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.

[stextbox id=»warning»]Устройства низкой ценовой категории имеют на выходе напряжение искаженной формы, отличной от чистой синусоиды, поэтому не пригодны для некоторых потребителей. Это относится к трансформаторным устройствам, асинхронным электродвигателям.[/stextbox]

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.

[stextbox id=»info»]При расчете суммарной нагрузки потребителей учитывают тот факт, что не всегда оборудование включается одновременно.[/stextbox]

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.

[stextbox id=»warning»]Запас мощности важен при пониженном напряжении сети. Чем ниже входное напряжение, тем сильнее снижается допустимая мощность нагрузки.[/stextbox]

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.

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.

[stextbox id=»info»]Подключение электрооборудования, связанное с работами на электропроводке, выполняют при отключенном питании.[/stextbox]

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.