Netzteil
Geräte mit integriertem Betriebssystem werden in Spannungsstabilisatoren, Audiosystemen, Verstärkern, Netzteilen und anderen verwendet. Alle strukturellen Details sind mittels eines Siliziumkristalls miteinander verbunden, so dass ihre Sequenz einen Stabilisator darstellt. In der Elektrotechnik werden zwei Arten verwendet:
- unter Verwendung eines Halbleiters;
- unter Verwendung von Filmelementen (Hybrid).
Die Standardschaltung enthält mehrere typische Teile: eine Referenzquelle, einen Verstärker, ein Regelelement, einen Schutzmechanismus zum Trennen und Verhindern von Kurzschlüssen.
Integrierte Schaltkreise sind Geräte mit einem vollständigen Funktionszyklus. Jeder hat Eingangs-, Ausgangs- und Bodenpfade.
Sie können solche Schemata nur mit bestimmten Spannungsanzeigen verwenden. Zulässige Grenzwerte liegen zwischen 5 und 24 V für Strom - weniger als 1A.
Integrierte Schaltkreise haben einen Ausgangsspannungsbegrenzer. Zusätzlicher Überhitzungsschutz ist ebenfalls installiert.
Stabilisatorschaltung mit einstellbarer Stromversorgung
Die Gleichrichterbrücke in solchen Geräten ermöglicht es Ihnen, einen Wechselstrom in einen konstanten umzuwandeln. Einer der Kondensatoren filtert die Energie mit Welligkeitseigenschaften, der andere macht den Spannungsübergang glatter. Dieser Typ ermöglicht es dem Stabilisator, bei niedrigen Gleichstromfrequenzen zu arbeiten.
Die Wahl des Widerstands erfolgt gemäß dem Wert der für den Stabilisator akzeptablen Leistung. Der Fehler sollte minimal sein. Die beste Option ist eine genaue Berechnung.
Anwendungsgebiet
Die auf dem LM317-Chip basierenden Stabilisatoren dienen zur Stabilisierung der Hauptindikatoren technischer Geräte.Ein solches Gerät lässt sich leicht selbst zusammenbauen, und ein werkseitig hergestelltes Gerät ist kostengünstig. Für diese Klasse verfügt sie über hervorragende Betriebsdaten und eine Nutzungsdauer, wenn keine übermäßig starken Spannungsspitzen auftreten.
Der Nachteil ist die Spannungsgrenze - nicht mehr als 3V. Der auf dem TO 220-Gehäuse basierende Stabilisator ist das günstigste Modell, das in mehreren Bereichen eingesetzt wird:
- Haushaltsnetzwerke;
- Laborbedingungen;
- LED-Beleuchtung (LEDs).
Spannungsstabilisierungssysteme auf Basis des LM317-Chips sind zuverlässige, einfache und bequeme Geräte. Die Kosten sind gering, aber die Eigenschaften sind positiv. Solche Stabilisatoren werden häufig für LEDs in Autos verwendet.
