Принцип работы электронного стабилизатора напряжения

СОДЕРЖАНИЕ:

Механический, электронный или автоматический стабилизатор напряжения: советы по выбору

Стабилизирующее оборудование призвано предотвратить повреждение важных нагрузок от падения напряжения, а также его скачков, что приводит к неисправностям «негарантийного» характера. Вследствие этого наиболее широкое применение данные приборы получили в быту, однако, наряду с этим, массово используются и в промышленных целях.

Как правило, потребители отдают предпочтение следующим видам стабилизаторов напряжения:

Механические

Механические стабилизаторы напряжения для переключения обмотки трансформатора используют релейные ключи. Токосъёмным элементом являются ролики с графитовым напылением либо графитовые щётки.

В первом случае зарегистрировано наименьшее число отказов из-за запыления, вследствие чего такой принцип используется в промышленных моделях. Однако требуются регулярные сервисные мероприятия по предотвращению заклинивания. Это напрямую влияет на быстродействие данного устройства, что ограничивает область его применения: чаще всего для менее «капризного» оборудования, при небольших провалах и скачках в сети, а также для оборудования, не имеющего высокие пусковые токи. Между тем, такие ограничения не снижают популярность механических стабилизаторов напряжения, которые отличаются высокой надежностью и точностью регулирования выходного напряжения – до 3%, чем обеспечивается более комфортный режим для бытовой техники.

В дополнение к этому, механические стабилизаторы напряжения отличаются возможностью регулирования и выставления заданной точности на выходе и более доступными ценами.

  • Крайняя чувствительность к низким температурам из-за использования открытых токоведущих поверхностей: выпадение конденсата может привести к короткому замыканию.
  • Низкий диапазон входных напряжений – от 150 до 260 Вольт
  • Износ токосъёмных элементов, вследствие чего требуется периодическая их замена.
  • Отсутствие способностей переносить перегрузку.
  • Наличие шумов в работе.

Электронный стабилизатор напряжения

Электронные стабилизаторы напряжения отвечают за качественное электроснабжение при помощи электронных ключей-симисторов, которыми осуществляется переключение обмотки трансформатора. Их деятельностью руководит процессор, в который заложена специальная программа. Прибор производит замер параметров напряжения на выходе и входе и на основе проведенного анализа обстановки принимает самостоятельное решение о включении того или иного симистора. Такой принцип действия позволил сделать работу устройства практически бесшумной, долговечной и не нуждающейся в дополнительном сервисном обслуживании.

Подобные стабилизаторы отличаются большим быстродействием, благодаря чему практически повсеместно используются для защиты дорогостоящего и крайне чувствительного оборудования, которому требуются повышенные гарантии на качество энергоснабжения. Также в качестве преимуществ необходимо рассматривать и надежную работу данных приборов при низких температурах.

В дополнение к вышесказанному, можно выделить иные отличительные особенности устройства, в том числе связанных с

  • Широким диапазоном входных напряжений – от 100 до 300В;
  • Перегрузочной способностью – до 400% в некоторых сериях;
  • С использованием для комплексной нагрузки.
  • Сложность симисторов в управлении при определенных помехах может привести к сбоям в системе, когда один из электронных ключей не успевает отключиться и возникает встречный ток.
  • Наиболее высокая стоимость данного прибора.

Автоматические

Автоматические стабилизаторы способны выполнять свои действия без контроля со стороны оператора.

Подобные устройства достаточно близки к электронным, так как их деятельность также управляется микропроцессором со специальной программой.

Используя показания датчиков, которые осуществляют замер входящего напряжения, производятся соответствующие вычисления по количеству добавляемых или отключаемых обмоток трансформатора.

Основным отличием является использование сервоприводов и электродвигателя, который выполняет перемещения контактов.

В результате такого сочетания автоматические стабилизаторы напряжения обладают преимуществами электронных и механических приборов. В частности, по высокому уровню точности напряжения – до 1 Вольта, а также по большому быстродействию. Занимают они и среднее положение по стоимости между двумя назваными типами стабилизаторов.

  • Приобретать следует только у ответственного поставщика, т.к. высок риск покупки устройства с некачественно изготовленными сервоприводами.
  • Износ механических движущихся частей.
  • Необходимость проведения регулярных обслуживающих мероприятий.

Феррорезонансные

Феррорезонансные стабилизаторы работают по принципу электромагнитных колебаний, которые происходят в контуре трансформатора и индуктивности. Вследствие этого им абсолютно не страшны различные помехи, которые могут создаваться работающим оборудованием.

Основывается принцип их работы на стабилизации посредством насыщения железа, неспособного передавать магнитный поток к выходной катушке от входной. Вдобавок установлена и дополнительная катушка, отвечающая за гашение магнитного потока в сердечнике в зависимости от нагрузки. Благодаря используемому в системе конденсатору производится максимально точное выравнивание выдаваемой мощности.

Высокая надежность и эффективность приводит к тому, что данные модели применяются практически в любых условиях для стабилизации напряжения в крайне широком диапазоне. Выгодно отличаются подобные приборы и по своей стоимости.

  • Высокий уровень шума.
  • Качество стабилизации напрямую зависит от величины нагрузки.
  • На сегодняшний день недостаточная скорость реагирования.

Мощный стабилизатор напряжения своими руками: принципиальные схемы + поэтапная инструкция сборки

Изготовление самодельных стабилизаторов напряжения – практика довольно частая. Однако по большей части создаются стабилизирующие электронные схемы, рассчитанные на относительно малые выходные напряжения (5-36 вольт) и относительно невысокие мощности. Устройства используются в составе бытовой аппаратуры, не более того.

Мы расскажем, как сделать мощный стабилизатор напряжения своими руками. В предложенной нами статье описан процесс изготовления устройства для работы с напряжением сети 220 вольт. С учетом наших советов вы без проблем самостоятельно справитесь со сборкой.

Стабилизация напряжения бытовой сети

Стремления обеспечить стабилизированное напряжение бытовой сети – явление очевидное. Такой подход обеспечивает сохранность эксплуатируемой техники, зачастую дорогостоящей, постоянно необходимой в хозяйстве. Да и в целом, фактор стабилизации – это залог повышенной безопасности эксплуатации электрических сетей.

Для бытовых целей чаще всего приобретают стабилизатор для газового котла, автоматика которого требует подключения к электропитанию, для холодильника, насосного оборудования, сплит систем и подобных потребителей.

Решить подобную задачу можно разными способами, самый простой из которых – купить мощный стабилизатор напряжения, изготовленный промышленным способом.

Предложений стабилизаторов напряжения на коммерческом рынке масса. Однако нередко возможности приобретения ограничиваются стоимостью устройств или другими моментами. Соответственно, альтернативой покупке становится сборка стабилизатора напряжения своими руками из доступных электронных компонентов.

При условии обладания соответствующими навыками и знаниями электромонтажа, теории электротехники (электроники), разводки схем и пайки элементов самодельный стабилизатор напряжения можно реализовать и успешно применять на практике. Такие примеры есть.

Схемные решения стабилизации электросети 220В

Рассматривая возможные схемные решения под стабилизацию напряжения с учётом относительно высокой мощности (не менее 1-2 кВт), следует иметь в виду разнообразие технологий.

Существует несколько схемных решений, которыми определяются технологические способности приборов:

  • феррорезонансные;
  • сервоприводные;
  • электронные;
  • инверторные.

Какой вариант выбрать, зависит от ваших предпочтения, имеющихся материалов для сборки и навыков работы с электротехническим оборудованием.

Вариант #1 – феррорезонансная схема

Для самостоятельного изготовления самым простым вариантом схемы видится первый пункт списка – феррорезонансная схема. Она работает на использовании эффекта магнитного резонанса.

Конструкцию достаточно мощного феррорезонансного стабилизатора допустимо собрать всего на трёх элементах:

Однако простота в данном варианте сопровождается массой неудобств. Конструкция мощного стабилизатора, собранная по феррорезонансной схеме, получается массивной, громоздкой, тяжелой.

Вариант #2 – автотрансформатор или сервопривод

Фактически речь идет о схеме, где используется принцип автотрансформатора. Трансформация напряжения автоматически осуществляется за счет управления реостатом, ползунок которого перемещает сервопривод.

В свою очередь сервопривод управляется сигналом, получаемым, к примеру, от датчика уровня напряжения.

Примерно по такой же схеме действует устройство релейного типа с той лишь разницей, что коэффициент трансформации меняется, в случае надобности, подключением или отключением соответствующих обмоток с помощью реле.

Схемы подобного рода выглядят уже более сложными технически, но при этом не обеспечивают достаточной линейности изменения напряжения. Собрать вручную прибор релейный или на сервоприводе допустимо. Однако разумнее выбрать электронный вариант. Затраты сил и средств практически одинаковые.

Вариант #3 – электронная схема

Сборка мощного стабилизатора по схеме электронного управления при обширном ассортименте радиодеталей в продаже становится вполне возможной. Как правило, такие схемы собираются на электронных компонентах – симисторах (тиристорах, транзисторах).

Также разработан целый ряд схем стабилизаторов напряжения, где в качестве ключей используются силовые полевые транзисторы.

Изготовить мощный аппарат полностью под электронным управлением руками неспециалиста достаточно сложно, лучше купить готовое устройство. В этом деле без опыта и знаний в сфере электротехники не обойтись.

Под самостоятельное производство рассматривать этот вариант целесообразно, если имеется сильное желание построить стабилизатор, плюс наработанный опыт электронщика. Далее в статье рассмотрим конструкцию электронного исполнения, пригодную для изготовления своими руками.

Подробные инструкции по сборке

Рассматриваемая под самостоятельное изготовление схема, скорее является гибридным вариантом, так как предполагает использование силового трансформатора совместно с электроникой. Трансформатор в данном случае применяется из числа тех, что устанавливались в телевизорах старых моделей.

Правда в ТВ приёмниках, как правило, ставились трансформаторы ТС-180, тогда как для стабилизатора требуется как минимум ТС-320 чтобы обеспечить выходную нагрузку до 2 кВт.

Шаг #1 – изготовление корпуса стабилизатора

Для изготовления корпуса аппарата подойдёт любой подходящий короб на основе изолирующего материала – пластмассы, текстолита и т.п. Главный критерий – достаточность места под размещение силового трансформатора, электронной платы и других компонентов.

Также корпус допустимо изготовить из листового стеклотекстолита, скрепив отдельные листы с помощью уголков или иным способом.

Короб стабилизатора необходимо оснастить пазами под установку выключателя, входного и выходного интерфейсов, а также других аксессуаров, предусмотренных схемой в качестве контрольных или коммутационных элементов.

Под изготовленный корпус нужна плита-основание, на которую «ляжет» электронная плата и будет закреплён трансформатор. Плиту можно сделать из алюминия, но следует предусмотреть изоляторы под крепёж электронной платы.

Шаг #2 – изготовление печатной платы

Здесь потребуется изначально спроектировать макет на размещение и связку всех электронных деталей согласно принципиальной схеме, кроме трансформатора. Затем по макету размечают лист фольгированного текстолита и рисуют (отпечатывают) на стороне фольги созданную трассировку.

Далее вытравливают плату при помощи соответствующего раствора (электронщикам метод травления плат должен быть знаком).

Полученный таким способом печатный экземпляр разводки зачищают, облуживают оловом и производят монтаж всех радиодеталей схемы с последующей пайкой. Так выполняется изготовление электронной платы мощного стабилизатора напряжения.

В принципе, можно воспользоваться сторонними услугами по травлению печатных плат. Этот сервис вполне приемлем по цене, а качество изготовления «печатки» существенно выше, чем в домашнем варианте.

Шаг #3 – сборка стабилизатора напряжения

Укомплектованная радиодеталями плата подготавливается для внешней обвязки. В частности, от платы выводятся линии внешней связи (проводники) с другими элементами – трансформатором, выключателем, интерфейсами и т.д.

На опорную плиту корпуса устанавливают трансформатор, соединяют с трансформатором цепи электронной платы, закрепляют плату на изоляторах.

Останется только подключить к схеме внешние элементы, смонтированные на корпусе, установить ключевой транзистор на радиатор, после чего корпусом закрывают собранную электронную конструкцию. Стабилизатор напряжения готов. Можно приступать к настройке с дальнейшими испытаниями.

Принцип работы и тест самоделки

Регулирующим элементом электронной схемы стабилизации выступает мощный полевой транзистор типа IRF840. Напряжение для обработки (220-250В) проходит первичную обмотку силового трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD1 и поступает на сток транзистора IRF840. Исток этого же компонента соединен с минусовым потенциалом диодного моста.

Часть схемы, в которую включена одна из двух вторичных обмоток трансформатора, образуется диодным выпрямителем (VD2), потенциометром (R5) и другими элементами электронного регулятора. Этой частью схемы формируется управляющий сигнал, который поступает на затвор полевого транзистора IRF840.

На случай повышения напряжения питающей сети управляющим сигналом понижается напряжение затвора полевого транзистора, что приводит к закрытию ключа. Соответственно, на контактах подключения нагрузки (XT3, XT4) возможное повышение напряжения ограничивается. Обратным вариантом работает схема на случай понижения сетевого напряжения.

Настройка прибора особой сложностью не отличается. Здесь потребуется обычная лампа накаливания (200-250 Вт), которую следует включить на клеммы выхода прибора (X3, X4). Далее вращением потенциометра (R5) напряжение на отмеченных клеммах доводят до уровня 220-225 вольт.

Выключают стабилизатор, отключают лампу накаливания и включают прибор уже с полноценной нагрузкой (не выше 2 кВт).

После 15-20 минут работы вновь отключают аппарат и производят контроль температуры радиатора ключевого транзистора (IRF840). Если нагрев радиатора существенный (более 75º), следует подобрать более мощный теплоотводящий радиатор.

Если процесс изготовления стабилизатора показался вам слишком сложным и нерациональным с практической точки зрения, без особых проблем можно найти и приобрести устройство заводского исполнения. Правила и критерии выбора стабилизатора на 220 В приведены в рекомендуемой нами статье.

Выводы и полезное видео по теме

В видеоролике ниже рассматривается одна из возможных конструкций стабилизатора домашнего изготовления.

В принципе, можно взять на заметку этот вариант самодельного аппарата стабилизации:

Сборка блока, стабилизирующего сетевое напряжение, своими руками возможна. Это подтверждается многочисленными примерами, когда радиолюбители с небольшим опытом вполне успешно разрабатывают (или применяют существующую), готовят и собирают схему электроники.

Трудностей с приобретением деталей для изготовления стабилизатора-самоделки обычно не отмечается. Расходы на производство невысоки и естественным образом окупаются, когда стабилизатор вводят в эксплуатацию.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как собрали стабилизатор напряжения собственными руками. Поделитесь полезной информацией, которая может пригодиться посещающим сайт начинающим электротехникам.

Выбор стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения представляет собой электронные или электромеханические устройства, которые предназначены для выравнивания сети в автоматическом режиме при любых его отклонениях от нормы. Это могут быть скачки или перепады питания в большую или меньшую сторону.

Для обычной бытовой сети нормальным значением является 220 Вольт, а для промышленной трехфазной – 330 Вольт. Именно стабилизирующие аппараты обеспечивают правильное и надежное питание и предохраняют всю технику, которая к ней подключена, от разнообразных поломок и сгорания.

Если у Вас скачет электросеть или ее значение сильно завышено или, наоборот, занижено и Вам необходимо купить технику для стабилизирования электросети – обращайтесь в интернет-магазин «Борн СПб». У нас представлен широкий выбор защитного оборудования для разных нужд и потребностей.

Принцип работы

На сегодняшний день подобная техника все больше набирает популярность, их приобретают не только промышленные компании, различные мастерские и офисы, но и владельцы квартир и загородных участков. В зависимости от предполагаемого источника нагрузки они делятся на однофазные и трехфазные агрегаты.

При этом первые отличаются более простыми функциями и более доступной ценой, однако совершенно не подходят для использования, если в электросети есть хотя бы один трехфазный прибор.

На российском рынке представлено большое количество вариантов устройств. В настоящий момент все чаще в приборах такого вида устанавливается автотрансформатор, который и отвечает за преобразование и стабильность тока в сети.

Раньше регулировать его зачастую приходилось вручную, или же его настройка осуществлялась при помощи примитивной платы, как правило аналоговой. Сейчас технологии продвинулись далеко вперед, и производители начали устанавливать в своих аппаратах мощные процессоры, которые отвечают практически за все функции, выполняемые техникой.

Однако, основной функцией процессора остается измерение сетевого напряжения на входе и выходе, анализ всех полученных данных и исправление соответствующих параметров при возникновении такой необходимости.

Оборудование отличается высоким качеством и обеспечивает высокий уровень эффективности даже в самых сложных условиях. При этом все приборы находятся в идеальном соотношении цены и качества, что позволяет удовлетворить требования даже самого взыскательного покупателя.

Поэтому покупая оборудование Ресанта, Вы получаете надежного помощника для решения любых проблем и задач, связанных с электропитанием. Стоит также отметить, что прямых аналогов отечественного производства по совокупности конструктивных особенностей и соотношению цены и качества на электротехническом рынке России на данный момент не существует.

Функции

Фирма, производящая данные аппараты, постоянно развивается, следит за мировыми тенденциями и исследованиями и разрабатывает свои новые, наиболее совершенные технологии, позволяющие создавать все более функциональные аппараты.

  • Защита всех электрических приборов от сетевых скачков и перегрузок;
  • Защита от коротких замыканий и разрядов молний;
  • Системный контроль входного или выходного тока;
  • Наличие фильтров, подавляющих помехи и сетевые искажения;
  • Автоматическое включение при переходе в установленный заранее диапазон;
  • Поддержание даже в условиях длительных скачков электросети.

Особенности

Перед тем как купить технику для многие задаются вопросом: «Какой тип лучше?». Универсального ответа применительно ко всем сразу нет. Все очень индивидуально и во многом зависит от Ваших условий и предпочтений, а также от того для каких целей приобретается аппарат. В этой статье мы постараемся помочь Вам определиться с выбором и рассказать об основных особенностях данного типа техники и сферах их применения.

  1. Однофазные или трехфазные;
  2. Электромеханические или электронные;
  3. Бытовые или промышленные;
  4. Переменного или постоянного напряжения;
  5. Последние делятся на линейные и импульсные, причем последние отличаются тем, что тока подается импульсами, а не постоянно;
  6. Линейные же в свою очередь бывают параллельными или последовательными.

Если с фазами все более или менее понятно, то чем отличается техника из второго пункта не совсем ясно. А между тем разница между ними довольно большая, и заключается она в самом принципе действия, на котором построена данная техника.

Электромеханические аппараты Ресанта

Это приборы, которые произведены на основе автотрансформатора, включенного в вольтодобавочный трансформатор. Проще говоря, это обычная катушка с витками медной проволоки и специальным электромагнитным механизмом с так называемым ползунком.

Принцип действия такого прибора заключается в том, что при заниженных показателях напряжения на входе, ползунок движется вверх до тех пор, пока на выходе не будет получено нормальное значение. Если же оно выше нормы, то ползунок перемещается вниз.

Подобные агрегаты отличаются высоким уровнем точности выходного напряжения (2-4%), плавностью регулировки тока, низкими шумовыми характеристиками и отличной способностью выдерживать даже очень сильные перегрузки.

Устройства электронного типа

Эти модели представляют собой устройства, построенные на базе микропроцессора, который отвечает за управление основными параметрами. Выравнивание электросети в данном случае происходит постепенно и ступенчато, а погрешность может составлять уже не более 10%.

К плюсам данного вида техники можно отнести их быстроту работы и довольно широкий диапазон входного напряжения, которое подается без каких-либо помех или искажений.

Как правило, на таких аппаратах часто присутствуют цифровые индикаторы и дисплей, на котором отображаются все текущие настройки.

Покупка оборудования

На нашем сайте Вы можете найти широкий ассортимент техники. Однако наибольшей популярностью среди них пользуются аппараты Ресанта, предназначенные для автоматического поддержания нормального вольтажа электросети, как в бытовых условиях, так и на крупных предприятиях с большими электронагрузками.

Как и при покупке любого технически сложного устройства, прежде чем его приобрести необходимо определить, для каких целей и задач будет предназначаться аппарат, какие проблемы он призван решать и устранять. Далее для того, чтобы правильно выбрать определенную модель, необходимо определиться и ответить на три основных вопроса:

  • В какой сети планируется эксплуатация (однофазной 220 В или трехфазной 380 В)?
  • Какова сумма всех мощностей подключенных электрических приборов? (обратите внимание, что должно быть 20-30% в запасе для подключения в будущем дополнительной техники и их последующей плавной работы).
  • В каких условиях будет использоваться аппарат (при резких скачках или при постоянном повышенном/пониженном вольтаже)?

Модели компании Ресанта

Обычные бытовые агрегаты, работающие от 220-вольтовой сети, конечно, будут стоить значительно меньше, чем приборы, которые предназначены для эксплуатации в 380-вольтовой трехфазной сети. Это зависит от особенностей самого механизма работы, номинальной мощности и набора опциональных возможностей самого устройства.

Каждый электрик должен знать:  Кто отвечает за опоры ЛЭП во дворе многоквартирного дома

В линейке Ресанта представлено большое количество моделей, начиная от самых простых бюджетных вариантов и заканчивая мощными стабилизирующими установками для общепромышленных нужд, среди которых Вы обязательно сможете подобрать для себя наиболее подходящий вариант решения Ваших проблем. Весь ассортиментный ряд агрегатов данного производителя представлен в виде нескольких серий, которые отличаются по типу установленного в них механизма и по своему предназначению. При этом каждая серия имеет как небольшие компактные варианты со стандартным набором функций, так и модели, с гораздо большей мощностью, а также с более продвинутыми техническими характеристиками и функциональными возможностями.

Как выбрать аппарат в компании Борн:

Чтобы помочь Вам определиться с покупкой необходимого устройства, ниже мы рассмотрим несколько ситуаций, наиболее часто встречающихся в повседневной жизни.

  • Вы ищете технику для загородного дома, но приезжаете туда только по выходным и хотите потратить на покупку минимум средств. В таком случае, обратите внимание на Ресанта С1000, обладающий хоть и минимальным стандартным набором функций, но гарантирующий надежную работу при низкой стоимости.
  • Если Вам нужен эффективный и недорогой аппарат для дачи или небольшого дома, способный выдержать морозы, то Вам подойдет серия АСН. Например, ACH-5000/1-Ц характеризующаяся стандартным диапазоном входного напряжения от 140 В до 260 В, сравнительно небольшой для релейных агрегатов погрешностью в 4% и устойчивостью к низким температурам.
  • В том случае если у Вас дома или в офисе постоянно происходят резкие скачки электросети, то стоит обратить внимание на Ресанта серии LUX, например, на прибор ACH-500Н/1-Ц. Данная модель выгодно отличается тем, что предназначена для крепления на стену, имеет цифровой дисплей с индикаторами параметров работы, охватывает стандартный диапазон тока, но имеет более высокую погрешность (около 8%).
  • Если Вам необходимо оборудование, которое будет выравнивать постоянное низкое напряжение, то можете смело приобретать СПН-5500 с вольтажом от 90 до 260, функцией естественного охлаждения и защитой от высоких скачков. Эта модель представлена как в напольном, так и в настенном исполнении. Причем последний вариант более компактен и позволяет монтировать его на небольшой площади, а провода не путаются под ногами.
  • При поиске решения для защиты чувствительного оборудования, например, дорогостоящей аудио- или фототехники, медицинских или серверов, лучше покупать прибор, выравнивающий ток с наименьшей погрешностью. Среди представленных на нашем сайте товаров – Ресанта ACH-10000/1-ЭМ, относящийся к электромеханическому типу аппаратов.
  • Если Вам необходима стабилизация в трёхфазной электросети приобретайте оборудование, которое специально для этого предназначено. В нашем каталоге Вы можете увидеть как электронные, так и электромеханические устройства, например, ACH-6000/3-ЭМ или ACH-30000/3-Ц.

При возникновении каких-либо вопросов и уточнений Вы можете также обратиться за помощью к нашим специалистам, которые подберут для Вас наиболее оптимальное решение в соответствии со всеми Вашими желаниями и требованиями. Звоните нам по бесплатному телефону: 8-800-700-85-87, или отправляйте запрос на эл. почту: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Мы работаем со многими производителями напрямую, именно это обеспечивает такую низкую цену все оборудование.

Наш каталог постоянно расширяется. Добавляются модели, которые пользуются заслуженным спросом, как на российском, так и на зарубежном рынке. Для Вашего удобства и для быстрой ориентации в широком ассортименте товаров на нашем сайте представлен фильтр по основным параметрам, поиск по сайту, а также представленные в соответствующем разделе самые популярные товары.

Обращайтесь в наш интернет-магазин «Борн СПб», чтобы не прогадать с покупкой!

Стабилизаторы напряжения и тока

Лекция 8

2.4 Стабилизаторы напряжения и тока.

2.4.1 Принцип стабилизации. Виды стабилизаторов.

Величина напряжения на выходе выпрямителей, предназначенных для питания различных РТУ, может колебаться в значительных пределах, что ухудшает работу аппаратуры. Основными причинами этих колебаний являются изменения напряжения на входе выпрямителя и изменение нагрузки. В сетях переменного тока наблюдаются изменения напряжения двух видов: медленные, происходящие в течение от нескольких минут до нескольких часов, и быстрые, длительностью доли секунды. Как те, так и другие изменения отрицательно сказываются на работе аппаратуры. Например, ЛБВ вообще не могут работать без стабилизации напряжения. Для обеспечения заданной точности измерительных приборов (электронных вольтметров, осциллографов и др.) также необходима стабилизация напряжения. Стабилизатором напряжения называется устройство, поддерживающее напряжение на нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах. Стабилизатором тока называется устройство, поддерживающее ток в нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах. Стабилизатор одновременно со своими основными функциями осуществляет и подавление пульсаций. Качество работы стабилизатора оценивается коэффициентом стабилизации, равным отношению относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора: (1) Качество стабилизации оценивается также относительной нестабильностью выходного напряжения (2) Внутреннее сопротивление (3) Коэффициент сглаживания пульсаций (4) где Uвх

— амплитуды пульсации входного и выходного напряжений соответственно. Для стабилизаторов тока важны следующие параметры: Коэффициент стабилизации тока по входному напряжению (5) Коэффициент стабилизации при изменении сопротивления нагрузки (6) Коэффициент полезного действия определяется для всех типов стабилизаторов по отношению входной и выходной активных мощностей (7) Существуют два основных метода стабилизации: параметрический и компенсационный. Параметрический метод основан на использовании нелинейных элементов, за счёт которых происходит перераспределение токов и напряжений между отдельными элементами схемы, что ведёт к стабилизации. Структурная схема параметрического стабилизатора состоит из двух элементов — линейного и нелинейного.

При изменении напряжения на входе стабилизатора в широких пределах ( ) напряжение на выходе изменяется в значительно меньших пределах ( ) Параметрические стабилизаторы напряжения строятся на основе кремниевых стабилитронов. В кремниевом стабилитроне при определённом Uст развивается лавинный пробой p-n перехода (см. рисунок (а)). Обычно рабочую ветвь изображают при ином расположении осей (см. рисунок (б)). Рабочий участок ограничен предельно допустимым по тепловому режиму Imax.

В параметрическом стабилизаторе переменного напряжения линейным элементом служит конденсатор, а нелинейным — дроссель насыщения. Компенсационный стабилизатор отличается наличием отрицательной обратной связи, посредством которой сигнал рассогласования усиливается и воздействует на регулируемый элемент, изменяя его сопротивление, что ведёт к стабилизации. Компенсационные стабилизаторы, в которых регулируемый транзистор постоянно (непрерывно) находится в открытом состоянии, называются линейными или с непрерывным регулированием. В импульсном стабилизаторе регулируемый транзистор работает в ключевом режиме.

2.4.2 Параметрический стабилизатор постоянного напряжения

Стабилизатор состоит из стабилитрона и гасящего резистора Rг (см. рисунок).

По I и II законам Кирхгофа (8) Согласно 001: Подставим в эту формулу уравнения (8):

Поскольку rст >1, то (9)

Кст увеличивается при уменьшении rст и увеличении Rг. Но при увеличении Rг нужно увеличивать Uвх. Поэтому нельзя получить очень высокий Кст. Обычно Кст не превышает нескольких десятков. Существует предельно достижимый для данного стабилитрона коэффициент стабилизации , где Но при увеличении Rг возрастает Rг и потери мощности, снижается КПД: (10) = 20-30%, что объясняется значительными потерями мощности в гасящем резисторе и самом стабилитроне. Поэтому простую схему со стабилитроном применяют для стабилизации напряжения на нагрузках, потребляющих очень малую мощность. Существенным недостатком кремниевых стабилитронов является изменение напряжения пробоя при изменении температуры. Это изменение можно выразить линейной зависимостью: (11) где — абсолютный температурный коэффициент. Стабилитроны с Uст 5В — положительный . Относительный температурный коэффициент: Для уменьшения температурной нестабильности используют схемы с температурной компенсацией. Наиболее простая схема предполагает использование одного или нескольких полупроводниковых диодов, смещённых в прямом направлении. У открытых p-n переходов отрицателен, поэтому такой способ пригоден для стабилитронов с Uст>5В. Включение термокомпенсирующих диодов приводит к росту внутренннего сопротивления ветви со стабилитроном: , где — внутреннее сопротивление термокомпенсирующего диода. Кст немного уменьшается. Другой способ заключается в использовании стабилитронов с внутренней термокомпенсацией, представляющих собой два p-n перехода, включенных навстречу друг другу и выполненных на одном кристалле. Это прецизионные стабилитроны 2С108В, 2С116В, 2С190Д с ТКН=±0,0005% / о C на градус, и другие. Параметрический стабилизатор можно умощнить, включив стабилитрон в базовую цепь эмиттерного повторителя (см. рисунок).

Таким образом, мощность нагрузки увеличена, а нестабильность снижена, так как базовый ток изменяется очень слабо в процессе стабилизации. В качестве параметрических стабилизаторов постоянного тока используют нелинейные элементы, ток которых мало зависит от напряжения, приложенного к ним. В качестве такого элемента можно использовать полевой транзистор. Если Uзи=const, то Iс

const (см. рисунок). В нашем случае затвор и исток закорочены (см. рисунок).

Стабилизатор тока применяют в параметрических стабилизаторах напряжения для стабилизации входного тока. Включение стбилизатора тока вместо гасящего сопротивления даёт возможность повысить Кст:

, где — дифференциальное сопротивление канала полевого транзистора.

КПД также повышается. Традиционные стабилитроны не охватывают весь диапазон напряжений. Для получения требуемого Uвых>Uст используются операционные усилители (см. рисунок).

Например: Uст=9В, Uвых=10В. R1=1кОм, R2=9кОм. Для Iст=10мА Rо=1/(10*(1/1000))=100 Ом. Всвязи с тем. что простой стабилитрон не отвечает требованиям, предъявляемым к источникам опорного напряжения (ИОН), были разработаны СИМС (стабилитронные ИМС), которые имеют два (или три) вывода и выполнены как обычный стабилитрон, хотя в действительности они являются ИМС, содержащей пассивные и активные элементы. Все СИМС можно разделить на три группы: температурно-компенсированные СИМС; температурно-стабилизированные; опорные источники с напряжением запрещённой зоны ( bandgap ИОН). Температурно-компенсированные — 1009ЕН1. В неё входят 9 транзисторов и резисторы. Uст=31-35 В, Iст=5 мА, ТКН 0,006 % / о C. Предназначены для питания варикапов. Температурно-стабилизированные ИОН содержат интегральный стабилитрон, а также прецизионный термостат, управляемый датчиком температуры (ДТ — переход БЭ транзистора). Термостат обеспечивает постоянную температуру кристалла интегрального стабилитрона при помощи нагревательной схемы, дополненной датчиком температуры. ТКН до 0,00005 % / о C, что на порядок меньше, чем у любого стабилитрона. 2С483 (аналог LM199 фирмы National Semiconductor). Опорные источники с напряжением запрещённой зоны состоят из биполярных транзисторов и резисторов. В них используется принцип термокомпенсации Uбэ падением напряжения на резисторе с положительным ТКН. Uвых=1,22 В, Еотс

0,7 В. Для изменения значения Uвых введена схема с ОУ. На этом принципе выполнен регулируемый интегральный стабилитрон типа 142ЕН19 (аналог TL431 фирмы Texas Instruments). ТКН=0,0003 % / о C, Uвых=2,5-36 В, rдиф=0,2 Ом,Iнmax=100 мА. Эти параметры намного лучше, чем у прецизионных стабилитронов.

Выбор стабилизатора напряжения

Не секрет, что бытовая техника работает от электрического тока. Включая свой компьютер или телевизор в розетку, многие не задумываются о том, что же заставляет их работать. К сожалению, качество электрических сетей очень часто далеко от идеала. А ведь от правильного электроснабжения зависит работоспособность бытовых приборов. Поэтому многие рано или поздно задумываются о стабилизаторе напряжения.

Стабилизатор напряжения – это устройство, предназначенное для поддержания выходного напряжения в определенных (узких) пределах, при сильных изменениях входного напряжения.

Например, при 190В эффективность работы микроволновой печи ниже, чем при 220В. Для того чтобы привести напряжение питания к значениям близким к 220В, и используются стабилизаторы напряжения. Они работаю как при пониженном ( 220В) входном напряжении.

Внешний вид и габаритные размеры стабилизаторов различны. Вот лишь некоторые из них:

Если вы встали перед выбором стабилизатора напряжения, то попробуем разобраться, какие же они бывают и в чем их различия.

Первое на что необходимо обратить внимание – это тип питающей сети. Различают стабилизаторы:

— для однофазных электрических сетей (220В);

— для трехфазных электрических сетей (380В).

В большинстве частных домов и квартир смонтирована однофазная сеть.

Следующим определяющим параметром для выбора служит мощность стабилизатора. Необходимо определить какую технику вы хотите защитить (вы можете подключить к стабилизатору один или несколько потребителей), и определить его (их) мощность. Обычно эта характеристика указана в паспорте устройства или на одной из его стенок. При этом необходимо учитывать, что такие потребители как холодильники, насосы и т.п. при запуске потребляют мощность в несколько раз большую, чем при работе, и очень часто этот параметр не указан. Рассчитав мощность потребителей, можно узнать какой мощности потребуется стабилизатор, при этом желательно, чтобы мощность последнего была на 10-15% больше мощности нагрузки.

Мощность стабилизатора можно определить по его модели. В названии указываются числа – 1000, 5000 и т.д. Они означают полную мощность устройства и измеряются в ВА (вольт-ампер), в отличие от привычной нам активной мощности измеряемой в Вт. Величина активной мощности можно найти в инструкции, или на коробке от стабилизатора, так же возможно высчитать ее приблизительную величину умножив мощность в ВА на коэффициент 0,6.

Существует несколько различных видов стабилизаторов напряжения, различающихся схемотехникой.

1. Релейные стабилизаторы. Состоят из автотрансформатора с несколькими выводами, реле, и контроллера. Одной из отличительных особенностей данного типа, является ступенчатое изменение выходного напряжения.

В зависимости от напряжения на входе, выводы катушки переключаются с помощью реле, тем самым формируя нужное напряжение на выходе стабилизатора. Чем больше количество выводов у автотрансформатора (и реле соответственно), тем плавне осуществляется регулировка и точнее выходное напряжение.

· Высокий КПД – до 99%.

· Широкий диапазон стабилизации входного напряжения — от 100 до 290 Вольт.

· Высокая сопротивляемость перегрузкам – двукратная перегрузочная способность на время до 4 секунд.

· Недолговечность – в процессе работы реле, происходит их механический износ, и соответственно постепенное уменьшение ресурса.

· Вероятность обрыва – существует вероятность отгарания контактов реле.

· Высокие показатели погрешности — бывают погрешности на выходе вплоть до 15%.

· Шум при работе – переключение реле происходит с характерным щелчком.

· Не всегда подходит для ламп накаливания — при точности выходного напряжения более 3% регулировка выходного напряжения будет видна по изменяющейся яркости ламп.

2. Электронные ступенчатые (Симисторные/тиристорные). Аналогичны по устройству релейным аппаратам, с той лишь разницей, в регулировке напряжения вместо реле применяются симисторы/тиристоры.

· Быстродействие – реакция на изменение входного напряжения всего порядка 10мсек.

· Большой КДП – до 98%.

· Большой срок службы — это самые долговечный вид стабилизаторов напряжения. При соблюдении условий эксплуатации, прибор может прослужить до 10 лет.

· Выдерживает большие перегрузки — при 20% — 12 часов, при 100% – 1 минута.

· Цена – немного дороже релейных и электромеханических приборов.

· Не всегда подходит для ламп накаливания — при точности выходного напряжения более 3% регулировка выходного напряжения будет видна по изменяющейся яркости ламп.

3. Электромеханический (сервоприводный) стабилизатор. Характерной особенностью данного типа устройств является плавное регулирование выходного напряжения. Это достигается за счет того, что его регулировка производится электродвигателем с графитовой щеткой.

· Плавная регулировка напряжения.

· Высокая точность регулирования.

· Не искажает синусоиду выходного тока.

· Широкий диапазон входного напряжения — от 130 до 260 Вольт.

· Выдерживает большие перегрузки.

· Небольшой срок службы – ввиду наличия движущихся деталей в устройстве стабилизатора, и их физического износа.

· Ограниченность использования – рабочая температура прибора находится в пределах от -5 до +40°С. Выход за эти пределы приводит к неработоспособности стабилизатора.

· Шумность – при работе сервопривода создается характерный шум.

· Низкая скорость реакции на изменение входного напряжения – скорость передвижения щеток в приборе физически ограничена.

4. Стабилизаторы с двойным преобразованием. Принцип работы, и главная отличительная черта таких стабилизаторов – преобразование входного переменного тока в постоянный, с последующим преобразованием в выходной переменный.

· Надежность – стабильная работа как на минимальных, так и на максимальных нагрузка.

· Отсутствие помех – близкая к идеальной синусоидальная форма выходного тока.

· Большой срок службы — до 10-15 лет, в виду отсутствия движущихся частей.

· Низкий уровень шума.

· Широкий диапазон входного напряжения — от 120 до 300 В.

· Высокая скорость реакции на изменение входного напряжения.

· Низкий КПД — при 100% нагрузке всего около 90%.

5. Стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Вся работа по преобразованию и стабилизации напряжения осуществляется полупроводниковыми компонентами.

· Высокая скорость реакции на изменение входного напряжения.

· Высокая точность корректировки.

· Плавное включение нагрузки. Стабилизатор данного вида можно применять, в том числе и для сварочного оборудования.

· Низкая чувствительность к качеству электропитания.

· Модельный ряд достаточно скромен – число моделей таких стабилизаторов гораздо меньше, чем например релейных.

· Сложность – использование большого числа компонентов снижает надежность устройства.

Перечислим, на какие характеристики стабилизатора стоит обратить внимание при покупке.

Диапазон входного напряжения. Определяет минимальное и максимальное значение входного напряжения, при котором стабилизатор выполняет свои функции. Важный показатель, поскольку, если прибор рассчитан на работу от 180В, а напряжение в вашей розетке часто опускается ниже этого значения, стабилизатор просто не будет работать.

Точность стабилизации. Характеризует отклонение выходного напряжения от заявленного в характеристиках.

Перегрузочная способность. Возможность стабилизатора выдерживать кратковременные нагрузки, превышающие его нормативную мощность.

Защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе. В случае если мощность нагрузки будет больше мощности стабилизатора на 50-100% в течение большего времени (чем позволяет его перегрузочная способность), или в нагрузке произойдет резкое, ненормативное повышение силы тока (короткое замыкание), то стабилизатор отключается. Если стабилизатор оснащен функцией повторного включения, он снова включится через определенное время. Если перегрузка на выходе отсутствует, стабилизатор продолжит свою работу. Если же нет, то прибор отключится снова, и включится только после устранения причины перегрузки.

Контроль выходного напряжения. При выходе из строя стабилизатора, и/или увеличении выходного напряжения выше допустимых границ, устройство отключает потребителей, для предотвращения их повреждения.

Возобновление работы после возвращения входного напряжения в рабочие пределы. Как ясно из названия, данная функция позволяет стабилизатору возобновлять свою работу, если напряжение на входе возвращается в рабочий диапазон прибора, после выхода из него (превышения или чрезмерного понижения).

Выбор номинала выходного напряжения. Существуют модели позволяющие устанавливать напряжение на выходе стабилизатора (например, 220/230/240В).

Температурный диапазон работы. Температура в помещении, где будет использоваться стабилизатор, должна соответствовать температурному диапазону работы стабилизатора. В противном случае устройство может выйти из строя, или существенно сократиться срок его службы.

Тип и количество розеток. От количества розеток зависит то количество техники, которое можно подключить к стабилизатору, без использования различных разветвителей (их использование крайне не рекомендуется). Тип розеток, напрямую определяет разъем питания потребителей. При несоответствии типов разъемов стабилизатора и подключаемой техники, потребуется покупка специальных переходников.

Стандартные типы розеток стабилизаторов:

— CEE 7 (евророзетка) – самый распространенный тип.

— C13 – наиболее часто встречается в ИБП. На стабилизаторах, в основном, идет совместно с CEE 7. Устройства, оборудованные только розетками С13, слабо распространены.

— Клеммы – используются на приборах, ориентированных в большей степени на стационарную установку. Клеммы могут находиться как внутри, так и снаружи прибора.

Задержка запуска. Возможность установить время, через которое происходит возобновление подачи питания на выходе устройства. Стабилизаторы без этой функции, возобновляют питание потребителей сразу после установления входного напряжения в рабочих пределах. Задержка запуска полезна в случае таких потребителей как холодильник или насос, поскольку частые отключения – включения негативно влияют на их работоспособность.

Жк дисплей. Используется для вывода информации о работе устройства. Например, о номинале входного или выходного напряжения.

Что же касается ценового позиционирования, то стабилизаторы:

— до 1000ВА, обойдутся вам от 1199 до 3799 рублей, подойдут для подключения телевизора или компьютера в средней конфигурации;

— от 1000 до 3000ВА, стоят от 1499 до 12090 рублей. Такие приборы способны питать потребителей в виде «домашних» холодильников или кондиционеров, или несколько приборов, с более низким потреблением, одновременно;

— от 3000 до 5000ВА, от 2599 до 13350 рублей, в этой группе уже появляются стабилизаторы для трехфазных сетей, а также модели полупромышленного назначения;

— от 5000ВА, от 6299 до 43390 рублей, модели повышенной мощности, предназначенные как для бытового, так и для промышленного использования, из-за наличия различных дополнительных механизмов защиты и фильтрации напряжения. В силу большой мощности, габаритные размеры и масса таких приборов достаточно велики.

Разброс цен в категориях обусловлен различными характеристиками выпускаемых моделей. Так более дорогие модели могут похвастаться, более высокими значениями кпд, активной мощности, стабильности выходного напряжения, большим диапазоном входного напряжения, функциями задержки запуска и встроенными фильтрами от различных помех.

Защита от перенапряжения: что лучше стабилизатор или реле контроля напряжения?

На вопрос, что лучше стабилизатор или реле контроля, трудно ответить однозначно. Для каждого случая проблему защиты следует решать с учетом конкретных факторов. Объективно сравнить данные устройства можно только, зная принцип их действия и отличительные особенности.

Отличия реле напряжения от стабилизатора

Современная квартира напичкана многочисленными электрическими и электронными приборами, многие из которых достаточно чувствительны к изменению напряжения. В то же время, даже в крупных городах электрическая сеть грешит нестабильностью, а что говорить о сельской местности. От любого скачка напряжения домашняя электроника может просто выйти из строя.

Каждый электрик должен знать:  Законы Кирхгофа для электрической и магнитной цепи - простое объяснение

Защита бытовой техники от скачков напряжения и перенапряжения в сети обеспечивается в основном двумя типами устройств – стабилизатор и реле контроля максимального и минимального напряжения. Их работа основывается на различных принципах, и выбор проводится с учетом особенностей.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор – это прибор, который поддерживает напряжение на заданном уровне при его колебании в сети в определенных пределах. Обычно в бытовых условиях применяется стабилизатор, удерживающий значение 220 В ±5% при колебании входного сигнала от 160 до 260 В. При скачке за пределы возможностей прибор просто отключает сеть.

Конструктивно стабилизаторы подразделяются на несколько типов. Наиболее распространены приборы ступенчатого типа, включающие трансформатор и силовые ключи (релейные или полупроводниковые). Плавная установка обеспечивается в электромеханических стабилизаторах, в которых трансформатор имеет регулировку первичной и вторичной обмотки. Этот прибор снижает нижний предел входного напряжения до 120-130 В.

Наиболее совершенным, но и самым дорогим, является инверторный стабилизатор, содержащий накопительную ёмкость. Она способна сгладить перепады напряжения в пределах 100-300 В, а выходной сигнал имеет значение 220 В ± (1-3)% с практически идеальной синусоидальной формой.

Реле напряжения

Реле контроля – это устройство, контролирующее нижнюю или верхнюю границу допустимого значения напряжения. Соответственно, существуют реле минимального и максимального напряжения. Для защиты от перенапряжений используется реле максимального напряжения. Если входное напряжение превысит установленное значение (например, 230 В), то нагрузка отключается. При возврате его величины в нужные пределы сеть снова включается.

Чаще используется принцип задержки включения. В таких реле есть настройка времени отключения. Например, если осуществлена установка 2 с, то после истечения этого времени сеть снова включится, и ток поступит на бытовое оборудование.

Надо отметить, что при коротких импульсах скачка реле может не сработать. Для таких случаев существует многофункциональное реле МР-63, которое выполняет роль максимального и минимального реле, а также реагирует на мгновенные импульсы значительной амплитуды.

В чем заключается различие

Предыдущий анализ показывает, что рассматриваемые устройства имеют принципиальные различия. Оба прибора отключают подачу электроэнергии, если напряжение превышает минимально или максимально допустимое значение. Однако, стабилизатор в пределах между экстремальными значениями еще и выравнивает напряжение, поддерживая его на заданном уровне. Реле осуществляет только контроль предельных величин, после чего отключает сеть, но включает снова при исправлении положения.

Таким образом, бытовая техника при использовании стабилизатора не только защищена от скачков напряжения и перенапряжения в сети, но и получает стабильный электросигнал, что повышает её работоспособность. В то же время, нельзя говорить о полном превосходстве стабилизаторов над реле. Для составления полной картины необходимо разобраться со всеми плюсами и минусами этих приборов.

Преимущества использования стабилизаторов

Стабилизаторы имеют ряд несомненных преимуществ:

  1. При скачке напряжения за пределы допустимых значений обеспечивается отключение электросети, что предохраняет технику от сбоев в работе. Пороговые значения можно устанавливать на нужном уровне.
  2. В пределах предельных значений происходит стабилизация напряжения с достаточной точностью. Даже самые простые и дешевые устройства обеспечивают выравнивание в пределах ±5%. Современные электромеханические приборы дают точность 3%, а инверторные устройства – 1%.
  3. Стабилизаторы значительно повышают долговечность бытовой техники и электроники. Улучшается качество показа видеотехники. Прекращается мерцание ламп накаливания, что увеличивает их срок службы.
  4. Широкий выбор по техническим характеристикам. Мощность разных моделей колеблется от 50 до 50 ВА до 150 кВА.
  5. Качественные стабилизаторы практически не влияют на форму сигнала, а инверторные установки даже улучшают синусоиду.
  6. Высокий КПД (98-99%).

Важно! Стабилизаторы имеют простое подключение, а потому для их установки не надо приглашать специалиста. При этом к прибору может подводиться любая фаза трехфазной цепи. При подключении автоматический автомат необходимо устанавливать до ввода в стабилизатор.

Недостатки стабилизаторов

Несмотря на выраженные преимущества стабилизаторов, они имеют серьезные недостатки, ограничивающие их использование:

  1. Значительные размеры. Этот параметр прямо зависит от мощности прибора. Даже при минимальном количестве бытовой техники на входе нужно ставить стабилизатор, который не поместится в стандартный электрический щиток. Для него необходимо выделить отдельное место.
  2. Необходимость эффективного охлаждения аппарата, т.к. при работе его основные элементы и корпус нагреваются.
  3. Высокая цена, возрастающая с увеличением мощности.
  4. Необходимость надежной защиты от пыли и влаги. Электромагнитное поле внутреннего трансформатора активно притягивает пыль, а потому необходимо максимально оградить стабилизатор от запыления.
  5. Повышенный уровень шума, что требует дополнительной звукоизоляции или вынесение стабилизатора за пределы жилого помещения.
  6. Чувствительность электроники стабилизатора к помехам в электрической сети.

Наиболее значительными недостатками стабилизаторов является громоздкость, большой вес и высокая цена. Особенно они чувствительны для устройств мощностью 3 и более кВт, которые необходимы для установки на входе квартиры. При мощности менее 1 кВт эти характеристики находятся в разумных пределах, а потому стабилизаторы чаще применяются в качестве индивидуальной защиты отдельных бытовых приборов. Некоторые современные бытовые электроприборы имеют встроенные стабилизаторы.

Преимущества реле

Несмотря на то, что реле не способны удерживать напряжение в нужных пределах, они достаточно часто применяются в схеме защиты от перенапряжения. Этому способствуют следующие их преимущества:

  1. Гарантированное отключение электричества при критических скачках напряжения. При кратковременной продолжительности такого скачка питания включается сразу после возврата сети в нормальное состояние. Реле уже через 1 с готово снова автоматически включить цепь.
  2. Малые габариты. Вся схема защиты на основе реле легко помещается во входном щитке, даже когда монтируется несколько устройств (минимальное и максимальное реле).
  3. Удобный монтаж. Современные реле выполнены так, чтобы могли устанавливаться на стандартную DIN-рейку, а провод цепи легко и быстро закрепляется в клеммном зажиме. При защите отдельных бытовых приборов можно использовать модель реле, которая просто подключается в розетку.
  4. Доступная цена. Стоимость реле значительно ниже стоимости стабилизатора. Покупка даже нескольких таких устройств обойдется заметно дешевле, чем одного стабилизатора.
  5. Бесшумность работы.

Важно! Для надежной защиты электроники важным параметром считается быстрота ее реакции на опасный импульс. Реле контроля напряжения относятся к специальным устройствам релейной защиты, а потому их срабатывание происходит практически мгновенно.

Недостатки реле

Основной недостаток реле контроля – неспособность выравнивать напряжение. Например, предельные его значения составляют 190-240 В. Если в сети длительно подается напряжение 195 В, то именно оно и будет питать все электроприборы, что, несомненно, скажется на качестве работы видеотехники и накале ламп в осветительной аппаратуре. Такое явление характерно для сельской местности. На долговечность приборов может отразиться и длительная подача напряжения 235 В. Отключение электроэнергии произойдет только при выходе напряжения за предельные значения.

Отсутствие стабилизации напряжения особенно сильно сказывается там, где электрическая сеть далека от идеальной. Нередко его колебания считаются обычным явлением, а это приводит, в частности, к миганию ламп накаливания, что резко снижает их срок службы, влияет на качество освещения и даже на человеческую психику.

Отмечается и другой недостаток. Для обеспечения полной защиты требуется установка, как минимум, двух максимальных реле – минимального и максимального. Схему такого подключения может разработать только человек с соответствующими навыками, а значит, необходимо привлекать специалиста.

Наконец, надежность работы всей бытовой техники в доме существенно зависит от правильности настройки реле контроля. Далеко не всякие скачки напряжения способны существенно повлиять на работу бытовой техники, а вот частое отключение электричества не пройдет незаметно. Пределы лучше устанавливать после консультации со специалистом и с учетом наличия конкретных приборов в доме.

Стабилизатор напряжения — виды устройств

Стандарты поставляемой электрической энергии в различных странах отличаются. Производители электрических приборов придерживаются стандартов, установленных в своих регионах или экономических содружествах. По этой причине не всегда качество поставляемой электрической энергии совпадает с характеристиками прибора или устройства.

Но бывают случаи, когда низкое качество поставляемой энергии обусловлено устаревшим оборудованием, поломкой или перегрузкой системы передачи электрической энергии в конкретном районе или населенном пункте. В таких случаях велик риск поломки электроприборов.

Для защиты электрических приборов от колебаний напряжения существует устройство, которое пропуская через себя электричество, стабилизирует его и электрические приборы получают ток без скачков, и с определенными пределами колебаний. В свою очередь это продлевает срок службы прибора и оберегает его от поломки при перепадах напряжения. Такое устройство так и называется стабилизатор напряжения.

Виды стабилизаторов

Стабилизаторы отличаются между собой принципом действия своей системы стабилизации. Они бывают электромеханическими и электронными. Электронные делятся на симисторные и тиристорные. Электромеханические делятся на релейные и сервоприводные.

Стабилизаторы механические сервоприводные

Стабилизаторы механические сервоприводные стабилизируют электроэнергию при помощи перемещения токосъемника по сервоприводу. Такая система отличается точностью выходного напряжения и относительно низкой ценой. Но есть и существенные недостатки, присутствие механической системы приводит к ее износу и соответственно к ремонтам. Но самый главный недостаток, это низкая скорость действия прибора на перепад электроэнергии, что при резком перепаде может привести к поломке электроприборов.

Стабилизаторы механические релейные

Стабилизаторы механические релейные работают по принципу переключения обмоток при помощи релейного устройства. Такая система отличается большим запасом пусковых токов и относительно низкой ценой. Но так же имеет ряд недостатков, пригорание и залипание контактов на реле, низкая скорость действия и есть ограничения по мощности. Это означает, что при частых скачках напряжения будет выходить из строя реле. А при резком перепаде трансформатор с такой системой может не успеть среагировать на скачок. Что может приводить к выводу из строя электрических приборов.

Стабилизаторы электронные тиристорные

Стабилизаторы электронные тиристорные работают по принципу преобразования тока через тиристоры. Тиристор — это преобразователь переменного тока однонаправленного действия. Это означает, что в отличие от симистера он проводит ток только в одну сторону. Этим и отличаются стабилизаторы тиристорные от симисторных. То есть при системе симисторного стабилизатора работает один симистор, потому что он работает в обе стороны, а при системе тиристорного стабилизатора работает два тиристора встроенные встречно – параллельно.

Достоинства стабилизаторов на тиристорах

Стабилизаторы такого типа отличаются быстрой реакцией на колебания тока. Выдерживают достаточно большие нагрузки. Имеют низкий уровень потребления электрической энергии, за счет отсутствия в системе всевозможных обмоток и реле. Обладают стабильным показателем в работе при низких температурах, что дает возможность устанавливать их в неотапливаемых помещениях.

Отсутствие механических узлов обеспечивает тихую работу и долгосрочный режим работы без ремонтов. Благодаря своим характеристикам тиристорные стабилизаторы оправданно считаются самыми надежными в эксплуатации, и поэтому пользуются большой популярностью. Спектр применения стабилизаторов с такой системой достаточно широк.

Стабилизаторы электронные симисторные

Стабилизаторы электронные симисторные работают по принципу преобразования тока через симисторы. Симисторы это разновидность тиристоров, по своему принципу являются аналогом кремневых выпрямителей. Но в отличие от однонаправленного тиристора, симистор имеет двухстороннее движение тока. Для обывателя, нет никакой разницы между работой симисторных и тиристорных стабилизаторов.

Отличия симисторного стабилизатора от тиристорного

Если не вникать в вопрос, на первый взгляд так и есть, принцип работы одинаковый. Прибор электронный, на фоне релейных стабилизаторов и сервоприводных выглядит достаточно солидно. Но разница все же присутствует.

Симистор менее устойчив к индуктивным нагрузкам, и приходится дополнять устройство дополнительными защитными мерами. По этой причине у симисторного стабилизатора меньше спектр применения. К тому же габариты превышают тиристорный стабилизатор, за счет размеров самих симисторов. Для сравнения один симистр по размеру сопоставим с пятью тиристорами.

Также электронные стабилизаторы как тиристорный, так и симисторный имеют еще один незначительный недостаток. Система работы стабилизатора имеет ступенчатую стабилизацию. Такой принцип работы не окажет негативного воздействия на электрические приборы и будет незаметен. Возможно, такой нюанс можно будет заметить на лампочке накала, и то не всегда это заметно.

Сравнение типов стабилизаторов напряжения

Перед покупкой стабилизатора напряжения у многих возникает вопрос «Какой тип стабилизатора лучше?»

Универсального ответа, как водится, нет. Можно лишь ответить на вопрос какой стабилизатор напряжения подходит именно Вам и для Ваших условий — всё зависит от того для чего вы покупаете стабилизатор (нормализатор) напряжения. Постараемся помочь в правильном выборе стабилизатора напряжения.

Подавляющее большинство стабилизаторов напряжения, представленных в настоящее время на российском рынке, по типу стабилизации напряжения можно разделить на 3 группы: электромеханические, релейные (сюда же отнесем и электронные стабилизаторы) и электромагнитные. Рассмотрим каждый из типов подробнее.

Релейный стабилизатор напряжения

Сейчас этот тип стабилизаторов напряжения можно назвать самым распространенным в России благодаря низкой стоимости.

Релейный стабилизатор напряжения
Sassin Black Series РСН

Релейные стабилизаторы напряжения относятся к классу автотрансформаторных стабилизаторов со ступенчатым регулированием напряжения путем переключения отводов (обмоток) силового автотрансформатора с помощью электромеханических силовых реле. То есть повышение/понижение напряжения на выходе стабилизатора идет параллельно повышению/понижению напряжения на входе стабилизатора. Рассмотрим схему переключения обмоток ступенчатого стабилизатора на примере Sassin Black Series РСН .

Схема переключения отводов силового трансформатора
релейного стабилизатора Sassin Black Series РСН

Точность выходного напряжения стабилизатора Sassin Black Series РСН составляет 220В±8%, т.е. 203-237В (согласно ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения» продаваемое в России бытовое электрооборудование должно работать при напряжении 220В±10%). Например, если входное напряжение составляет 190В, то на выходе стабилизатор будет выдавать 228В, при повышении входного напряжения на 5В — на выходе будет 233В (идет параллельно с входным), однако при дальнейшем повышении U входного до 200В, произойдет переключение обмотки стабилизатора и на выходе будет уже 218В. При падении напряжения на входе принцип действия аналогичен, но стоит отметить, что, например, при повышении входного напряжения до 210В, на выходе будет 230В, а при понижении Uвходного до 210В — на выходе из стабилизатора будет 210В. Такова особенность данного типа стабилизаторов напряжения.

Принцип регулирования напряжения ступенчатых стабилизаторов

Из вышесказанного можно также сделать вывод, что релейный стабилизатор напряжения не может постоянно на выходе показывать напряжение ровно 220В!

Если стабилизатор постоянно показывает на дисплее выходное напряжение «220» (а такое встречается у некоторых дешевых и низкокачественных марок), то стоит задуматься — а действительно ли оно 220В или просто светодиоды у дисплея выложены в форме цифры «220» (для снижения себестоимости) и он в принципе не может показывать другое число.

Стоит отметить, что точность стабилизации напряжения на выходе зависит от количества ступеней (ключей) автотрансформатора — чем больше обмоток у вольтодобавочного трансформатора, тем точнее напряжение на выходе, но тем и выше цена стабилизатора.

Одним из главных достоинств релейного стабилизатора является высокая скорость стабилизации напряжения — производители заявляют о времени стабилизации от 20 мс, однако в реальной эксплуатации это время составляет порядка 0,1-0,15 секунды и как правило не зависит от величины скачка напряжения (при точности стабилизации 8% скорость составляет более 250В/сек, при точности стабилизации в 5% — около 180 В/сек).

Также же к достоинствам данного типа стабилизаторов относятся:

  • малые габариты, так как в вольтодобавочном трансформаторе циркулируют только компенсирующие мощности нагрузки;
  • широкий диапазон стабилизации входного напряжения (например, для Sassin Black Series РСН при нагрузке составляет 140-270В при сохранении мощности на выходе более 80% от номинальной);
  • допускаемая длительная перегрузка в 110% от номинальной и перегрузочная способность до двукратной в течение 4 секунд, так как реле непосредственно цепь нагрузки не коммутирует и работает в более благоприятном режиме — с меньшими токами;
  • не искажает форму синусоиды тока на выходе, низкая чувствительность к частоте и искажениям входного напряжения;
  • широкий температурный режим эксплуатации (как правило, -20…+40ºС), ограниченный температурной характеристикой применяемых реле;
  • низкая стоимость по сравнению с другими типами стабилизаторов;
  • практически бесшумная работа;
  • долговечность работы зависит в большинстве случаев только от качества переключающих реле и может доходить до 10 лет.

Главным же недостатком релейного (как и электронного) стабилизатора можно назвать как раз ступенчатый способ стабилизации. Если использовать данный стабилизатор, например, на всю квартиру или коттедж, то, при точности выходного напряжения более 2%, в светильниках с лампами накаливания (к которым относятся и галогенные лампы) будет заметно резкое изменение накала лампы (освещенности) при переключениях обмоток стабилизатора (то есть при отработке просадок и всплесков напряжения).

К недостаткам же стоит отнести и то, что чем более точен стабилизатор на выходе, тем меньше скорость стабилизации напряжения, так как чем точнее стабилизатор, тем больше в нем обмоток трансформатора, следовательно большее количество ступеней (реле) нужно будет переключить прежде, чем всплеск напряжения будет отработан.

Релейный стабилизатор напряжения рекомендуется выбирать с запасом по мощности 20-30%, особенно это актуально для дешевых марок, у которых номинальная мощность часто бывает завышена.

Большинство продаваемых в России стабилизаторов релейного типа производятся в Китае, хотя некоторые и утверждают, что их стабилизаторы произведены в Европе или Прибалтике. Но при этом продавцы не могут ответить на вопрос, почему такие «европейские» стабилизаторы стоят дешевле, чем произведенные на крупных китайских предприятиях.

По принципу действия ступенчатые электронные стабилизаторы схожи с релейными, только переключение обмоток автотрансформатора происходит при помощи тиристоров или симисторов. Отсутствие механических деталей и механического износа позволяют продлить срок службы стабилизатора, что позволяет давать на изделия бóльшую гарантию. Так, например, на стабилизатор Volter даётся гарантия 5 лет и еще 5 лет гарантийного обслуживания (оплачиваются только комплектующие по себестоимости), т.е. производитель гарантирует безотказную работу стабилизаторов Volter в течение 10 лет, а если в течение первых 5 лет гарантийного срока обнаружится неисправность стабилизатора Volter , то его просто заменят новым.

Электронный стабилизатор напряжения Volter

В целом, плюсы и минусы релейных и электронных ступенчатых стабилизаторов напряжения совпадают. Точно так же точность стабилизации напряжения на выходе зависит от количества обмоток трансформатора, но чем больше этих ступеней, тем ниже скорость отработки скачков напряжения. Именно поэтому в стабилизаторах Volter повышенной точности (модификации ПТ с точностью стабилизации 220В+2В/-3В и ПТТ с точностью 220В+0,7В/-1,5В) для повышения скорости стабилизации используется двухкаскадная система регулирования: первый каскад стабилизации регулирует напряжение грубо, а далее, пройдя «первичную обработку», напряжение доводится до требуемой точности ключами второго каскада — это как два стабилизатора в одном, только ключи управляются одним процессором, что синхронизирует работу каскадов.

Однако у электронных стабилизаторов ниже перегрузочная способность (порядка 20-40% в течение нескольких секунд) и бóльшая чувствительность к помехам сети. Из-за того, что в электронных стабилизаторах используются полупроводниковые элементы, усложняется конструкция и, как следствие, повышается стоимость.

Электромеханический стабилизатор напряжения

Электромеханический стабилизатор напряжения переменного тока представляет собой вольтодобавочный трансформатор напряжения, автоматическое регулирование которого осуществляется с помощью поворотного щеточного контакта, оснащенного сервоприводом — автоматически управляемым электромеханическим приводом.

Автотрансформатор с щеточным узлом
электромеханического стабилизатора напряжения

Характеристики вольтодобавочного трансформатора, через который подается компенсирующая мощность, и параметры щеточного узла электромеханического стабилизатора (например, одна или две щётки) определяют основные эксплуатационные характеристики (в том числе и скорость отработки просадок и всплесков напряжения).

Электромеханический однофазный
стабилизатор напряжения
Энергия New Line
Электромеханический трехфазный
стабилизатор напряжения
Sassin Black Series

Однофазные электромеханические стабилизаторы мощностью до 3000ВА (вольтампер) имеют, как правило, один автотрансформатор и один щеточный узел (двухщёточные стабилизаторы не нашли широкого применения из-за более высокой цены), модели мощностью 5-10кВА обычно еще оснащаются и вольтодобавочным трансформатором. Мощные однофазные электромеханические стабилизаторы могут быть с двумя или тремя трансформаторами. Трехфазный стабилизатор напряжения конструктивно представляет собой три однофазных стабилизатора с общей защитной электроникой.

Самым главным преимуществом стабилизаторов электромеханического типа является плавность регулировки напряжения и высокая точность стабилизации при относительно низкой стоимости.

Принцип регулирования напряжения электромеханических стабилизаторов

К плюсам данных стабилизаторов напряжения так же относятся:

  • широкий диапазон входных напряжений — для стабилизатора Энергия СНВТ New Line 130-260В;
  • отсутствие искажений напряжения на выходе;
  • достаточно высокая перегрузочная способность (до 200% в течение нескольких секунд);
  • низкая чувствительность к помехам и искажениям формы, частоты тока и напряжения на входе, что делает возможным применение электромеханических стабилизаторов в промышленных условиях;
  • бесшумная работа при отсутствии перепадов напряжения и с нулевой нагрузкой.

Главным же недостатком электромеханических стабилизаторов является наличие движущихся частей. Наличие скользящего контакта между графитовой щеткой и катушкой автотрансформатора — в зависимости от частоты перепадов напряжения щетки потребуют замены через 3-7 лет (правда, данная операция в большинстве случаев является простой и недорогой). А примерно через 5-10 лет вследствие механического износа может потребоваться ремонт или замена сервопривода щетки.

Так же минусами данных стабилизаторов можно назвать еще:

  • температура окружающей среды должна быть не ниже -5ºС;
  • относительно невысокая скорость стабилизации напряжения (10-40В/сек или до 10% значения входного напряжения за 0,5 секунды). Некоторые стабилизаторы имеют по две щетки на автотрансформатор, что вдвое повышает скорость срабатывания (но и повышает стоимость стабилизатора);
  • работа сервопривода сопровождается характерным звуком в течение времени, необходимого для стабилизации напряжения на выходе стабилизатора (как правило, доли секунды).
Каждый электрик должен знать:  Схема распределения УЗО и автоматов по амперам в распределительном щитке квартиры на 220В

Электродинамический стабилизатор напряжения можно назвать одной из разновидностей электромеханического стабилизатора. К такому типу можно отнести итальянские стабилизаторы Ortea .

Электродинамический стабилизатор
напряжения Ortea Vega
Ролик электродинамического
стабилизатора Ortea

Электродинамические стабилизаторы лишены некоторых недостатков обычных электродинамических сервоприводных стабилизаторов. Они более надежны, так как вместо графитовой щетки используется ролик, который практически не изнашивается, нормально работать они могут уже при температурах выше -15ºС. Перегрузочная способность такого стабилизатора составляет 200% в течении 2 минут. Однако, всё это увеличивает и стоимость.

Энергия СНВТ Hybrid — первый стабилизатор
комбинированного (гибридного) типа на российском рынке

Главное отличие гибридного типа от электромеханического состоит в том, что в него как бы добавлено два релейных стабилизатора. Релейная часть включается в работу, когда электромеханическая уже не может обеспечить напряжение 220 В на выходе — то есть при аномально низком или высоком сетевом напряжении. Если входное напряжение колеблется в диапазоне 144—256 В, то гибридный ничем не отличается от электромеханического регулятора Энергия СНВТ New Line. Но если входное напряжение опускается 144 вольт (диапазон ) или повышается больше 256 В, то в работу вступает релейная часть, которая расширяет диапазон рабочих напряжений до впечатляющих 105-280 вольт! Точность выходного напряжения стабилизатора комбинированного типа Энергия СНВТ Hybr >

Зависимость выходного от входного напряжения
стабилизатора комбинированного типа Энергия СНВТ Hybrid

Электромагнитный стабилизатор напряжения

Другое название данного типа — стабилизатор напряжения с подмагничиванием трансформатора, так как регулирование напряжение на выходе происходит за счет регулировки магнитных потоков в сердечнике трансформатора, то есть местного подмагничивания.

Конструктивно автотрансформатор такого типа стабилизатора имеет магнитопровод и систему обмоток, которые меняют коэффициент трансформации напряжения.

Подмагничивание автотрансформатора регулируется с помощью полупроводникового тиристорного регулятора.

Основными плюсами такого типа являются быстрая скорость стабилизации (более 100В в секунду) и теоретически широкий температурный рабочий диапазон (-40..+50ºС). А при отсутствии перегрузок электромагнитный стабилизатор имеет большой срок службы.

Но у данного типа минусы скорее перевешивают плюсы:

  • узкий диапазон входных напряжений (170-250В), так как электромагнитные стабилизаторы крайне чувствительны к перегрузкам (не выдерживают перегрузки более 50% в течение нескольких секунд);
  • решение проблемы плавающей стабилизации напряжения (хотя есть модели с декларируемой точностью 1%) на выходе приводит к повышению стоимости;
  • большой вес;
  • постоянный шум (гудение) при работе;
  • сильное искажение напряжения сети и сильнейшая генерация высоких гармоник из-за нелинейности характеристик стали сердечника и системы переключения (что особенно влияет на работу компьютеров и аудиосистем). Применение специальных фильтров в конструкции стабилизатора уменьшает искажение формы выходного сигнала, но увеличивает стоимость;
  • высокая чувствительность к отклонению частоты сети от 50Гц;
  • стабилизатор не может работать при нагрузке меньше 10-20% от номинальной, так как необходим определенный ток для намагничивания стали сердечника;
  • трехфазные стабилизаторы (в отличие от вышеописанных типов) чувствительны к перекосу фаз.

Феррорезонансный стабилизатор напряжения

Принцип действия основан на использовании эффекта магниторезонанса (феррорезонанса) напряжения в контуре трансформатор-конденсатор.

Феррорезонансный стабилизатор состоит из дросселя с насыщенным сердечником, дросселя с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и конденсатора.

Особенность вольтамперной характеристики насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него. Подбором параметров дросселей и конденсаторов обеспечивалась стабилизация напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах, но незначительное отклонение частоты питающей сети очень сильно влияло на характеристики стабилизатора.

Данный тип стабилизаторов был разработан в 60-х гг прошлого века и в настоящее время практически уже не используется. Зато они были распространены во времена СССР. Через бытовые магниторезонансные стабилизаторы обычно подключали телевизоры, так как в первых моделях телевизоров применялись сетевые блоки питания с линейными стабилизаторами напряжения (а в некоторые цепи и вовсе питались нестабилизированным напряжением), которые не всегда справлялись с колебаниями напряжения сети, особенно в сельской местности, что требовало предварительной стабилизации напряжения. С появлением телевизоров с импульсными блоками питания, необходимость в дополнительной стабилизации напряжения сети отпала.

Достоинством феррорезонансного стабилизатора является высокая точность поддержания выходного напряжения на уровне 1-3%. Но повышенный уровень шума и зависимость качества стабилизации от величины нагрузки делают некомфортным его использование в быту.

Современные феррорезонансные стабилизаторы лишены этих недостатков, но стоимость их высока, поэтому они широкого распространения в качестве бытовых не получили.

Внимание! При полном или частичном копировании материалов данной статьи или другой информации с сайта www.electromirbel.ru , обязательно наличие активной ссылки, ведущей на главную страницу www.electromirbel.ru или на страницу с копируемым материалом. Гиперссылка не должна быть запрещена к индексации поисковыми системами (например, с помощью тегов noindex, nofollow и т.д.).

© ООО «Электромир», 2010. Обновление 2012.

Понравилась эта страница? Поделись ссылочкой с друзьями:

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы со ступенчатым регулированием

Принцип работы

Основные детали стабилизаторов этого типа — автотрансформатор состоящий из нескольких обмоток и устройство коммутации, которое переключает эти обмотки.

На входе устройства находится электронная плата, которая анализирует сетевое напряжение и управляет переключателями, которые подают напряжение на выход от соответствующего вывода обмотки автотрансформатора.

Количество обмоток и , соответственно, ступеней может варьироваться от 4 до 9. Чем больше ступеней, тем точнее регулируется напряжение.

Быстродействие ступенчатых СН достигает 5-7 мсек.

Переключателями могут служить:

  • электромеханические реле
  • тиристоры, симисторы

Преимущество реле — отсутствие искажения формы напряжения, недостаток — ограниченная долговечность

Преимущества электронных переключателей — долговечность, недостатки — искажение формы напряжения, чувствительность к помехам в сети.

Недостатки

Так как СН этого типа регулируют напряжение ступенями, то на его выходе напряжение колеблется в определённых пределах, например, для стабилизатора с напряжение 220 В+/- 8% на выходе получим 203-237 В.

Это хорошо видно на графике:

Это основной недостаток ступенчатых ступенчатых преобразователей.

Основные преимущества:

  • небольшой размер
  • невысокая стоимость
  • возможность работы с перегрузкой
  • широкий диапазон входного напряжения
  • практически бесшумная работа

Все эти достоинства оценили потребители, и сейчас большинство пользуется именно этими ПН.

Схема ступенчатого стабилизатора

Схема релейного стабилизатора:

Схема тиристорного (симисторного) стабилизатора

Для увеличения точности регулирования напряжения применяют двухкаскадные схемы — первая грубая регулировка и второй каскад — для увеличения точности.

Вот как выглядит такой стабилизатор внутри:

Электромеханические стабилизаторы напряжения (сервоприводные)

Принцип работы

Главные детали в данных стабилизаторах — автотрансформатор и электромеханический переключатель, сервопривод.

Сервопривод представляет из себя бегунок, который движется по по виткам трансформатора и снимает с них нужное напряжение.

Недостатки

  • низкая надёжность
  • небольшой срок службы
  • низкая скорость реакции на изменение напряжения
  • шум при переключении

В качестве съёмного бегунка используют угольные щётки, поэтому срок службы и надёжность оставляют желать лучшего.

Во время работы слышен характерны звук искрения в щёточном механизме.

Скорость реакции примерно, 1 с на 10% изменения напряжения от номинала, поэтому при больших и резких скачках, например, работе сварочного аппарата, данный тип СН не сможет корректно стабилизировать напряжение.

Основные неисправности механических СН — залипание сервоприводного механизма и истирание бегунка-щётки.

Преимущества

  • низкая стоимость
  • точность регулирования
  • не вносит искажений на выходе

Сервоприводный двигатель отрабатывает колебания напряжения, с точностью 2-3%.

А стоимость из-за простоты конструкции невысокая, и такие стабилизаторы доступны по цене.

Стоит отметить, что сейчас появились роликовые механические СН, в которых вместо угольной щётки используется подвижный ролик — долговечность и надёжность таких стабилизаторов на порядок выше.

Схема электромеханического стабилизатора

Схема бегункового механизма:

Фото сервопривода в электромеханическом СН:

Инверторные стабилизаторы.

Ещё их называют стабилизаторы с двойным преобразованием или «онлайн стабилизаторы»

Принцип работы

СН этого типа преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, после чего из постоянного формируют переменное со стабильными параметрами частоты, уровня и формы.

Таким образом параметры выходного напряжения не зависят от параметров входного.

Схема инверторного стабилизатора

ВФ — входные фильтры

ККМ — корректор коэффициента мощности

ИНВ — преобразователь постоянного напряжения в переменное

ВИП — вторичный источник питания

МК — микроконтроллер, управляющий работой всей схемы

Преимущества инверторных стабилизаторов

  • широкий диапазон входного напряжения
  • стабильные параметры выходного напряжения
  • бесшумность
  • небольшие габариты и вес
  • фильтрация помех и высокочастотных выбросов из сети
  • высокий КПД
  • защита по превышению тока в нагрузке

Инверторы способны работать от 100 В! При этом имеется снижение отдаваемой мощности (до 50%). Но это всё равно отличный показатель по сравнению с другими типами СН. Верхний предел доходит до 300 В.

При этом форма выходного сигнала — чистая синусоида, со стабильной частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Эти параметры не зависят от параметров входного сигнала, а задаются внутренним генератором. Стабильность держится в пределах +/- 05-1%.

Преобразователи способны работать с небольшой перегрузкой — до 120%. При увеличении мощности нагрузки стабилизатор плавно ограничивает ток, не давая выходить мощности за опасные пределы. Также есть защиты от скачков напряжения и перегрева самого прибора.

Современный уровень развития электроники позволяет разместить довольно мощные стабилизаторы в небольшом корпусе, сравнительно маленького веса.

КПД, благодаря современной элементной базе и наличию встроенного корректора коэффициента мощности переваливает за 90 %.

Очень часто такие преобразователи совмещают с аккумуляторными батареями, получая ИБП — источник бесперебойного питания или UPS. Это позволяет питать потребителей электроэнергии даже при полном отключении электричества.

Недостатки инверторного стабилизатора

Недостатком таких СН является цена. Но всё равно их используют всё чаще. А стоимость данных приборов будет снижаться по мере развития электроники и элементной базы для неё.

Как выбрать стабилизатор напряжения: мифы и правда о приборе

Как и любое узкопрофильное сложное устройство, стабилизатор напряжения выступает в роли источника большого количества мифов и заблуждений. На самом деле, неспециалисту выбрать такое устройство будет достаточно сложно, но разбираться в принципе его работы и значении основных параметров стоит каждому, кто хочет приобрести стабилизатор для своего дома.

Что может и чего не может стабилизатор

Услышав название «стабилизатор напряжения», люди, не разбирающиеся в электротехнике, решают, что этот прибор создан для того, чтобы справляться с любыми проблемами электросети, то есть скачками напряжения, короткими замыканиями и так далее. На самом же деле это загадочное устройство всего лишь поддерживает параметры сети в рамках ГОСТ. Именно поэтому выбирать стабилизатор напряжения для квартиры практически не имеет смысла, так как в городских электросетях почти не бывает существенных отклонений от нормы. Мало кто знает, что в розетке может быть не только 220 вольт, но от 198 до 244, и это норма. Перегореть проводка и техника может только после 250 вольт.

А вот для загородного дома или дачи такой полезный приборчик является чуть ли не необходимостью, если вы не хотите после каждой грозы или замыкания на подстанции менять проводку и технику. А если учесть, что замыкания – причина пожаров, то становится ясно, что без описываемого прибора никак не обойтись.

Среднестатистический стабилизатор напряжения не умеет:

  • исправлять форму сигнала входного напряжения и выправлять синусоиду;
  • фильтровать помехи на высоких и низких частотах, это функция специализированного фильтра, но не стабилизатора;
  • полностью защищать от коротких замыканий.

Так зачем же вообще выбирать стабилизатор напряжения? – спросите вы. Все просто, этот прибор может отрегулировать вольтаж сети, подняв его при слишком низких показателях и понизив – при слишком высоких. Кроме того, при слишком резком скачке напряжения гаджет отключает питание электроприборов. Этого вполне достаточно для того, чтобы чувствительная электроника не сгорела, а вам не пришлось выкладывать кругленькую сумму на ремонт или замену.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома: типы устройств

Прежде, чем начать разбирать по полочкам отдельные характеристики и параметры стабилизаторов в общем, нужно оговориться, что прибор может быть сетевым и магистральным. Сетевой тип – это такой себе переходник между электроприбором и розеткой, соединяющийся напрямую к последней. Магистральный, как можно понять из названия, подключается к электрической магистрали и защищает абсолютно все электроприборы в доме. Покупать первый вариант имеет смысл, если вы переживаете за какую-то конкретную технику, например, домашний ПК, второй – если напряжение прыгает часто, и защита нужна всему, даже лампочкам.

Различают три основных типа стабилизаторов:

  1. Релейные, они же ступенчатые – самый популярный и щадящий для вашего бюджета вариант. Под корпусом такого варианта находится автоматическое реле, которое анализирует входящее и исходящее напряжение и понижает или повышает его до нужного уровня. Помимо доступной цены, к преимуществам такого варианта можно отнести его компактные размеры, способность работать и при морозе в -20 градусов, и на сорокоградусной жаре и бесшумность работы. Единственный минус напрямую вытекает из принципа работы – напряжение стабилизируется путем переключения между разными реле, и в ходе этого могут мигать лампочки. Если вас не смущает иногда возникающая из-за этой особенности атмосфера фильма ужасов, то можете смело брать именно этот тип.
  2. Электронные или тиристорные – полупроводники этого прибора могут менять свою проводимость примерно сто раз за секунду, если вам это о чем-то говорит. Если перейти на человеческий язык, то такой стабилизатор обладает большей настройки напряжений по сравнению с предыдущим вариантом, при этом нет задержек и сохраняется мощность, поэтому о мигающих лампочках можете забыть. Минусы – большая цена и размер. Такой вариант хорош для частного дома, в котором много дорогостоящей и чувствительной электротехники.
  3. Электромеханические, они же сервоприводные – могут быть и сетевыми, и магистральными, а диапазон входящих напряжений от 130 до 260 вольт, то есть этот вариант подстрахует технику даже в случае очень серьезных скачков. Кроме того, такой стабилизатор стойко выдерживает перегрузки, отсекает часть помех и может похвастаться хорошей мощностью. Ложка дегтя – устройство не работает на морозе и тем сильнее шумит при работе, чем больше мощность. Реакция медленнее, чем у электронных.

Подводя итоги, можно сказать, что электронные стабилизаторы являются самыми мощными и надежными, но и самыми дорогими, электромеханические дешевле, но не могут похвастаться такими высокими характеристиками. Золотая середина – релейные модели, поэтому именно их чаще всего выбирают для защиты электроприборов.

Как выбрать стабилизатор напряжения: основные характеристики

Конечно, определяющей характеристикой, на которую нужно смотреть в первую очередь при выборе гаджета, это его мощность. Рассчитать ее очень просто – нужно суммировать мощности всех электроприборов, подключаемых к сети. Но тут стоит учесть два нюанса. Во-первых, если речь идет не о настольной лампе или радио, а о насосной станции или станке, то есть приборах с высокими пусковыми токами, запас мощности должен быть больше суммы мощностей минимум в три раза. Во-вторых, даже если к сети подключены только лампочки, стоит брать прибор с запасом мощности хотя бы в 20%. А вдруг вы захотите включить в розетку ноутбук, и при этом случиться скачок напряжения? Поэтому запас всегда должен быть.

Второй важный параметр – это фазность. Выбирается фазность прибора по количеству фаз в сети, то есть однофазный – для сети с одной фазой на 220 вольт, а трехфазный – для сети на 380 вольт. Трехфазный вариант существенно дороже, поэтому, если к сети с тремя фазами подключены приборы на одну фазу, то можно схитрить и поставить три однофазных стабилизатора – на каждую из фаз по одному. Это будет выгоднее.

К другим важным параметрам можно отнести следующие:

  • активная нагрузка – нагрузка, которую оказывают на сеть приборы, дающие свет или тепло. Активная нагрузка есть у утюга, обогревателя, электрической варочной поверхности и даже лампочки. Измеряется она в киловаттах и при выборе стабилизатора суммируется;
  • реактивная нагрузка – нагрузка от индуктивных и емкостных устройств, то есть от электродвигателей и других подобных приборов. Если вам нужно посчитать общую мощность такого электроприбора, то для этого нужно суммировать активную и реактивную;
  • диапазон напряжений – чем он больше, тем надежнее, но не всегда имеет смысл переплачивать, покупая модель с самым широким диапазоном. Особенно это актуально, если речь идет о более-менее стабильной электросети. Чтобы понять, какой диапазон вам нужен, достаточно просто замерять напряжение в сети несколько дней подряд пару раз в день. К слову, тут также стоит учитывать, что на некоторых моделях указывается диапазон входного напряжения и предельный диапазон. Вторые цифры – это пороговые значения, после преодоления которых стабилизатор просто отключает питание электроприборов;
  • точность – максимальное отличие исходящего напряжения от золотых 220 вольт. Допустимый уровень точности составляет плюс-минус 7% от номинала, но лампочки начинают мигать, если точность выше 3%. Чем выше точность, тем меньше заметны скачки напряжения, если объяснять по-простому;
  • тип монтажа – стабилизаторы различают настенные и напольные. Первые монтируются на стену, вторые ставятся на пол. Выбирая тип монтажа прибора, стоит учитывать, что влажные, пыльные или грязные места – не лучший выбор для устройства, работающего с электричеством. А электромеханические модели еще и не переносят мороз, поэтому не стоит устанавливать их на улице или просто в неотапливаемом помещении.

Интересная, но необязательная функция, которую можно учитывать при выборе стабилизатора напряжения для дачи или дома, это наличие дисплея. На нем отображается входное и выходное напряжение, нагрузка и другие данные, которые будут для вас совершенно бесполезны, если вы не разбираетесь в электротехнике.

Кстати, если вы купили стабилизатор напряжения, то не стоит включать паранойю и подключать к нему абсолютно все электроприборы. Постоянное напряжение для стабильной работы нужно холодильнику, телевизору, компьютеру, телефону и лампочкам, а вот обогреватель нормально работает и при скачках напряжения. Более того, если подсоединить к прибору мощное устройство типа электросварочного аппарата, то оно может привести к срабатыванию защиты и отключению тока в принципе. Если нужно защитить, например, только холодильник с телевизором, то оптимальным выходом станет покупка двух сетевых стабилизаторов вместо одного магистрального.

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения: полезные советы

При выборе устройства есть ряд небольших и неочевидных нюансов, которые стоит учитывать и которые могут существенно облегчить вам жизнь:

  • мощности 10-15 кВт почти всегда хватает для дома, если вы, конечно, не “гаджетоманьяк”, у которого в доме пять телевизоров и три холодильника или владелец дома с мощными отопительными приборами, электронасосами и помпами;
  • пиковая нагрузка на электросеть наблюдается утром и вечером, поэтому делать замеры на мощность нужно именно в это время;
  • сеть в доме может быть низковольтной или амплитудной, напряжение в первой стабилизируется при помощи обычного бытового стабилизатора, во второй – нет. Для амплитудной сети нужен специальный широкодиапазонный прибор;
  • точная стабилизация нужна всего 2% электротехники в мире, остальная нормально работает в диапазоне от 198 до 244 вольт;
  • некоторые дешевые некачественные модели при работе могут терять до половины мощности, поэтому не стоит экономить;
  • мощность европейской и китайской электротехники измеряется в вольт-амперах (кВА), а не в киловаттах (кВт). 10 кВт – это больше, чем 10 кВА в 0,7 раза;
  • для отопительного котла нужен только электронный вариант стабилизатора.

Если учитывать все эти моменты, то выбрать модель будет гораздо проще. А если вы совсем не разбираетесь в электротехнике, то можно и нужно воспользоваться помощью профессионального электрика или хотя бы спросить совета на тематических форумах.

Лучшие производители и модели

Чтобы понимать, какие стабилизаторы заслуживают доверия, а какие – нет, нужно хотя бы поверхностно ориентироваться в фирмах и моделях. Так мировым лидером в сфере изготовления таких устройств является итальянская компания Ortea. Вся ее продукция отлично переносит морозы, может похвастаться большой мощностью, точностью и другими плюсами. Самая популярная модель от компании – Ortea Vega 1.

Бастион – российская компания, которая обещает пожизненную гарантию на некоторые свои модели. Разработка, изготовление всех частей и сборка приборов полностью происходит на территории РФ, отсюда и относительно невысокая цена. Если вы заинтересовались этим брендом, то обратите внимание на модель Teplocom ST-555.

Ресанта – стабилизаторы китайского производства, бывают трехфазными и однофазными, разной мощности и точности, в общем, удовлетворяют самые разные потребности.

Если же рассматривать конкретные модели, то по ряду характеристик можно выделить следующие:

  • QUATTRO ELEMENTI STABILIA 1000 – лучшая маломощная модель для бытовой техники, при этом, недорого стоит. Минус – невысокая точность;
  • QUATTRO ELEMENTI STABILIA 12000 – лучшая высокомощная модель, точность стабилизации у которой также, увы, хромает;
  • PROGRESS 8000ТR – лидер 2020 года в плане точности. При работе шумит, но при погрешности стабилизации всего в 3% это не критично;
  • RUCELF SDWII-12000-L – лучшая электромеханическая модель и, в принципе, один из лучших стабилизаторов. Защищает не только от скачков напряжения, но и от короткого замыкания, перегрева и помех. Стоит недешево, зато надежность высокая.
Добавить комментарий