Расположить правильно элементы стабилизатора

Расположить правильно элементы стабилизатора

Микросхемы (далее ИМС) линейных стабилизаторов напряжения очень удобны для применения в различных схемотехнических проектах, не требующих высоких КПД и больших мощностей. При использовании правильных схемотехнических решений, они обеспечивают более высокую надёжность (за счёт меньшего числа компонентов, даже с учётом интегральных) и меньший уровень шумов, кроме того такие источники питания проще в проектировании и реализации. Дополнительным плюсом также являтся то, что многие ИМС стабилизаторов обеспечивают встроенную защиту от перенапряжения, от превышения тока и от переполюсовки входного напряжения — всё это позволяет в большинстве случаев обойтись без дополнительных элементов в схеме.

Из недостатков данных решений следует отметить два основных:

  • Низкий КПД — «лишнее» напряжение такие схемы фактически сбрасывают в тепло, что, соответственно, в большинстве случаев требует применения дополнительного охлаждения.
  • Необходимость положительной разницы напряжений между входом и выходом — даже самые лучшие модели линейных стабилизаторов имеют падение напряжения около 0.4В, а большинство перестаёт работать уже при разнице 0.5В.

Несмотря на все недостатки, такие схемы часто вполне уместно использовать в своих проектах. В данной статье пойдёт речь о различных схемотехнических особенностях применения данных микросхем.

Что это такое

В литературе дается следующее определение:

Стабилитрон или диод Зенера это прибор, предназначенный для стабилизации напряжения в электрических цепях. Работает при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя имеет высокое сопротивление перехода. Протекающие при этом токи незначительны. Широко используются в электронике и в электротехнике.

Если говорить простыми словами, то стабилитрон предназначен для стабилизации напряжения в электронных схемах. В цепь он включается в обратном направлении. При достижении напряжения, превышающего напряжение стабилизации, происходит обратимый электрический пробой pn-перехода. Как только оно понизится до номинала, пробой прекращается, и стабилитрон закрывается.

На нижеприведенном рисунке представлена графическая схема для чайников, позволяющая понять принцип действия диода Зенера.

Основными преимуществами является невысокая стоимость и небольшие габариты. Промышленность выпускает устройства с напряжением стабилизации о 1,8 — 400 В в металлических, керамических или корпусах из стекла. Это зависит от мощности, на которую рассчитан стабилитрон и других характеристик.

Для стабилизации высоковольтного напряжения от 0,4 до нескольких десятков кВ, применяются стабилитроны тлеющего разряда. Они имеют стеклянный корпус и до появления полупроводниковых приборов применялись в параметрических стабилизаторах.

Аналогичными свойствами обладают приборы, меняющие свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения – это варисторы. Между стабилитроном и варистором разница заключается в том, что последний обладает двунаправленными симметричными характеристиками. А это значит, что в отличие от диодов, он не имеет полярности. Кратко варистор предназначен для обеспечения защиты от перенапряжения электронных схем.

Для предохранения аппаратуры от скачков напряжения применяют супрессоры. Между стабилитроном и супрессором отличия заключаются в том, что первый постепенно изменяет свое внутреннее сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. Второй при достижении определенного порога напряжения открывается сразу. Т.е. его внутреннее сопротивление стремится к нулю. Основное назначение супрессоров — защита аппаратуры от скачков питания.

На рисунке ниже представлено условно графическое обозначение (УГО по ГОСТ) полупроводника и его вольт-амперная характеристика.

На рисунке цифрами указан участок 1-2. Он является рабочим и предназначен для стабилизации напряжения в цепях. Если прибор включить в прямом направлении, то он будет работать как обычный диод.

Рекомендуем посмотреть следующий видеоролик, чтобы подробнее изучить принцип действия стабилитрона, обозначение элементов и область их применения.

Основные параметры стабилитрона

Для создания рабочей схемы применяют обратное включение полупроводникового прибора. На анод подают «минус» источника питания. На катод – «плюс».

С помощью измерительной аппаратуры можно составить по точкам распределение электрических величин. На рисунке отмечены основные характеристики стабилитрона, которые нужно учитывать при расчете стабилизатора напряжения. Показаны уровни, определяющие:

  • начало пробоя;
  • рабочий режим (Uст, Iст);
  • максимально допустимое значение (Uобр, Imax).

Серийные приборы рассматриваемой категории способны стабилизировать напряжение в диапазоне от 0,6 до 210 V. Допустимый ток (Imax) ограничен мощностью рассеивания. Для улучшения этого параметра применяют монтаж на радиаторе через слой термопасты, эффективную пассивную и принудительную вентиляцию. Отмеченное на графике значение Imin соответствует уровню сохранения работоспособности перехода в обычном режиме. Для стабилизации используют участок ΔU, который характеризуется незначительным изменением напряжения при достаточно большом увеличении силы тока в обратном направлении (ΔI).

«Правильный» кабель для установки стабилизатора напряжения в частном доме

При выборе кабеля следует рассматривать такие характеристики, как:

  • тип кабеля (с учетом особенности клемм подключения стабилизатора, и того, что установка будет в жилом доме);
  • сечение проводника (правильное сечение подбирается свое в каждом частном случае)

Большинство марок, как правило, рассчитаны на напряжение свыше 500 Вольт (в частности всем известный ПВС до 660), поэтому подбирать кабель по напряжению не требуется.

Наиболее подходящий тип кабеля это ПВС. Применение ПВС для установки в частных домах обуславливается возможностью прокладки, как по дереву, так и в условиях повышенной влажности (в подвалах, на террасах и т.д.). В стабилизаторах напряжения установлены колодки из карболита — подсоединять жесткие провода сложно, колодка может лопнуть. ПВС удобен тем, что его жилы мягкие — правильнее использовать именно их. К подбору сечения проводов нужно подойти серьезно. Для правильного выбора следует пользоваться таблицей из ПУЭ:


Выбирать самое большое сечение по принципу «чем больше, тем лучше» — будет не правильно. В электрощите частного дома, установлены клеммы небольшого размера, и слишком толстые провода туда просто не влезут. То же относится и к стабилизаторам напряжения. Производитель устанавливает колодки в соответствии с мощностью прибора. При использовании излишне большого сечения, клемма может сломаться.

Приступаем непосредственно к сборке стабилизатора

Создание печатной платы слишком дорогое и долгое удовольствие, хотя при желании, вы можете последовать и по этому пути, но мы предлагаем поступить проще и выполнить монтаж устройства на обычной макетной плате, которую легко найти в продаже. Таким образом выполнить схему стабилизатора напряжения 220 В своими руками будет намного проще.

Современная база электронных компонентов очень широкая и предполагает множество вариантов замен:

Также следует обратить внимание, что в электронной схеме есть 2 элемента, которые обязательно необходимо охлаждать: стабилизатор КР1158ЕН6А и симисторы. Первый рекомендуется установить на охладитель площадью не менее 15–20 см², можно специализированный под корпус ТО-220. Второй — на охладитель 800–1000 см².

Правила подключения стабилизатора

Следующим этапом после выбора подходящего места для установки стабилизатора является подключение устройства к сети и нагрузке. Вы имеете полное право подключать любой стабилизатор самостоятельно без получения согласовательных документов, допусков и разрешений. С маломощными моделями всё просто – достаточно вставить вилку-шнур в обычную розетку 220 В, а потребителей включить в такие же розетки, расположенные на корпусе прибора. С мощными устройствами, применяемыми в бытовом секторе для централизованной защиты всей электросети, сложнее – их инсталляция потребует, как минимум, базовых знаний электрики и наличия определённого инструмента.

Читайте также  Насосная станция работает рывками

Дело в том, что такие стабилизаторы обычно оснащаются клеммными разъёмами и подсоединяются на вводе от внешней сети сразу после счетчика электроэнергии. Основная задача при их монтаже – правильная коммутация между клеммами и вводным щитком. Для этой цели используйте схемы подключения, предлагающиеся к изделию. Рекомендуем использовать гибкие провода, так как они, в отличие от жёстких, выдерживают значительные изгибы и допускают перемещение подключенного устройства. Сечение входных и выходных кабелей должно соответствовать указанным в технической документации максимальным входным и выходным токам стабилизатора.

Ещё один важный момент – заземление. Эксплуатация без него небезопасна, так как существует риск попадания напряжения на металлический корпус. Поэтому необходимо соединить разъём «РЕ» стабилизатора (при его отсутствии корпусной контакт) с соответствующей шиной в распределительном щите. Вышесказанное в большей степени касается моделей с клеммами, заземление устройств с вилкой осуществляется через контакт розетки.

Если у вас нет даже начальных навыков электромонтажа, то не стоит браться за подключение стабилизатора к электрощитку самостоятельно. Лучше обратитесь к специалисту, который сделает эту работу быстрее и, главное, безопаснее. Помните, что любые монтажные работы производятся только при отключенном напряжении в сети!

Замена стоек на разных авто

Видео: Замена стойки стабилизатора поперечной устойчивости

Одним из положительных качеств стоек стабилизаторов, помимо их основных задач, является простота замены, да и стоят они не дорого. Отметим, что меняются эти элементы парно, с обеих сторон сразу.

Заменить этот элемент на ВАЗ-2108 очень просто, имея только базовый комплект инструментов – набор ключей и домкрат. Вся операция делается так:

  1. Домкратом вывешивается переднее колесо. При этом подвеска пойдет вниз, что уберет преднатяг стабилизатора;
  2. Откручиваем два болта крепления рычага к шаровой опоре. Так легче, и не нужен съемник для извлечения опоры. При этом рычаг опуститься вниз, полностью убрав преднатяг;
  3. Откручиваем гайку крепления стойки стабилизатора, затем снимем стойку с болта рычага, а после – с конца стабилизатора (на нем стойка ничем не крепиться);
  4. Ставим новый элемент и все собираем обратно;
  5. Проводим замену с другой стороны.

Несложно поменять эти элементы и на Форд Фокус 2. Инструменты используются те же, но дополнительно потребуется наличие набора шестигранников. Замены выполняется так:

  • вывешиваем и снимаем колесо, что обеспечит доступ к опоре;
  • откручиваем гайки ее крепления – вначале от амортизационной стойки, а затем – от стабилизатора;
  • создаем домкратом усилие на подвеску (поднимаем ее), чтобы извлечь изношенный элемент;
  • ставим новую опору, накручиваем и затягиваем гайки;
  • делаем замену с другой стороны;

Последней рассмотрим замену задней Г-образной опоры, которая используется на Мазда 3:

  1. Автомобиль ставим на яму;
  2. Ключами откручиваем две гайки крепления опоры: одна – в месте крепления стабилизатора, вторая – сверху нижнего рычага;
  3. Извлекаем изношенный элемент и на его место устанавливаем новый. Для этого придется немного поджать стабилизатор вверх рукой, а после накрутить гайки крепления и затянуть их;

Заменить стойки стабилизатора, где бы они не были установлены и какую бы форму не имели, не сложно. И лучше потратить немного времени на оценку состояния этих элементов и замену, чем испытывать дискомфорт при прохождении поворотов из-за сильного крена авто и стуков со стороны подвески.

Всё гениальное — просто

Несмотря на весь груз ответственности стабилизатора поперечной устойчивости, его конструкция до безобразия проста.

По сути, он представляет собой металлическую штангу сложной формы, соединяющую между собой противоположные колёса на оси. К колёсам (если точнее, то к рычагам подвески), стабилизатор прикрепляется тягами, или стойками, еще их называют линками, в средней своей части он крепится к кузовным элементам при помощи специальных втулок, которые позволяют ему скручиваться как торсион, препятствую излишнему крену кузова.

В большей степени форма штанги (стабилизатора) в современных автомобилях зависит от наличия и положения агрегатов, находящихся под днищем, поэтому она может принимать самые причудливые конфигурации.

  1. Правая стойка;
  2. Стойка (линк) стабилизатора;
  3. Штанга стабилизатора поперечной устойчивости;
  4. Левая стойка;
  5. Кулак ступицы;
  6. Ступица;
  7. Продольная тяга;
  8. Задняя поперечная тяга;
  9. Передняя поперечная тяга;
  10. Подрамник.

Свою работу герой нашей статьи, под номером 3, выполняет благодаря всё той же физике, которая одарила металлические штанги и пруты способностью пружинить при скручивании по оси. Это так называемые торсионы.

В нашем случае данный эффект работает следующим образом. Предположим, что у Вас автомобиль с независимой подвеской на всех осях. При вхождении на скорости в поворот, силы инерции наклоняют кузов, из-за чего колёса с одной стороны нагружаются сильней, а с противоположной наоборот – разгружаются и пытаются оторваться от дороги.

Тут и начинается звёздный час заднего и переднего стабилизаторов поперечной устойчивости. Так как разные концы штанг в этом случае поворачиваются в разные стороны, срабатывает эффект торсиона, который пытается их выровнять, причём, чем сильнее кузов кренится, тем больше они сопротивляется этому.

Таким образом, удаётся скомпенсировать негативные колебания и, как следствие, не потерять необходимое сцепление колёс с дорогой. Кстати, хотелось бы отметить, что используются эти полезные штанги исключительно в независимых подвесках, где каждое из колёс живёт своей жизнью, а в зависимых они совершенно не нужны, там и так всё хорошо.

Как «продлить» жизнь стоек стабилизаторов: полезные советы

По утверждениям многих производителей, ресурс стоек составляет порядка 100 тыс. км пробега. Для наших дорог эти цифры, к сожалению, не актуальны, и иногда снижаются в полтора — два раза. Но все же существует ряд способов заставить косточки прослужить подольше:

  1. На дорогах с плохим покрытием нужно передвигаться с максимальной осторожностью. Выбоины и кочки — главный враг подвески, при быстром движении по ним страдает весь автомобиль в целом, а большую часть нагрузки принимают на себя именно стойки.
  2. Как бы не высока была скорость — в повороты входить лучше притормозив. Это безопасно и значительно продлит срок службы стабилизирующей системы.
  3. Приобретите хорошую смазку для шарниров и шприц, периодически промазывайте соединения.
  4. Следите за пыльниками. Их плотное прилегание к шарнирам защитит последние от попадания влаги и продлит жизнь стойке.
  5. Не экономьте лишний раз. Лучше один раз купить качественные запчасти, чем менять косточки каждые 10 тыс.км.