Какие бывают типы стабилизаторов напряжения. Что такое стабилизатор напряжения?

Содержание

Наилучшим вариантом с точки зрения технических характеристик является подключение устройства к электросети. Это обеспечивает стабильность, что не вызывает проблем при использовании потребителей в любой сфере.

Стабилизаторы напряжения

Перепады или снижение напряжения — одна из самых частых причин поломок электрических устройств. При повышенном напряжении быстро выходят из строя нагревательные элементы котлов и электроплит, а также блоки питания, тогда как при пониженном напряжении нестабильно функционируют электронные системы. Иными словами, любые отклонения значений напряжения в сети могут негативно сказаться на большинстве электрических приборов.

Установить стабилизатор напряжения для всего дома или отдельного устройства является эффективным решением данной проблемы.

Какова основная цель стабилизаторов напряжения?

Регулятор напряжения представляет собой устройство с входными и выходными параметрами, которое предназначено для поддержания выходного напряжения в заданных рамках даже при значительных колебаниях входного напряжения.

Иными словами, стабилизатор необходим для обеспечения постоянного значения напряжения на подключенной нагрузке, которое соответствует стандартным показателям (220 вольт для однофазных сетей и 380 вольт для трехфазных).

В отличие от реле напряжения, которые просто отключают сеть, если напряжение превышает допустимые пределы, стабилизаторы корректируют значение напряжения в сети, тем самым гарантируя ее стабильную работу.

Допустимые пределы кратковременного отклонения от номинального напряжения в электрической сети регулируются нормами и составляют ±10% согласно ГОСТ 29322-2014. Это означает, что приемлемое напряжение в стандартной розетке варьируется от 207 до 253 вольт. Однако стоит отметить, что даже значение в 250 вольт может оказаться опасным для некоторых электрических устройств. Кроме того, в жилых домах, особенно расположенных на окраинах городов или в удаленных селах, часто фиксируются случаи падения напряжения ниже 200 вольт, что может негативно сказаться на функционировании электрооборудования.

Рассмотрим, что подразумевается под повышенным или пониженным напряжением — это состояние, когда напряжение отклоняется от установленного номинала (220/380 В) на продолжительный временной промежуток. Данное явление возникает из-за перегрузки недостаточно мощного трансформатора в электрической сети с ограниченной пропускной способностью.

Такое положение дел наблюдается, когда высоковольтные линии отключаются полностью или частично, в результате чего оставшиеся линии не способны справиться с увеличившейся нагрузкой. Степень отклонения, как правило, зависит от нагрузки на электрическую сеть. Вы могли заметить, что напряжение возрастает ночью, когда большинство людей спят, а также днем, когда все находятся на работе и в домах не используются мощные электрические устройства. Вечером, когда вы возвращаетесь с работы и включаете отопление, кондиционер или плиту, нагрузка увеличивается, и напряжение снижается. Ниже приведен пример ежедневных колебаний потребления электроэнергии в многоквартирном доме на 62 квартиры с газовыми плитами.

Напряжение может отклоняться от установленной нормы из-за дисбаланса фаз, который возникает при неравномерной нагрузке на фазы, вызванной недостаточным сечением нейтрали, ненадежным контактом нейтрали или полным обрывом нейтрали в доме или распределительном щите. Ниже представлены изменения напряжений на фазах в такой ситуации. (Дополнительные сведения: «Короткое замыкание нейтрали в трехфазной сети — причины и последствия»).

Типы стабилизаторов напряжения и их конструкция

Стабилизаторы могут быть однофазными (220 В) или трехфазными (380 В), в данном разделе будет акцентировано внимание на однофазном оборудовании, но информация, представленная далее, полностью применима также к трехфазным устройствам.

Существуют различные виды стабилизаторов напряжения, большинство из которых основаны на принципе автотрансформатора. Проще говоря, автотрансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что у него имеется только одна обмотка.

Электрическое устройство связано с обычной первичной обмоткой, при этом одна из точек соединения с источником питания располагается не в конце вторичной обмотки, что иллюстрируется на приведённом ниже рисунке. Нагрузка также подсоединяется между концом обмотки и её ответвлениями. Подключая нагрузку к определённой обмотке, можно получить как пониженное, так и повышенное напряжение относительно исходного источника питания.

Таким образом, можно выделить 5 ключевых типов стабилизаторов напряжения:

Релейные стабилизаторы,

Трансформаторные устройства,

Электромеханические стабилизаторы,

Регуляторы напряжения с инверторами или двойными преобразователями.

Категоризация основана на принципах функционирования регуляторов. Автоматические трансформаторы являются основным компонентом для первых трех типов стабилизаторов.

Перед тем как рассмотреть различные типы стабилизаторов, стоит обратить внимание на дополнительные функции, которые они могут выполнять помимо своей основной задачи — поддержания стабильного напряжения 220 В. Исследование рынка показало, что современные стабилизаторы напряжения оборудованы различными защитными механизмами независимо от их конструкции и принципа работы:

Защита от перенапряжения является лишь дополнительной мерой безопасности. Для обеспечения надежной защиты от скачков напряжения применяются специальные устройства, такие как сетевые фильтры.

Защита от перегрузок.

Защита от перегрева.

Защита от коротких замыканий.

Автоматическое отключение при критическом превышении или снижении напряжения, что может произойти при выгорании нулевого проводника.

Фильтрация электрических шумов.

Следует учитывать, что наличие этих функций может варьироваться в зависимости от модели и производителя, они должны быть указаны в документации на устройство.

Важно отметить, что диапазон настройки напрямую зависит от типа используемого автотрансформатора, а не от принципа его работы. Обычно этот диапазон составляет от 130 до 270 вольт, в современных моделях он может колебаться от 100 до 295 вольт.

Большинство стабилизаторов способны функционировать в режиме транзита (байпас) при стабильном напряжении в электросети. Это помогает уменьшить потери энергии (каждый блок имеет определенный коэффициент полезного действия) и продлевает срок эксплуатации устройства.

Наиболее экономичным и популярным вариантом для домашнего использования являются релейные стабилизаторы напряжения. Данное название они получили благодаря тому, что включение обмоток автотрансформатора осуществляется с помощью стандартных электромагнитных реле.

1 Релейные стабилизаторы

В современном оборудовании аналоговые схемы и схемы на основе дискретных логических элементов практически не применяются в измерительных и управляющих системах бытовых стабилизаторов напряжения. Вместо них используются микроконтроллеры, такие как PIC12 и другие модели.

Схема данного регулятора напряжения представлена ниже.

Принцип его функционирования заключается в следующем: платформа управления мониторит уровень напряжения в электросети и включает реле, которое переключает требуемую секцию обмотки для увеличения или уменьшения напряжения.

Ниже представлена внутренняя конструкция данного регулятора.

Основные недостатки релейных регуляторов:

Скорость работы ниже, чем у электронных устройств (реакция на изменение напряжения),

Срок службы короче по сравнению с аналоговыми реле из-за механического износа контактов, что в значительной степени обусловлено образованием дуги при активации и деактивации реле.

Количество ступеней регулировки ограничено (обычно от 4 до 6), поэтому выходное напряжение может отклоняться от номинального значения 220 В.

В процессе переключения реле издают щелкающие звуки, что может вызывать помехи в работе электрической сети.

Преимущества релейного регулятора:

Стоимость устройства.

Низкая цена.

Легкость ремонта.

Тем не менее, быстродействие большинства распространенных моделей релейных стабилизаторов варьируется от 100 до 200 миллисекунд и больше, в редких случаях достигая 35 мс, что обычно является достаточным для питания бытовых приборов.

Следует учитывать, что недостаточная скорость работы устройства может не обеспечить надежную защиту от резких изменений напряжения.

Уровень регулировки может варьироваться в зависимости от модели; чем большее количество уровней регулирования, тем выше точность и надежность сохранения выходного напряжения.

При выборе стабилизатора напряжения для особо важного оборудования необходимо, чтобы устройство гарантировало максимальную и надежную защиту от всех возможных проблем с качеством электрической энергии.

Стабилизация может быть реализована разными способами. Принципы, которые используются разработчиком, определяют виды стабилизаторов напряжения.

Виды стабилизаторов напряжения по принципу функционирования

Релейные регуляторы, которые также известны как ответвительные регуляторы, являются силовыми трансформаторами с несколькими выводами вторичной обмотки. Один из этих выводов используется в качестве общего выхода. Датчик следит за состоянием сети и автоматически регулирует выходное напряжение, переключая реле в случае, если оно выходит за пределы допустимых отклонений. Когда срабатывают отдельные силовые реле, обмотки получают напряжение, и нагрузка подключается к клемме с наименьшим отклонением от заданного значения.

Релейные регуляторы

Простота конструкции релейных стабилизаторов, их высокая точность настройки, а также низкая цена и отличная надежность способствуют их широкой популярности.

Недостатки:

Постепенный характер регулирования,

Явное искажение синусоидальной формы тока нагрузки при высоком входном напряжении из-за магнитного насыщения сердечника,

Относительно низкая зарядная способность рабочих контактов реле,

Высокий уровень шума.

Электромеханические и сервостабилизаторы устраняют один из значительных недостатков механических реле: они обеспечивают возможность плавного регулирования выходного напряжения. Их работа основана на изменении передаточного отношения. Это достигается с помощью щетки, соединенной с электрода выходных клемм. Щетка перемещается вдоль вторичной обмотки тороидального трансформатора при помощи вспомогательного электродвигателя (см. рис. 2).

Электромеханические (сервоприводы)

Рисунок 2: Конструктивные особенности сервопривода.

Электромеханические стабилизаторы обладают широким диапазоном регулировки, компактными размерами и доступной стоимостью.

К основным недостаткам таких устройств относятся медленная реакция, а также высокая уровень шума работы двигателя, который может быть особенно заметен ночью.

Инверторные стабилизаторы применяют двухступенчатый процесс для получения выходного напряжения. Вначале входящий переменный ток преобразуется в постоянный, из которого затем снова формируется переменное напряжение. Автоматическое управление осуществляется на этапе преобразования постоянного тока, где также реализуются функции стабилизации.

Инверторные (бесступенчатые, бестрансформаторные, IGBT, ШИМ)

Существует множество вариантов цепного преобразования, каждый из которых соответствует определённому подклассу контроллера инвертора. Наиболее популярными являются устройства на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и стабилизаторы, использующие IGBT-транзисторы.

Среди достоинств данного устройства можно выделить:

Быструю реакцию на изменения входящего напряжения, высокую точность настройки выходного сигнала,

Оптимальные параметры веса и габаритов (без сетевого трансформатора),

Легкость достижения эффективности свыше 50%,

Возможность плавной настройки выходного напряжения в сочетании с обширным диапазоном варьирования выходного тока, а также способность функционировать в режиме без нагрузки,

Эффективное подавление скачков напряжения и импульсных помех.

Промышленность предлагает разнообразные модели стабилизаторов.

Типы стабилизаторов напряжения по классу напряжения

Электронные устройства, предназначенные для однофазной электрической сети, обычно работают при напряжении 220 — 240 В (также распространено промежуточное значение 230 В), что зависит от диапазона выходного напряжения; в продаже можно найти железные стабилизаторы, рассчитанные на 110 — 120 В.

Бытовые электроприборы для трехфазной сети имеют выходное напряжение в пределах 380 — 415 В, вне зависимости от используемой системы и номинальных значений нагрузки.

Промышленные устройства могут иметь еще более высокое выходное напряжение, достигающее 6 — 10 кВ.

При выборе стабилизаторов необходимо учитывать следующие параметры:

Рекомендации по выбору стабилизатора

Мощность нагрузки или номинальный выходной ток,

выходное напряжение,

тип сети (однофазная или трехфазная).

Также будет полезной информация о стабильности сети и уровне импульсных помех в ней.

Для расчета номинальной мощности необходимо суммировать мощности всех устройств, подключенных к защищаемой сети. Чтобы определить номинальную мощность нагрузки, следует умножить допустимый ток входного автоматического выключателя на 220 вольт.

При равных условиях предпочтение отдается однофазным сетевым стабилизаторам, так как модульные конструкции имеют более простое обслуживание.

Обратим внимание на эстетические характеристики и количество выходных розеток, представленное на рисунке 5.

Рисунок 5. Пример конструкции однофазного стабилизатора напряжения (AVR).

При принятии окончательного решения важно учитывать как производителя, так и страну производства. Чтобы оценить качество оборудования, выпускаемого без контроля надзорных западных компаний, стоит обратиться к специализированным форумам. Этот способ поможет сформировать представление о надежности устройства.

Кроме технических характеристик, важным аспектом является доступность сервисного обслуживания.

Необходимо отметить, что на рынке представлен большой выбор однофазных 220-вольтовых и трехфазных 380-вольтовых стабилизаторов. Устройства с расширенным диапазоном регулировки и выходными напряжениями, отличными от стандартных, могут быть изготовлены под заказ.

В заключение,

промышленность предлагает широкий спектр стабилизаторов напряжения для домашних нужд, благодаря чему вы сможете подобрать конкретную модель для выполнения определенных задач.

Объем рынка стабилизаторов напряжения имеет огромное значение для множества производителей, которые реализуют свою продукцию через сеть партнеров. Поэтому прежде чем совершить покупку, следует внимательно подойти к выбору устройства, учитывая несколько ключевых параметров.

Принцип функционирования стабилизатора заключается в следующем: Панель управления контролирует уровень напряжения в электросети и активирует реле, которое подключает соответствующую часть обмотки для корректировки напряжения, наращивая или уменьшая его при необходимости.

Ниже представлена внутренняя структура данного типа регулятора.

Типы стабилизаторов напряжения

Работа этого устройства основывается на изменении сопротивления, что обеспечивает постоянные выходные значения. Существуют три основных типа: параметрический с стабилизированным диодом, последовательный с биполярным транзистором и последовательный компенсированный. Все они обладают простой конструкцией, но имеют низкий коэффициент полезного действия и значительную разницу между входным и выходным напряжением. Это особенно характерно для традиционных линейных систем, которые считаются наиболее простыми в использовании.

Линейные

Импульсные регуляторы напряжения используют накопительные элементы (конденсаторы или индуктивности), к которым подаются короткие импульсы входящего тока. На выходе формируется мощность с заданными параметрами. Стабилизация может быть достигнута двумя основными способами:

Импульсные

Управление частотой и длительностью импульсов.

Отключение аккумулятора происходит, когда мощность превышает максимальные значения, в то время как продолжение работы и высвобождение накопленной энергии осуществляется при снижении мощности.

Среди достоинств импульсных стабилизаторов стоит отметить их чрезвычайно низкие потери энергии. Однако основным недостатком является появление импульсных помех на выходе устройства. Следует учесть, что в этом обзоре мы рассматриваем все типы очень кратко; более детальные схемы с полным описанием можно найти на специализированных сайтах, посвященных электротехнике. Теперь давайте перейдем к устройствам переменного напряжения.

Хотя данный тип устройства существует уже довольно давно, он продолжает оставаться актуальным и востребованным. В советский период они активно использовались в телевизионной технике. Структура данного стабилизатора включает две индуктивные катушки: одна из них оснащена насыщенным сердечником, а другая – нет, дополнительно используется конденсатор. Принцип работы стабилизатора «железо-туман» заключается в том, что катушка с насыщенным сердечником поддерживает постоянное напряжение, а регулировка параметров конденсатора и второй катушки обеспечивает необходимую стабилизацию. Грубо говоря, это похоже на колебания, которые не могут быть внезапно остановлены или резко увеличены по амплитуде.

Феррорезонансный

Феррорезонансные устройства для регулировки напряжения способны существенно изменять его параметры. Они также характеризуются высокой скоростью реакции на изменения, что считается одним из их ключевых достоинств.

Это устройство более сложное по сравнению с предыдущим типом и включает в себя такие элементы, как конденсаторы, преобразователи, выпрямители, микроконтроллеры и входные фильтры. Входящий переменный ток преобразуется в постоянный, энергия накапливается в конденсаторе, а затем на выходе снова преобразуется в переменный ток, который уже стабилизируется регулятором. Эффективность регулятора напряжения инвертора приближается к 100%. Эта система считается одной из наиболее эффективных. Однако ее недостатком является высокая стоимость по сравнению с другими решениями.

Инверторный

При выборе типа стабилизатора необходимо учитывать, что вы можете остановиться на релейном, электромеханическом или электронном варианте. Эти типы являются наиболее подходящими по соотношению цены и качества для использования в жилых помещениях. Важно также обратить внимание на технические характеристики устройства.

Какой стабилизатор подходит для дома

Первый вопрос, который следует рассмотреть, заключается в выборе между однофазным и трехфазным питанием. Если ваша сеть однофазная, то у вас нет альтернатив — вам понадобится однофазный стабилизатор напряжения. Однако с трехфазной сетью ситуация более комплексная, поскольку для нее также можно использовать однофазные стабилизаторы. На самом деле, возможно применять три отдельных однофазных устройства вместо одного трехфазного, что зачастую оказывается более экономичным решением. Кроме того, такая конфигурация позволяет системе продолжать работать даже в случае отключения одной из фаз. Тем не менее, если ваши электроприборы требуют подключения к трехфазному блоку, то приобретение соответствующего стабилизатора становится обязательным.

Одной из ключевых характеристик является мощность, которая должна превышать общую потребляемую мощность. В этом случае измерение осуществляется в вольт-амперах. Но как правильно вычислить мощность стабилизатора напряжения для частного домостроения? Это задача вполне посильная. Сначала потребуется определить суммарную потребляемую мощность (в ваттах) всех электрических устройств в вашем доме. Нужно учесть все приборы, которые могут функционировать одновременно. Предположим, что у вас есть устройства с потреблением 3000 Вт, достаточно ли этого для выбора регулятора мощностью 3600 ВА, чтобы создать запас мощности? Нет, так как вольты и амперы не эквивалентны ваттам.

Для точного расчета рекомендуется использовать следующую формулу: VA=W/cos(φ). Не стоит опасаться косинуса, так как это коэффициент мощности, который в технической документации на электрические устройства обозначают как «коэффициент мощности». В целом, обращение к документации не является обязательным, поскольку обычно значение этого коэффициента варьируется от 0,7 до 0,8 для домашних приборов и от 0,9 до 1 для устройств, преобразующих электрическую энергию в тепло (таких как утюги и лампы). Исходя из этого, можно взять среднее значение равным 0,85. Таким образом, для нагрузки в 3000 Вт потребуется стабилизатор с мощностью: 3000 В/0,85 = 3500 ВА. Если вам необходима более высокая мощность, стоит рассмотреть варианты моделей с выходной мощностью 4000 ВА.

Следует отметить, что это имеет значение лишь в том случае, если указан вольт-амперный номинал. Разные производители могут предлагать различные рекомендации, и многие из них для удобства предпочитают указывать мощность в ваттах, что упрощает выбор. Тем не менее, стоит помнить, что если вы будете воспринимать вольт-амперы за ватты, вероятно, вы приобретете стабилизатор напряжения с недостаточной мощностью для ваших нужд.

Обратите внимание на уровень точности стабилизации. Чем он выше, тем ниже вероятность мерцания освещения. Показатель в 3% и выше считается нормальным. Важен также отклик устройства на колебания напряжения. Это особенно актуально для определённых типов оборудования. Мы уже рассматривали различные виды устройств, где данная характеристика не является критичной для запоминающих устройств. Однако для других категорий, таких как реле или электромеханические приборы, данный параметр имеет большое значение. Обычно время отклика измеряется в миллисекундах. Чем меньше это значение, тем лучше. К счастью, современные стабилизаторы способны обеспечить высокие показатели в этом отношении.

Эта экономичная модель отличается низким уровнем энергопотребления. Она пригодна для использования в домашних хозяйствах, где работают только лампы и телевизоры с умеренным энергозатратами. Также устройство может служить для стабилизации напряжения у некоторых потребителей, например, в системах отопления. Несмотря на свою доступную стоимость, оно демонстрирует высокую скорость реагирования, долгий срок службы и точность работы. Эффективность достигает 98%.

Обзор популярных моделей

Quattro Elementi Stabilia 500

Когда напряжение в сети повышается, сопротивление цепи возрастает до резонансного уровня. Это позволяет стабилизировать выходное напряжение трансформатора даже при значительных колебаниях.

Для Quara подходит любой тип стабилизатора. Бытовые приборы, как правило, имеют высокие требования к энергопотреблению, поэтому стабилизатор должен обеспечивать необходимый запас мощности. Цена также играет важную роль.

Какие типы стабилизаторов подходят для дома

Оборудование для офисов имеет высокие стандарты к надежности и стабильности электроснабжения. Оно весьма чувствительно к изменениям в напряжении, поэтому инверторный стабилизатор становится оптимальным вариантом, особенно с учетом низкого потребления энергии такими устройствами.

При использовании трехфазного электроснабжения требуется установка специализированного устройства. Сложность одновременной стабилизации трех фаз ограничивает функциональные возможности таких устройств. Их работа основана на переключении обмоток трансформатора с применением реле или тиристоров. Спор о том, что предпочтительнее — тиристор или симистор, является бесполезным, так как симистор представляет собой вид тиристора, и в их функционировании нет принципиальных различий.

Какой выбрать бытовой стабилизатор – трехфазный 380В или однофазный 220В (тиристорный или симисторный)?

На рынке доступны различные технические решения для регулировки напряжения. Основные различия заключаются в принципах управления, точности и скорости работы. Каждый пользователь может подобрать устройство, которое наиболее полно соответствует его требованиям.

Электромагнитные устройства основаны на автотрансформаторе с тороидальным сердечником, который можно регулировать. Верхняя часть провода обмотки подготовлена для подключения. При перемещении буфера с электродами по очищенной части обмотки можно получить различные коэффициенты трансформации. Для перемещения регулятора применяется серводвигатель, работающий на основе шагового двигателя.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Электронная схема управления осуществляет измерение выходных параметров и регулирует работу серводвигателя.

Электромеханические устройства обладают высокой точностью управления. Выходное напряжение соответствует установленным стандартам.

Однако такой подход имеет свои недостатки: скорость регулирования оставляет желать лучшего. При значительных изменениях входного напряжения процесс регулировки может занимать несколько секунд.

В области электроники широко применяются автотрансформаторы. Регулирование выходного напряжения осуществляется путём переключения отдельных обмоток. Для этого используются реле или тиристоры, которые контролируются с помощью электронных схем.

Электронные стабилизаторы напряжения

Скорость переключения может достигать очень высоких значений и определяется лишь быстродействием реле или тиристоров, которая варьируется в пределах единиц или долей миллисекунды.

Недостатком данной системы является ступенчатая настройка выходного напряжения. Как правило, «шаговое значение» составляет 5 В. Уменьшение этого параметра сопряжено с существенным усложнением конструкции.

При работе под высокой нагрузкой возможно перегревание контактов реле, что иногда может привести к аварийному отключению устройства, так как параметры напряжения внезапно превышают допустимые значения.

Эти устройства также отличаются быстрой и простой установкой. В настоящее время стабилизаторы на основе феррованных жидкостей не применяются из-за ряда недостатков:

Ферромагнитные стабилизаторы напряжения

Искажения выходного сигнала,

Сильные электромагнитные помехи,

Ограниченный диапазон входного напряжения.

Инверторные устройства зачастую именуются стабилизаторами двойного преобразования. Это вызвано их конструктивными особенностями. Они включают в себя такие элементы:

Инверторный

Выпрямитель,

фильтры,

транзисторный переключатель,

выходной трансформатор,

блок управления.

Используя выпрямленное напряжение для преобразования, импульсные устройства отличаются широким диапазоном стабилизации, а также высокой скоростью и точностью выходных характеристик.

При выборе стабилизатора ключевыми параметрами являются допустимый диапазон входного напряжения и мощность подключённых устройств. Также стоит обратить внимание на точность установки выходного значения и скорость его достижения.

Как выбрать оборудование: основные характеристики

Существует три типа:

Фазность

Однофазный ток,

двухфазный ток,

трехфазный ток.

Стабилизация многофазного напряжения требует применения специализированного оборудования.

Производительность стабилизатора должна соответствовать уровню подключенной нагрузки. Устройство, функционирующее на максимальных показателях нагрузки, может выйти из строя, в то время как более мощное устройство с меньшей нагрузкой будет работать надежно, но с сниженной производительностью.

Мощность

При определении общей нагрузки для потребителей необходимо принимать во внимание, что электроприборы не всегда работают под напряжением одновременно.

Нагревательные устройства и лампы накаливания обладают активной потребляемой мощностью, которая полностью соответствует общей мощности при расчете. Эти приборы генерируют как тепло, так и свет. Они не содержат индуктивных или емкостных компонентов. Активные нагрузки преобразуют электрический ток в свет и тепло.

Активная нагрузка

Эти нагрузки не включают индуктивность и емкость:

Реактивная нагрузка

Примеры таких нагрузок включают электродвигатели;

пылесосы,

кухонные комбайны,

различные инструменты для домашнего использования.

Таким образом, все устройства, которые используют электродвигатели, относятся к этой категории. При расчете необходимо учитывать коэффициент, поскольку их потребление электроэнергии выше, чем у устройств с холостой работой.

При выборе мощности следует опираться на то, что нормальное функционирование обеспечивается с запасом не менее 30%. Например, если мощность нагрузки составляет 3500 Вт, то мощность стабилизатора должна быть как минимум 5000 Вт.

Запас мощности

Запас мощности играет ключевую роль в ситуациях с низким уровнем напряжения в сети. При снижении входного напряжения допустимая мощность нагрузки также уменьшается.

Каждый блок функционирует в строго ограниченном диапазоне напряжений. Допустимые значения зависят от конкретного типа стабилизатора. Например, электромеханические устройства работают в диапазоне 180 В — 240 В, тогда как инверторные стабилизаторы имеют более широкий диапазон от 110 В до 250 В.

Диапазон стабилизируемого напряжения

Превышение этих значений приведет к срабатыванию защитных механизмов и отключению устройства.

Точность стабилизации отражает способность устройства поддерживать выходное напряжение в пределах заданного диапазона. Как электромеханические, так и инверторные стабилизаторы демонстрируют высокую степень точности.

Точность стабилизации

Реле или тиристоры могут вызывать плавные изменения выходного напряжения в диапазоне 5 В. Эти колебания часто заметны в некоторых типах осветительных приборов и проявляются в изменениях яркости.

В зависимости от необходимых характеристик и мощности стабилизаторы можно устанавливать различными способами:

Способы установки

для всей электрической сети,

для отдельных групп устройств,

для каждого отдельного потребителя.

Часто несколько регуляторов с низкой производительностью оказываются более экономичными по сравнению с одним регулятором высокой мощности. Кроме того, это способствует увеличению надежности системы.

Нагревательные устройства, такие как лампы накаливания, характеризуются активной потребляемой мощностью, которая полностью соответствует их выходной мощности. Эти приборы производят как тепло, так и свет. Они лишены индуктивных и емкостных характеристик. Активная нагрузка преобразует электрическую энергию в световое и тепловое излучение.

Они имеют индуктивность и емкость:

Стабилизаторы напряжения. Классификация и конструкция. Характеристики

Первый тип стабилизатора на сегодняшний день практически не применяется из-за своих габаритов. Ранее он использовался преимущественно в строительстве, а не в бытовых условиях. Стабилизаторы напряжения функционируют по принципу накопления тока в конденсаторе, а затем выдачи необходимого тока с заданными характеристиками. Аналогично действуют источники бесперебойного питания.

Стабилизаторы напряжения делятся на два основных типа:

Корректные регуляторы напряжения, как правило, имеют в своем составе управляющий блок. Этот блок реагирует на изменения напряжения, отключая соответствующую обмотку трансформатора в случае необходимости. Стабилизаторы напряжения, которые осуществляют коррекцию, нашли широкое применение в домашних условиях.

Реле.

Они делятся на несколько категорий:

Электронный (тиристорный).

Феррорезонансный.

Электромеханический.

Инверторный.

Линейный.

Характеристики конструкции и эксплуатации

Стабилизаторы корректирующего типа являются наиболее востребованными в бытовой сфере.

Релейные регуляторы напряжения

Они популярны благодаря своей низкой стоимости и качеству работы. Основным преимуществом релейных регуляторов является их быстрое время отклика. Они очень быстро реагируют на изменения напряжения и восстанавливают его значение до нормальных пределов, тем самым защищая бытовые приборы.

Одним из недостатков является возможность резкого скачка напряжения в диапазоне 5-15 вольт при активации реле, что зависит от конкретного производителя. Хотя такие колебания не наносят вреда бытовым приборам, они могут вызывать заметное мерцание освещения. В результате работы релейного стабилизатора лампы накаливания могут периодически мигать, тогда как энергосберегающие и люминесцентные лампы остаются устойчивыми к этим скачкам.

Как и в различных других типах стабилизаторов, ключевым элементом релейной модели является силовой трансформатор, а также блок управления, изготовленный из полупроводниковых компонентов. Электронный модуль AVR рассчитан на использование мощного микроконтроллера, который проводит анализ входного и выходного напряжения. В результате этого он создает управляющие сигналы для реле или автоматических выключателей. Микроконтроллер принимает во внимание время отклика реле и выключателей при формировании управляющего напряжения. Это обеспечивает возможность переключения цепей без их прерывания. Как следствие, форма выходного напряжения точно соответствует форме входного напряжения.

Одной из главных проблем при выборе устройства является его выходная мощность. Помимо активной мощности, которую потребляют бытовые приборы, некоторые из них имеют также реактивную мощность. Это происходит в случае наличия индуктивности, например, когда в устройстве установлен мощный электродвигатель. При запуске ток может значительно увеличиваться. Если выбрать стабилизатор, который не учитывает компонент реактивной мощности, он может оказаться недостаточно эффективным при высокой нагрузке во время запуска устройства с электродвигателем.

Время реакции на изменения напряжения в миллисекундах.

Передаточное отношение является важным фактором при выборе стабилизатора. Оно достигает нуля, когда устройство функционирует в идеальных условиях: входное напряжение точно соответствует 220 вольтам, а выходное – аналогичен этому значению. В ситуациях, когда требуется корректировка напряжения, допустимая мощность может снизиться.

Стабилизаторы переменного тока на 220 вольт также оборудованы защитными системами и вторичным источником питания для управления внутренними схемами и другими компонентами.

Современный рынок электрооборудования предлагает широкий ассортимент стабилизаторов, включая устройства на основе автоматических трансформаторов и технологии двойного преобразования без трансформаторов. Рассмотрим особенности и преимущества каждого из этих типов устройств.

Классификация стабилизаторов и их области применения

Виды стабилизаторов

Принцип работы Характеристика стабилизатора Автоматические трансформаторы

К числу таких устройств можно отнести реле, электромеханические и тиристорные стабилизаторы, а также симисторы. У них схожий механизм исправления напряжения, который осуществляется с помощью коммутационного устройства (в зависимости от типа, это может быть реле, механический привод или электронные переключатели), переключающего обмотку автотрансформатора, что позволяет получить выходное напряжение, близкое к номинальному значению. Чем большим количеством обмоток обладает автотрансформатор, тем точнее осуществляется регулировка напряжения. Обычно отклонения таких устройств от номинала составляет от 2 до 10%. Однако для особо чувствительных к колебаниям электричества нагрузок такой уровень точности может быть недостаточным. Также наблюдается небольшая задержка (примерно 5 мс) в реакции на изменения в сети, что может导致 колебания выходного напряжения. Еще один существенный недостаток устройств с автотрансформаторами заключается в отсутствии коррекции сетевых искажений. Двойное преобразование

Такие стабилизаторы включают модели с инверторами, которые представляют собой устройства нового поколения. Они не имеют автоматических трансформаторов или распределительных систем. Здесь коррекция напряжения осуществляется благодаря двойному электронному преобразованию: входное переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное, а затем обратно в переменное с использованием инвертора, уже обладающего эталонными параметрами. Эти устройства способны мгновенно (за 0 мс) настраивать входное напряжение в широком диапазоне (90-310 В). При этом выходной сигнал обладает высокой точностью: отклонение от нормативного значения составляет менее 2%. Продукция обеспечивает подачу идеального синусоидального напряжения на нагрузку, независимо от искажений в сети. Инверторные стабилизаторы являются единственными, что обеспечивают бесперебойную работу оборудования во время кратковременных отключений электропитания (до 200 мс). Область применения стабилизаторов зависит от их технических характеристик. Автоматические трансформаторные стабилизаторы чаще всего используются для защиты оборудования, которое не требует высоких норм качества, например, освещения, телевизоров, кухонных приборов и немоторизованных электрических инструментов. Из-за своей высокой производительности инверторные модели подходят для защиты всех видов нагрузок и применяются даже в наиболее нестабильных электрических сетях.

Устройства применяются в зависимости от типа сетевого подключения, а также от характеристик и количества защищаемых объектов:

Способы использования стабилизаторов напряжения в домашних условиях

Трехфазные стабилизаторы предназначены для работы в сетях с напряжением 380/400 В и обеспечивают защиту как трехфазных, так и однофазных устройств.

Стабилизаторы с конфигурацией 3-в-1, которые используются в трехфазных системах, но предназначены для защиты исключительно однофазного оборудования. Эти устройства равномерно распределяют нагрузку между всеми фазами питания,

Однофазные стабилизаторы, которые могут быть подключены как к сети 380/400 В, так и к сети 230/220 В, но только для питания однофазных устройств.

Существует множество способов использования однофазных моделей, которые зависят от мощности подключаемых устройств и типа входного сетевого подключения. В рамках однофазной сети такие устройства могут применяться как для защиты отдельных приборов, так и для групповой защиты ряд критически важных устройств (например, газового котла и циркуляционного насоса), а также для обеспечения качественного питания всех электрических приборов в доме. В трехфазной системе однофазный контроллер может быть установлен на каждую фазу для защиты всех однофазных нагрузок или же подключен к одной из фаз для обеспечения стабильного питания для группы жизненно важных однофазных устройств, таких как система отопления и водоснабжения дома.

Это интересно: Что такое кабель канал. Что такое кабель канал?