Наилучшим вариантом с точки зрения технических характеристик является установка устройства на электросеть. Таким образом, стабильность не является проблемой при подключении потребителей в любой области.
Стабилизаторы напряжения
Перенапряжение или пониженное напряжение — одна из наиболее распространенных причин выхода из строя электроприборов. При высоком напряжении могут быстро выйти из строя нагревательные элементы котлов и электроплит в блоках питания, а при низком напряжении нестабильно работают электронные системы; другими словами, отклонение значений напряжения в сети в ту или иную сторону оказывает негативное влияние практически на все электрические устройства.
Решением этой проблемы является установка стабилизатора напряжения для всего дома или для конкретного прибора.
Для чего нужны стабилизаторы напряжения?
Регулятор напряжения — это устройство с входом и выходом, предназначенное для поддержания выходного напряжения в определенных пределах при значительном изменении входного напряжения.
Другими словами, стабилизатор необходим для того, чтобы на подключенную нагрузку подавалось постоянное значение напряжения, которое всегда находится в пределах стандартных значений (220 вольт — для однофазных сетей и 380 вольт — для трехфазных).
В отличие от реле напряжения, которые просто отключают сеть, когда напряжение выходит за допустимые пределы, стабилизаторы выравнивают значение напряжения в сети и тем самым обеспечивают ее непрерывную работу.
Нормы кратковременного максимального отклонения от номинального напряжения в сети находятся в пределах ± 10% (согласно ГОСТ 29322-2014). Это означает, что допустимое напряжение на розетке 1 В составляет от 207 до 253 вольт. Но даже 250 вольт могут быть разрушительными для некоторых приборов, а в доме, в городах и деревнях, часто бывает менее 200 вольт, особенно в домах, которые находятся на конце линий электропередач (высоковольтных линий).
Давайте узнаем, что мы называем перенапряжением или пониженным напряжением — это напряжение, которое отклоняется от номинального напряжения (220/380 В) в течение длительного времени. Он возникает при перегрузке слабого трансформатора в линии электропередачи с низкой пропускной способностью.
Это также происходит, когда высоковольтные линии полностью или частично выводятся из эксплуатации, поскольку оставшиеся линии не могут справиться с возросшей нагрузкой. Степень отклонения обычно зависит от нагрузки на сеть. Вы могли заметить, что напряжение повышается ночью, когда все спят, а также днем, когда все работают и в доме не включены мощные электроприборы. Ночью, когда вы возвращаетесь домой с работы и включаете отопление, кондиционер или плиту, нагрузка возрастает, а напряжение падает. Ниже приведен пример ежедневных колебаний потребления энергии в доме с 62 квартирами и газовыми плитами.
Напряжение также может отклоняться от нормы при дисбалансе фаз, вызванном несбалансированной нагрузкой на фазы из-за отрицательного сечения нейтрали, плохого контакта нейтрали или полного обрыва нейтрали на вводе в дом или в распределительном щите; ниже показано, как в этом случае могут изменяться напряжения на фазах. (Подробнее: «Замыкание нейтрали в трехфазной сети — причины и последствия»).
Виды стабилизаторов напряжения и их устройство
Стабилизаторы напряжения могут быть однофазными (220 В) или трехфазными (380 В), и ниже мы сосредоточимся на однофазном оборудовании, но все, что следует далее, абсолютно применимо и к трехфазному оборудованию.
Стабилизаторы напряжения бывают разных форм, большинство из них основаны на автотрансформаторе. Проще говоря, автотрансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что имеет только одну обмотку.
Источник питания подключен к обычной первичной обмотке, и одна из точек подключения к источнику питания находится не на конце вторичной обмотки, как показано на рисунке ниже. Нагрузка также подключается между концом обмотки и ее ответвлениями. Подключаясь к определенной обмотке, можно добиться как пониженного, так и повышенного напряжения по отношению к источнику питания.
Таким образом, существует 5 основных типов стабилизаторов напряжения:
- Реле,
- Существует 5 основных типов трансформаторов,
- Электромеханическая,
- регуляторы напряжения с инверторами или двойными преобразователями.
- Разделение основано на принципе действия регуляторов. Автоматические трансформаторы составляют основу для первых трех типов стабилизаторов.
Прежде чем перейти к обзору стабилизаторов, следует поговорить о других функциях, которые они выполняют помимо своего основного назначения — поддержания постоянного напряжения 220 В. Анализ рынка показал, что современные стабилизаторы напряжения имеют определенные защитные устройства независимо от принципа действия и исполнительных механизмов:
Защита от перенапряжения, но это только дополнительная защита. Как уже говорилось, для надежной защиты от перенапряжения используют специальные устройства — сетевые фильтры.
- Защита от перегрузки.
- Защита от перегрева.
- Защита от короткого замыкания.
- Отключение в случае критического превышения/понижения напряжения, которое происходит в случае выгорания нуля.
- Фильтрация шумов.
- Обратите внимание, что функции могут отличаться в зависимости от модели и производителя, наличие этих функций должно быть указано в паспорте прибора.
Следует отметить, что диапазон настройки напрямую зависит от типа используемого автотрансформатора, а не от принципа работы устройства. Обычно он составляет от 130 до 270 вольт, в то время как в современных моделях он может достигать от 100 до 295 вольт.
Большинство стабилизаторов могут работать в режиме транзита (байпас) при нормальном напряжении сети. Это снижает потери (каждый блок имеет определенный КПД) и увеличивает срок службы блока.
Возможно, самым дешевым и распространенным решением для бытового использования являются стабилизаторы напряжения с реле. Они называются так потому, что ответвления обмоток автотрансформатора включаются с помощью обычных электромагнитных реле.
1 Релейные стабилизаторы
В настоящее время аналоговые схемы или схемы с дискретными логическими элементами практически не используются в измерительных и управляющих цепях бытовых стабилизаторов напряжения. Используются микроконтроллеры, такие как PIC12 и другие.
Принципиальная схема такого регулятора напряжения показана ниже.
Принцип работы заключается в следующем: Плата управления анализирует уровень напряжения в сети и активирует реле, которое переключает необходимую часть обмотки для повышения или понижения напряжения.
Внутренняя структура такого регулятора показана ниже.
Недостатки релейных регуляторов:
Скорость медленнее, чем у электронных устройств (реакция на изменение напряжения),
- Срок службы короче, чем у аналоговых реле, из-за механического износа контактов, вызванного, главным образом, дугой при активации/деактивации реле.
- Мало ступеней регулировки (обычно от 4 до 6), поэтому выходное напряжение все еще отклоняется от номинального напряжения 220 В.
- В момент переключения реле издают щелкающие звуки и нарушают работу сети.
- Преимущества релейного регулятора:
Стоимость.
- Стоимость.
- Ремонтопригодность.
- Однако быстродействие распространенных моделей релейных стабилизаторов составляет 100-200 миллисекунд и более, редко до 35 мс, что в большинстве случаев достаточно для питания бытовых приборов.
Но учтите, что из-за недостаточной скорости не может обеспечить качественную защиту от внезапных скачков напряжения.
В зависимости от модели, уровень регулирования может быть разным, чем больше уровней регулирования, тем выше точность и стабильность поддержания уровня напряжения на выходе.
При выборе стабилизатора напряжения для критически важного оборудования важно, чтобы модель обеспечивала максимальную и надежную защиту от всех существующих проблем с качеством электроэнергии.
Стабилизация может быть достигнута несколькими способами. Принципы стабилизации, используемые разработчиком, определяют типы стабилизаторов напряжения.
Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы
Релейные регуляторы, часто называемые ответвительными регуляторами, представляют собой силовой трансформатор с несколькими выводами вторичной обмотки, один из которых используется в качестве общего выхода. Датчик контролирует состояние сети и автоматически регулирует выходное напряжение путем переключения реле, если оно выходит за пределы допустимых отклонений. Когда отдельные силовые реле срабатывают, обмотки находятся под напряжением, и нагрузка подключается к клемме, напряжение которой меньше всего отклоняется от заданного значения.
Релейные
Конструктивная простота релейных стабилизаторов, хорошая точность настройки, низкая стоимость и высокая надежность делают их очень популярными.
Недостатки:
Постепенный характер регулирования,
- заметное искажение синусоидальной формы сигнала тока нагрузки при высоком входном напряжении из-за магнитного насыщения сердечника,
- Относительно слабая зарядная способность рабочих контактов реле,
- Высокий уровень шума.
- Электромеханические или сервостабилизаторы устраняют один из главных недостатков стабилизаторов с механическими реле: они обеспечивают только ступенчатое регулирование выходного напряжения. Принцип их работы основан на изменении передаточного отношения. Это делается с помощью щетки, подключенной к электроду выходных клемм. Щетка перемещается вдоль вторичной обмотки тороидального трансформатора с помощью вспомогательного электродвигателя (рис. 2).
Электромеханические (сервоприводные)
Рисунок 2: Конструктивные особенности сервопривода.
Электромеханические стабилизаторы характеризуются широким диапазоном регулировки, небольшими размерами и низкой стоимостью.
Основные недостатки: низкая скорость, высокий шум двигателя, который может быть слышен ночью.
Инверторные стабилизаторы используют двухступенчатую систему для достижения выходного напряжения. Сначала входной переменный ток преобразуется в постоянный, из которого снова генерируется переменное напряжение. Автоматическое управление происходит на этапе генерации постоянного тока, здесь же реализуются функции этапа стабилизации.
Инверторные (бесступенчатые, бестрансформаторные, IGBT, ШИМ)
Существует несколько вариантов цепного преобразования, каждый из которых соответствует подклассу контроллера инвертора. Наиболее распространенными являются ШИМ-устройства и стабилизаторы на базе IGBT-транзисторов.
Преимуществами этого устройства являются:
Высокая скорость реакции на изменение входного напряжения, точность регулирования выходного сигнала,
- Хорошие характеристики веса и размера (без сетевого трансформатора),
- Легкая доступность эффективности более 50%,
- Возможность плавного регулирования выходного напряжения в сочетании с широким диапазоном изменения выходного тока, а также работа в режиме холостого хода,
- эффективное подавление пиков напряжения и импульсных помех.
- Промышленность выпускает широкий ассортимент стабилизаторов.
Виды стабилизаторов напряжения по классу напряжения
Электронные устройства для однофазной сети рассчитаны на 220 — 240 В (также популярны промежуточные 230 В), в зависимости от диапазона выходного напряжения; имеющиеся в продаже железные стабилизаторы рассчитаны на 110 — 120 В.
Бытовые приборы для трехфазной сети выдают выходное напряжение 380 — 415 В, независимо от используемых систем и номинального тока нагрузки.
Промышленные устройства могут поставляться с более высоким выходным напряжением до 6 — 10 кВ.
Список параметров, по которым выбираются стабилизаторы, должен включать следующее:
Походы к выбору стабилизатора
Мощность нагрузки или номинальный выходной ток,
- выходное напряжение,
- тип сети (однофазная — трехфазная).
- Информация о стабильности сети и степени импульсного шума в сети очень полезна.
Для определения номинальной мощности необходимо сложить мощности всех нагрузок в защищаемой сети. Чтобы оценить номинальную мощность номинальной нагрузки, допустимый ток входного автоматического выключателя умножается на 220 В.
При прочих равных условиях выбирают однофазные сетевые стабилизаторы, поскольку модульные конструкции проще в обслуживании.
Рассмотрим эстетические параметры и количество выходных розеток, рисунок 5.
Рисунок 5. Вариант конструкции однофазного AVR.
Окончательный выбор рекомендуется делать с учетом производителя и места производства. Чтобы определить качество оборудования, произведенного без контроля ведущих западных компаний, полезно изучить профильные форумы. Такой подход позволяет сделать соответствующие выводы о качестве устройства.
Помимо технических параметров, решающее значение имеет доступность услуг.
Следует отметить, что существует широкий ассортимент однофазных 220-вольтовых и трехфазных 380-вольтовых агрегатов. Стабилизаторы с широким диапазоном регулировки и выходным напряжением других номиналов часто поставляются по запросу.
Заключение.
Промышленность выпускает широкий ассортимент стабилизаторов напряжения для бытового использования, поэтому вы можете выбрать конкретную модель устройства для решения конкретных задач.
Размер рынка стабилизаторов имеет решающее значение для большого количества компаний-производителей, которые предлагают свою продукцию через сеть партнеров. Поэтому перед покупкой следует тщательно выбирать продукт по нескольким критериям.
Принцип работы заключается в следующем: Панель управления анализирует уровень напряжения в сети и активирует реле, которое подключает правую часть обмотки для увеличения или уменьшения напряжения соответственно.
Внутренняя структура такого регулятора показана ниже.
Виды стабилизаторов напряжения
Принцип работы основан на изменении сопротивления, что дает на выходе постоянное значение. Существует три типа: параметрический со стабилизированным диодом, последовательный с биполярным транзистором и последовательный компенсированный. Все они характеризуются относительно простой конструкцией, но при этом имеют низкий КПД и очень большую разницу во входном и выходном напряжении. Это особенно верно для обычных линейных систем, которые считаются самыми простыми.
Линейные
В импульсных регуляторах напряжения используется накопитель (конденсатор или индуктор), на который короткими импульсами подается входящий ток. Кумулятивные выходы мощности с уже установленными параметрами. Сама стабилизация может быть достигнута двумя способами:
Импульсные
Управление частотой и длительностью импульсов,
отключение аккумулятора, когда мощность выше максимального значения, и продолжение работы и высвобождение накопленной энергии, когда мощность ниже.
К преимуществам импульсных стабилизаторов относятся очень низкие потери энергии, но главным недостатком является возникновение импульсных помех на выходе. Обратите внимание, что мы описываем все типы очень кратко, подробные схемы с детальным описанием всегда можно найти на сайтах, посвященных электротехнике. Теперь перейдем к устройствам переменного напряжения.
Довольно старый тип, но и сегодня пользуется спросом. В советское время они использовались в телевизорах. Он состоит из двух индукционных катушек, одна с насыщенным сердечником, другая без него, и конденсатора. Принцип работы стабилизатора «железо-туман» основан на том, что катушка с насыщенным сердечником всегда имеет постоянное напряжение, а стабилизация достигается регулировкой параметров конденсатора и другой катушки. Проще говоря, все это похоже на колебания, которые невозможно немедленно остановить или заставить быстро увеличить амплитуду колебаний.
Феррорезонансый
Феррорезонансные регуляторы напряжения позволяют очень сильно изменять параметры напряжения. Они также очень быстро реагируют на изменение параметров, что считается одним из их главных преимуществ.
Более сложное устройство, чем предыдущий тип, которое включает в себя: Конденсаторы, преобразователи, выпрямители, микроконтроллеры и входные фильтры. Входной переменный ток преобразуется в постоянный, энергия накапливается в конденсаторе и на выходе преобразуется обратно в переменный ток, который уже выдает стабилизатор. Регулятор напряжения инвертора имеет КПД почти 100. Эта система считается одной из самых удачных. Недостатком является то, что он дороже многих других вариантов.
Инверторный
Начиная с типа стабилизатора, вам придется выбирать между релейным, электромеханическим или электронным. Для резиденции это объективно оптимальные типы по цене и параметрам. Однако следует обратить внимание и на характеристики устройства.
Какой стабилизатор выбрать для дома
Первый выбор — между трехфазным и однофазным питанием. Если у вас однофазная сеть, то другого выбора нет, необходимо приобрести однофазный стабилизатор напряжения. Однако для трехфазной сети ситуация сложнее, поскольку для такой сети можно использовать и однофазный стабилизатор напряжения, что вполне допустимо. Действительно, можно использовать три однофазных вместо одного трехфазного тока, и это будет дешевле. Более того, вся система не будет отключена, если напряжение прервется на одной фазе. Однако если между вашими электроприборами имеется трехфазный блок, вам придется приобрести такой стабилизатор.
Важной характеристикой является мощность, которая должна быть больше, чем общая потребляемая мощность. В этом случае единицей измерения является вольт-ампер. А как рассчитать мощность стабилизатора напряжения для частного дома? Это не очень сложно. Сначала необходимо рассчитать потребляемую мощность (в ваттах) всех электроприборов в доме. Вам необходимо измерить все приборы, которые могут работать одновременно. Предположим, у вас 3000 Вт, значит ли это, что вам нужен регулятор мощностью 3600 ВА (мы получаем запас мощности)? Нет, потому что вольты и амперы не равны ваттам.
Для точного расчета используйте формулу: VA=W/cos(f). Не нужно бояться косинуса, это коэффициент мощности, который в документации на электроприборы называется «коэффициент мощности». В принципе, в документацию заглядывать не обязательно, обычно это диапазон от 0,7 до 0,8 для бытовых приборов и от 0,9 до 1 для приборов, преобразующих электричество в тепло (утюг, лампа). Это означает, что вы можете получить среднее значение 0,85. Таким образом, для потребления 3000 Вт нам нужен стабилизатор: 3000 В/0,85 = 3500 ВА. Если вам нужна большая мощность, стоит обратить внимание на модели с мощностью 4000 ВА.
Однако это актуально только в том случае, если указан вольт-амперный номинал. У разных производителей разные рекомендации, и многие для простоты указывают ватты, что значительно облегчает выбор. Однако имейте это в виду, поскольку если вы примете вольт-амперы за ватты, вы, скорее всего, купите стабилизатор напряжения с меньшей мощностью, чем вам нужно.
Также обратите внимание на точность стабилизации. Чем он выше, тем меньше вероятность того, что освещение будет мерцать. Нормальным считается значение 3% и более. Скорость, с которой он реагирует на колебания напряжения, также может быть важна. Это, конечно, зависит от типа самого устройства, выше мы рассмотрели различные типы, где это не очень важно для запоминающих устройств, но для других типов (таких как реле или электромеханические устройства) это имеет значение. Обычно он измеряется в миллисекундах. Чем меньше значение, тем лучше, но, как правило, для современных стабилизаторов этот показатель всегда находится на очень хорошем уровне.
Экономичная модель с низким энергопотреблением. Его можно использовать в домохозяйствах, где используются только лампы и телевизоры (с не очень высоким энергопотреблением). Или он может использоваться для стабилизации напряжения определенных потребителей, например, отопления. Несмотря на низкую цену, он обеспечивает высокую скорость реакции, долговечность и точность. Эффективность до 98%.
Обзор популярных моделей
Quattro Elementi Stabilia 500
При повышении напряжения в сети сопротивление цепи увеличивается до резонанса. Это позволяет стабилизировать напряжение трансформатора при больших колебаниях напряжения.
Для Quara подходит любой тип стабилизатора. Бытовые приборы характеризуются высоким энергопотреблением, поэтому стабилизатор должен иметь необходимое резервирование. Стоимость также является важным фактором.
Какие типы стабилизаторов подходят для дома
Офисное оборудование характеризуется высокими требованиями к надежности и стабильности электропитания. Офисное оборудование чувствительно к колебаниям напряжения, поэтому инверторный стабилизатор — лучший выбор, учитывая низкое энергопотребление оборудования.
В случае трехфазного электропитания необходимо установить соответствующее устройство. Сложность стабилизации трех фаз одновременно ограничивает тип функциональности. Эти устройства основаны на переключении обмоток трансформатора с помощью реле или тиристоров. Спор о том, что лучше, тиристор или симистор, не имеет смысла, потому что симистор — это разновидность тиристора, и между ними нет абсолютно никакой разницы в работе.
Какой выбрать бытовой стабилизатор – трехфазный 380В или однофазный 220В (симисторный или тиристорный)?
На рынке существуют различные технические решения для регулирования напряжения. Различия заключаются в принципах регулирования, точности и скорости. Каждый может найти устройство, соответствующее его потребностям.
Электромагнитные устройства основаны на регулируемом автотрансформаторе с тороидальным сердечником. Верхний конец провода обмотки зачищен. Перемещая буфер с электродами по очищенной части обмотки, получают различные коэффициенты трансформации. Для перемещения регулятора используется серводвигатель с шаговым двигателем.
Электромеханические стабилизаторы напряжения
Электронный контур управления измеряет выходные параметры и управляет серводвигателем.
Электромеханические устройства характеризуются точным управлением. Выходное напряжение соответствует нормам.
Это имеет тот недостаток, что скорость регулировки ниже. При больших отклонениях входного напряжения скорость регулировки занимает несколько секунд.
В электронике также используется автотрансформатор. Выходное напряжение регулируется путем переключения части обмоток. Для переключения используются реле или тиристоры, управляемые электронными схемами.
Электронные стабилизаторы напряжения
Скорость переключения может быть очень высокой и ограничивается только скоростью переключения реле или тиристоров, которая находится в диапазоне единиц или долей миллисекунды.
Недостатком является ступенчатая регулировка выходного напряжения. Обычно «шаговое значение» составляет 5 В. Уменьшение этого значения связано с резким увеличением сложности конструкции.
При работе с высокой нагрузкой возможно перегорание контактов реле, что иногда приводит к аварийному отключению устройства, поскольку параметры напряжения внезапно превышают допустимые значения.
Эти устройства также быстро и легко устанавливаются. В настоящее время стабилизаторы феррожидкости не используются из-за ряда недостатков:
Ферромагнитные стабилизаторы напряжения
Искажение выходного сигнала,
- Сильные электромагнитные помехи,
- Ограниченный диапазон входного напряжения.
- Инверторные устройства часто называют стабилизаторами двойного преобразования. Это связано с особенностями их конструкции. Они состоят из следующих компонентов:
Инверторный
Выпрямитель,
- фильтры,
- транзисторный переключатель,
- выходной трансформатор,
- блок управления.
- Поскольку для преобразования используется выпрямленное напряжение, импульсные устройства характеризуются широким диапазоном стабилизации, скорости и точности выходных параметров.
Наиболее важными параметрами при выборе стабилизатора являются допустимый диапазон входного напряжения и мощность подключаемых устройств. Иногда необходимо обратить внимание на точность установки выходного значения и скорость установки.
Как подобрать оборудование: ключевые характеристики
Существует три типа:
Фазность
Однофазный ток,
- двухфазный ток,
- трехфазный ток.
- Стабилизация многофазного напряжения требует использования специального оборудования.
Производительность стабилизатора должна соответствовать подключенной нагрузке. Устройство, работающее на пределе нагрузки, выйдет из строя, в то время как более мощное устройство с меньшей нагрузкой будет работать надежно, но с меньшей производительностью.
Мощность
При расчете общей нагрузки потребителей необходимо учитывать, что электроприборы не всегда находятся под напряжением одновременно.
Нагревательные приборы, лампы накаливания характеризуются активной потребляемой мощностью, которая полностью соответствует общей мощности в расчете. Эти приборы вырабатывают тепло и свет. Они не содержат индуктивности или емкости. Активные нагрузки преобразуют ток в свет и тепло.
Активная нагрузка
Они содержат емкость и индуктивность:
Реактивная нагрузка
Электрический двигатель,
- пылесос,
- кухонный комбайн,
- инструменты для дома.
- То есть, все приборы с электродвигателями. При расчете должен применяться коэффициент. Поскольку потребление энергии выше, чем при холостой нагрузке.
Выбор мощности основан на том, что нормальная работа гарантируется при наличии запаса не менее 30 %. То есть, если мощность нагрузки составляет 3500 Вт, мощность стабилизатора должна быть не менее 5000 Вт.
Запас мощности
Запас мощности важен, когда напряжение в сети очень низкое. Чем ниже входное напряжение, тем больше снижается допустимая мощность нагрузки.
Каждый блок работает только в узком диапазоне напряжений. Допустимый диапазон варьируется в зависимости от типа используемого стабилизатора. Например, электромеханический 180 В — 240 В и инверторный 110 В — 250 В.
Диапазон стабилизируемого напряжения
Напряжение, превышающее эти пределы, приведет к срабатыванию защиты и отключению устройства.
Точность стабилизации — это способность устройства поддерживать выходное напряжение в пределах заданных параметров. Электромеханические стабилизаторы и инверторные стабилизаторы имеют наилучшую точность.
Точность стабилизации
Реле или тиристоры имеют постепенное изменение выходного напряжения в пределах 5 В. Эти колебания заметны в некоторых типах светильников и проявляются в пиках яркости.
В зависимости от требований и мощности стабилизаторы могут быть установлены различными способами:
Способ установки
для всей сети,
- для отдельных групп устройств,
- для каждого потребителя.
- Часто много регуляторов с низкой производительностью более экономичны, чем один регулятор с высокой производительностью. Кроме того, повышается надежность.
Нагревательные приборы, лампы накаливания, характеризуются активной потребляемой мощностью, которая арифметически полностью соответствует их полной выходной мощности. Эти устройства генерируют тепло и свет. Они не содержат ни индуктивности, ни емкости. Активная нагрузка преобразует электроэнергию в свет и тепло.
Они содержат емкость и индуктивность:
Стабилизаторы напряжения. Виды и устройство. Особенности
Первый тип стабилизатора сегодня уже не используется из-за своих размеров. До сих пор он использовался в строительном секторе, а не в домашнем хозяйстве. Стабилизаторы напряжения работают путем накопления тока в емкости, а затем забора из этой емкости необходимого тока с требуемыми параметрами. Источники бесперебойного питания работают по аналогичному принципу.
Стабилизаторы напряжения делятся на два основных вида:
Правильные регуляторы напряжения обычно включают в себя блок управления. Он реагирует на колебания напряжения в ту или иную сторону и отключает соответствующую обмотку трансформатора. Корректирующие стабилизаторы напряжения широко используются в быту.
Реле.
Они в свою очередь разделяются на несколько видов:
- Электронный (тиристор).
- Феррорезонанс.
- Электромеханическая.
- Инвертор.
- Линейный.
- Особенности конструкции и эксплуатации
Стабилизаторы коррекционного типа являются наиболее популярными в домашних хозяйствах.
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.
Недостатком является то, что при срабатывании реле может произойти резкий скачок напряжения 5-15 вольт, в зависимости от производителя. Такой скачок напряжения не оказывает негативного воздействия на бытовые приборы, но освещение мигает отчетливо. Поэтому, когда работает релейный стабилизатор, лампы накаливания иногда мигают, а энергосберегающие и люминесцентные лампы не реагируют.
Как и в других типах стабилизаторов, основной компонент релейной модели состоит из силового трансформатора и блока управления, выполненного из полупроводниковых элементов. Электронный модуль AVR разработан как мощный микроконтроллер, который анализирует входное и выходное напряжение. Таким образом, он генерирует управляющие сигналы для реле или автоматических выключателей. Микроконтроллер учитывает время реакции реле и выключателей при генерации управляющего напряжения. Это позволяет переключать цепи, не прерывая их. В результате форма выходного напряжения идентична форме входного напряжения.
Самой большой трудностью при выборе устройства обычно является его выходная мощность. В дополнение к активной мощности, потребляемой бытовыми приборами, некоторые из них также имеют компонент реактивной мощности. Это происходит при наличии индуктивности (если в приборе установлен мощный электродвигатель). Во время запуска ток возрастает во много раз. Если выбрать стабилизатор без этого компонента реактивной мощности, он может не справиться с высокой нагрузкой при запуске агрегата с электродвигателем.
Быстродействие (время реакции на перепады напряжения), в миллисекундах.
Еще одним фактором, существенно влияющим на выбор стабилизатора, является передаточное отношение, которое равно нулю, когда стабилизатор работает в идеальных условиях. То есть, входное напряжение составляет ровно 220 вольт, а выходное напряжение на нагрузке точно такое же. И когда стабилизатору приходится выравнивать напряжение, мощность снижается.
Стабилизатор переменного тока 220 вольт также оснащен блоком защиты и вторичным источником питания для схемы управления и других частей.
Сегодня на рынке электрооборудования представлены различные типы стабилизаторов, включая устройства с автоматическими трансформаторами и изделия с бестрансформаторной технологией двойного преобразования. Давайте обсудим особенности и возможности каждого типа продукта.
Типы стабилизаторов и сферы их применения
Тип стабилизатора
| Концепция работы | Характеристики стабилизатора | Автоматический трансформатор . |
| К таким устройствам относятся реле, электромеханические стабилизаторы, тиристорные стабилизаторы и симисторы. Эти изделия имеют схожий принцип коррекции напряжения, который осуществляется коммутационным устройством (в зависимости от типа регулятора, это может быть реле, механический привод или электронные переключатели), переключающим на обмотку автотрансформатора, что позволяет обеспечить максимальное значение выходного напряжения, близкое к номинальному. | Чем больше обмоток имеет автотрансформатор, тем равномернее и точнее регулируется напряжение. В среднем, отклонение этих устройств от номинального значения напряжения составляет от 2 до 10 %. Однако такой точности может быть недостаточно для особо чувствительных к электричеству типов нагрузки. Имеется небольшая задержка (от 5 мс) в реакции на колебания сети, что может привести к повышенному или пониженному напряжению на выходе устройства. Еще одним недостатком моделей с автотрансформатором является отсутствие коррекции искажений сети. | Двойное преобразование |
| К таким стабилизаторам также относятся модели с инверторами, которые считаются устройствами нового поколения. Они не имеют автоматических трансформаторов и распределительных устройств. Коррекция напряжения в них осуществляется путем двойного электронного преобразования: входное переменное напряжение сначала выпрямляется в постоянное, а затем снова преобразуется в переменное с помощью инвертора, но уже с эталонными характеристиками. | Эти стабилизаторы способны мгновенно (за 0 мс) корректировать входное напряжение в достаточно широком диапазоне (90-310 В) колебаний сети. В этом случае выходной сигнал имеет высокую точность: отклонение от номинального значения составляет менее 2 %. Продукция гарантирует, что на нагрузку подается идеально синусоидальное напряжение независимо от искажений в сети. Инверторные модели — пока единственные стабилизаторы — обеспечивают бесперебойную работу нагрузки во время коротких перерывов в сети (до 200 мс). | Область применения стабилизаторов определяется их техническими возможностями. Автоматические трансформаторные стабилизаторы в основном используются для защиты электрооборудования, не предъявляющего высоких требований к качеству сети, такого как освещение, телевизоры, кухонные приборы и немоторизованные электроинструменты. Благодаря высокой производительности, модели инверторов подходят для защиты всех типов нагрузок и используются в самых нестабильных электросетях. |
Они используются в зависимости от типа входящей сети, типа и количества защищаемых нагрузок:
Способы применения стабилизаторов напряжения в доме
Трехфазные стабилизаторы, устанавливаемые в сетях 380/400 В для защиты трехфазного или однофазного оборудования,
- Стабилизаторы конфигурации 3-в-1, используемые в трехфазных сетях для защиты только однофазного оборудования. Устройства распределяют мощность подключенной нагрузки равномерно по всем фазам питания,
- Однофазные стабилизаторы, которые можно подключать как к сети 380/400 В, так и к сети 230/220 В, но только для питания однофазного оборудования.
- Существует несколько вариантов применения однофазных моделей, в зависимости от размера подключаемых приборов и типа сетевого входа. В однофазной сети эти устройства могут использоваться как для защиты одного прибора или целой группы критически важных приборов (например, газового котла и циркуляционного насоса), так и для обеспечения качественным питанием всех электроприборов в доме. В трехфазной сети однофазный контроллер может быть подключен к каждой фазе для защиты всех однофазных нагрузок, или контроллер может быть установлен только на одной из фаз питания для обеспечения качественного питания группы критически важных однофазных приборов, таких как домашняя система отопления и водоснабжения.
