Содержание
У каждого дома есть масса бытовой техники, стоимостью начиная от единиц до десятков и даже сотен тысяч рублей. Чтобы она служила как можно дольше за ней нужно следить, ухаживать и выполнять все работы по обслуживанию, если они есть. Однако, опасностью остаются лишь скачки напряжения.
В бытовых электросетях они происходят часто, могут быть вызваны коммутацией мощного электрооборудования, а также проблемами на линиях, типа плохого контакта, ветхих опор и так далее. Чтобы уменьшить риск выхода из строя техники из-за плохой электросети можно использовать стабилизаторы напряжения 220В. В этой статье мы рассмотрим какими они бывают и чем отличаются.
Автотрансформатор
Прежде чем приступить к обзору типов электрических стабилизаторов мы рассмотрим, что такое автотрансформатор, потому что он лежит в основе большинства современных стабилизаторов.
Автотрансформатор – отличается от обычного приставкой «авто» в названии, она расшифровывается как «сам». Принципиальным отличием от обычного трансформатора является то что у него одна обмотка, она же и первичная, и вторичная. На рисунке ниже вы видите его схему.
Если условно разделить автотрансформатор на первичную и вторичную стороны – то напряжение подается не на концы обмоток, а между одним концом и отводом. Тогда между крайними концами обмоток напряжение будет выше, чем входное.
Автотрансформаторы могут выполняться либо с несколькими отводами от обмотки, для реализации ступенчатого переключения выходного напряжения. Но большинство лабораторных автотрансформаторов обеспечивают плавную регулировку «выхода», как это организовано?
Для этого выходные клеммы соединены со скользящим контактом – графитовой щеткой, которая снимает напряжение с его витков. Этот узел изображен на фото ниже.
Типы и характеристики
Для начала рассмотрим классификацию по типам и их характеристики. Стабилизаторы различают по способу стабилизации и регулирования напряжения:
3. Электромеханические или сервоприводные;
4. Электронные или инверторные, с полупроводниковыми ключами.
При выборе стабилизатора любого типа в первую очередь нужно смотреть на его характеристики. Пожалуй, основной является мощность, она указывается в ВА – вольт-амперы или кВА – киловольт-амперы.
Вольт-амперы – это единица измерения полной мощности, которая состоит из суммы активной и реактивной мощностей. Вы платите за активную мощность, которая измеряется в Ваттах (Вт) или киловаттах (кВт), а потребленная мощность – кВт/ч соответственно.
Кроме мощности также нужно обращать на погрешность регулирования выходного напряжения и диапазон входных, а также скорость реакции на изменения напряжения.
Это нужно учитывать при выборе прибор, ведь если вы посчитаете суммы активный мощностей, потребляемых приборами и купите стабилизатор «впритык» – он может не выдержать. Чтобы определить полную мощность следует активную умножить на косинус фи – это коэффициент мощности, равен отношению активной мощности к полной, тогда полная мощность равна частному от активной и коэффициента:
Полная мощность = активная мощность/cosФ
Также нужно учитывать КПД и пусковые токи. В любом случае берите стабилизатор с запасом полной мощности в 30-40% в идеальном случае в 50% от планируемой мощности потребителей.
Если общая мощность защищаемых приборов равна 3 кВт, то лучше приобрести стабилизатор на 4-4.5 кВА.
Различают однофазные и трёхфазные стабилизаторы напряжения, но так, как в бытовых электросетях чаще распространен однофазный ввод, – то далее мы сделаем акцент на таких стабилизаторах.
Феррорезонансный стабилизатор
Феррорезонансный стабилизатор защитит электрооборудование от скачков напряжения. Он состоит из двух дросселей и конденсатора, примерная его схема изображена на рисунке ниже.
Они дешевые, но не обеспечивают реальную стабилизацию выходного напряжения, хотя и дают определенную защиту электрооборудования. В настоящее время на рынке встречаются не слишком часто. Для нормальной и безопасной работы вашей техники их рассматривать не стоит. На рисунке ниже изображен его внешний вид.
Следует помнить, что его достоинствами является долговечность, так как нет никаких исполнительных механизмов и быстродействие.
Релейный стабилизатор
В основе релейного стабилизатора лежит автотрансформатор и система управления на базе реле и микроконтроллера. Принцип работы заключается в переключении отводов от витков автотрансформатора для достижения стабильного напряжения выходной сети. Примерная схема такого стабилизатора изображена ниже:
В схеме видно, что релейный стабилизатор обеспечивает ступенчатую регулировку выходного напряжения. Отсюда есть погрешность в регулировании выходного напряжения порядка 8%. Фактически погрешность зависит от числа ступеней.
Как было сказано отводы от обмотки трансформатора коммутируются с помощью электромеханических реле, и для обеспечения работы как на повышение, так и на понижение автотрансформатор выполняется таким образом, чтобы было допустим 4 отвода на понижение выходного напряжения, и 3 отвода на повышение.
Реле срабатывают достаточно быстро, скорость реакции стабилизатора. В зависимости от типа конкретных реле они срабатывают за 2-7 миллисекунды. Сам прибор обеспечивает переключение ступеней и итоговую реакцию в 2-12 миллисекунды.
На фото виден сам трансформатор и переключающие реле – это блоки в корпусах черного цвета за ним.
Чем в большем количестве установлены реле, тем большая точность регулировки и диапазон рабочих напряжений. Некоторые модели работают в диапазоне напряжений 100-290В.
не создают помех в сети;
большинство моделей обладает дополнительными функциями, типа защиты от импульсных перенапряжений, подачи напряжения со входа на выход напрямую. этот режим называется байпасом (обход), нужен для уменьшения потерь на трансформаторе при нормальном значении напряжения питающей сети. Также может быть встроена защиты от КЗ и перегрева;
срок службы 8-15 лет;
отличная ремонтопригодность – если реле выйдут из строя их можно легко, быстро и дешево заменить. критическим является выход из строя трансформатора или платы управления;
высокий КПД – 97-99%.
Недостатком является ступенчатость регулировки. Некоторых могут не устраивать регулярные щелчки при переключении реле. Однако они не слишком громкие.
Релейные стабилизаторы хорошо подходят для питания холодильников, стиральных машин и других приборов с двигателями и нагревателями.
Электромеханические или сервоприводные стабилизаторы напряжения
Сервоприводные стабилизаторы напряжения принципом действия напоминают лабораторный автотрансформатор, отличие лишь в том, что напряжение регулируется автоматически, с помощью сервопривода.
С такой конструкцией нельзя обеспечить резкой реакции на изменение напряжения, скорость реакции находится в пределах 10-15 вольт за 1 секунду. Поэтому он хорошо подходит для районов где постоянно наблюдается пониженное или повышенное напряжение, или вообще плавает в течение дня. Такое часто бывает в деревнях и частном секторе. Они среагируют на плавные изменения питающего напряжения и обеспечат стабильное выходное на уровне 220 В.
плавная регулировка напряжения;
износ подвижных частей, и необходимость их регулярной профилактики или замены;
работа стабилизатора достаточно шумная из-за звуков от сервопривода и движения токосъемника по обмотке, это значит что при изменениях входного напряжения вы будете слышать жужжание;
пыль и влажность – злые враги любого электроприбора, но в случае с сервоприводным стабилизатором это особенно критично, так как фактически основной функциональный узел внутри находится в открытом состоянии.
Электронный стабилизатор напряжения
Фактически это тот же релейный стабилизатор, но вместо реле используются полупроводниковые ключи – тиристоры или симисторы. Это обеспечивает тихое переключение и более быстрое срабатывание.
Модели с тиристоров имеют аналогичное устройство:
Если напряжение в сети в нормальных пределах, то система управления электронным стабилизатором включит режим «байпас», и пустит ток в обход трансформатора. Это нужно для повышения КПД.
На этом видео сравнивают работу релейного и электронного стабилизатора напряжения:
1. Надежность. Полупроводниковым ключам не свойственен механический износ контактов.
2. Быстродействие на порядок выше.
1. Стоимость выше чем у релейных моделей.
2. Способность к кратковременным перегрузкам у полупроводниковых ключей ниже, чем у электромеханических реле.
3. Также симмисторы могут выйти из строя, при пробое импульсным высокого напряжения, но производители минимизируют эти проблемы.
Инверторный стабилизатор
Другое название этого типа приборов – стабилизаторы с двойным преобразованием. Структурная схема устройства изображена на рисунке ниже.
То есть в этой схеме напряжение поступает на входной фильтр электромагнитных помех, далее на корректор коэффициента мощности (его может не быть в дешевых моделях) после этого выпрямляется и поступает на инвертор и на выходную цепь – к нагрузке. Таким образом выходное напряжение не влияет на выходное и скорость реакции стабилизатора с двойным преобразователем выше чем у остальных типов.
Единственное ограничение – диапазон входных напряжений, – он ограничен характеристиками схемы инвертора. В двойном преобразовании участвует инвертор с трансформатором, поэтому обеспечивается и гальваническая развязка входной и выходной цепи. Более наглядно это отражено на схеме ниже, хотя это схема источника бесперебойного питания, но смысл тот же.
Ниже изображён пример электрической принципиальной подобного устройства.
Соответственно условный график напряжения на входе и выходе стабилизатора с двойным преобразованием.
Точность и скорость регулировки;
Большой диапазон входных напряжений.
Заключение
Все стабилизаторы по-своему хороши, и установка любого из них улучшит условия работы электроприборов и продлит их срок службы. Однако следует учитывать быстродействие и делать выводы, если в вашей электросети часто происходят импульсные всплески напряжения.
Для того чтобы подвести итоги и сделать правильный выбор ознакомьтесь с таблицей, я подобрал несколько моделей разных типов приблизительно одинаковой мощности. Цены взяты с «яндекс.маркета» и указаны на июль 2018.
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Вступайте в наши группы в социальных сетях:
Нормативные документы предусматривают колебание напряжения в электрической сети в пределах 10%. К сожалению, во многих населённых пунктах этот показатель не выдерживается. В результате чего страдают потребители и их дорогостоящие бытовые электроприборы. Проектировщики инженерных сетей не предполагали такого стремительного прорыва в производстве и применении высокомощных бытовых приборов. Поэтому сети и подстанции оказались не в состоянии справиться с возросшим потреблением электроэнергии.
Во время пиковых нагрузок, особенно в частном секторе, происходят неконтролируемые скачки напряжения, которые негативно сказываются на работе высокоточной техники. Современная электроника очень требовательна к перепадам напряжения, а отдельные электроприборы и вовсе допускают нестабильность 1%. В результате этой проблемы возникают перебои при работе котлов отопления, компьютеров, современных телевизоров, холодильников и т. д.
Столкнувшись с неповоротливостью служб энергетиков, не спешащих обеспечить соответствие нормам напряжение в сети, частник вынужден эту проблему решать сам, через приобретение однофазного стабилизатора напряжения для дома.
Выбор стабилизатора напряжения 220 вольт для дома
Прежде чем заниматься выбором стабилизатора, необходимо ознакомиться с типами защитных устройств доступных на рынке.
Типы стабилизаторов
На сегодняшний день предлагаются к продаже стабилизаторы следующих типов:
- электромеханические стабилизаторы напряжения
- электронные
К электромеханическим стабилизаторам относятся:
- сервоприводные устройства
- релейные конструкции.
Принципы работы и конструктивные особенности стабилизаторов
Особенность сервоприводного типа в том, что исполнительным механизмом в нём служит электрический двигатель, который управляется электроникой. При подаче сигнала электронной платой об изменении входного напряжения, двигатель перемещает закреплённую на нём графитовую щётку по виткам тороидального автотрансформатора. Подключая или выключая его витки, устройство регулирует уровень выходного напряжения.
Хорошая плавность работы и высокая точность являются достоинством электромеханического сервоприводного прибора, но низкое быстродействие — это один из изъянов конструкции. Из недостатков также хочется отметить наличие подвижных частей, которые со временем изнашиваются и требуют частого обслуживания.
Название релейных стабилизаторов говорит само за себя. Управление выходным напряжением осуществляется по сигналу электронного блока, путём подключения или отключения обмоток трансформатора через реле. Чрезвычайно простая и надёжная конструкция с быстродействием от 0,05 до 0,15 секунды, что обеспечивает стабильную работу большей части электроприборов. Что касается точности стабилизации, то она в пределах 5–8%. Это говорит о том, что напряжение на выходе будет колебаться от 203 вольт до 237 вольт. Если этот параметр критичен, например, для запитывания газового котла, то свой выбор нужно остановить на электронных устройствах.
Периодическое подгорание контактов, небольшая задержка переключения и ступенчатость регулировки заставляют задуматься о целесообразности приобретения этого девайса. Правда, небольшая стоимость может перевесить чашу весов в его пользу.
Электронные стабилизаторы напряжения представлены двумя типами:
- феррорезонансные
- тиристорные или симисторные
Первые пришли к нам из эпохи советских времён 60–70 годов, где они широко применялись в быту для питания ламповых телевизоров. В основе их лежит принцип магнитного резонанса. Сильная электромагнитная помеха и искажение выходного сигнала не позволяют их применять для питания современных устройств. Большинство из них критичны к этим параметрам т. к. оснащены в основном импульсными блоками питания.
Тиристорные или симисторные стабилизаторы повторяют принцип работы релейных устройств. Но вместо реле, функцию переключения выполняют электронные элементы. Обладая высоким быстродействием и надёжностью, они гарантируют высокую точность стабилизации, которая составляет 1–2,5%. Диапазон стабилизации 214–226 вольт пока лучший на рынке стабилизаторов. По отзывам потребителей это оптимальный выбор.
Несмотря на свою относительно высокую стоимость, этот тип стабилизаторов наиболее востребован, благодаря таким своим качествам, как надёжность, быстродействие, бесшумность.
Основные технические характеристики стабилизаторов напряжения
Знание основных технических характеристик необходимо для того, чтобы определиться с моделью стабилизатора напряжения 220 в для дома.
Основные технические параметры устройств:
- мощность
- скорость срабатывания
- точность поддержки выходного напряжения
- разброс входных напряжений
- исполнение корпуса настенное или напольное
Если среди домашних электроприборов есть такие, что требуют стабильного напряжения, но их количество не превышает 2 штук, то есть смысл приобрести маломощные экземпляры для индивидуального применения. Но если в доме много дорогостоящей техники, то целесообразно установить один мощный стабилизатор, который способен обеспечить стабильной электроэнергией все приборы.
Для определения потребной мощности стабилизатора, надо просуммировать мощности всех электроприборов, которые могут быть включены одновременно. Но нужно иметь в виду, что существует два разных вида мощности:
Активная мощность — это та, что электроприборами поглощается полностью, переходя в другие виды энергии. В качестве примера можно привести утюги, электроплиты, лампочки. А реактивной мощностью обладают те приборы, в схеме которых есть ёмкости или индуктивности. Проще говоря, если есть в конструкции электродвигатель, значит, прибор потребляет реактивную мощность. Что это значит для расчёта потребляемой мощности?
В паспорте таких изделий обязательно указывается значение коэффициента косинус фи (cosφ), а если не указано, то он по умолчанию принимается равным 0,7. Таким образом, если мощность пылесоса 1400 Вт, то посчитать потребляемую мощность можно по формуле 1400/0,7=2 тыс. Вт.
Сложив активные и реактивные мощности электроприборов, которые могут быть включены одновременно, получим потребляемую суммарную мощность. Итоговая цифра расчётной мощности стабилизатора определяется путём увеличения полученного результата на 20%.
Чтобы не сделать ошибку при расчёте необходимой мощности устройства, необходимо учесть в них коэффициент трансформации напряжения. Это отношение входного напряжения к выходному. Проще говоря чем ниже входное напряжение тем больше потери мощности. Например, проведя предыдущие расчёты, получена потребная мощность стабилизатора 7 квт. В сети вашего дома минимальное напряжение составляет 170 вольт, что соответствует коэффициенту трансформации 0,74. На основании этих данных производим вычисления 7 квт/0,74=9,46 квт. Таким образом, учитываются все возможные нюансы при расчёте мощности стабилизатора.
Скорость срабатывания устройства определяет возможность прибора быстро переключить выходное напряжение при изменении входного. На сегодняшний день пальму первенства держат электронные стабилизаторы. Имея в доме точную аппаратуру, на эксплуатацию которой влияют скачки напряжения, электронные устройства стабилизации не имеют альтернативы на рынке подобных устройств.
Единицей измерения точности выходного напряжения служат проценты. Если точность прибора составляет 5%, то это соответствует отклонению выходного напряжения в пределах 209–231 вольт. Подавляющее большинство электроприборов, применяемых в настоящее время, могут работать и при больших отклонениях. Поэтому в целях экономии средств, можно выбрать устройства с точностью 8–9%.
По разбросу входных напряжений выбор чрезвычайно разнообразен. Владельцу нужно исходить из условий работы местной электросети. Выбирать стабилизатор необходимо с небольшим запасом по входному напряжению. Но нельзя забывать, что выбирая устройство с большим разбросом, прийдётся приобретать стабилизатор большей мощности. Этого будет требовать возросший коэффициент трансформации.
Лучшие стабилизаторы напряжения для дома
Прежде чем заняться выбором нужного устройства, необходимо определиться с фазностью цепи. Большинство домохозяйств имеют однофазное подключение, поэтому для выбора рассмотрим однофазные стабилизаторы для дома. Вопрос выбора стабилизатора напряжения настенного или напольного типа руководствуется только практической целесообразностью и индивидуально для каждого домохозяйства. Но следует отметить, что настенные приборы пользуются большей популярностью, ввиду их большей практичности. Остальные параметры рассмотрены ранее, но требуют тщательного анализа для применения в конкретных условиях.
Рынок стабилизаторов представлен довольно широко. Из ассортимента предлагаемого товара можно отметить продукцию отечественного машиностроения. Стабилизаторы Энергия представлены широкой гаммой предлагаемых устройств. Это хорошая альтернатива дешёвым китайским аналогам, не отвечающих заявленным характеристикам, а в отдельных случаях обладают низким качеством.
Для примера представим лучшие стабилизаторы для дома:
- энергия СНВТ 1500/1 Hybrid-цена 6500 руб
- энергия Classik 5000-цена 22500 руб
- энергия voltron 8000-цена 13500 руб
- энергия voltron 20000-цена 35700 руб
Первый применяется для точечного питания одного электроприбора в однофазной цепи, мощностью не более 1,5 квт.
Второй, электронного типа, допустимо использовать в небольших квартирах и дачных домиках. Он позволяет подключить и стабилизировать напряжение для нескольких потребителей при однофазном подключении.
Voltron 8000-стабилизатор релейного типа с высокими техническими показателями. Одной из фишек разработки, является возможность работы в условиях крайне низких температур до минус 30 градусов, присущих нашей стране.
Voltron 20000-подойдёт для энергонасыщенных домовладений, где присутствует масса бытовой электротехники.
При выборе стабилизаторов напряжения для дома отзывы играют немаловажную роль:
Стабилизаторы релейного типа хороши, но если нужна реально надёжная защита приборов и удобство использования, то я советую вот такие электронные модели Энергия СНВТ 1500/1 Hybrid. 5%-я точность стабилизации – это хорошо, во всяком случае для потребностей обычных бытовых приборов.
Светлана Соколова, Вологда
Немалую долю рынка стабилизаторов представляют и другие фирмы производители:
Выбор широчайший, но ориентиром в нём должны служить практичность, надёжность и соответствие заявленным требованиям.
Мы в СтабЭксперт.ру прекрасно понимаем, как тяжелы проблемы выбора стабилизатора или любого другого оборудования, поэтому составили подробную статью, но очень простым языком.
Зачем этот прибор? Стабилизаторы напряжения служат для поддержания номинальных параметров электропитания в сети конечного пользователя. Необходимость их применения продиктована нестабильностью работы внешних электросетей, выраженной отклонениями, либо резкими изменениями (скачками) величины питающего напряжения.
Типы современных стабилизаторов
Существуют различные типы стабилизаторов, отличающихся устройством и принципом действия, с которыми желательно ознакомиться, прежде чем приступать к выбору прибора. К основным разновидностям стабилизаторов, представленным на рынке в настоящее время, относятся следующие типы:
- электромеханические и электродинамические устройства с использованием сервопривода;
- релейные;
- электронные (тиристорные и симисторные);
- гибридные;
- инверторные.
Принцип работы стабилизаторов. В основу принципа работы первых трёх типов положен метод изменения коэффициента трансформации автотрансформатора.
Примечание. Автотрансформатор представляет собой вид трансформатора, в котором имеется только одна обмотка, различное число витков которой служат в качестве первичной и вторичной обмоток.
Плюсы и минусы разных типов стабилизаторов
Устройства с сервоприводом
В данном виде стабилизаторов, включающих в себя электромеханические и электродинамические приборы, реализовано плавное регулирование напряжения, которое осуществляется следующим образом. Часть витков обмотки автотрансформатора, намотанной на тороидальный сердечник, зачищается от изоляции с торцевой или боковой стороны сердечника, в зависимости от конструкции. На этом участке по обмотке перемещается токосъёмный контакт, через который осуществляется подключение первичной обмотки к сети питания.
Электродинамическая серия от итальянского бренда
Стабилизаторы с сервоприводом принято разделять на устройства электромеханического и электродинамического типа. Критерием разделения служит конструкция токосъёмного контакта. Стабилизаторы со скользящими контактами щёточного типа принято называть электромеханическими. К электродинамическому типу относят устройства, в которых при перемещении контакта происходит не скольжение, а качение, то есть, подвижный контакт представляет собой графитовый вращающийся ролик, который при движении сервопривода катится по обмотке. Очевидно, что никакой принципиальной разницы между электромеханическими и электродинамическими стабилизаторами не существует, поэтому данное разделение, честно говоря, выглядит не совсем оправданным.
Как работают? Нагрузка стабилизатора подключена к вторичной обмотке, имеющей фиксированное количество витков. Таким образом, при перемещении токосъёмного контакта изменяется количество витков первичной обмотки, то есть, происходит плавное изменение коэффициента трансформации. Управление движением контакта осуществляется специальным серверным электродвигателем, имеющим малую частоту вращения или оснащённым понижающим редуктором. В свою очередь, электродвигатель управляется электронным блоком, осуществляющим контроль выходного напряжения. При превышении напряжением установленной нормы, электронный контроллер формирует команду на вращение серводвигателя в направлении, соответствующем увеличению коэффициента трансформации, что приводит к нормализации вторичного напряжения. При понижении напряжения на нагрузке происходит обратный процесс. То есть, система регулирования всегда стремится к равновесному состоянию, при котором напряжение на нагрузке имеет номинальное значение.
Безусловным преимуществом электромеханических и электродинамических стабилизаторов является высокая точность стабилизации, достигающая 2 – 3 %. По этому параметру устройства с сервоприводом опережают релейные и электронные приборы.
Диапазон допустимого изменения значений питающего напряжения ограничивается за счёт того, что для токосъёма доступен только наружный слой обмотки автотрансформатора, что позволяет изменять коэффициент трансформации в ограниченных пределах. Высокая точность стабилизации, обусловлена способностью приборов с сервоприводом, плавно регулировать напряжение на выходе. Однако это свойство имеет и обратную сторону. Перемещение токосъёмного контакта происходит достаточно медленно, вследствие чего скорость реагирования электромеханических и электродинамических стабилизаторов на резкие скачки входного напряжения весьма значительно уступает аналогичным характеристикам приборов другого типа.
Среди других недостатков электромеханических и электродинамических стабилизаторов следует упомянуть:
- наличие движущихся частей, которое при прочих равных условиях снижает надёжность устройства;
- постоянно движущийся по обмотке токосъёмный контакт подвержен механическому износу и обгоранию вследствие искрения, что к тому же исключает использование стабилизаторов с сервоприводом во взрывоопасных помещениях;
- работающий сервопривод издаёт некоторый шум, что в зависимости от места установки прибора может вызывать ощущение дискомфорта.
Справедливости ради стоит добавить, что роликовый контакт электродинамических устройств существенно более устойчив к износу, чем скользящий контакт щёточного типа, поэтому, если выбор пал на стабилизатор с сервоприводом, предпочтение стоит отдать электродинамическому.
Стабилизаторы релейного типа
Этот вид регуляторов также основан на изменении коэффициента трансформации автотрансформатора. Однако в данном случае это происходит ступенчато. Регулировочная часть первичной обмотки имеет ряд выводов (отпаек), расположенных через определённое количество витков. Каждая из отпаек может подключаться к электросети нормально разомкнутыми контактами соответствующего электромагнитного реле.
Примечание. Нормально разомкнутыми называются контакты реле, находящиеся в разомкнутом состоянии при обесточенной катушке.
Как работают? Управление электромагнитными реле осуществляет контроллер, отслеживающий уровень напряжения на нагрузке и в случае его отклонения подающий напряжение на катушку реле, коммутирующего требуемую отпайку. Разумеется, в любой момент времени включенным может быть только одно реле. Ну а поскольку регулировка носит ступенчатый характер, контроллер всегда включает то реле, отпайка которого обеспечивает наиболее близкое к номиналу значение вторичного напряжения.
Стабилизаторы релейного типа уверенно превосходят электромеханические по такому показателю, как скорость реакции на резкие изменения величины питающего напряжения. Время переключения электромагнитных реле обычно не превышает 10 миллисекунд.
Однако наличие определённого количества фиксированных отпаек обмотки автотрансформатора снижает точность регулирования напряжения. Улучшить этот показатель в рамках данной конструкции можно путём увеличения количества отпаек и уменьшением числа витков между ними. Но проблема заключается в том, что с увеличением количества отводов обмотки значительно усложняется и становится громоздкой схема автотрансформатора, а если учесть, что к каждой отпайке должно подключаться индивидуальное реле, то становится понятно, что данный путь приведёт к существенному удорожанию изделия и загромождению внутреннего пространства корпуса.
К сказанному следует добавить следующее. Контакты электромагнитного реле, безусловно, более надёжны, чем токосъёмный контакт устройств с сервоприводом, тем не менее, они являются движущимися механическими частями, которым свойственны износ и обгорание.
Электронные стабилизаторы
Данный класс устройств аналогичен релейным стабилизаторам, только коммутацию отпаек осуществляют не механические контакты электромагнитных реле, а электронные ключи – тиристоры. Как и в релейных стабилизаторах, в электронных устройствах к каждой отпайке обмотки присоединён свой электронный ключ, и так же как в случае с реле, одновременно в открытом состоянии не может находиться более, чем один ключ. При использовании обычных тиристоров, имеющих одностороннюю проводимость, каждый ключ должен представлять собой два тиристора, включенных встречно – параллельно. Применение в конструкции симметричных тиристоров (симисторов) позволяет использовать в каждом ключе только один прибор. Открывание тиристора происходит при подаче электрического импульса на управляющий электрод.
Электронные симисторные стабилизаторы серии Энергия PREMIUM, читайте полный обзор.
Кроме этого, электронные устройства обладают самой быстрой реакцией на изменение напряжения, обусловленной высокой скоростью переключения электронных ключей. С другой стороны, тиристорные и симисторные стабилизаторы обладают всеми недостатками, присущими приборам, использующим ступенчатое регулирование. Возможность увеличения точности стабилизации этих устройств ограничивается техническими трудностями, связанными с увеличением числа отводов обмотки и количества электронных ключей.
Но, эти минусы ничто, в сравнении с надежностью и скоростью срабатывания. А по сочетанию цена-надежность, тиристорно-симисторное семейство вообще лидеры из всех.
Гибридные устройства
Идея создания таких стабилизаторов заключается в том, чтобы придать изделию лучшие черты, присущие приборам различного типа. Так, распространённые в настоящее время гибридные устройства совмещают в себе принципы сервоприводных и релейных стабилизаторов. В диапазоне входного напряжения, доступного для сервоприводного устройства, стабилизация осуществляется с высокой точностью, свойственной приборам этого типа.
Стабилизаторы инверторного типа
Данные устройства называют также стабилизаторами двойного преобразования. Суть преобразований сводится к следующему. Входное сетевое напряжение сначала выпрямляется, после чего поступает на вход инвертора, где вновь преобразуется в переменное, имеющее синусоидальную форму.
Модель Штиль R 1000i малой мощности
Главной частью устройства является инвертор, осуществляющий преобразование с помощью мощных IGBT – транзисторов, управляемых микропроцессорным блоком. Именно этот блок ответственен за синусоидальность выходного напряжения.
Отступление. Зачем обращать внимание на синусоидальность?
Попытаемся разобраться, почему так важна именно синусоидальная форма питающего напряжения. Дело в том, что переменное напряжение, представляющее собой периодическую функцию времени, как любая периодическая функция, в соответствии с теоремой Фурье может быть представлена как сумма синусоидальных гармонических составляющих, имеющих частоту, кратную частоте исходной функции. И только правильная синусоида не имеет таких составляющих, называемых в электротехнике гармониками.
Из сказанного следует то, что любое, даже самое малое отклонение напряжения, имеющего промышленную частоту 50 Герц от синусоидальной формы, приводит к появлению дополнительных сигналов, имеющих частоту 100 Гц, 150 Гц, 200 Гц и так далее. Указанные высокочастотные составляющие оказывают неблагоприятное воздействие на различные приёмники электроэнергии, являясь источниками паразитного излучения электромагнитных волн. По этой причине, наличие в питающем напряжении высокочастотных составляющих строго регламентируется ГОСТ путём установления норм коэффициента несинусоидальности, коэффициента n – й гармонической составляющей, коэффициентов обратной и нулевой последовательностей.
Сетевое напряжение изначально приобретает синусоидальную форму при его выработке на электростанциях ввиду базовых свойств электрических генераторов. Разумеется, любой генератор, представляющий собой физический объект, отличается от математической модели. Поэтому незначительные отклонения от синусоиды появляются уже на стадии производства электроэнергии. Далее свою лепту в ухудшение формы кривой напряжения могут вносить потребители, эксплуатирующие оборудование, создающее высокочастотные помехи, распространяющиеся по сети. Поэтому получаемое нами из сети напряжение изначально может быть в той или иной степени несинусоидальным.
Рассмотренные ранее стабилизаторы, работающие по принципу изменения коэффициента трансформации, не внося собственных искажений в форму кривой напряжения, всё же не могут исправить исходную несинусоидальность, трансформируя её и передавая нагрузке. В этом смысле инверторные преобразователи отличаются тем, что они сами формируют синусоиду. Устройства данного типа находятся на стадии совершенствования, поэтому форма выдаваемого ими напряжения постоянно приближается к идеальной синусоиде с каждой новой разработкой.
По всем остальным техническим характеристикам инверторные стабилизаторы превосходят устройства другого типа, имея более высокую точность стабилизации, значительно более широкий диапазон входного напряжения. Инверторы более компактны и легки, в первую очередь по причине того, что не имеют трансформатора.
Финальные советы
Если дочитав до данного отрезка статьи, вы не определились с выбором, то вот вам параметры от стабэксерт.ру, которые следует учитывать при выборе конкретного стабилизатора.
Мощность устройства
На это следует обратить внимание в первую очередь, вне зависимости от типа выбираемого прибора. Для определения требуемой мощности стабилизатора необходимо просуммировать электрическую нагрузку всех электроприборов, напряжение на которых предполагается стабилизировать. Значение мощности обычно указывается в паспорте электроприбора, и как правило, на прикреплённом к нему шильдике (табличке). Мощность лампы освещения указывается на её цоколе. Лучше, если мощность стабилизатора будет превышать установленную мощность электроприборов процентов на 20 – 30. Это убережет устройство от перегрузок и продлит срок его эксплуатации.
При оценке мощности следует учесть одно обстоятельство. Существует понятие полной, активной и реактивной мощности. В первую очередь нас интересует активная составляющая, измеряемая в ваттах, значение которой чаще всего и указывается на электроприборе. Однако некоторые производители стабилизаторов могут указывать полную мощность своих изделий, которая измеряется в вольт-амперах (В·А). Чтобы опять не вдаваться в теорию, для получения значения активной мощности, в этом случае можно умножить величину полной мощности на 0,9. Основная часть нагрузки бытовых потребителей носит активный характер. Реактивной составляющей обладают электрические двигатели и люминесцентное освещение.
Полезное: для вычисления мощности используйте наш калькулятор.
Тип стабилизатора
Этот выбор основывается на оценке основных характеристик рассматриваемых типов устройств и особенностях местной системы электроснабжения. Сравнивая параметры стабилизаторов различных типов, можно заметить, что выигрывая в одном качестве, прибор часто уступает в иных качествах стабилизаторам другого типа. В этом случае решающим фактором при выборе должен служить анализ параметров электроснабжения.
Например, в районах, характеризующихся устойчивыми длительными отклонениями уровня питающего напряжения в ту или иную сторону, логично сделать выбор в пользу стабилизаторов с плавной системой регулирования, имеющим сервопривод, как обладающих наиболее высокой точностью стабилизации. В такой же ситуации, но с отклонениями питающего напряжения в очень большом диапазоне, спасти положение поможет стабилизатор гибридного типа. Если же электропитание сопровождается весьма частыми и резкими скачками уровня напряжения, более надёжную защиту обеспечат стабилизаторы релейного или электронного типа.
Что касается устройств инверторного типа, то по заявляемым производителями характеристикам они являются универсальными. Главным вопросом с технической точки зрения является то, насколько близка к синусоиде реальная кривая выдаваемого этими аппаратами напряжения. Претензия к этим приборам с экономической точки зрения состоит в том, что пока они являются самыми дорогими.
Про надежность
И ещё о вопросах надёжности. Говоря о том, что электронные устройства, лишённые механических контактов и движущихся частей обладают более высокой надёжностью, мы только излагаем общую теоретическую концепцию. На практике, надёжность электронных приборов зависит от того, насколько удачным является само схемное решение, где каждый используемый компонент должен работать в рамках допустимых параметров и иметь соответствующее качество изготовления. Особенно большим потоком отказов страдают новые устройства, не прошедшие апробацию длительной эксплуатацией. Поэтому не редки ситуации, когда старые добрые механические устройства оказываются надёжнее новых электронных систем. Безусловно, это не следует принимать, как обязательное правило, эти явления скорее относятся к болезням роста. Будущее, конечно же, за электронной и микропроцессорной техникой, функциональность и надёжность которой постоянно растёт.
Выжимка. Самый сок статьи
Информация ниже, дана в «среднем», но каждая конкретная модель может выходить за рамки «среднего».
Релейные приборы: быстрее сервоприводных и шире по диапазону, но регулирование ступенчатое, т.е. на лампах накаливания могут быть видны переключения ступеней (в виде мерцания). Издают негромкие щелчки при переходе со ступени на ступень ( Редакция: СтабЭксперт.ру