Automatischen Spannungsregler selbst bauen: Schritt-für-Schritt Design- und Bauanleitung

Die meisten modernen Elektronikgeräte benötigen manipulierten Strom und Spannung für korrekte Funktion. Man könnte sagen, dass die kontinuierliche Ausgangsstrom-Manipulation der Hauptzweck aller Schaltungen ist. Dennoch gibt es diverse Bauelemente zur Spannungsstabilisierung. Eines davon ist der Spannungsregler. Dieser Leitfaden erforscht das Projekt „Automatischer Spannungsregler“ und zeigt, wie Sie Ihre eigene automatische Spannungsreglerschaltung bauen.

Wie funktionieren automatische Spannungsregler?

Schaltung Spannungsregler

Spannungsregler sind elektrische Bauelemente, die eine konstante Spannung bereitstellen. Drei Haupttypen:

• Elektronische Spannungsregler
• Mechanische Spannungsregler
• Elektromechanische Spannungsregler

Moderne Regler sind meist elektronisch oder elektromechanisch. Vor automatischen Reglern musste man Spannungsregler manuell über Schalter und physische Trennungen bedienen.

Automatische Spannungsregler wurden integriert, um stabile Ausgangsspannung mit minimalem menschlichen Eingriff zu gewährleisten. Hauptsächlich in Generatoren von Kraftwerken eingesetzt.

Automatischer Spannungsregler-Einstellung

Anwendungen automatischer Spannungsregler

Kraftwerksgeneratoren liefern massive Leistung. Dessen Spannung muss stabilisiert werden, um Geräteschäden zu vermeiden. Hier kommen automatische Spannungsregler (AVR) ins Spiel.

Der AVR stellt sicher, dass der Generator Leistung bei einer bestimmten Spannung abgibt. Sinkt oder steigt sie über einen Sollwert, sendet der AVR ein Fehlersignal und korrigiert die tatsächliche Ausgangsspannung.

Dies hängt von der durchschnittlichen Eingangsspannung ab. Bei parallel laufenden Generatoren sorgt ein Satz AVRs dafür, dass alle Generatoren stabile, konstante Leistung liefern.

Nicht nur Großgeneratoren benötigen AVRs. Auch Alltagselektronik: Laptops, Medizinprodukte, Kfz-Lichtmaschinen, Kfz-Bordnetze, Rechenzentren, gewerbliche Anwendungen.

Die meisten Spannungsregler erlauben bis zu 1 kW Wechselstromleistung. Sie ermöglichen Anpassung der Ausgangsspannung je nach Geräteanforderung. Ein AVR hat verschiedene Stufen für variable Spannung. Zweck: stabile Spannung sicherstellen. Kann auch Wechsel- in Gleichstrom wandeln.

Automatischer Spannungsregler-Schaltkreis

Elektrische Schaltung mit Rückkopplungsspannungsregler

Hier ein einfacher AVR-Schaltplan.

Teileliste

• 120 V AC Eingang
• Bidirektionaler Schalter
• 10 A Sicherung
• DPDT-Schalter (Doppelpolig, Doppelwurf) mit vier Enden
• Transformator: 220 Windungen (6 Lagen), 8 Sekundärwicklungen (7×55 Windungen, 1×60 Windungen)
• 500 mA Transformator
• Relais
• 8-stufiger Drehschalter
• Rote Neonlampe/Diode
• Grüne Neonlampe
• 100 µF 25 V Kondensatoren (2×)
• 1N4007 Dioden (2×)
• 5 kΩ Widerstand
• 5 kΩ Voreinstellwiderstand
• 5 kΩ veränderlicher Voreinstellwiderstand
• 2 V Zenerdiode
• BC547 Transistor
• Voltmeter

Aufbauanleitung für automatischen Spannungsregler

EMRI LXCOS Spannungsregler

Quelle: Wikimedia Commons

Die Schaltung benötigt 120 V Netzspannung mit Phase und Neutralleiter. Neutralleiter → Normaler Schalter → 1. Ende DPDT-Schalter. 120 V Leitung → Sicherung → 220-Windungen-Transformator.

Phase vom Netz → Primärwicklung des 220-Windungen-Transformators. 1. Sekundärwicklung (60 Windungen) → 1. Stufe Drehschalter und 3. Ende DPDT-Schalter.

Jede weitere Sekundärwicklung → entsprechender Stufe am Drehschalter (2. Wicklung → 2. Stufe, etc.). Drehschalter → 2. Ende DPDT-Schalter.

Anschluss an Auto-Cut-Off-Schaltung

Ende des DPDT-Schalters → Gemeinsamer Anschluss des Relais. Relais realisiert automatische Abschaltung.

Phase vom Netz → Relais N/O (Normally Open). Erster tatsächlicher Hauptausgang.

Relais N/C (Normally Closed) → Anschluss der roten Neonlampe/Diode. Rote Lampe zeigt: AVR AUS.

Nachbaranschluss der roten Lampe → Phase der Hauptversorgung. Diese Verbindung läuft auch vom Relais-Gemeinsamanschluss zum 500 mA Transformator im Auto-Cut-Off-Kreis. Dort detektiert der Regler die Analogspannung und schaltet den AVR ab.

Grüne Neonlampe/Diode → zeigt AVR EIN. Anschluss an Neutral- und Phasenleiter der Hauptversorgung. Parallel mit Voltmeter geschaltet, um Spannungsvorhandensein anzuzeigen. Damit ist der Primärkreis komplett.

Erklärung der Auto-Cut-Off-Schaltungsverbindungen

Auto-Cut-Schaltung Transformator unter Last

Quelle: Wikimedia Commons

Zwischen Relais und Transformator sitzt ein eingebetteter Auto-Cut-Kreis. Er nimmt zwei Eingänge vom Transformator.

1. Eingang → 100 µF 25 V Kondensator → 1,5 kΩ Widerstand (R1). Beide Kondensatoren parallel. → 1. veränderlicher Widerstand → veränderlicher Widerstand → 5 kΩ Voreinstellwiderstand (R2) → Transistor → Relais.

2. Eingang → zwei parallel geschaltete Dioden → 2. Diode → Ausgang zum Relais.

Zusammenfassung

Dieser Leitfaden behandelte den automatischen Spannungsregler: Funktion und Eigenbau. Spannungsregler sind kritische Komponenten, besonders in Generatoren, die ganze Länder versorgen. Sie benötigen stabile Spannung. Hoffentlich war dieser Leitfaden hilfreich. Danke fürs Lesen.