Типы стабилизаторов и их монтаж

Какие бывают стабилизаторы напряжения?

На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить ее лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор напряжения (СН), который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также принципом работы каждого варианта исполнения. Далее мы рассмотрим плюсы и минусы основных типов стабилизаторов напряжения для дома, а именно: релейных, электронных, электромеханических, феррорезонансных и инверторных.

Релейные

Релейные или как их еще называют ступенчатые стабилизаторы, считаются самыми популярными для применения в доме и на даче. Связано это с низкой стоимостью устройств, а также высокой точностью регулирования. Принцип работы релейной модели заключается в переключении обмоток на трансформаторе при помощи силового реле, которое срабатывает в автоматическом режиме. Основными недостатками данного типа СН считается ступенчатое изменение напряжения (не плавное), искажение синусоиды и ограниченная мощность на выходе. Однако судя по отзывам в интернете, большинство покупателей довольны устройствами, т.к. цена в разы меньше более усовершенствованных моделей. Представителем стабилизаторов релейного типа для дома является Ресанта АСН-5000Н/1-Ц, который Вы можете увидеть на картинке ниже:

Электронные

Электронные СН могут быть симисторными и тиристорными. Принцип работы первых построен на переключении между обмотками автотрансформатора с помощью симистора, благодаря чему данный тип стабилизаторов напряжения имеет высокий КПД и быструю реакцию на срабатывание. Помимо этого симисторные модели бесшумно работают, что является еще одним плюсом СН данной разновидности. Что касается тиристорных, они также себя хорошо зарекомендовали и пользуются популярностью в быту. Единственный недостаток устройств электронного типа – более высокая стоимость.

Электромеханические

Электромеханические СН также принято называть сервомоторными или же сервоприводными. Работают такие стабилизаторы за счет передвижения угольного электрода по обмоткам автотрансформатора благодаря электроприводу. Электромеханические устройства также могут использоваться для защиты бытовых приборов в доме, квартире и на даче. Преимущество такого типа стабилизаторов – низкая стоимость, плавная регулировка напряжения и компактные размеры. Из минусов можно выделить повышенный шум при работе и низкое быстродействие.

Феррорезонансные

Принцип работы таких СН построен на эффекте феррорезонанса напряжения в цепи конденсатор-трансформатор. Данный тип защитных устройств не пользуется большой популярностью среди потребителей из-за шумности в работе, крупных габаритов (а, соответственно, и значительного веса), а также отсутствия возможности работать при перегрузках. Плюсами феррорезонансных стабилизаторов считаются длительный срок службы, точность регулировки и способность работать в помещениях с повышенной влажностью/температурой.

Инверторные

Наиболее дорогостоящий тип стабилизаторов напряжения, которые применяются не только в доме, но и на производстве. Принцип работы инверторных моделей заключается в преобразовании переменного тока в постоянный (на входе) и назад в переменный (на выходе) благодаря микроконтроллеру и кварцевому генератору. Безусловным плюсом инверторных СН с двойными преобразованием считается широкий диапазон входного напряжения (от 115 и до 290 Вольт), а также высокая скорость регулирования, бесшумность работы, компактные размеры и наличие дополнительных функций. Что касается последнего, то СН инверторного типа могут дополнительно защищать бытовые приборы от перенапряжения, а также остальных помех внешней электрической сети. Основным недостатком устройств считается самая высокая цена.

Узнать больше о разновидностях СН Вы можете на видео ниже:

Вот мы и рассмотрели основные типы стабилизаторов напряжения. Хотелось бы также отметить, что бывают такие виды СН, как однофазные и трехфазные. В этом случае Вы должны выбрать модель, в зависимости от того, какое напряжение у Вас в сети – 220 или же 380 Вольт.

Какие бывают типы стабилизаторов напряжения?

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

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

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

Рисунок 1. Схема включения стабилизатора

Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы

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

Релейные

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

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

Недостатки:

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

Электромеханические (сервоприводные)

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

Рисунок 2. Конструктивные особенности сервоприводного регулятора

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

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

Инверторные (бесступенчатые, бестрансформаторные, IGBT, ШИМ)

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

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

Сильные стороны этого оборудования:

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

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

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

Феррорезонансные

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

Рисунок 3. Схема феррорезонансного стабилизатора

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

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

Главные недостатки:

  • меньший коэффициент мощности;
  • значительные нелинейные искажения выходного тока, которые могут привести к нарушениям функционирования ряда бытовых приборов, например, к искажениям изображения цветного телевизора и некачественному стиранию старых записей магнитофоном;
  • нестабильность функционирования при вариациях частоты входного напряжения более чем на 0,5 Гц от номинального значения, что нередко встречается при питании населенного пункта от автономной электростанции.

Электронные (симисторные, тиристорные)

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

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

Рис. 4. Принципиальная схема простейшего варианта симисторного регулятора

Общие преимущества:

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

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

Недостатки:

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

Виды стабилизаторов напряжения по классу напряжения

Промышленность выпускает широкую гамму стабилизаторов.

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

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

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

Походы к выбору стабилизатора

Перечень параметров, по которым выбирают стабилизаторы, обязательно включает:

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

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

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

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

Учитывают эстетические параметры и количество выходных розеток, рисунок 5.

Рис.5. Вариант исполнения однофазного стабилизатора

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

Кроме технических параметров обязательно принимают во внимание доступность сервисного обслуживания.

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

Заключение.

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

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

Основные типы стабилизаторов напряжения

Оглавление:

Общая классификация стабилизаторов сетевого напряжения по принципам действия

Существует следующая классификация стабилизаторов напряжения по принципам работы:

Наибольшую популярность в настоящее время имеют релейные, электромеханические и электронные стабилизаторы сетевого напряжения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа

Наибольшую популярность в настоящее время получили стабилизаторы напряжения релейного типа.

Основной принцип работы релейного стабилизатора — ступенчатая коммутация необходимого числа обмоток трансформатора посредством включения силового реле.

Количество ступеней регулирования напряжения определяется числом установленных силовых реле. Управление коммутацией осуществляется по аналоговой или цифровой микропроцессорной технологии.


Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения релейного типа

К преимуществам релейных стабилизаторов напряжения можно отнести: большую скорость срабатывания устройства:

  • большой диапазон допустимых входных напряжений;
  • возможность работы при условии отсутствия нагрузки;
  • стабилизаторы релейного типа не вносят искажений в форму графика напряжения;
  • высокий уровень полезного действия;
  • высокую перегрузочную способность стабилизатора;
  • способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
  • высокую надёжность работы, длительный срок эксплуатации.
Читайте также:  Какой кулер для воды лучше?

К недостаткам релейных стабилизаторов напряжения можно отнести:

  • ступенчатый вид сглаживания напряжения;
  • наличие шумов срабатывания реле;
  • генерирование электрических помех (в случае использования в конструкции стабилизатора некачественных силовых реле).

Стабилизаторы напряжения электромеханического типа

Большую популярность в настоящее время имеют и стабилизаторы напряжения электромеханического типа. Такая популярность объясняется более низкой ценой таких устройств при достаточно высокой мощности.

Принцип работы электромеханического стабилизатора напряжения основан на коммутации необходимого числа обмоток трансформатора путем механического перемещения токосъемника. Перемещение токосъемника осуществляется от сервоприводного мотора. В качестве токосъемника используются графитовые щетки или щетки со специальным напылением.

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения электромеханического типа

К преимуществам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

  • высокую точность регулирования значения напряжения;
  • высокую перегрузочную способность стабилизатора;
  • способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
  • большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями.

К недостаткам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

  • низкую скорость срабатывания стабилизатора;
  • возможность некорректного снижения или повышения напряжения в случае быстрых изменений значения входного напряжения;
  • низкая надёжность конструкции стабилизатора и маленький срок эксплуатации;
  • генерирование электрических помех при перемещении подвижного контакта по обмоткам трансформатора;
  • наличие искрения, невозможность использования в опасных средах;
  • высокая аварийность работы стабилизатора напряжения.

Стабилизаторы напряжения симисторного или тиристорного типа

В настоящее время набирают популярность электронные стабилизаторы симисторного и тиристорного типа.

Основной принцип работы симисторных или тиристорных стабилизаторов заключается в ступенчатом переключении обмоток трансформатора посредством электронных ключей. В качестве электронных ключей могут быть использованы силовые симисторы или тиристоры.

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения симисторного и тиристорного типа

К преимуществам электронных (семисторных и тиристорных) стабилизаторов сетевого напряжения можно отнести:

  • высокую скорость стабилизирования напряжения;
  • высокую степень защиты нагрузки от внешних электрических помех;
  • большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями;
  • высокую способность работы в условиях высоких реактивных токов (при качественной защите электронных ключей);
  • отсутствие электрических помех при работе устройства;
  • высокую надёжность устройства и длительный срок эксплуатации.

К недостаткам электронных стабилизаторов напряжения можно отнести:

  • низкую способность работы в условиях высоких реактивных токов (при низкой защите электронных ключей);
  • высокую стоимость изделия;
  • сложность в проведении ремонтных работ.

Стабилизаторы напряжения инверторного типа

В настоящее время имеют малое распространение стабилизаторы напряжения инверторного типа. Однако технические характеристики таких устройств достаточно уникальны.

Принцип работы инверторного стабилизатора напряжения основан на двойном преобразовании энергии. Входное напряжение на первом этапе преобразуется в постоянный ток и накапливается в промежуточных ёмкостях, на втором этапе постоянный ток преобразуется в переменный со стабилизированным напряжением и стабилизированной частотой тока.

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения инверторного типа

К преимуществам инверторных стабилизаторов напряжения можно отнести:

  • высокую точность регулирования значения напряжения;
  • высокую скорость регулирования напряжения;
  • большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с очень низкими и высокими входными напряжениями;
  • возможность стабилизирования частоты выходного сигнала;
  • возможность работы без нагрузки;
  • эффективное подавление любых импульсных и частотных помех;
  • формирование правильного синусоидального выходного сигнала.

К недостаткам инверторных стабилизаторов напряжения можно отнести:

  • низкий коэффициент полезного действия;
  • высокую стоимость изделия;
  • сложность в проведении ремонтных работ.

Стабилизаторы напряжения феррорезонансного типа

Стабилизаторы напряжения феррорезонансного или ферромагнитного типа были широко распространены двадцать, тридцать лет назад, в настоящее время такие устройства практически не производятся.

Основной принцип работы феррорезонансного стабилизатора напряжения основан на эффекте резонанса напряжения в электрическом контуре, состоящем из трансформатора и конденсатора.

Феррорезонансный стабилизатор напряжения включает в себя два дросселя и конденсатор. Один дроссель имеет насыщенный магнитный сердечник, а второй дроссель не имеет насыщенного сердечника. Путем подбора характеристик этих дросселей и конденсатора можно изменять соотношение входящего и выходящего напряжения. Данное устройство имеет достаточно высокую стоимость из-за использования дорогих металлоемких комплектующих.

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения феррорезонансного типа

К преимуществам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

  • высокую скорость срабатывания, высокую скорость стабилизирования напряжения;
  • длительный срок эксплуатации;
  • широкий диапазон допустимого входного напряжения.

К недостаткам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

  • высокую металлоёмкость и высокую стоимость устройства;
  • значительный уровень шумов в процессе работы устройства;
  • значительные искажения в форме графика напряжения выходного сигнала;
  • низкий коэффициент полезного действия стабилизатора;
  • существенные потери энергии на нагрев устройства;
  • недопустимость включения без полезной нагрузки;
  • низкая перегрузочная способность.

Выбор необходимого типа стабилизатора напряжения

Выбор типа стабилизатора определяется следующими критериями:

  • качество действующего сетевого электропитания;
  • требования электрических потребителей к качеству электропитания;
  • показатели надёжности стабилизаторов напряжения данного типа;
  • стоимость приобретения данного оборудования;
  • срок эксплуатации прибора.

Ниже приводим небольшой видеоролик об особенностях стабилизаторов напряжения различного типа.

Основные преимущества и недостатки стабилизаторов сетевого напряжения сведены в общую таблицу.

Таблица параметров работы стабилизаторов напряжения различных типов

Тип стабилизатора напряженияСкорость стабилизацииТочность стабилизацииДиапазон входного напряженияПерегрузочная способностьНадежностьКПД
Стабилизаторы релейного типавысокаясредняяширокийвысокаявысокаявысокий
Стабилизаторы электромеханического типанизкаявысокаяширокийсредняянизкаясредний
Стабилизаторы симисторного и тиристорного типавысокаясредняяширокийсредняясредняявысокий
Стабилизаторы инверторного типавысокаявысокаяширокийсредняясредняясредний
Стабилизаторы феррорезонансного типавысокаявысокаясреднийнизкаянизкаянизкий

При выборе типа стабилизатора напряжения необходимо подробно изучить параметры существующего сетевого электропитания, изучить требования подключаемых электрических приборов и оборудования, использовать лучшую комбинацию свойств стабилизаторов различных типов.

Что такое стабилизаторы напряжения и какую функцию выполняют? Их виды, характеристики и инструкция по установке

Рассмотрены различные типы стабилизаторов напряжения бытовой сети с акцентами на достоинствах и недостатках. Даны советы по выбору.

Больше количество аппаратуры, используемой в быту и промышленности, предъявляют высокие требования к качеству подаваемой энергии. Главный параметр напряжения питания – величина. Отклонение параметра за допустимые пределы приводит к выходу аппаратуры из строя или неправильной работе. Существует специальный класс устройств, предназначенных для приведения параметров сети к допустимым пределам.

Что такое стабилизатор напряжения

Основное предназначение – поддержание значения выходного напряжения в заданных пределах вне зависимости от величины входного и тока нагрузки. Разумеется, что подобное устройство работоспособно при определенных пределах изменения питающего напряжения и мощности потребителей. Расширение допустимого диапазона усложняет конструкцию и увеличивает стоимость.

Конструктивные особенности

Стабилизаторы постоянного тока реализуются просто. Главная проблема заключается при стабилизации напряжения переменного тока. Поскольку большинство элементов радиоэлектроники рассчитано для работы в цепях постоянного тока, для переменного разработаны специальные схемотехнические решения.

Как поступить – поставить один стабилизатор на всех потребителей, или на каждый отдельно?

При нестабильности питающего напряжения или при наличии аппаратуры с особыми требованиями, встает необходимость в использовании устройств стабилизации.

Наилучший вариант, с точки зрения технической эффективности – установка прибора на вводе питающей сети. Таким образом, при подключении потребителей на любом участке, вопрос о стабильности не поднимается.

При наличии большого количества потребителей растут требования по допустимой мощности нагрузки, поэтому здесь имеет смысл установка стабилизаторов на отдельные, особо требовательные цепи.

Высокотехнологичная аппаратура отличается чувствительностью к стабильности питающей сети, поэтому в данных цепях стабилизаторы наиболее уместны.

Цепи освещения, отопления или другие, где в большинстве присутствуют потребители активной мощности, не столь категоричны к качеству питающего напряжения.

Какие типы стабилизаторов подходят для дома

Для кваиры пригоден стабилизатор любого типа. Бытовые потребители характеризуются высокими значениями потребляемой мощности, соответственно, стабилизатор должен иметь необходимый запас. Также не последнюю роль играет стоимость.

Какие лучше использовать в офисе

Офисная техника отличается повышенными требованиями к надежности и стабильности питания. Оргтехника чувствительна к перепадам напряжения, поэтому, учитывая не слишком высокую потребляемую мощность устройств, наилучшим выбором будет использование инверторного стабилизатора.

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

При наличии трехфазного питания требуется установка соответствующего прибора. Сложность стабилизации одновременно трех фаз ограничивает тип функционального исполнения. Данные устройства основаны на релейном или тиристорном переключении обмоток трансформатора. Спор о том, какой лучше, тиристорный или симисторный, бессмыслен, поскольку симистор разновидность тиристора и в работе между ними нет абсолютно никакой разницы.

Разновидности стабилизаторов напряжения

На рынке разнообразие технических решений для стабилизации напряжения. Различие заключается в принципах регулирования, точности и быстродействии. Каждый может подобрать прибор под свои требования.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

У электромагнитных приборов в основе регулируемый автотрансформатор, выполненный на тороидальном сердечнике. Верхняя часть провода обмотки очищена от изоляции. Передвигая ползунок с электродами по очищенной части обмотки получают различный коэффициент трансформации. Для перемещения ползунка используется сервопривод на основе шагового двигателя.

Электронная схема управления измеряет выходные параметры и подает команды на сервопривод.

Электромеханические отличаются точностью регулирования. Выходное напряжение соответствует требованиям нормативов.

Недостатком является низкая скорость регулирования. При больших отклонениях входного напряжения скорость стабилизации занимает несколько секунд.

Электронные стабилизаторы напряжения

Электронные также используют автотрансформатор. Регулировка выходного напряжения производится коммутацией части обмоток. Для коммутации применяются реле или тиристоры, управляемые электронной схемой.

Скорость переключения бывает очень высокой и ограничивается только скоростью переключения реле или тиристоров, составляя единицы и доли миллисекунд.

Недостаток – ступенчатая регулировка выходного напряжения. Распространена величина «ступеньки» 5В. Снижение данной величины связано с резким усложнением конструкции.

При работе с мощной нагрузкой возможно обгорание контактов реле, что иногда приводит к аварийному отключению устройства из-за резкого выхода параметров напряжения за допустимые значения.

Ферромагнитные стабилизаторы напряжения

Данные устройства также отличаются быстродействием, с простой конструкцией. Сейчас феррорезонансные стабилизаторы не используются, из-за многих минусов:

  • искажение выходного сигнала;
  • сильные электромагнитные помехи;
  • ограниченный диапазон входного напряжения.

Инверторный

Инверторные устройства часто называют стабилизаторами с двойным преобразованием. Это связано с особенностями конструкции. Состоят из следующих блоков:

  • выпрямитель;
  • фильтр;
  • транзисторные ключи;
  • выходной трансформатор;
  • блок управления.

Поскольку для преобразования используется выпрямленное напряжение, то импульсные устройства отличаются широким диапазоном стабилизации, быстродействием и точностью установки выходных параметров.

Комбинированный

Комбинированные, гибридные приборы, применяются при больших отклонениях входного диапазона. Основой является электромеханический стабилизатор, а релейная часть осуществляет дополнительную коммутацию обмоток автотрансформатора.

Как подобрать оборудование: ключевые характеристики

Главными параметрами при выборе стабилизатора являются допустимый диапазон входного напряжения и мощность подключаемого оборудования. Иногда требуется обращать внимание на точность установки выходных значений, скорость регулировки.

Фазность

Существует три вида:

  • однофазный ток;
  • двухфазный ток;
  • трехфазный ток.

Для стабилизации напряжения в многофазных сетях требуется использование специализированных устройств.

Мощность

Мощность стабилизатора должна соответствовать мощности подключенной нагрузки. Устройство, работающее на предельной нагрузке выйдет из строя, а более мощное с низкой нагрузкой будет работать надежно, имея при этом, низкий КПД.

Активная нагрузка

Нагревательные приборы, лампы накаливания характеризуются потреблением активной мощности, которая при расчетах полностью соответствует полной мощности. Подобные приборы вырабатывают тепло и свет. Они не содержат индуктивности и емкости. Активная нагрузка преобразовывает электроэнергию в свет и тепло.

Реактивная нагрузка

Содержит емкость и индуктивность:

  • электродвигатель;
  • пылесос;
  • кухонный комбайн;
  • бытовой инструмент.

То есть, все устройства, которые содержат электродвигатели. При расчете требует применения коэффициента. Так как ипотребляемая мощность будет больше, чем при реактивной нагрузке.

Запас мощности

При выборе мощности руководствуются тем, что нормальная работа обеспечивается при наличии запаса, не менее 30%. То есть, если мощность нагрузки составляет 3500 Вт, то мощность стабилизатора не менее 5000 Вт.

Диапазон стабилизируемого напряжения

Каждое устройство сохраняет работоспособность только в узком диапазоне напряжения. Допустимый диапазон различается в зависимости от типа используемого стабилизатора. Например, у электромеханических 180 – 240 В, а у инверторных 110 – 250 В.

Выход напряжения за указанные пределы вызывает срабатывание защиты и отключение устройства.

Точность стабилизации

Точность стабилизации – это способность прибора поддерживать выходное напряжение в заданных параметрах. Наилучшей точностью отличаются электромеханические и инверторные стабилизаторы.

Читайте также:  Что такое подвижные анкеры?

Релейные или тиристорные имеют ступенчатый характер изменения выходного напряжения в пределах 5В. Такое изменение заметно при использовании некоторых типов осветительных приборов и выражается в скачках яркости.

Способ установки

В зависимости от требований и мощности, стабилизаторы устанавливаю несколькими способами:

  • на всю сеть;
  • на отдельные группы приборов;
  • на каждый потребитель.

Часто бывает так, что несколько маломощных стабилизаторов по стоимости оказываются выгоднее одного мощного. К этому добавляется еще и увеличение надежности.

Наличие информационного дисплея

Информационный дисплей на панели прибора – необходимый функциональный элемент, позволяющий визуально контролировать состояние параметров сети. На нем будет видно:

  • входящее и выходящее напряжение;
  • нагрузка;
  • предупреждение;
  • перегрузка;
  • перегрев.

Производитель

Аппаратура ведущих производителей надежна, но и, соответственно, дорога. Многие, желая сэкономить, приобретают продукцию неизвестных производителей по минимальной стоимости, хотя такой выбор отличается крайне низкой гарантией исправной работы. И даже сам может являться причиной, например – пожара.

Дополнительные функции и опции

Часто устройства оснащаются дополнительными функциями. Они повышают надежность и удобство эксплуатации.

Вольтметр и амперметр

Вольтметр – необходимое дополнительное устройство. По показаниям вольтметра судят о состоянии входного и выходного напряжений.

Реже встречается амперметр. При его наличии контролируется текущий ток нагрузки.

Возможность переключения задержки появления напряжения на выходе

Выдержка времени на подачу выходного напряжения повышает надежность работы, поскольку аварийные скачки напряжения, вызывающие срабатывание защиты, часто бывают многократными в течении короткого промежутка времени.

Такие скачки можно наблюдать во время ветра или грозы.

Режим «Байпас»

Режим «Байпас» или «Обход» служит для временного исключения стабилизатора из цепи. В таком случае входное напряжение сети поступает непосредственно на выход, минуя цепи стабилизации.

Вентилятор принудительного охлаждения

Устройства повышенной мощности содержат в конструкции элементы, которые нагреваются во время работы. В тиристорных устройствах это тиристоры, в инверторных – элементы входного выпрямителя и выходные ключи. Также нагреваются обмотки трансформатора.

С целью отвода излишнего тепла, стабилизаторы комплектуются вентиляторами обдува, которые создают поток воздуха внутри корпуса устройства.

Особенности установки и подключения

Стабилизаторы подключают в сеть питания в разрыв линии. При использовании устройства для стабилизации сети, его устанавливают после электросчетчика, а выход стабилизатора подключают к автоматам защиты.

Когда стабилизаторы устанавливают на несколько цепей, то ставят уже после автоматов защиты соответствующих цепей.

Можно устанавливать стабилизаторы непосредственно возле потребителей.

Распространённые ошибки покупателей

Распространенной ошибкой при выборе является неправильное определение мощности. Часто встречаются ситуации, когда устанавливаемое устройство не в состоянии выдерживать ток нагрузки.

Устройства недобросовестных производителей в технических характеристиках имеют завышенные показатели мощности с целью увеличения спроса. Выбор устройства, установка, выполняются специалистами, имеющими необходимую квалификацию.

Типы стабилизаторов напряжения

Нормы качества сетевого напряжения

Выпускаемое сегодня промышленное и бытовое электрическое оборудование проектируется производителями с характеристиками, соответствующими международным и государственным стандартам электропитания. Российский стандарт (ГОСТ 13109-97) регламентирует бытовое электропитание по напряжению (220 В ± 5% с предельным отклонением ± 10%), частоте (частота 50 ± 0,2 Гц с предельным отклонением ± 0,4 Гц) и коэффициенту несинусоидальности (до 8 % с предельным отклонением до 12%).

Практически все производимое в мире оборудование и электроприборы бытового назначения согласуется с этими параметрами. Но по вполне объективным причинам (техническое несовершенство отечественных электросетей, устарелость большинства используемых в них приборов и оборудования) соблюдение ГОСТа часто проблематично, что приводит к сетевым искажениям, крайне губительно влияющим на работу электроприборов (стиральные машины, компьютеры, холодильники, микроволновые печи, насосы, электрокотлы, системы охраны и т.п.).
Избавиться от возможных финансовых потерь, обусловленных поломкой электрооборудования, можно с помощью включения стабилизаторов, последовательно между токоприемником, бытовым прибором и питающей электрической сетью. Требования к регулируемым стабилизаторам определяются тем же ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения”.

Какие бывают стабилизаторы напряжения?

Стабилизаторы напряжения (СН) по принципу действия делят на: ступенчатые, феррорезонансные, электромеханические, гибридные, стабилизаторы с подмагничиванием трансформатора, системы с двойным преобразованием энергии и высокочастотные транзисторные регуляторы. Причем системы с двойным преобразованием энергии и высокочастотные транзисторные регуляторы не доступны пока пользователям и пока находятся в стадии разработки, а стабилизаторы с подмагничиванием трансформатора ограничены по диапазону регулировки и имеют значительный коэффициент несинусоидальности, что не делает их конкурентоспособными другим типам стабилизаторов напряжения.

Релейные стабилизаторы

Релейный тип стабилизаторов напряжения можно назвать самым распространенным в России благодаря низкой стоимости. Релейные СН относятся к классу автотрансформаторных устройств со ступенчатым регулированием напряжения путем переключения отводов (обмоток) силового автотрансформатора с помощью электромеханических силовых реле. То есть повышение/понижение напряжения на выходе СН идет параллельно его повышению/понижению на входе стабилизатора.
Основа конструкции релейного устройства – наличие особой вольтодобавочной катушки, которая несколько сходна в работе с трансформатором. Однако при этом принцип ее работы связан не с трансформированием, а просто с добавлением недостающего вольтажа. От данной катушки идут выходы, которые при помощи наличия реле поочередно подсоединяются к выходу устройства. При этом тип подключения полностью зависит от вольтажа, а управляет всем данным механизмом особая плата управления. Она и катушка составляют основные части стабилизационного устройства релейного типа. Все остальные комплектующие относятся к информационным и вспомогательным обслуживающим деталям.

Принцип работы релейного стабилизатора

В зависимости от того, какова мощность устройства, реле могут быть размещены как на корпусе, так и на плате. В процессе деятельности плата проводит анализ напряжения на входе, а также проверяет его на выходе. Проанализировав данный показатель, плата управления подает команду на включение того или иного реле, что позволяет добавить или снизить напряжение. Реле включаются ступенчато. При этом скорость их подключения очень высокая (вплоть до 5 – 7 мсек). Всего ступеней в устройстве может быть от четырех и до девяти. Чем меньше ступеней в устройстве, тем выше погрешность работы устройства. В среднем все же погрешность не слишком высока, так что стабилизаторы обеспечивают высокое качество стабилизации.

Рабочий диапазон напряжений

Рассмотрим схему переключения обмоток ступенчатого СН на примере одного из классических релейных стабилизаторов.

Схема переключения отводов силового трансформатора релейного стабилизатора
Точность выходного напряжения составляет 220В±8%, т.е. 203-237В (согласно ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения” продаваемое в России бытовое электрооборудование должно работать при напряжении 220В±10%). Например, если входное напряжение составляет 190В, то на выходе регулируемый СН будет выдавать 228В, при повышении входного напряжения на 5В – на выходе будет 233В (идет параллельно с входным), однако при дальнейшем повышении U входного до 200В, произойдет переключение обмотки стабилизатора и на выходе будет уже 218В. При падении напряжения на входе принцип действия аналогичен, но стоит отметить, что, например, при повышении входного напряжения до 210В, на выходе будет 230В, а при понижении Uвходного до 210В – на выходе из стабилизатора будет 210В. Такова особенность данного типа СН .

Из вышесказанного можно также сделать вывод, что релейный стабилизатор не может постоянно на выходе показывать напряжение ровно 220В!

Если СН постоянно показывает на дисплее выходное напряжение “220”, то стоит задуматься – а действительно ли оно 220В или просто светодиоды у дисплея выложены в форме цифры “220” и он в принципе не может показывать другое число.

Стоит отметить, что точность стабилизации напряжения на выходе зависит от количества ступеней (ключей) автотрансформатора – чем больше обмоток у вольтодобавочного трансформатора, тем точнее напряжение на выходе, но тем и выше цена регулятора.

Одним из главных достоинств релейного СН является высокая скорость регулировки напряжения в сети 220 вольт – производители заявляют о времени стабилизации от 20 мс, однако в реальной эксплуатации это время составляет порядка 0,1-0,15 секунды и как правило не зависит от величины скачка напряжения (при точности стабилизации 8% скорость составляет более 250В/сек, при точности стабилизации в 5% – около 180 В/сек).

О достоинствах релейных стабилизаторов

    К достоинствам релейного типа стабилизаторов относятся:
  • малые габариты, так как в вольтодобавочном трансформаторе циркулируют только компенсирующие мощности нагрузки;
  • широкий диапазон регулировки входного напряжения (нередко нижний уровень начинается с напряжения 100 вольт, а верхний заканчивается на 280 вольтах);
  • допускаемая длительная перегрузка в 110% от номинальной и перегрузочная способность до двукратной в течение 4 секунд, так как реле непосредственно цепь нагрузки не коммутирует и работает в более благоприятном режиме – с меньшими токами;
  • не искажает форму синусоиды тока на выходе, низкая чувствительность к частоте и искажениям входного напряжения;
  • широкий температурный режим эксплуатации (как правило, -20…+40 градусов Цельсия), ограниченный температурной характеристикой применяемых реле;
  • низкая стоимость по сравнению с другими типами СН;
  • практически бесшумная работа при изменении напряжения в сети (периодический шум от щелчков релейных ключей ниже, чем от постоянного перемещения щетки сервоприводной модели);
  • долговечность работы зависит в большинстве случаев только от качества переключающих реле и может доходить до 10 лет (в большей степени это касается релейных моделей российского производства).

О недостатках релейных стабилизаторов

Главным же недостатком релейного (как и электронного) СН можно назвать как раз ступенчатый способ стабилизации.
Если использовать данный стабилизатор, например, на всю квартиру или коттедж, то, при точности выходного напряжения (U) более 2%, в светильниках с лампами накаливания (к которым относятся и галогенные лампы) будет заметно резкое изменение накала лампы (освещенности) при переключениях обмоток СН (то есть при отработке просадок и всплесков напряжения).

К недостаткам же стоит отнести и то, что чем более точен стабилизатор на выходе, тем меньше скорость стабилизации напряжения, так как чем точнее стабилизатор, тем больше в нем обмоток трансформатора, следовательно большее количество ступеней (реле) нужно будет переключить прежде, чем всплеск напряжения будет отработан.

Релейный стабилизатор напряжения рекомендуется выбирать с запасом по мощности 20-30%, особенно это актуально для дешевых марок, у которых номинальная мощность часто бывает завышена.

Большинство продаваемых в России СН релейного типа производятся в Китае, хотя некоторые и утверждают, что их стабилизаторы произведены в Европе или Прибалтике. Но при этом продавцы не могут ответить на вопрос, почему такие “европейские” стабилизаторы стоят дешевле, чем произведенные на крупных китайских предприятиях.

Феррорезонансные стабилизаторы

Используют феррорезонансные стабилизаторы в своей работе эффект феррорезонанса напряжения, возникающего в контуре трансформатор-конденсатор. Феррорезонансные устройства довольно быстро реагируют на кратковременные изменения U, имеют высокую надежность, работают устойчиво в широком диапазоне входных напряжений и не требуют особого контроля. Особенность вольтамперной характеристики насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него. Подбором параметров дросселей и конденсаторов обеспечивалась стабилизация U при изменении входного U в достаточно широких пределах, но незначительное изменение частоты питающей сети очень сильно влияло на характеристики устройств.

Но их недостаток – зависимость их выходного напряжения от колебания частоты питающей электрической сети, также из-за большой шумности при работе, искажении формы входного U и его зависимости от частоты тока, недопустимости эксплуатации при больших перегрузках и в режимах «холостого хода» применяются довольно ограниченно.

На рынке сейчас можно найти малочисленные модели феррорезонансных стабилизаторов напряжения марки KONZEPT (Германия) и SOLA (Австралия). Стоимость таких устройств впечатляет. Например, стоимость немецкого стабилизатора Konzept на 3 кВт составляет аж 200 тысяч рублей (5 тысяч евро), а диапазон входного напряжения довольно узок – 161-253 вольт.

Ступенчатые стабилизаторы

Стабилизаторы со ступенчатым регулированием работают с использованием автоматической коммутации обмоток автотрансформатора посредством силовых реле, тиристоров или симисторов. Они дешевы, имеют высокое быстродействие при отсутствии синусоидальных искажений, работают на «холостом ходу» и отличаются значительным КПД. Поэтому несмотря на некоторые ограничения точности стабилизации из-за ступенчатого изменения напряжения на входе сегодня наиболее востребованы и применяются для стабилизации напряжения и защиты техники почти повсеместно (частные хозяйства, квартиры, офисы и т.д.).

Читайте также:  Какое оборудование используется для производства дизельного топлива?

Отсутствие механических деталей и механического износа позволяют продлить срок службы стабилизатора, что позволяет давать на изделия большую гарантию. Так, например, на марку Энерготех даётся гарантия 5 лет. В целом, плюсы и минусы релейных и электронных ступенчатых СН совпадают.

Точно так же точность стабилизации U на выходе зависит от количества обмоток трансформатора, но чем больше этих ступеней, тем ниже скорость отработки скачков напряжения. Именно поэтому в устройствах Volter повышенной точности (модификации ПТ с точностью стабилизации 220В+2В/-3В и ПТТ с точностью 220В+0,7В/-1,5В) для повышения скорости стабилизации используется двухкаскадная система регулирования: первый каскад стабилизации регулирует напряжение грубо, а далее, пройдя “первичную обработку”, напряжение доводится до требуемой точности ключами второго каскада – это как два стабилизатора в одном, только ключи управляются одним процессором, что синхронизирует работу каскадов.

Основные недостатки электронных стабилизаторов – низкая перегрузочная способность (порядка 20-40% в течение нескольких секунд) и большая чувствительность к помехам сети. Из-за того, что в электронных стабилизаторах используются полупроводниковые элементы, усложняется конструкция и, как следствие, повышается цена такого регулятора.

Электромеханические стабилизаторы

По другому их еще называют сероприводные стабилизаторы (электромеханические следящие системы). Они используют автотрансформатор, включенный в первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, и следящий блок из электродвигателя и системы управлением электродвигателя.

Однофазные электромеханические стабилизаторы мощностью до 3000ВА (вольтампер) имеют, как правило, один автотрансформатор и один щеточный узел (двухщеточные СН не нашли широкого применения из-за более высокой цены), модели мощностью 5-10кВА обычно еще оснащаются и вольтодобавочным трансформатором. Мощные однофазные электромеханические СН могут быть с двумя или тремя трансформаторами.

Трехфазный стабилизатор напряжения конструктивно представляет собой три однофазных стабилизатора с общей защитной электроникой.

Самым главным преимуществом устройств электромеханического типа является плавность регулировки U и высокая точность стабилизации при относительно низкой стоимости. Эти СН имеют высокую точность регулировки при отсутствии помех, могут работать при больших перегрузках, недоступных другим СН, и имеют широкий диапазон возможной регулировки. К недостаткам электромеханических следящих систем относят ограниченный ресурс службы, довольно низкое быстродействие и ограниченность использования из-за открытого скользящего электрического контакта.

Примеры торговых марок электромеханических стабилизаторов: RUCELF (Китай), VoTo (Китай), Schuntermann (Германия), NiCOM (США), ORTEA (Италия).

Инверторные стабилизаторы

Новый тип стабилизаторов напряжения, стремительно набирающий популярность в России. Основан на двойном преобразовании – из переменного в постоянное, а затем снова из постоянного в переменное напряжение.
Громоздкий трансформатор в данном типе не нужен, поэтому его массо-габаритные параметры лучше всех. Нет необходимости и в постоянном мониторинге входного напряжения. Каким бы оно не было, всё равно проходит через инвертор.
Большинство инверторных моделей могут работать от 90 вольт. Мощность при таком низком уровне напряжения снижается, но на выходе все равно почти идеальные 220 вольт. Средняя погрешность – 1%.
Основной производитель инверторных стабилизаторов – Штиль.
Если интересует дополнительная информация, читайте наш обзор по рынку инверторных стабилизаторов.

Гибридные стабилизаторы

Под гибридными стабилизаторами подразумеваются модели с комбинированным принципом переключения трансформаторной обмотки. На российском рынке можно встретить, например, релейно-электромеханические и релейно-симисторные модели. Остановимся подробнее на гибридных стабилизаторах, имеющих в своей конструкции релейные и симисторные ключи. Много подобных моделей представлено у российского производителя Вольт Инжиниринг. Они сконструированы по схеме шунтирования (создания резервного пути для входного напряжения) симисторами и резисторами контактной группы во время коммутации. Переключение трансформаторной обмотки выполняют симисторные ключи, а удержание – релейные. На время переключения нагрузка не отключается, а притягивается к электросети через шунтирующий резистор.
Часто при подробном изучении технических характеристик стабилизаторов Вольт Гибрид потребители делают заключение, что время их переключения составляет 100 мс. Это немало, т.к. другие электронные стабилизаторы обычно успевают переключиться за 20 мс. Но подобное заключение неверно. Гибрид НЕ переключается в течение 100 мс! Это время “принятия решения” при изменении входного напряжения. Существенное отличие.

Представим, что в электросети произошёл скачок напряжения или возникли какие-то помехи. В этом случае Гибрид в течение 100 мс будет непрерывно анализировать входное напряжение. Если напряжение не стабилизировалось, то произойдет шунтирование контактной группы. На время переключения реле (до 10 мс) вся нагрузка пройдёт через резистор. Заметим, что напряжение при этом не пропадает как у других ступенчатых стабилизаторов. После переключения релейных ключей вся нагрузка с резистора снимается и начинает снова идти через реле. Весь процесс переключения реле-симистор-реле занимает до 10 мс!
В случае, если бросок напряжения выше верхнего рабочего предела (310-325 В – для разных моделей) – стабилизатор отключается для обеспечения безопасности подключенного оборудования. Таким образом гибридные стабилизаторы имеют существенное преимущество перед другими релейными аналогами. При кратковременных скачках входного напряжения они не переключают постоянно реле “туда-сюда”, не делают резких ненужных движений по его переключению. За счёт этого увеличивается надёжность всей схемы и ресурс реле (самой “слабой” части в релейных стабилизаторах).

Подробнее о процессе производства гибридных стабилизаторов Вольт Инжиниринг можно прочитать в статье.

Устаревшие типы стабилизаторы

В советское время выпускались и другие типы стабилизаторов, которые впоследствии видоизменились. СН, как правило, выпускались с линейным сопротивлением в виде выделенного ненасыщенного дросселя, а также с магнитным шунтом. Стабилизаторы с магнитным шунтом, например, отличались от регуляторов переменного напряжения сети с линейным дросселем тем, что в них в качестве линейного сопротивления используется индуктивность рассеяния магнитного потока на пути от первичной ко вторичной обмотке.
Эта индуктивность усиливается при помощи внешнего или внутреннего магнитного шунта, создающего благоприятные условия для замыкания через него магнитного потока рассеяния, минуя вторичную обмотку автотрансформатора. СН этого типа, так же как и устройства с линейным сопротивлением, имеют те же элементы схемы — нелинейное звено в виде параллельного феррорезонансного контура, компенсационную обмотку и фильтр высших гармонических составляющих.

Стабилизаторы напряжения — типы, достоинства, недостатки

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения

Феррорезонансные – один из самых старых и надежных видов стабилизаторов напряжения. Физический принцип работы состоит в протекании рабочего тока через комбинацию линейного и нелинейного дросселей, последний из которых входит в насыщение при напряжении близком к 220 В (либо 230В), а для исправления формы синусоиды, искаженной при процессе стабилизации, используется эффект резонанса.

Преимущества данного вида стабилизаторов – высокая надежность и долговечность, возможность исправления несинусоидальной формы тока, плавность регулирования выходного напряжения и высокая точность, довольно высокая скорость реакции на изменение входного напряжения. Возможность изготовления приборов на очень большую мощность.

Недостатки: большие габариты и масса, вследствие этого высокая стоимость, характерный низкочастотный гул при работе, искажение формы выходного напряжения

Производители: стабилизаторы этого вида фактически исчезли с рынка, в виде исключения могут встретиться промышленные модели производства Тирасполя и КНР.
Резюме — на рынке фактически отсутствуют

Сервоприводные стабилизаторы напряжения

Сервоприводные – один из самых распространенных типов стабилизаторов напряжения. Причина — отработанная конструкция и довольно неплохие характеристики. Принцип работы весьма прост – съем необходимого нам напряжения прямо с катушки автотрансформатора с помощью графитового токосъемника, скользящего по зачищенной от изоляции дорожке на поверхности обмотки. Автотрансформатор может быть тороидального типа (бытовые версии) либо стержневого (промышленные версии). Токосъемник движется по зачищенной от изоляции дорожке с помощью сервомеханизма, управляемого блоком слежения за выходным напряжением. Фактически это обычный ЛАТР с сервоприводом, отсюда и название.

Преимущества: компактность, высокий КПД, плавность регулирования выходного напряжения, довольно высокая точность, возможность изготовления изделий на очень большую мощность. На мощностях свыше 100 кВа имеют мало конкурентов. Не влияют на форму сетевой синусоиды.

Недостатки: искрение контактного ролика и вследствие этого помехи в сети, низкая надежность сервопривода, необходимость обслуживания и замены контактных щетокроликов, наличие движущихся частей, акустический шум, высокая сложность и дороговизна сервоприводного механизма в промышленных моделях, малый ресурс работы в «неспокойных» сетях, медленная реакция на изменение входного напряжения (как правило около 50В/сек) и самое неприятное — возможность создания скачка напряжения на выходе при слабых сетях и присутствии на линии мощных потребителей. Эту проблему производители решают с помощью дополнительного реле напряжения, устанавливаемого на выходе стабилизатора, но такое решение создает дополнительные проблемы – провалы напряжения на выходе при срабатывании защиты. Так же недостатком может считаться очень высокая стоимость изделий европейского производства.

Производители: стабилизаторы такого типа производятся в Италии, Германии, России — продукция как правило высокого качества и с отличными характеристиками с соответствующей ценой, но основная масса сервоприводных стабилизаторов производится в Китае.

Резюме: в качестве промышленных стабилизаторов эти изделия еще долго будут самыми популярными типами на рынке, но бытовые модели активно вытесняются другими типами стабилизаторов

Релейные стабилизаторы напряжения

Релейные — автотрансформаторные с релейной коммутацией отводов — принцип стабилизации аналогичен сервоприводному стабилизатору, разница в способе коммутации — в автотрансформаторе есть группа отводов с различными напряжениями. Коммутацией этих отводов электромагнитными реле под управлением процессора достигается нужное напряжение на выходе автотрансформатора.

Преимущество данного вида стабилизаторов — дешевизна, компактность, достаточно высокая скорость реакции на изменение входного напряжения – 50-60 мс, высокий КПД (98-99%), отсутствие влияния на форму сетевой синусоиды.

Недостатки: Множество. Основной недостаток — малый ресурс контактов силовых реле — в неспокойных сетях могут износиться за несколько месяцев и даже недель. Так же крайне нежелательна работа на индуктивные нагрузки – электромоторы, трансформаторы и т.д. Дуга, возникающая при коммутации контактов реле, может их сжечь за считаные дни. Следующий серьезный недостаток — ступенчатость переключения (соответственно и регулирования) выходного напряжения, наглядно выражается в мерцании ламп накаливания при изменении сетевого напряжения. Еще один серьезный недостаток — помехи и коммутационные перенапряжения, возникающие при работе силовых контактов реле (уважающие себя производители с этим эффектом пытаются бороться). Точность поддержания выходного напряжения +- 7% .. +- 10% .

Производители: стабилизаторы такого типа производят множество китайских фабрик. Есть так же украинские и российские производители подобной техники. Возможно, это самый распространенный на рынке вид бытовых стабилизаторов напряжения.

Резюме: типичный бытовой прибор самого дешевого ценового диапазона.

Автотрансформаторные стабилизаторы напряжения с тиристорной (симисторной) коммутацией отводов

Это один из самых популярных видов стабилизаторов с отличными потребительскими свойствами. Физический принцип работы – коммутация отводов автотрансформатора с помощью электронных ключей – симисторов или тиристоров под управлением микропроцессора.

Преимущества: очень высокое быстродействие ( 10-20 мс), высокая точность поддержания выходного напряжения – может достигать +- 0.5% . что практически не хуже, а, зачастую, даже лучше, чем в плавно регулируемых стабилизаторах. Отсутствие искажения формы сетевой синусоиды. Компактность, относительно невысокая стоимость, хороший КПД (обычно около 98%), возможность эффективной работы в сетях любого типа и с любой нагрузкой. Ресурс работы может достигать 15-20 лет за счет отсутствия движущихся частей и узлов, которые необходимо обслуживать. Управление процессом стабилизации с помощью микроконтроллера повышает эффективность стабилизации и по факту сегодня является стандартом для этого типа стабилизаторов.

Недостатки: основной недостаток – дискретность (ступенчатость) регулирования выходного напряжения. Вызывает заметное мерцание ламп накаливания и галогеновых ламп. С увеличением количества ступеней этот эффект снижается и при 36 ступенях становится малозаметным даже на лампах накаливания. При применении светодиодных светильников и ламп «экономок» этот побочный эффект фактически отсутствует. Еще одна особенность такого типа стабилизаторов — нагрев силовых ключей при работе на полную мощность и необходимость в активном охлаждении с помощью вентиляторов либо развитых охладителей (радиаторов). Высокая сложность изделия и дороговизна изделий большой мощности являются относительными недостатками и нивелируются высококлассными рабочими характеристиками.
Производители – в основном на наших рынках присутствуют изделия производства Украины и России, также есть в незначительных количествах изделия производства Италии, Великобритании, КНР.

Резюме: оптимальный выбор на сегодняшний день. Есть возможность выбора от бюджетных 9-и ступенчатых моделей до флагманских высокоточных 36-и ступенчатых моделей различных производителей.

Ссылка на основную публикацию