Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает стабилизатор напряжения — основные параметры и функции

Стабилизаторы напряжения

Это устройства для автоматического поддержания напряжения на уровне 220 В при его высоких или низких значениях в питающей электросети. Защищают от его резких и значительных скачков и перепадов, фильтруют входные помехи и обеспечивают качественное электропитание приборов и оборудования в пределах их паспортных характеристик, тем самым повышая надёжность их эксплуатации и продлевая срок службы.

Выпускаются однофазные (220 В) и трёхфазные (380 В) стабилизаторы напряжения. Они подразделяются на несколько типов в зависимости от принципа работы, рабочих и эксплуатационных характеристик. Единственный их недостаток — они не могут питать электроприборы как при слишком глубоких провалах (менее 80-90 вольт) и перенапряжения (более 310-320 вольт) электросети, так и при отключениях электричества.

Типы, устройство и принцип работы

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Были разработаны в середине 60 годов прошлого века, их принцип работы основано на использовании явления магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей. Применялись такие устройства для регулировки напряжения питания бытовой техники (телевизор, радиоприёмник, холодильник и т.п.).

Феррорезонансный стабилизатор напряжения

Их преимущество заключается в высокой точности 1-3% и быстрой (для того времени) скорость регулирования. Недостаток — повышенный уровень шума и зависимость качества стабилизации от величины нагрузки. Современные устройства лишены этих недостатков, но стоимость их равна или выше стоимости ИБП (Источника Бесперебойного Питания) на такую же мощность, вследствие чего они широкого распространения в качестве бытовых не получили.

Электромеханические стабилизаторы напряжения. В 60-80-е годы прошлого века для регулирования напряжения применялись автотрансформаторы с ручной корректировкой (ЛАТР), вследствие чего приходилось постоянно следить за вольтметром (стрелочный или светящаяся линейка) и, при необходимости, вручную крутить ползунок с токосъёмными щётками. В настоящее время принцип работы автоматизирован с помощью электродвигателя с редуктором (сервопривода).

Электромеханический стабилизатор напряжения

Единственные достоинства электромеханических стабилизаторов напряжения — низкая цена и хорошая точность регулировки 2-3%. Недостатков много — низкая скорость регулирования из-за инерционности двигателя и повышенный уровень шума: шумит электродвигатель и редуктор, и практически постоянно, т.к. отслеживаются изменения с шагом 2-4 вольта. Плюс к этому, добавляется повышенный износ механический частей и недолгий общий ресурс работы устройства в целом, что подтверждается сроком гарантии всего в 1 год. Также при резком увеличении значений сети часто кратковременно отключается нагрузка, т.к. стабилизатор не успевает погасить этот скачок, и напряжение на ней превышает максимально допустимое значение.

Вследствие всего вышесказанного получили распространение как дешёвые стабилизаторы для питания недорогой домашней электротехники.

Электронные стабилизаторы напряжения. Наиболее широкий класс устройств ступенчатого регулирования, обеспечивающих исключительное постоянство электропитания нагрузки с заданной точностью в широких пределах изменения входной сети. Принцип работы основан на автоматическом переключении секций автотрансформатора с помощью силовых ключей (реле, тиристоры, симисторы).

Структурная схема электронного стабилизатора напряжения

К их достоинствам можно отнести: высокое быстродействие, очень широкий входной диапазон, отсутствие искажения формы напряжения, высокий КПД, низкий уровень шума (только от вентиляторов охлаждения). Точность стабилизации определяется количеством ступеней регулирования и, в зависимости от модели, может составлять от 5 до 0.5%, а некоторые модели даже имеют возможность коррекции в пределах 210-230 вольт для лучшей адаптации к импортному оборудованию. Необходимо особо отметить высокую надёжность 3-х фазных конфигураций, где каждую фазу в отдельности регулирует независимый однофазный блок.

Электронный стабилизатор напряжения

Несмотря на высокую стоимость, электронные стабилизаторы напряжения — это оптимальное соотношение цена/качество, и они заслуженно нашли наибольшее распространение на рынке высококачественных электроприборов.

Инверторные стабилизаторы напряжения. Самый молодой тип регуляторов, начал выпускаться во второй половине 10-х годов нашего столетия. Как и ИБП (источник бесперебойного питания), принцип работы основан на двойном преобразовании сетевого напряжения: сначала оно выпрямляется а затем заново преобразуется в переменное. Их достоинства, в общем, такие же, как и у электронных стабилизаторов, но есть два существенных положительных отличия. Во-первых, они не содержат трансформаторов и поэтому имеют небольшой вес и габариты, а во-вторых, они ещё стабилизируют и частоту тока! К недостаткам можно отнести то, что в трёхфазных моделях при неполадках в любом контуре регулирования фазы два остальных тоже отключаются.

Инверторный стабилизатор напряжения

В общем, у инверторных стабилизаторов напряжения есть определённое будущее и существенный сектор применения

Основные характеристики

Мощность, отдаваемая в нагрузку, у качественных стабилизаторов эта характеристика постоянна и составляет 100% во всём рабочем диапазоне входного напряжения; в дешёвых моделях она будет падать пропорционально его снижению и может достигать 50-60% от номинала при значениях в сети 150-170 вольт. Запас по мощности должен составлять 25-30% от максимальной подключенной нагрузки.

Диапазон входного напряжения. Наряду с точностью стабилизации, является важнейшей характеристикой стабилизатора. Состоит из двух категорий:

  • рабочий — когда отклонения питающей электросети находятся в допустимых пределах, при которых на выходе обеспечивается заявленная величина стабилизации, например 220±5%;
  • предельный — когда стабилизатор переходит в режим компенсации сетевого напряжения, при котором его значения на выходе могут отличаться от номинала 220 В в большую или меньшую стороны до 15-18%. При превышении предельного диапазона, он обесточит нагрузку, сам при этом оставаясь подключенным к сети для её контроля, и при её возвращении обратно в рабочий, самостоятельно опять подаст напряжение в подключенные приборы.

Точность стабилизации выходного напряжения гарантируется только в рабочем входном диапазоне и может составлять 0,5-7% в зависимости от модели стабилизатора.

Перегрузочная способность — это устойчивость к кратковременным перегрузкам от электроприборов, имеющих высокие пусковые токи (например, электродвигатель погружного насоса, холодильника и т.п.).

Защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе. В случае перегрузки стабилизатора напряжения, когда с него начинает сниматься мощность значительно превышающая номинальную в течение определённого периода времени (от 0,1 сек. до 1 мин. или немного более), срабатывает система защиты (время срабатывания зависит от величины перегрузки), которая отключит стабилизатор и тем самым предотвратит его поломку. Если в нём заложен функционал однократного повторного включения, то он снова включится в работу спустя некоторое время. Если при повторном включении перегрузка не устранилась, то он отключится окончательно, и уже потребуется вмешательство человека для выявления и устранения причин перегрузки или короткого замыкания.

Выходной контактор. В случае аварии стабилизатора или резкого импульсного скачка входного напряжения, он мгновенно отключит электроприборы и предотвратит их перегорание.

Коррекция выходного напряжения. Наличие в некоторых моделях стабилизаторов возможности задания специальных значений на выходе в диапазоне 210-230 вольт, что помогает решить одновременно несколько проблем:

  • возможно установить западный стандарт 230В для импортных электроприборов, без подобной функции возможны сбои в их работе;
  • для ламп накаливания можно установить 210 вольт, что значительно увеличит срок их службы, световой же поток останется в пределах, заявленных производителем.

Автоматическое включение стабилизатора при возврате входного напряжения в рабочий диапазон. Т.к. стабилизатор отключает нагрузку в случае выхода параметров электросети за предельные значения, он должен также автоматически и подключать её, если входное напряжение вернулось в рабочие пределы, иначе придётся это делать вручную.

Наличие на входе и выходе стабилизатора напряжения фильтров подавления импульсных помех. Это полезная функция, которая защитит электроприборы от помех в радиочастотном диапазоне.

Климатическое исполнение. Большинства выпускаемых стабилизаторов напряжения имеют защиту IP20 и предназначены для установки в помещениях с температурой окружающей среды +5…+35°С, с относительной влажностью воздуха 35-90%, с атмосферой, не содержащей пыли, водяных брызг и т.д. Если температура будет опускаться ниже 0°С, потребуется установка в шкаф с подогревом. Начиная с 2012 года ведущие производители начали выпуск стабилизаторов со специальной климатической обработкой внутренних узлов, рассчитанных на температуру эксплуатации от -40 до +40°С.

Гарантийный и реальный срок службы. Ведущие производители дают 5-6 летнюю гарантию на свои стабилизаторы напряжения, а общий срок их службы с неизменностью рабочих характеристик составляет не менее 12-13 лет.

Стабилизаторы напряжения. Описание, характеристики, виды и цены стабилизаторов

Томас Альва сказал: — «Мы сделаем электричество таким дешевым, что жечь свечи будут только богачи». Пророчество американского изобретателя сбылось, но с оговоркой. Она касается качества поставляемой потребителям энергии, в частности, напряжения в сети.

Оно может отклоняться от установленных 220-ти вольт в жилом секторе, и 380-ти в промышленном. От скачков напряжения страдает дорогостоящая техника. В итоге, электричество влетает в «копеечку». Перебои напряжения влияют даже на восприятие интерьера. Старые лампы накаливание не светят, а лишь обозначают электродугу розоватым лучением.

Люминесцентные лампы к скачкам менее чувствительны, но тоже теряют в активности, а значит, вместо сверкающих комнат получаются затененные «пещеры». В них неуютно. В общем, ущерб получается не только материальным, но и моральным. Избежать проблем поможет стабилизатор напряжения.

Описание и характеристики стабилизатора напряжения

Напряжению в сети не обязано быть стабильным. Поставщик выдает 220 вольт. Однако, массовое подключение приборов снижает показатель в среднем нас 10%. Это норма. Если напряжение изначально меньше 220-ти, что характерно для частных хозяйств, встает под вопрос даже одновременная работа освещения, плиты, холодильника и чайника.

В дачных товариществах и коттеджах, кстати, проблема часто начинается на участке ответвления кабеля от основной сети. За последнюю отвечает поставщик. Ответвление кабеля уже во власти домовладельца. В общем, причин скачков напряжения много, а итог один – трата нервов и порча электроприборов.

Стабилизатор напряжения для дома – аппарат, в основе которого «лежит» трансформатор. К нему подведена переменная цепь. На другом конце она соединена с диодами. Их в конструкции бывает до 5-ти. Из диодов образуется мост с конденсаторами. За ним стоит транзистор, а за тем регулятор. Выключает автоматику замыкание.

Работа стабилизатора начинается с подачи тока на трансформатор. Диоды, соединенные с транзистором, вступают в работу, если предел напряжения превышен. Конденсатор выступает преобразователем. Дабы он не перегревался в коллекторной цепи, стабилизатор оснащен автоматикой.

Пройдя резистор, ток возвращается на транзистор. Получается, в основе работы героя статьи лежит принцип обратной связи. В аппарате создается переменный ток, в потоке которого электроны могут менять направление.

Так меняется номинальная нагрузка. На выходе поток электронов проходит по обмотке через фильтр. Получается выпрямленный ток нужной и, главное, постоянной мощности.

Виды стабилизаторов напряжения

Если заявлен стабилизатор напряжения 220в, не стоит ждать от него полного соответствия указанному напряжении. Для аппаратов позволительна погрешность. По ее величине стабилизаторы делятся на:

  • Стандартные с допустимым отклонением в 5-7%. Такая погрешность не сказывается на бытовых электроприборах.
  • Пренцизионные с максимальной погрешностью в 3,8%. Установки группы рассчитаны на работу с высокоточной электроникой промышленного типа. Таковая может отреагировать даже на 5-процентное колебание выходного напряжения.

Основная классификация стабилизаторов связана с их принципом действия. Есть 3 ведущих категории аппаратов:

№1 Параметрические стабилизаторы сформированы на основе нелинейных элементов. Свойства таковых зависят от обстоятельств. Значит, в деле карборундные резисторы, насыщенные дроссели. Нелинейные конденсаторы тоже подойдут. Проще говоря, значение выходного тока в параметрических моделях поддерживает радиоэлектроника.

Представляют параметрические машины феррорезонансные стабилизаторы. Сердечники в их трансформаторах ферримагнитные, а транзисторы установлены попарно. Радиаторы в моделях класса небольшие, есть корпус.

За счет этого феррорезонансные стабилизаторы не перегреваются, при этом, достаточно чувствительны. В противовес встают: низкий коэффициент полезного действия, шумность приборов, нетерпимость к холостому ходу и перегрузкам, зависимость напряжения на выходе от тока во входной сети.

№2 Компенсационные. Модели класса действуют с помощью переключений обмоток трансформатора. Говоря научным языком, работает коммутация по секциям. Запускают ее реле, семисторы и теристоры. Они играют роль силовых ключей.

Аппараты с ними выдают высокий КПД, не искажают синусоиду выходного напряжения, спокойно работают в холостую и с широким диапазоном напряжения на входе. Остается добавить быстродействие и перейти к минусу. Им является преобразование выходного тока по ступеням. О точности стабилизации приходится забыть.

№3 Электромеханические стабилизаторы оснащены двигателем и системой его управления. Вкупе с ними действует автотрансформатор. Это позволяет самостоятельно регулировать напряжение сети. Точность получается высокой, как и диапазон регулировки.

К тому же, электромеханические аппараты стойки к перегрузкам. В противовес ставим низкое быстродействие и ограничения по размещению установок класса. Скользящий контакт в них открыт. Это повышает риск удара током.

Решая, какой стабилизатор напряжения выбрать, стоит учесть наличие у электрических моделей подкатегорий. Аппараты класса делятся на:

-Однофазные. Рассчитаны на мощность сети в 220 вольт. То есть на бытовые условия. При скачке напряжения вверх, к примеру, до 300-от вольт, однофазный стабилизатор блокирует подачу тока. Работают приборы группы бесшумно.

Кстати не только для домашнего пространства, но и больниц, школ, детских садов. При этом, сохраняется возможность подключения к однофазному стабилизатору еще 2-ух таких же. Это выручает при намеренном наращивании мощности сети.

Однофазные стабилизаторы разнятся по мощности. Для бытовой техники достаточно 1000-ватных. Если запускаются электротехнические машины большого тока на старте, приобретают однофазные стабилизаторы на 1500-10000 ватт.

Еще мощнее аппараты до 100 киловатт. Однако, уже при 5-киловатном показателе стабилизатор способен обезопасить все электроприборы загородного дома. Даже система полива огорода и насос из скважины с водой в списке. Поэтому, однофазные аппараты легко «тянут» офисы и небольшие предприятия.

-Трехфазные. Ставят стабилизатор напряжения однофазный на ступень ниже. Приборы категории тянут 380-вольтовые сети. Важно для промышленных цехов. Выбирая стабилизатор, нужно учитывать суммарный вольтаж приборов-портребителей с плюсом 15-20%.

Применение и установка стабилизатора напряжения

Внешне стабилизаторы делятся на простые коробки и встраиваемые модели. Соответственно, аппарат можно просто поставить на пол, вмонтировать в какой-нибудь шкафчик, повесить на стену.

Принеся героя статьи с холода, стоит подождать пару часов. Если приступить к монтажу сразу, образуется конденсат. Влага и электроприборы, как известно, несовместимы. Плохо работает стабилизатор, так же, если в его внутренние узлы попадет пыль. Поэтому, монтируют установки в закрытых помещениях, без риска задувания грязи в аппарат.

Место для прибора нужно подыскать вдали от легковоспламеняющихся предметов и поверхностей. Обезопасить себя стоит, так же, заземлением корпуса стабилизатора напряжения. Энергия от него сможет уходить по металлическим деталям или проводу в пол. Это обезопасит людей.

В случае аварийных ситуаций ток уйдет в землю, а не перекинется на человека. Сопротивление кожи потоку электронов измеряется в килоомах, а провода или металла – в простых омах, то есть значительно меньше. Не удивительно, что при наличии заземления напряжение уходит через него в пол.

К сети в 220 вольт стабилизаторы напряжения подключаются через клеммы. На задней панели прибора их 2-е. После присоединения к сети работают кнопкой или рычагом автоматических включения-выключения.

Поскольку многомощные стабилизаторы дороги, большинство применяет доступные модели. Их не хватает на все приборы. Защищают самые ценные. Так, популярны стабилизаторы напряжения для котлов отопления, насосов, кинотеатров, компьютеров. Соответственно, выбирается аппарат с учетом спектра оберегаемых приборов.

Как выбрать стабилизатор напряжения

У любого стабилизатора есть 4 основных параметра. Мощность – ведущий. Понятно, что она выбирается по суммарному потреблению приборов, с небольшим запасом на случай неувязок.

Однако, нужно учесть, что мощность домашней электрики состоит из активной и реактивной составляющих. Первая – заявленная. Вторая считается вредной. Производители стараются избавиться от чередования запасания энергии и ее перекачивания обратно, то есть отдачи запасов прибором.

Такой пинг-понг током, который на обратном пути еще и отклоняется на 90 градусов, съедает энергию, не переводя ее в полезную. На некоторых приборах указывается реактивный показатель, но на большинстве игнорируется.

Меж тем, общая мощность составляется из обеих энергий. Средней реактивной для всех приборов считается планка в 0,7. Ее плюсуем к мощности стиральных и посудомоечных аппаратов, насосов, электроинструмента, холодильников. Как видно, речь о приборах с двигателями.

Читать еще:  Аппараты для сварки ленточных пил. Разбираемся в технологии

При запуске, кстати, они кратковременно потребляют в 2-3 раза больше энергии, чем в остальное время. Мощность плит, чайников и духовок аналогична заявленной активной. Реактивное потребление у приборов без электродвигателя отсутствует. Нужно лишь приплюсовать 20%.

Второй параметр выбора героя статьи – скорость срабатывания. Одни аппараты выравнивают напряжение за миллисекунды, а другим нужно 3 полных секунды. При серьезном скачке напряжения 3-ех секунд хватит для поломки техники.

Третий маячок для покупателей стабилизаторов – их точность. Уже говорилось, что минимальную погрешность обеспечивают прецизионные установки. Последний из основных параметров выбора — показатель входного напряжения, то есть от какой сети стабилизатор должен работать.

Обращаем внимание на минимальную и максимальную величину напряжения на входе в установку. На изношенных советских сетях показатель, порой, скачет от 140-ка до 280-ти вольт. То есть, 220 вольт – редкая удача, а не закономерность.

Цена стабилизатора напряжения

На стабилизатор напряжения цена зависит от типа устройства, его дизайна, размеров. Влияет на стоимость и имя производителя. На российских просторах, к примеру, завоевывает популярность латвийский бренд «Ресанта». Стабилизатор энергии под этой маркой можно купить и за 1500, и за 20000 рублей.

Компания выпускает аппараты бытовой направленности. За высокоточными стабилизаторами промышленного типа лучше обратиться к продукции отечественного бренда «Энергия». Среди ее продукции есть стабилизаторы более чем за 100000. Цена оправдана мощью и надежностью, достаточными для крупных производств.

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения — применение, принцип работы

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от каких-либо изменений или колебаний на входе, то есть входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения заключается в защите электрических или электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и так далее) от возможного повреждения в результате скачков напряжения или колебаний, повышенного или пониженного напряжения.

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения).

Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне.

Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Как работает стабилизатор напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения.

Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения.

Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.

Видео совет при выборе стабилизатор напряжения

Особенности сетевых стабилизаторов

Принципиальная схема стабилизатора напряжения данного типа представляет собой набор транзисторов, а также диодов. В свою очередь механизм замыкания в ней отсутствует. Регуляторы при этом имеются обычного типа. В некоторых моделях дополнительно устанавливается система индикации.

Она способна показать мощность скачков в сети. По чувствительности модели довольно сильно отличаются. Конденсаторы, как правило, в цепи имеются компенсационного типа. Система защиты у них отсутствует.

Устройства моделей с регулятором

Для холодильного оборудования востребованным является регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его подразумевает возможность настройки прибора перед началом использования. В данном случае это помогает в устранении высокочастотных помех. В свою очередь электромагнитное поле проблем для резисторов не представляет.

Конденсаторы также включаются в регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его не обходится без транзисторных мостов, которые соединяются между собой по коллекторной цепочке. Непосредственно регуляторы могут устанавливаться различных модификаций. Многое в данном случае зависит от предельного напряжения. Дополнительно учитывается тип трансформатора, который имеется в стабилизаторе.

Стабилизаторы «Ресанта»

Схема стабилизатора напряжения «Ресанта» представляет собой набор транзисторов, которые взаимодействуют между собой по коллектору. Для охлаждения системы имеется вентилятор. С высокочастотными перегрузками в системе справляется конденсатор компенсационного типа.

Также схема стабилизатора напряжения «Ресанта» включает в себя диодные мосты. Регуляторы во многих моделях устанавливаются обычные. Ограничения по нагрузке у стабилизаторов «Ресанта» есть. В целом помехи ими воспринимаются все. К недостаткам следует отнести высокую шумность трансформаторов.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.

Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель. При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

Стабилизаторы на 15 В

Для устройств с напряжением 15 В используется сетевой стабилизатор напряжения, схема которого по своей структуре является довольно простой. Порог чувствительности у приборов находится на малом уровне. Модели с системой индикации встретить очень сложно. В фильтрах они не нуждаются, поскольку колебания в цепи незначительные.

Резисторы во многих моделях есть только на выходе. За счет этого процесс преобразования происходит довольно быстро. Входные усилители устанавливаются самые простые. Многое в данном случае зависит от производителя. Используются стабилизатор напряжения (схема показана ниже) этого типа чаще всего в лабораторных исследованиях.

Особенности моделей на 5 В

Для устройств с напряжением 5 В используют специальный сетевой стабилизатор напряжения. Схема их состоит из резисторов, как правило, не более двух. Применяют такие стабилизаторы исключительно для нормального функционирования измерительных приборов. В целом они являются довольно компактными, а работают тихо.

Модели серии SVK

Модели данной серии относятся к стабилизаторам латерного типа. Чаще всего их используют на производстве для уменьшения скачков от сети. Схема подключения стабилизатора напряжения этой модели предусматривает наличие четырех транзисторов, которые расположены попарно. За счет этого ток преодолевает меньшее сопротивление в цепи. На выходе у системы имеется обмотка для обратного эффекта. Фильтров в схеме предусмотрено два.

За счет отсутствия конденсатора процесс преобразования также происходит быстрее. К недостаткам следует отнести большую чувствительность. На электромагнитное поле прибор реагирует очень остро. Схема подключения стабилизатора напряжения серии SVK регулятор предусматривает, как и систему индикации. Напряжение максимум устройством воспринимается до 240 В, а отклонение при этом не может превышать 10 %.

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.

Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться. Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.

Низкочастотные устройства

Для обслуживания устройств с частотой менее 30 Гц существует такой стабилизатор напряжения 220В. Схема его схожа со схемами релейных моделей за исключением транзисторов. В данном случае они имеются с эмиттером. Иногда дополнительно устанавливается специальный контроллер. Многое зависит от производителя, а также модели. Контроллер в стабилизаторе необходим для передачи сигнала на блок управления.

Для того чтобы связь была качественной, производители используют усилитель. Устанавливается он, как правило, на входе. На выходе в системе имеется обычно обмотка. Если говорить про предел напряжения в 220 В, конденсаторов можно найти два. Коэффициент передачи тока у таких устройств довольно низкий. Причиною этого принято считать малую предельную частоту, которая является следствием работы контроллера. Однако коэффициент насыщения находится на высокой отметке. Во многом это связано именно с транзисторами, которые устанавливаются с эмиттерами.

Какие бывают типы стабилизаторов напряжения?

На производстве и в быту широко применяется электрическая энергия. Переменным током питают системы освещение, приводы механизмов электрических приборов, его подают на сетевой разъем электронных устройств. Сбытовые организации не всегда обеспечивают надлежащее качество электрических сетей, что проявляется, в частности, в колебаниях сетевого напряжения. Это неприятное явление характерно для:

  • дачных поселков и небольших населенных пунктов;
  • сетей автономных электростанций, не входящих в единую энергосистему.

Колебания отрицательно влияют на качество функционирования техники, снижают ее надежность. Застраховать себя от этого явления можно применением стабилизатора, который включают между сетью и нагрузкой, рисунок 1.

Рисунок 1. Схема включения стабилизатора

Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы

Стабилизацию можно выполняться различными способами. Принципы стабилизации, использованные разработчиком, определяют типы стабилизаторов напряжения.

Релейные

Релейные стабилизаторы, часто называемые ступенчатыми, представляют собой силовой трансформатор с несколькими выходами вторичной обмотки, один из которых принимается за общий. Датчик отслеживает состояние сети, при выходе за пределы разрешенных допусков осуществляет автоматическую регулировку выходного напряжения с помощью переключения реле. При срабатывании отдельных силовых реле происходит переключение обмоток с подключением нагрузки на тот вывод, напряжение на котором минимально отличается от заданного.

Конструктивная простота релейных стабилизаторов, неплохая точность регулирования, невысокая стоимость, высокая надежность обеспечивают им высокую популярность.

Недостатки:

  • ступенчатый характер регулирования;
  • заметные искажения формы синусоиды тока нагрузки при высоком входном напряжении из-за магнитного насыщения сердечника;
  • относительно слабая нагрузочная способность рабочих контактов реле;
  • высокий уровень акустического шума.

Электромеханические (сервоприводные)

Электромеханические или сервоприводные стабилизаторы устраняют один из основных недостатков стабилизаторов с механическими реле: обеспечение только ступенчатой регулировки выходного напряжения. Принцип их действия основан на изменении коэффициента трансформации. Оно реализовано с помощью щетки, соединенной с электродом выходных клемм. Щетку перемещает по вторичной обмотке тороидального трансформатора вспомогательный электродвигатель, рисунок 2.

Рисунок 2. Конструктивные особенности сервоприводного регулятора

Для электромеханических стабилизаторов характерны большой диапазон регулировки, небольшие габариты, малая стоимость.

Основные недостатки: низкое быстродействие, хорошо слышимый ночью шум работающего электродвигателя.

Инверторные (бесступенчатые, бестрансформаторные, IGBT, ШИМ)

Инверторные стабилизаторы реализуют двухступенчатую схему получения выходного напряжения. Сначала переменный входной ток преобразуют в постоянный, а затем из него вновь генерируют переменное напряжение. Автоматическое регулирование происходит на этапе формирования постоянного тока, здесь же реализованы функции ступени стабилизации.

Существует несколько вариантов каскадного преобразования, каждому из которых соответствует подкласс инверторных стабилизаторов. Наибольшее распространение получили ШИМ-устройства и стабилизаторы на IGBT-транзисторах.

Сильные стороны этого оборудования:

  • высокая скорость реакции на изменения входного напряжения, точность регулировки выходного;
  • хорошие массогабаритные характеристики (отсутствует силовой трансформатор);
  • простотой получения КПД выше 50 %;
  • возможность плавной регулировки выходного напряжения в сочетании с широкими пределами изменения выходного электрического тока, а также работы на холостом ходе;
  • эффективное подавление скачков напряжения и импульсных помех.

При применении надлежащей элементной базы инверторная техника нормально функционирует при отрицательных температурах.

Главный недостаток: плохая перегрузочная способность, в т.ч. кратковременная (не более 25 – 50% на протяжении 1 – 2 с). Последнее заставляет тщательно контролировать выходную мощность устройства при работе на реактивную нагрузку (электродвигатели различного назначения, вентиляторы и т.д.). Кроме того, следует принимать во внимание сложность электрической схемы, что увеличивает риски отказа, и высокую стоимость из-за необходимости применения силовой полупроводниковой элементной базы.

Феррорезонансные

Феррорезонансный стабилизатор — это устройство трансформаторного типа. Его характерная особенность — применение обмоток трансформатора, одетых на магнитопроводы разного поперечного сечения. Параллельно вторичной обмотке L2 подключен дополнительный конденсатор С, рисунок 3. Его емкость подобрана так, чтобы за счет резонанса обеспечивать постоянное насыщение магнитопровода вторичной обмотки. Отсюда большие изменения входного напряжения не приводят к колебаниям выходного.

Рисунок 3. Схема феррорезонансного стабилизатора

Стабилизатор имеет высокую скорость отработки скачков, обладает повышенной надежностью за счет отсутствия схем переключения, обеспечивает неплохую точность стабилизации.

Отсутствие механически подвижных компонентов позволяет эксплуатировать феррорезонансные стабилизаторы при небольших отрицательных температурах.

Главные недостатки:

  • меньший коэффициент мощности;
  • значительные нелинейные искажения выходного тока, которые могут привести к нарушениям функционирования ряда бытовых приборов, например, к искажениям изображения цветного телевизора и некачественному стиранию старых записей магнитофоном;
  • нестабильность функционирования при вариациях частоты входного напряжения более чем на 0,5 Гц от номинального значения, что нередко встречается при питании населенного пункта от автономной электростанции.
Читать еще:  Как сделать самодельный мини-токарный станок по дереву своими руками

Электронные (симисторные, тиристорные)

Так называемые электронные стабилизаторы структурно повторяют устройства на электромагнитных реле, но для ступенчатых переключений обмоток авторансформатора использованы полупроводниковые изделия. Возможно несколько разновидностей таких электронных схем, каждая из которых осуществляет автоматическое переключение коэффициента трансформации. Серийно выпускаются стабилизаторы, в которых функции ключевых элементов ступенчатого регулирования возложены на симисторы и тиристоры.

Тиристор — это полупроводниковая структура с тремя p-n-переходами, в которой выполнена глубокая положительная обратная связь. Ее наличие обеспечивает высокую скорость переключения при работе в ключевой режиме. Симистор образован двумя тиристорами с объединенными управляющими электродами, включенными встречно-параллельно, рисунок 4. За счет возможности пропускания тока этим компонентом в двух направлениях симисторные стабилизаторы демонстрируют повышенный КПД. Это выгодно отличает их от тиристорных стабилизаторов.

Рис. 4. Принципиальная схема простейшего варианта симисторного регулятора

Общие преимущества:

  • повышенный коэффициент стабилизации;
  • прекрасное подавление перепадов напряжения, импульсных помех;
  • хорошие массогабаритные параметры;
  • высокая надежность при реализации на качественной элементной базе.

Кроме того, по быстродействию электронные стабилизаторы заметно превосходят свои релейные электромеханические аналоги, т.е. хорошо отрабатывают скачки напряжения.

Недостатки:

  • плохо адаптированы для работы с реактивной нагрузкой;
  • высокая стоимость;
  • сложность выполнения ремонта.

Виды стабилизаторов напряжения по классу напряжения

Промышленность выпускает широкую гамму стабилизаторов.

По диапазону выходных напряжений электронное оборудование для однофазных сетей рассчитано на 220 – 240 В (популярна также промежуточная градация 230 В), доступны феррорезонансные стабилизаторы на 110 – 120 В.

Бытовое оборудование для трехфазных электросетей обеспечивает выходное напряжение 380 – 415 В вне зависимости от применяемых схемных решений и отдаваемого тока нагрузки.

Техника промышленного назначения может иметь более высокое выходное напряжение: вплоть до 6 – 10 кВ.

Походы к выбору стабилизатора

Перечень параметров, по которым выбирают стабилизаторы, обязательно включает:

  • мощность нагрузки или отдаваемый номинальный ток;
  • выходное напряжение;
  • тип сети (однофазная – трехфазная).

Большую помощь окажет информация о стабильности сети, уровне импульсных помех в ней.

При определении номинальной мощности суммируют мощности всех потребителей защищаемой сети. Для оценки мощности номинальной нагрузки токовую нагрузочную способность входного автомата умножают на 220 В.

При прочих равных условиях выбирают однофазные модели линейных стабилизаторов, учитывают, что модульные конструкции более удобны в обслуживании.

Учитывают эстетические параметры и количество выходных розеток, рисунок 5.

Рис.5. Вариант исполнения однофазного стабилизатора

Окончательный выбор целесообразно выполнять с учетом производителя и места изготовления. Для определения качества техники юго-восточного производства, выпускаемой без контроля со стороны ведущих западных компаний, имеет смысл изучить профильные форумы. Такой подход позволяет сделать адекватный вывод о качестве прибора.

Кроме технических параметров обязательно принимают во внимание доступность сервисного обслуживания.

Следует учесть, что в продаже имеется большой выбор 220-вольтовых однофазных и 380-вольтовых трехфазных устройств. Стабилизаторы с широким диапазоном регулировки и выходным напряжением других номиналов часто поставляются под заказ.

Заключение.

Промышленность выпускает широкую гамму бытовых стабилизаторов напряжения, что позволяет произвести выбор конкретной модели устройства с учетом конкретной области применения.

Массовый характер рынка стабилизаторов определяет большое количество работающих на нем производящих предприятий, предлагающих свою продукцию через партнерскую сеть. Поэтому перед покупкой следует выполнить тщательный многокритериальный отбор продукта.

Видео по в дополнение статьи


Стабилизатор напряжения. Виды и работа. Применение и как выбрать

В жизни современного человека есть много электроприборов, которыми он постоянно пользуется как в быту, так и на работе. Есть такие потребители, которые требуют поддержания напряжения в строгих пределах и чтобы этого добиться, необходимо использовать стабилизатор напряжения.

Виды
В зависимости от технического решения, стабилизаторы могут быть нескольких видов:
  • Релейные. Они обеспечивают ступенчатую регулировку и состоят из автотрансформатора и силового реле. Такие приборы не могут с высокой точностью регулировать выходное напряжение. Для улучшения качества стабилизации, усложняют конструкцию автотрансформатора, но это приводит к увеличению стоимости оборудования. Такие стабилизаторы используются с маломощными приборами.

  • Симисторные. Это электронные приборы, которые работают по принципу релейных, но обмотки в них переключаются симисторами (электронные ключи). Так как нет механического реле, то скорость переключения увеличивается, они более надежные, тише работают, но также не могут обеспечить высокую точность выходного напряжения.

  • Электромеханические или сервоприводные. Они работают по принципу реостата (электропривод передвигает контакты по обмотке автотрансформатора), поэтому могут плавно изменять выходное напряжение. Такое оборудование может использоваться в сетях, где нет резких скачков напряжения.

  • Феррорезонансные. Данное оборудование непрерывно регулирует выходное напряжение в заданном диапазоне. Такой вариант имеет ряд нерешенных проблем, поэтому его применение ограничено.

  • Инверторные. Это самые современные стабилизаторы, которые работают по принципу двойного преобразования напряжения: сначала оно преобразуется из переменного в постоянное, а потом снова из постоянного в переменное. В этом случае нет громоздкого трансформатора, поэтому такие приборы имеют небольшие размеры и вес. Данное оборудование имеет высокую точность, она в переделах 1%. Независимо от напряжения на входе, на выходе мы получаем практически идеальные 220 В.
Как устроен стабилизатор
Стабилизатор напряжения состоит из нескольких основных частей, которые есть в таком оборудовании, независимо от его вида:

  • Автотрансформатор. Он может иметь алюминиевую обмотку, используется в дешевых моделях, и медную – применяется в качественных приборах.
  • Электронная схема управления. У разных торговых марок она будет отличаться, поэтому стабилизатор напряжения одного вида, но разных изготовителей будет выполнять свои функции неодинаково. Отличие состоит в алгоритме замыкания ключей, поэтому идентичные по типу приборы имеют значительные отличия в работе.
  • Замыкающие ключи. Эти элементы стабилизатора определяют тип его коммуникации: электронные или электромеханические. Более предпочтительные электронные стабилизаторы, так как у них скорость срабатывания в пределах 10-20 мс, а у электромеханических она будет 40-50 мс.
  • Элементы защиты. К основным относится тепловой и магнитный расцепители, а к дополнительным — защита от молнии.
  • Байпас – устройство, которое обеспечивает непрерывность питания, подключает напрямую к сети.
Принцип действия

Принцип работы оборудования основан на отслеживании входящего напряжения и корректировки его на выходе, в зависимости от происходящих изменений.

Когда на входе происходит изменение напряжения, стабилизатор тратит некоторое время на проведение замера. В электронных моделях на это требуется до 20 мс, а у электромеханических до 50 мс. На следующем этапе работы происходит соответствующая реакция на возникшую ситуацию. Все изменения напряжения выравниваются до 220 В.

Когда на входе показатели снижаются, стабилизатор напряжения поднимает его показатели на входе, насколько хватает возможностей автотрансформатора. Когда значения на входе превышают заданный диапазон, то прибор автоматически отключает подачу напряжения. Стабилизатор напряжения не пропускает на подключенное оборудование импульсные скачки.

Напряжение регулируется за счет подключения добавочных обмоток трансформатора при помощи ключей, которые могут быть электронными или релейными. Процесс коммутации контролируется процессором, который не позволяет одновременного включения более одного ключа.

Область применения

Стабилизаторы напряжения нашли широкое применение как в промышленности, так и в быту. Нестабильное напряжение в сети делает использование такого оборудования очень актуальным.

У каждого в доме есть такое дорогостоящее оборудование как компьютер, стиральная машина, холодильник и другая аппаратура, для которого очень важно качественное электропитание. Оптимальным и недорогим решением, позволяющим надежно защищать бытовые приборы и различное промышленное оборудование, является стабилизатор напряжения.

Привести к выходу из строя или к нестабильной работе различной бытовой техники может пониженное или повышенное напряжение, а также его пиковые скачки. Наличие стабилизатора позволяет выравнивать возникающие перепады напряжения, на выходе он выдает номинальное напряжение, которое необходимо для корректной работы подключенного электрооборудования.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Для совершения правильного выбора, специалисты рекомендуют обращать внимание на такие особенности:
  • Способ монтажа, стабилизатор может устанавливаться рядом с обслуживаемым устройством, стационарные устройства монтируются на стену в горизонтальном или вертикальном положении.
  • Если используется прибор на 220 В, то точность его работы должна составлять 1-3%.
  • Мощность, надо приобретать прибор, мощность которого будет на 30% больше мощности подключаемого оборудования.
  • Могут быть одно и трехфазные стабилизаторы.
  • Быстродействие прибора, измеряется этот показатель в миллисекундах.
  • Наличие защиты, эта функция защитит прибор от короткого замыкания, резких скачков напряжения и других негативных моментов.
  • Имеют значения и размеры оборудования, а также уровень шума, который он издает во время работы.
  • Стоимость, качественный прибор не может стоить дешево, лучше приобрести более дорогое, но качественное оборудование.
  • Гарантийный срок службы, у качественного стабилизатора он будет несколько лет, тогда как у дешевых моделей вообще может не быть никаких гарантий.

Если подключается оборудование с мощным электродвигателем, то надо учитывать реактивную составляющую мощности, так как при запуске мотора, ток сильно повышается и если такой параметр не учесть, то стабилизатор не справится с нагрузкой, возникающей при запуске электродвигателя.

Достоинства и недостатки
Преимущества и недостатки таких приборов будут зависеть от их вида:
  • Релейные. Главное достоинство релейного стабилизатора – высокая скорость регулирования напряжения. Недостатки таких приборов в том, что изменение напряжения происходит ступенчато, точность стабилизации низкая и искажается синусоида.
  • Симисторные. Достоинства в том, что во время работы они имеют низкий уровень шума, процесс коммутации быстрый, а изменение напряжения происходит плавно. Главный их недостаток в низкой точности регулирования напряжения.
  • Сервоприводные. Такие стабилизаторы плавно регулируют выходные параметры, не искажают синусоиду и обеспечивают высокую точность регулирования. Недостатки такого оборудования в невысокой скорости реакции и низкой скорости регулирования, а наличие механически передвигаемых деталей, снижает надежность таких приборов.
  • Феррорезонансные. Данное оборудование обеспечивает высокое быстродействие и точность стабилизации. Оно имеет большой срок службы и высокую надежность. Недостаток таких стабилизаторов в том, что происходит искажение синусоиды, они имеют небольшой диапазон регулировки, у них большой вес и КПД всего 70-80%. Кроме этого, не допускается работа такого оборудования при больших перегрузках и в режиме холостого хода.
  • Инверторные. Они обеспечивают высокую точность и скорость регулировки, могут работать как с очень низким, так и с высоким входным напряжением. Такие приборы могут работать без нагрузки, подавляют импульсы и помехи, создают правильную синусоиду. Основные их недостатки и в низком КПД, сложности ремонта и высокой стоимости.

Срок службы электроприборов и качество их работы будут зависеть от параметров подаваемой электроэнергии. Чтобы защитить технику от изменения напряжения в сети и обеспечить ее надежную и долгую работу, достаточно установить современный стабилизатор напряжения.

Параметры стабилизаторов

Стабилизатор — это устройство, предназначенное для автоматического поддержания в заданных пределах напряжения или тока при изменении входного напряжения, тока нагрузки, температуры, давления, влажности, вибрации и других дестабилизирующих факторов.

Основными параметрами стабилизаторов являются:

  1. Коэффициент стабилизации
  2. Нестабильность выходного напряжения
  3. Внутреннее сопротивление стабилизатора
  4. Температурная нестабильность
  5. Коэффициент сглаживания пульсаций
  6. Коэффициент полезного действия

Коэффициент стабилизации выходного напряжения можно определить как отношение нестабильности выходного напряжения к нестабильности входного напряжения:

(1)

Нестабильность выходного напряжения (статическая ошибка) измеряется как отношение изменения выходного напряжения к его номинальному значению:

(2)

Измерение нестабильности выходного напряжения производится при постоянной нагрузке (ток нагрузки не должен изменяться).

Внутреннее сопротивление стабилизатора можно определить как

(3)

Измерение внутреннего сопротивления стабилизатора производится при неизменном входном напряжении ().

Нестабильность выходного напряжения в зависимости от тока нагрузки. Этот параметр применяется вместо внутреннего сопротивления.

при (4)

Температурная нестабильность Для выходного напряжения она определяется следующим образом:

при и (5)

Коэффициент сглаживания пульсаций вычисляется следующим образом:

(6)

где Um — амплитуда пульсаций.

Коэффициент полезного действия определяется как отношение выходной мощности к мощности, потребляемой стабилизатором:

(7)

Следует отметить, что мы перечилили только основные параметры стабилизаторов. Для стабилизаторов переменного тока дополнительно оговариваются требования по стабильности частоты сети переменного тока, нестабильность входного импеданса и его реактивной составляющей, коэффициент мощности. Кроме того важными параметрами являются габариты, масса и надежность стабилизатора, но эти требования относятся уже к любому радиоэлектронному устройству.

Наибольший вклад в общую нестабильность выходного напряжения вносят нестабильности по напряжению, току и температуре и, в зависимости от этого, получается результирующая нестабильность стабилизатора:

Cтабилизаторы классифицируются в зависимости от стабильности на стабилизаторы:

  • низкой точности δ = 2 . 5%
  • средней точности δ = 0,5 . 2%
  • высокой точности δ = 0,1 . 0,5%
  • прецизионные δ
    • Пред.страница
    • Содержание
    • След.страница

    Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 . 2020

    Принцип работы стабилизатора напряжения

    В основе принципа работы стабилизаторов напряжения лежит использование трансформаторов, параметры которых поддаются корректировке. Трансформаторы представляют собой электромагнитные приборы, чье предназначение – трансформировать, т.е. изменять, в требуемых пределах характеристики переменного тока и напряжения. Простейшая разновидность этого аппарата представляет собой сердечник, на который намотаны две катушки (их называют также обмотками). Они автономны по отношению друг к другу. Источник переменного тока подсоединяется к первичной катушке. К вторичной подводят нагрузку, и здесь тоже возникает ток, однако его характеристики отличаются. Происходит это благодаря явлению электромагнитной индукции. Стабилизаторы напряжения изготавливают обычно с трансформаторами посложнее – автоматическими аппаратами с соединенными гальванически катушками.

    Стабилизаторы напряжения нового поколения – это далеко не одни лишь автотрансформаторы. Ниже описано как работает стабилизатор напряжения и составные части его конструкции:

    • Элемент, обеспечивающий контроль. Это устройство отслеживает значение входного напряжения и отсылает на систему управления сигнал;
    • Управление. На сервопривод «бегунка» поступает напряжение, и он приходит в движение. В результате этого происходит переключение имеющегося между трансформаторными отводами соединения, и ток тоже меняет параметры. Электронные системы снабжены управляющими устройствами, которые переключают обмотки не опосредованно, а напрямую;
    • Элемент, ответственный за беспрерывную подачу электрического питания (By-Pass);
    • Защита основная, оберегающая от короткого замыкания и чрезмерно высокой нагрузки. В стабилизаторах она представлена магнитными и тепловыми расцепителями;
    • Защита дополнительная, предотвращающая, к примеру, последствия попадания молнии и других высоковольтных импульсов кратковременного воздействия.
    Стабилизаторы напряжения относят (условно) к нескольким группам

    Классификация по принципу действия:

    • Электронные. Эти же устройства называют ступенчатыми. В таких приборах изменение напряжения осуществляется дискретно, переключением обмоток трансформатора при помощи тиристоров или релейного блока. Для стабилизаторов данного типа характерно быстрое реагирование на перемену значений входного напряжения.
    • Электромеханические. К этой разновидности относят электродинамические приборы. Напряжение в них меняется плавно, для стабилизации характера высокая степень точности. Роднит их с представителями предыдущей группы та же стремительность реакции.
    • Феррорезонансные. Быстрота реагирования и точность этих аппаратов на высоте, напряжение меняется плавно. Основана работа таких стабилизаторов на принципе магнитного усилителя.

    Классификация по способу подключения:

    • Однофазные. Их задача и возможности ограничиваются удержанием стабильного сетевого напряжения на значении 220В + 3%, если оно колеблется в диапазоне 150-250В. Объекты защиты подобных агрегатов – домашняя бытовая техника, разнообразная радио- и электроаппаратура, офисная оргтехника;
    • Трехфазные. Их миссия – стабилизировать напряжение в электросетях с напряжением 380 вольт. Такие аппараты востребованы в жилых домах и строениях промышленного назначения, где электропитание трехфазное.
    Преимущества и слабые стороны

    Для тиристорного или релейного (ступенчатого) стабилизатора напряжения характерны следующие показатели:

    • Корректировка осуществляется с высокой точностью;
    • КПД высок;
    • Входное напряжение может иметь достаточно большой диапазон;
    • Хорошая скорость срабатывания;
    • На холостом ходу прибор может работать;
    • Диапазон нагрузки велик, колеблется от 0% до 100%;
    • форма выходного напряжения остается неизменной, не искажается;
    • Стабилизатор дает возможность сделать пользование электроэнергией более дешевым;
    • Стабилизаторам, имеющим невысокую точность регулирования, свойственен такой изъян, как ступенчатость, а не равномерность трансформации напряжения на выходе. Такого недостатка лишены высокоточные агрегаты.

    Работа электромеханического стабилизатора напряжения характеризуется следующими параметрами:

    • Перегрузочная способность на высоком уровне;
    • Регулировка производится с большой точностью;
    • Можно корректировать параметры в широком диапазоне;
    • Быстродействие оставляет желать лучшего (электрическим стабилизаторам уступает в 20 раз);
    • Чтобы рабочий ресурс оставался на высоте, аппарат нуждается в периодическом (раз в полгода) техобслуживании;
    • Не безопасен с точки зрения возникновения пожара;
    • Конструкцией предусмотрен незакрытый электрический контакт. Он скользящий (угольная щетка движется по поверхности медной обмотки), из-за чего изнашивание оказывается быстрым.

    Основные характеристики стабилизаторов напряжения

    Современные технологии развиваются неумолимыми темпами, еще 15 лет назад было сложно представить себе, что практически каждый будет иметь при себе собственный телефон, еще 10 лет назад сложно было поверить, что при помощи мобильного телефона можно узнать погоду, прочесть самые свежие новости или даже посмотреть фильм, да еще и в HD качестве.

    Стабилизаторы напряжения не стали отщепенцами, еще 25 лет назад было сложно представить мощное электронное устройство, самостоятельно управляющее процессами регулирования и защитными функциями. Сегодня это реальность доступная всем и каждому, однако, важно учесть тонкие нюансы выбора в соответствии с вашими требованиями, чтобы получить надежный и долговечный инструмент, который будет долгие годы оберегать сеть от аварий сети и нестабильного напряжения.

    Ниже представлены основные характеристики, на которые в обязательном порядке необходимо обратить внимание при покупке стабилизатора. Характеристики расположены от наиболее к наименее важным.

    1. Номинальное напряжение

    Стабилизаторы напряжения делятся на однофазные (220/230/240В) и трехфазные (380/400/415В). Некоторые модели позволяют дополнительно регулировать выходное напряжение, к примеру, вместо традиционных 220В, можно установить 230В, что является необходимой нормой для любого современного бытового прибора.

    Единица измерения – Вольт. Например, 220 Вольт.

    2. Мощность

    Мощность стабилизаторов напряжения – одна из ключевых характеристик. Выбирая модель определенной мощности, не забывайте, что вы можете докупать новые бытовые приборы, которые могут увеличить совокупную мощность потребления. Для этого, при покупке стабилизатора, необходимо делать запас по мощности.

    Единица измерения – кВт/кВА. Например, 12кВт/15кВА.

    Совет! Для экономии при покупке стабилизатора, учитывайте только те приборы, которые могут работать одновременно. Данный подход может сэкономить до 35%!

    Совет! В случае с трехфазной сетью, можно установить три однофазных устройства, мощность которых рассчитывается в соответствии с нагрузкой по каждой из фаз.

    3. Погрешность (точность стабилизации)

    К большому сожалению, еще не изобрели такой стабилизатор, который бы регулировал напряжения без погрешности. Именно по этой причине, данная характеристика остается основной. В основной массе, стабилизаторы имеют погрешность в пределах от 5 до 0,5%, что подразумевает отклонение выходного напряжения на данную величину от номинального 220 или 380В. Другими словами, если вы купили однофазный стабилизатор с погрешностью 4%, то погрешность составит 220±8,8 Вольт.

    NORMICSHTEELCALMER
    220В±4%220В±2.5%220В±1%
    Лучший выбор для частных домов, квартир, офисов, магазинов и т.д.

    Для бытового применения подойдут стабилизаторы с любой погрешностью до 6%, но если установлено дорогостоящее оборудование (Hi-End акустические системы, домашние кинотеатры, специфические домашние медицинские установки и т. д.), то в таком случае будет оправданной покупка стабилизаторов с более точной регулировкой на уровне 0,5 – 3%. Как правило, в технической документации всегда указаны допуски по питающему напряжению для нормальной работы устройства.

    Единица измерения – %. Например, 220Вольт±3%.

    4. Диапазон стабилизации напряжения

    Пределы диапазона стабилизации относятся к важнейшим характеристикам стабилизаторов, которые должны быть в обязательном порядке учтены. Большинство производителей предлагают несколько диапазонов напряжения для одной модели, это очень удобно, поскольку если подходят все остальные параметры, остается лишь уточнить минимальное и максимальное входное напряжение для подбора соответствующего диапазона. Если говорить об украинских производителях, то мощность стабилизаторов снижается с прямо пропорциональной зависимостью от падения входного напряжения, в случае с европейскими производителями, мощность сохраняется во всем диапазоне, однако чем шире диапазон, тем выше стоимость стабилизатора.

    Единица измерения – Вольт. Например, 132 – 278 Вольт.

    5. Принцип регулирования

    Принцип регулирования может быть дискретным или плавным. Зачастую, для решения самых распространенных задач в бытовом сегменте, подходят стабилизаторы с любым типом регулирования. Если же говорить о промышленности, медицинских объектах и других, где имеются сложные высокотехнологическое электрооборудование, рекомендуется применять стабилизаторы с плавным регулированием. Подробнее о принципах работы и регулировании можно прочесть в статье «Принципы работы стабилизаторов напряжения»

    6. Скорость стабилизации

    Современные устройства обладают высокой скоростью стабилизации. Обращайте внимание на то, что электронные стабилизаторы в срок от 20 до 40мс отрабатывают любой скачек напряжения в пределах диапазона, тогда как электродинамически устройства имеют быстродействие на уровне от 8 до 16мс/В.

    Volter СНПТО-ШVolter СНПТО-ПТVolter СНПТО-ПТТ
    220В±7%220В±3%220В±1%
    Стабилизаторы с бесшумной работой и естественным охлаждением.

    Единица измерения – мс или мс/В. Например, 20мс.

    7. Перегрузочная способность

    Для промышленности и устройств с высокими пусковыми токами (двигатели, насосы, компрессоры и т. д.) требуется дополнительно учитывать величину пикового значения тока при запуске потребителя. Стабилизаторы разных серий и принципов работы рассчитаны на разные перегрузки. Электронные устройства до 150 – 200% от номинальной мощности, электродинамические до 1000%. Таким образом приобретая, к примеру, однофазный стабилизатор НОНС-7500 SHTEEL мощностью 7,5кВА с перегрузочной способностью 150% допускается кратковременная перегрузка до 11,25кВт.

    Единица измерения – %. Например, 200%.

    8. Защита потребителей

    Продолжая статью об основных характеристиках стабилизаторов напряжения, нельзя не упомянуть о защите, которую предлагают стабилизаторы. К самым распространенным, которые должны быть в каждой модели, можно отнести:

    защита от перенапряжения;

    защита от низкого напряжения;

    зашита от короткого замыкания или токовая защита;

    Более мощные и дорогие модели могут комплектоваться защитой от импульсных перенапряжений (молниезащита), а также специальными EMI-фильтрами, которые производят фильтрацию электрических шумов и помех.

    Совет! В случае необходимости установки дополнительной защиты от импульсных перенапряжений, вы можете отказаться от покупки дорогостоящего стабилизатора, установив в распределительный щит разрядники требуемого класса.

    9. Защита стабилизатора

    В первую очередь устройство должно быть снабжено тепловыми датчиками, которые расположены на силовых частях, которые подвергаются нагреву при работе. Такая мера обезопасит стабилизатор от самовозгорания при длительной перегрузке. Нередко производители защищают цепи плавкими предохранителями, такая мера дополнительно защищает дорогостоящие компоненты от выхода из строя.

    NNST NORMIC 380АМПЕР 380DVS33
    380В±4%380В±3,5%380В±1%
    Электронный тип (симисторы)Электродинамический тип

    10. Уровень шума

    Для многих потребителей данный пункт является основной характеристикой. Однако в нашем списке данный пункт занимает не такую важную роль, поскольку все типы стабилизаторов за исключением релейного и феррорезонансного имеют уровень шума не больше чем у обычного холодильника, правда, это справедливо, когда соблюдаются все рекомендации по подбору модели (диапазон напряжения, мощность, запас мощности и т. д.). При регулярных перегрузках силовой части будет подключаться принудительное охлаждение в виде кулеров, в таком случае издаваемый шум будет схож с системным блоком стационарного компьютера последнего поколения.

    Внимание! Стабилизатор запрещается устанавливать в закрытые ниши и шкафы. Также во избежании перегрева не рекомендуется накрывать устройство любыми материалами.

    11. Требования к окружающей среде

    Место установки стабилизатора – важная составляющая при выборе. Некоторые модели работают только от +5C, другие напротив прекрасно справляются со своими задачами от –20С.

    Совет! Если в жилом помещении нет места для установки стабилизатора, вы можете заказать дополнительно металлический щит антивандального исполнения с вентиляционными отсеками.

    12. Система управления

    Современный стабилизатор обязан комплектоваться режимом bypass или транзит, который обеспечит подачу электроэнергии в обход стабилизирующего узла. Нормой является и наличие несложной индикации, которая обеспечит вас данными о входном и выходном напряжении, потребляемой мощности, кодах ошибок при аварии сети и т.д.

    Дополнительно производители предлагаю комплектацию многофункциональными анализаторами сети, которым могут синхронизироваться с компьютером или записывать параметры на карту памяти.

    13. Размеры и вес

    Последний пункт, который мы включили в описание основных характеристик стабилизаторов напряжения – физические размеры и вес устройства. Прежде всего обращайте на вес, это важный показатель качества силовой части стабилизатора. Как правило стабилизаторы низкого качества весят на 25-50% легче тех устройств, где мощность силовой части соответствует действительности.

    Виды стабилизаторов напряжения и их отличия, устройства, функции

    Постоянство питающего напряжения обеспечивается стабилизаторами напряжения, которые выполняют свою функцию независимо от скорости изменения показателей. Эффективность приборов очевидна при изменениях силы тока и сопротивления, поэтому не только напряжение является характеристикой сети. Благодаря таким изменениям сохраняется работоспособность техники и пожарная безопасность в любом помещении. Короткое замыкание, перегревание проводов и расплавление изоляции случается из-за увеличенного сопротивления нагрузки. Вот уже на протяжении 65 лет имеются устройства для регулировки напряжения. И если ранее в повседневной жизни преобладали только ферромагнитные стабилизаторы, то в наши дни доминируют релейные, электромеханические и электронные устройства.

    В настоящее время выделяют следующие виды напряжения:

    1. Релейные стабилизаторы.
    2. Электромеханические стабилизаторы.
    3. Электронные стабилизаторы.

    1. Релейные стабилизаторы напряжения

    Бытовой и компьютерной технике, оргтехнике, производственному оборудованию необходима бесперебойная работа, которая осуществляется выравниванием сетевых параметров тока. Безупречная сохранность для пользователей от перегруженности, коротких замыканий и иных отклонений от рабочего тока гарантируется чрезвычайной точностью сохранения заданных характеристик выходного напряжения. Основным элементом релейных стабилизаторов является автоматический трансформатор, а за управление устройством отвечает электронная схема. Витки трансформатора подключаются с помощью реле в соотношении, которое нужно для обеспечения номинальных выходных параметров тока.

    Число обмоток трансформатора и количество коммутационных реле определяет количество ступеней регулировки выходного напряжения. Погрешность выходного вольтажа будет больше, если число ступеней меньше. Усредненный показатель – от пяти до семи, самый большой – 9.

    Релейные устройства работают по следующей схеме:

    • Подача входного тока и сравнение параметров, которые требуются на выходе, осуществляется с помощью электронной схемы.
    • Вычислив разницу характеристик входного и выходного напряжения, блок управления вычисляет необходимое для стабилизации число обмоток и количество их витков, которые должны быть задействованы.
    • Благодаря реле осуществляется последовательное переподключение витков каждой из трансформаторных обмоток.

    В итоге увеличения и уменьшения вольтажа на обмотках трансформатора на выход стабилизатора подаётся ток, параметры которого располагаются в разрешенных для нормальной работы подчинённой сети пределах.

    Достоинствами релейных стабилизаторов являются миниатюрность, большой охват входных параметров тока и рабочей температуры. Практически бесшумная работа и невосприимчивость к частотным изменениям входного тока, жизнеспособность и сравнительно низкая цена являются отличительными чертами данного вида стабилизаторов.

    К недостаткам стоит отнести сокращение скорости реакции стабилизатора при увеличении точности выравнивания параметров тока. Также следует отметить достаточно скорый износ релейных коммутаторов под влиянием механических и импульсных токовых нагрузок.

    2. Электромеханические стабилизаторы напряжения

    Главным элементом является трансформатор с отводами. 2-ая составляющая электромеханического стабилизатора – механизм с ползунком. Принцип работы следующий — при сниженном входном напряжении сети ползунок начинает движение по отводам. Движение прекращается, когда на выходе получается стандартное значение. Если оно превышено, он перемещается в обратную сторону. Щетки из графита, поддерживающие выходное напряжение с высочайшей точностью (около 2%), выполняют функцию ползунка-токосъемника, регулировка которого производится плавно. Такая регулировка является главным преимуществом, а если использовать две графитовые щетки, то устройство корректирует напряжение быстрее, т. к. повышается площадь контакта.

    Существуют модели (свыше 30кВт), которые снабжаются еще одним трансформатором. Такие модели способны выдерживать высокие перегрузки, несмотря на присутствие движущихся частей.

    Существенное упрощение расчета при выборе такого оборудования осуществляется суммой полученной средней его мощности с ее четвертью. Благодаря вышеуказанному сложению обозначается характеристика будущего стабилизатора. Соответственно, при покупке за меньшую стоимость допускается использовать наименьший запас по мощности стабилизатора. Явным техническим преимуществом является отсутствие внесения изменений в сеть по причине невосприимчивости к данному событию. А это очень актуально для медицинских и измерительных приборов, аудиоаппаратуры.

    Среди отрицательных характеристик следует выделить износ движущихся частей. В процессе эксплуатации за такими деталями нужен уход, регулировка и замена. Также следует отметить незначительное запаздывание в реакции на изменения показателей сети. Габариты и большой вес являются показателями довольно мощных устройств, которые весьма требовательны к условиям эксплуатации, такие как, температура воздуха в помещении, где находится стабилизатор. Температурный диапазон от -5 до +40 Цельсия.

    Ниже указаны диапазоны характеристик электромеханических стабилизаторов разных изготовителей:

    240 — 430 (трехфазный)

    280 — 430 (трехфазный)

    240 — 430 (трехфазный)

    240 — 430 (трехфазный)

    3. Электронные стабилизаторы напряжения

    Приборы данного типа осуществляют входное напряжение ступенчато, их еще называют дискретными. В основе находится автотрансформатор. Вторая составляющая электронных стабилизаторов – реле или полупроводники в виде тиристоров и симисторов. Принцип работы заключается в следующем: каждая обмотка трансформатора добавляет на выходе соответствующее напряжение. Определенная обмотка включается регулировкой входного напряжения реле или электронных ключей. Точность у разных приборов колеблется от 2 до 10%. Причиной таких колебаний кроется в ступенчатом регулировании. Величина колебаний напрямую зависит от количества обмоток.

    Допустим, каждая прибавляет по 17,6 В (точность стабилизатора 8%) при входном напряжении 195 Вт переключаются две обмотки и на выходе получится 230,2 Вт. Данный стабилизатор осуществляет регулировку быстро, но с небольшой погрешностью. Если указано 2%, то мы получим на выходе 221,4 Вт. Но, обмоток уже получается 6, и поэтому регулировка в этом случае происходит дольше.

    К тому же стоимость системы повышается за счет большого количества электронных ключей, при этом об увеличении надежности не может быть и речи.

    Необходимо понимать, для какого устройства допустима погрешность. Для холодильников, плит, и других приборов с электродвигателем или нагревательным элементом, десятипроцентное отклонение входящего напряжения не отражается на стабильном рабочем режиме. В случае, когда требуется защитить кинотеатр или компьютер, необходимо остановить свой выбор на более точном устройстве.

    Благодаря наличию цифрового управления, все соответствующие элементы располагаются на одной микросхеме. Следовательно, происходит уменьшение веса и габаритов прибора. Входное и выходное напряжение отображается на дисплее.

    Самый главный плюс – отсутствие механического износа, т.к движущихся деталей нет. От качества тиристоров или симисторов зависит долговечность. Некоторые модели устойчивы к температурам от минус двадцати и ниже.

    Явным минусом является чувствительность к коротким замыканиям или большим нагрузкам, которые могут вывести из строя электронные ключи. Поэтому следует выбирать электронный стабилизатор с хорошим запасом мощности.

    Стабилизаторы используют в квартирах, на дачах, в коттеджах. Однофазные стабилизаторы используются при напряжении 220В. Мощность таких стабилизаторов от 0,5 до 30 кВт, что позволяет защитить один прибор или всю технику в доме. В сети 380 В возможны сочетания из трехфазных (3-30 кВт и выше) и однофазных стабилизаторов. Такие устройства представляют собой 3 однофазных стабилизатора, которые могут быть расположены под одним корпусом. Техническое решение модели более 100 кВт представляет собой три трансформатора на одном сердечнике. Устройства рассчитаны для защиты отдельных единиц техники, а так же они могут располагаться в загородных домах, офисах, на предприятиях для защиты всей сети.

    Похожие статьи

    Стабилизатор напряжения: какой выбрать?

    Нестабильное напряжение в электросети оказывает пагубное действие на всю технику. Скорее всего, Вы наблюдали ситуацию, когда лампочки мигают и их свет угасает – это прямой сигнал о том, что идет колебание напряжения. Высокие перепады наносят вред оборудованию, уменьшая их производительность на 25%. Экономные лампы при данных условиях «летят» гораздо раньше. В современных мегаполисах, как бы удивительно это не звучало, нестабильность напряжения постоянно присутствует. Согласно статистике, в среднем по России, зарегистрировано 5 заявок в неделю в сервисные центры по причине перегоревших электрических приборов.

    В этой статье мы рассмотрим виды стабилизаторов напряжения, потребляемую мощность основных приборов и другую важную информацию, знание которой поможет в выборе стабилизатора напряжения.

    Как выбрать стабилизатор напряжения для электроприборов?

    В данной теме мы рассмотрим проблему выбора стабилизатора напряжения для основных домашних устройств, подверженных выходу из строя из-за скачков напряжения в электрической сети. Это газовые котлы, компьютеры и оргтехника, телевизоры, холодильники и морозильные камеры. Дадим рекомендации по выбору конкретной модели стабилизатора для соответствующих устройств. Также оценим ряд факторов и характеристик, влияющих на выбор и срок службы стабилизатора напряжения.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×