стабилизатор напряжения какие бывают типы

09.10.202316.07.2022 admin 0 Comments

Как выбрать стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения понижает или повышает показатели тока до 220-230 В и отключает питание, если скачки слишком сильные (в среднем – ниже 150 и выше 255 В). Будет полезен везде, где есть перепады с напряжением: в дачных посёлках, загородных домах и т.д.

Производительность

У всех приборов с электродвигателем есть пиковая и номинальная мощность. Первая показывает, сколько энергии потребляется в момент пуска, вторая – во время работы. У некоторых приборов (например, у холодильников и перфораторов) эти показатели сильно разнятся.

Чтобы стабилизатор справился с нагрузкой, нужно подбирать его под два параметра: суммарную номинальную и пиковую мощность для всех приборов. Лучше, чтобы у стабилизатора был запас мощности – так он не будет работать на пределе и не перегрузится. В среднем, для квартиры и дачи достаточно 8000-10000 Вт. Такой стабилизатор потянет холодильник, стиральную и посудомоечную машину, осветительные приборы и цифровую технику.

Обычно мощность указывается в паспорте прибора. Если его нет, можно ориентироваться на приблизительные значения из таблицы (но результат будет неточным).

Количество фаз

Стабилизаторы бывают однофазными (220 В) и трёхфазными (380 В). Первые подходят для обычных бытовых нагрузок в квартирах, дачах и т.д. Вторые рассчитаны на производственные цеха и крупные мастерские. Защищают электропечи, насосы, сварочную технику и т.д. Состоят из трёх одинаковых однофазных стабилизаторов, объединённых в общую сеть.

Диапазон стабилизации

Каждый стабилизатор имеет рабочий диапазон – максимальное и минимальное входное напряжение, которое аппарат может скорректировать. Если напряжение выходит за рабочие рамки, стабилизатор отключит все приборы.

Чтобы правильно подобрать стабилизатор, нужно проводить замеры напряжения мультиметром в течение нескольких дней. Лучше всего утром и вечером, когда нагрузка на сеть особенно велика.

Классификация стабилизаторов

Стабилизаторы можно подразделить на несколько основных видов. Они различаются по устройству, принципу подключения и типу установки.

Источник

Стабилизаторы напряжения – какой выбрать для дома и дачи

Устаревшее оборудование на подстанциях, а также низкое качество проводки в многоэтажных и индивидуальных домах часто приводит к скачкам напряжения.

Такие явления приводят к поломке техники и необходимости больших затрат, что заставляет задуматься над покупкой стабилизатора напряжения для дома и дачи.

В чем особенности этого устройства? Как оно работает? Какие модели пользуются наибольшим спросом сегодня? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Назначение

Стабилизатор напряжение — электрический или электромеханический аппарат (устройство), на который подается U сети с целью стабилизации этого параметра на выходе.

Задача заключается в поддержании выходного U в узком диапазоне для защиты питающихся потребителей от повреждения. При этом уровень частоты и напряжения (при нормальном входном сигнале) остается неизменным.

Выпускаются и источники стабилизированного питания — аппараты, в задачу которых входит преобразование входящей электрической энергии в пригодный для дальнейшего применения вид.

Стабилизаторы бывают двух видов (по типу Uвых) — переменного и постоянного тока. При этом параметры U на входе и выходе устройства, как правило, идентичны, но в некоторых моделях они могут различаться.

Актуальность применения стабилизаторов дома, в промышленности и на даче

Пользу стабилизаторов напряжения в разных сферах трудно переоценить. С помощью такого оборудования удается сохранить бытовую технику дома или на даче, а также дорогостоящее оборудование в промышленном производстве. Но как определить необходимость покупки?

Первый шаг — измерение уровня U, позволяющее узнать верхний и нижний порог его показаний в сети. Если претензии к стабильности сети отсутствуют, и измеряемый параметр на выходе колеблется в небольшом диапазоне, в покупке нет необходимости.

К примеру, для сети 220В допускается отклонение 5% в одну и другую сторону. Это значит, что разрешенный диапазон от 209 до 231 Вольт.

Если выходное напряжение в процессе проверки «переваливает» за указанные выше параметры, без покупки стабилизатора не обойтись.

Бывают еще более сложные ситуации, когда U отклоняется на 10% в сторону повышения или снижения. Здесь не обойтись без защитного оборудования, которое будет «отсекать» питание в случае резкого отклонения параметра U от нормы.

Это тот случай, когда экономия может вылиться в крупные расходы, связанные с покупкой нового оборудования.

Виды стабилизаторов напряжения, какие аппараты используются в быту

В зависимости от типа U выделяется два вида устройств:

Кроме того, стабилизаторы делятся на большее число видов (поговорим о них более подробно).

Феррорезонансные

Трансформаторные устройства, принцип действия которых построен на изменении магнитного потока с целью регулирования и выравнивания уровня напряжения. Здесь же предусмотрена защита от повышенного и пониженного U, перегрузки по току и КЗ.

Главной особенностью считается отсутствие инерционности в работе. Корректировка U на входе способствует внесению правок в форму синусоиды на выходе. При этом средний или действующий параметр не меняются.

Использование таких стабилизаторов актуально при защите приборов, которые чувствительны к резкому росту или снижению поступающего на вход напряжения. Кроме того, они устанавливаются в комплексе с оборудованием, которое создает помехи в процессе работы.

Минус в том, что U зависит от частоты питающего источника, несинусоидальной формы, а также типа нагрузки. Кроме того, феррорезонансные модели тяжело транспортировать из-за большого веса.

Несмотря на ряд недостатков, устройства активно применялись во времена Советского Союза, к примеру, при подключении телевизоров старого образца (с блоками питания на линейных стабилизаторах).

На фото модель Украина-2.

В новых ТВ серий УСЦТ и 4УПИЦТ устанавливались БП импульсно типа, поэтому необходимость в стабилизирующих выносных элементах отпала.

Стоит отметить, что феррорезонансные стабилизаторы применяются и сегодня в некоторых моделях ТВ и холодильниках. Более подробно на этом вопросе остановимся ниже.

Автотрансформаторы

Особенность автотрансформаторов заключается в плавном регулировании U без искривления синусоиды. Стабилизаторы такого типа имеют большую точность поддержания выходного параметра — в пределах 2-3 процентов, что гарантирует защиту подключенного оборудования или бытовой техники.

Такие устройства активно применяются для дома, дачи или в промышленном производстве.

Ниже не фото представлена модель АТР 250 СССР.

Но существует ряд ограничений, которые не дают в полной мере использовать функционал изделий:

Одним из элементов аппарата являются графитовые ролики (щетки), имеющие специальное напыление. Съемники роликового типа более надежны и неприхотливы к появлению на поверхности пыли. Несмотря на это, периодическая профилактика им необходима.

При отсутствии должного обслуживания высок риск клина. Такие токосъемники, как правило, применяются в промышленных аппаратах, а классические щетки — в бытовой технике. Ресурс обоих элементов в среднем от 7 до 11 лет, после чего они нуждаются в замене.

Современная модель Ресанта TDGC2- 5K.

Еще один вариант автотрансформаторов — со ступенчатым регулированием, которое осуществляется путем изменения числа обмоток с помощью электронных ключей (управляются процессором по спецпрограмме).

Электронные изделия делятся на два типа (в зависимости от типа ключей) — релейные и полупроводниковые.

Первые активно применяются в производстве и на жилых объектах. В целом, к плюсам электронных стабилизирующих аппаратов относится способность работы при температуре ниже 0.

Источники бесперебойного питания

К источникам бесперебойного электрического питания относится прибор, обеспечивающий требуемую мощность и защиту от помех при отсутствии основного питания.

На практике ИБП применяются как источники резервной электроэнергии. При этом преобразовываться может как качество электричества, так и его главные параметры, такие как частота и U.

Технология ИПБ продвигалась одновременно с ПК и прочими высокотехнологичными приборами, нуждающимися в защите и наличии постоянного питания.

Конструктивно такие изделия состоят из преобразователя постоянного напряжения и АКБ.

Сегодня мощность современных «бесперебойников» находится на уровне от 100 до 1000 Вт. При этом размер напряжения на входе может различаться.

Инверторные

Особенность инверторных стабилизаторов заключается в преобразовании тока из переменного в постоянный с последующим накоплением электроэнергии и зарядом промежуточных конденсаторов.

Впоследствии электронный генератор участвует в преобразовании U из постоянного в переменное (обратный процесс), но уже с лучшими параметрами. Такие устройства активно применяются в технике спортивного и медицинского назначения.

Прочие виды

Существуют и другие виды стабилизаторов, среди которых электромашинные, силовая электроника, вольтдобавочные трансформаторы и другое оборудование. Останавливаться на них подробно нет смысла из-за узкой специфики применения. Они используются в промышленности, в быту почти не применяются.

Виды стабилизаторов постоянного тока

В практике применяется два вида стабилизаторов, работающих на постоянном токе — линейный и импульсный. Ниже рассмотрим каждый из типов более подробно.

Линейный

Такие устройства представляют собой делители напряжения. С одной стороны (на вход) аппарата приходит меняющееся U, после чего оно стабилизируется и поступает к выходу с плеча делителя. Поддержание U в требуемом диапазоне происходит путем изменения параметра R (сопротивления) одного из плеч делителя.

Если разница U на входе и выходе существенна, КПД линейного стабилизатора снижается из-за потерь на тепло. Вот почему регулировочный элемент монтируется на специальном радиаторе, имеющем достаточную площадь для эффективного охлаждения.

Линейные устройства бывают двух видов (по типу включения) — с последовательным и параллельным подключением нагрузки. Кроме того, они делятся на два типа — на параметрические и компенсационные.

В первом случае принцип действия построен на использовании участка вольтамперной характеристики, где сопротивление дифференциального типа минимально в большом диапазоне токов нагрузки.

Второй тип приборов (компенсационный) подразумевает наличие обратной связи, когда выходное U сравнивается с эталонным показателем. Далее берется разница, из которой и создается сигнал для подачи на элемент регулировки.

Импульсный

Особенность импульсных устройств заключается в подаче тока на элемент, аккумулирующий энергию (дроссель или емкость) путем создания кратковременных импульсов (формируются с помощью электронного ключа).

Пока упомянутый узел находится в закрытом состоянии, происходит передача напряжения на выход стабилизирующего аппарата. Использование дросселя в роли накопителя позволяет менять U на выходе.

Преимущество импульсной модели заключается в большом КПД, благодаря работе в режиме ключа. Из минусов стоит выделить сложность организации и наличие помех.

В зависимости от схемы и режима ключевого управления выделяется пять видов импульсных стабилизаторов — инвертирующий (изменение полярности на выходе), повышающий, понижающий, с функций понижения и повышения, а также универсальный аппарат (совмещает опции перечисленных выше моделей).

Современные стабилизаторы

Сегодня для дома и дачи все чаще применяются электродинамические изделия двух видов:

Сегодня производятся разные модели для 1-но и 3-фазной сети. Мощность на выходе составляет от десятков до миллионов Ватт.

Модели для трехфазной сети бывают двух видов — с независимым регулированием для каждой из фаз или с корректировкой U по среднему параметру U, поступающего на вход.

Кроме того, выпускаемые модели отличаются по диапазону U на входе. Здесь возможно много вариантов, к примеру, на 15%, 20, 25, 30 или 50 процентов в одну и другую сторону.

От ширины допустимого диапазона зависит вес и цена аппарата. Также при выборе современных изделия уделяется внимание быстродействию, точности и КПД, но об этом поговорим в разделе ниже.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома — критерии выбора

Простым обывателям трудно сориентироваться в многообразии приборов, стабилизирующих входное U. Чтобы упростить задачу, выделим критерии выбора и особенности популярных видов. При покупке важно обращать внимание на ряд критериев (поговорим о них ниже).

Тип оборудования — преимущества и недостатки

На рынке представлены электромеханические модели, а также устройства со ступенчатым регулированием, тиристорные, релейные, симисторные и сервоприводные аппараты.

Рассмотрим особенности каждого из них.

Тиристорный

Электронное устройство, которое состоит из автоматического трансформатора, схемы управления, тиристорных ключей и разных индикаторов, выполненных на светодиодах.

Работа модели заключается в изменении числа витков на обмотке низкого U с помощью тиристоров. При этом токи на входе и выходе меняются.

Такие устройства бывают одно и двухкасакдными. Во втором случае U регулируется в два этапа.

Преимущества — отсутствие постороннего звука, высокий срок службы, минимальное потребление энергии, малые габариты, большая скорость корректировки U.

Также выделяется высокая точность и способность работать при минимальном или завышенном уровне U.

Минусы — ступенчатый принцип работы, риск «подвисания» из-за наличия микроконтроллерного управления, а также завышенная стоимость.

Симисторные

Устройства электронного типа, которые отличаются надежностью и стабильностью работы. Они состоят из ключей силового типа, контроллеров и автотрансформатора.

Регулирование U проходит в несколько этапов — измерение U на входе, обработка поступивших сведений, принятие решения об актуальности преобразования поступившего сигнала.

На последнем этапе (при обнаружении отклонения) трансформаторная обмотка работает в режиме повышения или снижения параметров.

Плюсы — высокая точность (от 1 до 2,5%), быстродействие, бесшумность, срок службы от 15 лет и больше, отсутствие необходимости в сервисном обслуживании.

Минусы — высокая цена и дискретность изменения U на выходе (характерно для дешевых моделей).

Релейные

Модели, в которых напряжение поддерживается на требуемом уровне за счет специального коэффициента трансформации. После анализа U на входе подключается та или иная обмотка на автотрансформаторе. Переключение осуществляется с помощью реле, поэтому стабилизация имеет ступенчатый характер.

Управление обеспечивается с помощью контроллеров (процессоров) или специальной логики. Количество ступеней у таких моделей находится в пределах от 5 до 7%, а точность удерживания показаний на выходе составляет 6-8%.

Преимущества — быстрая реакция на изменение напряжения на входе, доступная цена, а также работа при U от 90 Вольт и более (для некоторых стабилизаторов).

Минусы — ступенчатость переключения (видно по миганию лампочек), наличие кратковременных скачков в сети, возможные провалы в питании нагрузки, высокий разбег по напряжению на выходе.

Кроме того, слабым местом считаются контакты реле, которые со временем покрываются нагаром, что требует периодической ревизии.

Сервоприводные

Электромеханические модели, которые получили наибольшее распространение и зарекомендовали себя с позиции надежности.

Главным узлом устройства является сервопривод, на который поступает входное напряжение. Он дает команду токоподающей щетке, которая перемещается между витками и занимает позицию, соответствующую определенному напряжению на входе.

Как результат, меняется коэффициент трансформации, и нагрузка получает стабильное U.

Особенность работы сервопривода и щетки заключается в том, что разрыва токовой цепи не происходит (принцип дешунтирования). Сначала замыкается новый, а потом размыкается старый контакт.

Преимущества — точность поддержания напряжения на выходе (2-3%), меньшая шумность (если сравнивать с релейным устройством), отсутствие всплесков U, наличие медного провода на автотрансформаторе и простота конструкции.

Недостатки — низкая скорость реакции (если сравнивать с релейной моделью). В среднем на восстановление U уходит от 0,5 до 1,0 секунды.

Устройство состоит из подвижных элементов, которые подвержены износу и требуют замены (от 3 до 7 лет). К минусам также стоит относится ограничение по входному U (от 140 до 260 В), а также высокая стоимость.

Тип сети

Не менее важный критерий — тип сети. Здесь доступно два варианта стабилизаторов:

Мощность

Следующий критерий — параметр мощности, который выбирается с учетом суммарной нагрузки на выходе стабилизатора. Для надежности рекомендуется делать запас в 20%.

При определении этого показателя стоит ориентироваться на цели. К примеру, в случае использования станков или сварочного аппарата рекомендуется брать запас по мощности в 200% и 500% раз соответственно. На расчете мощности остановимся ниже.

Диапазон входного напряжения

Как отмечалось выше, важный нюанс при выборе — допустимый диапазон U на входе и выходе аппарата. Чем больше этого показатель, тем более высокую стоимость имеет прибор.

Сегодня в продаже легко найти изделия с диапазонами от 140 до 260 В, от 135 до 275 В, от 160 до 250 В и другие.

При выборе стоит ориентироваться на показатели напряжения на даче или в квартире дома. Стоит учесть, что от U на входе зависит параметр мощности аппарата. Чем больше этот показатель, тем выше S (Вт), и наоборот.

Скорость стабилизации

При рассмотрении видов стабилизаторов отмечалось, что разные виды устройств имеют различную задержку по времени при отклонении напряжения от безопасного уровня.

Чем выше скорость стабилизации, тем меньше воздействие скачков на бытовую технику в доме или на даче.

Быстрее всего работают симисторные и тиристорные аппараты. После них идут релейные изделия, а на последнем месте электромеханические приборы.

Анализируя скорость работы, важно учесть еще один показатель — время отклика, которое измеряется в миллисекундах. По этому критерию легко сделать вывод, как быстро устройство реагирует на колебания напряжения на входе. Почти во всех моделях, что находятся в продаже, время отклика гарантирует оптимальные условия.

Точность и КПД

Точность — показатель, характеризующий процент отклонения напряжения на выходе стабилизатора по отношению к номинальному параметру. Наибольшей точностью отличаются электромеханические модели, а после них идут электронные и релейные аппараты.

Что касается КПД, этот показатель зависит от типа устройства и производителя. Как правило, он колеблется в диапазоне от 90 до 98 процентов. Здесь стоит придерживаться той логики, что чем выше КПД, тем лучше.

Система охлаждения — плюсы и минусы

Стабилизирующие аппараты выпускаются с двумя видами охлаждения:

Исполнение

По исполнению стабилизаторы бывают двух типов:

Подключение

Для применения стабилизатора дома, на даче или на производстве требуется его подключение к сети и нагрузке. Здесь возможно два варианта — клеммный и с применением штекера под евро розетку.

Защита

Современные устройства различаются и по наличию защиты от:

В некоторых моделях применяется одновременно несколько вариантов защиты.

Подбираем стабилизатор напряжения для дома и дачи?

При выборе стабилизирующего аппарата для дома и дачи первое, что стоит учесть — мощность оборудования. Для корректного выбора важно посчитать общую нагрузку бытовой техники, которая будет подключена к устройству.

Также стоит учесть пусковую мощность некоторых аппаратов, к примеру, холодильника или станка (если он будет установлен). Перегружать стабилизатор нельзя, ведь он отключится от защиты и не запустится до устранения причины.

Не менее важный нюанс — диапазон напряжений на входе. Он должен быть больше, чем для аппаратов, применяемых в квартире. Чем меньше нижняя граница, тем лучше. На дачах или в частных домах бывает просадка U ниже допустимого уровня из-за применения сварочной техники или других устройств повышенной мощности.

Рекомендуется отдать предпочтение аппаратам с высокой точностью, стойкостью к нагрузкам и плавностью регулирования.

Кроме того, стоит брать устройства с низкой шумностью и способностью работать при условии низких температур. На даче или в доме часто монтируется индивидуальная система освещения, поэтому от качества стабилизатора зависит ее исправность и надежность работы.

Расчет мощности

Выше неоднократно отмечалось, что при выборе стабилизатор важно учесть такой критерий, как мощность.

Для получения стабильных 220В на выходе требуется зафиксировать два ключевых показателя — суммарную мощность электрических приборов, а также напряжение в сети.

Алгоритм действий имеет следующий вид:

Итоговая мощность выбранного стабилизатора должна быть на 20% больше расчетного параметра. Это делается для того, чтобы в будущем иметь возможность подключить дополнительные приборы.