Стабилизаторы напряжения однофазные как выбрать: как выбрать и какой лучше – Стабилизатор напряжения какой мощности выбрать

инверторный, релейный, электронный или сервоприводный, основные характеристики и особенности

Однофазные стабилизаторы напряжения картинка

16.09.2019

Чтобы выбрать подходящий стабилизатор напряжения для защиты бытовой техники, сначала важно понять, сколько фаз в электросети вашего дома.

Существуют сети трехфазного и однофазного переменного тока. Трехфазные сети чаще всего используются в электроснабжении промышленных предприятий различных отраслей, реже для объектов бытового сектора, например, частных коттеджей, загородных домов с большим потреблением электроэнергии.

Электроснабжение большинства наших квартир и жилых домов реализовано однофазными электрическими сетями, то есть питающими линиями с одним фазным и нулевым рабочим проводниками, напряжение между которыми составляет 220 В.

К сожалению, далеко не всегда у нас в доме значение напряжения соответствует этому вольтажу. Многие из нас сталкивались с пониженным или повышенным напряжением – его недопустимыми колебаниями, которые являлись причиной поломки или выхода из строя бытовой техники.

В этой статье мы расскажем об однофазных стабилизаторах – устройствах, которые защитят вашу технику от таких негативных последствий. Мы постараемся подробно описать их типы, особенности работы, плюсы и минусы. Ну и, конечно же, посоветуем, как правильно выбрать подходящее устройство.

Особенности однофазных стабилизаторов напряжения

Любой современный стабилизатор напряжения является достаточно сложным высокотехнологичным устройством с автоматическим режимом работы, не требующим никаких вмешательств пользователя.

Как работают?

Однофазные стабилизаторы с трансформаторным преобразованием (релейные, тиристорные, симисторные) имеют общий алгоритм построения защиты нагрузки от некачественного напряжения. Входное напряжение сети поступает на электронную плату управления, где происходит его измерение и сравнение с номинальным значением. При возникновении его недопустимого отклонения блок управления подает сигнал на исполнительный элемент, который корректирует напряжение.

Принципиально по-другому работают стабилизаторы инверторного типа. Преобразование напряжения в них проходит в две стадии: сначала выпрямитель преобразует нестабильное переменное напряжение в постоянное, а затем инвертор снова создает из него переменное напряжение требуемого значения со стабильным синусом.

Читатели, знакомые с принципом действия источников бесперебойного питания (ИБП) топологии online, могут отметить схожесть их работы с инверторными стабилизаторами: постоянное двойное преобразование напряжения, полностью исключающее задержку стабилизации.

Где применяются?

Довольно широкое применение однофазные стабилизаторы нашли в быту, ведь в основном питание квартир и жилых домов однофазное. Кроме того, устройства также эффективно могут применяться для защиты однофазных нагрузок производственных, торговых, складских, офисных или административных помещений.

Сфера их применения во многом определятся выходной мощностью. Так, стабилизаторы мощность до 1000 ВА чаще всего используются локально, то есть для защиты одного или нескольких электроприборов. Для магистрального использования в быту и питания нагрузок с высокими пусковыми токами подойдут устройства мощностью 1500-10000 ВА.

Как показывает практика, для защиты электроприборов квартиры или частного дома в среднем бывает достаточно стабилизатора мощностью 5000 ВА, используемого в качестве магистрального. Для мощного однофазного оборудования промышленных предприятий предполагается использование устройств мощностью до 100 кВА.

Как подключаются?

Известно, что любая однофазная электрическая цепь состоит всего из двух рабочих проводников (фазного L и нулевого N) и одного защитного заземляющего (PE). Поэтому для подключения однофазного стабилизатора (если говорить о мощном устройстве) достаточно присоединить эти проводники питающей сети к его входными клеммам на корпусе, а защищаемый электроприбор подключить к выходным клеммам, разумеется, не забыв о проводнике заземления.

Подключение маломощных стабилизаторов к сети еще более простой процесс, который не требует каких-то специальных знаний и выполняется обычным включением вилки в розетку. Аналогичным штепсельным соединением подключается и защищаемый электроприбор – к розетке, расположенной на панели стабилизатора.

Очевидно, что все однофазные стабилизаторы предназначены для защиты однофазных электроприборов. Однако это не говорит об их возможности работы лишь в однофазных сетях. Существует множество примеров организации защиты однофазных электроприборов в трехфазных сетях с помощью однофазных стабилизаторов.

Устройства при этом могут работать как магистральные (коррекция и стабилизация напряжения всей сети дома), так и локальные (защита только некоторых электроприборов). Ограничением на использование однофазных стабилизаторов в трехфазной сети может быть только наличие хотя бы одной трехфазной техники (например, электроплиты). Для ее корректной защиты должен применяться только трехфазный стабилизатор.

Типы однофазных стабилизаторов напряжения

Один из важных факторов при выборе стабилизатора – это его тип. По внутреннему устройству и принципу работы различают несколько типов однофазных стабилизаторов напряжения.

Электромеханические стабилизаторы

Преобразование и коррекция напряжения в них выполняется автотрансформатором тороидальной формы. Поступающее на автотрансформатор напряжение сети контролируется электронной схемой, которая при его отклонении подает управляющий сигнал на электродвигатель (сервопривод).

Сервопривод – это электродвигатель, который приводит в движение токосъемные графитовые щетки: они скользят по виткам катушки автотрансформатора и снимают вторичное напряжение. Очевидно, что разное количество задействованных витков обмотки автотрансформатора при размещении щеток в определенных его сегментах даст разный коэффициент трансформации, понижая или повышая напряжение сети до значения нормы.

Схема электромеханического стабилизатора картинка

Рисунок 1 – Схема электромеханического стабилизатора напряжения


Преимущества

Недостатки

  • Высокая точность стабилизации (благодаря возможности снять напряжение с любого витка обмотки).

  • Плавность регулировки.

  • Высокий КПД.

  • Стойкость к перегрузкам.

  • Невысокая стоимость.

  • Подверженность к механическим поломкам и износу узла сервопривода, необходимость проведения регулярного обслуживания, замены токосъемных щеток.

  • Низкая скорость реагирования на отклонение напряжения в сети.


Релейные стабилизаторы

Преобразование напряжения в этих устройствах выполняется также автотрансформатором. Принципиальное их отличие от электромеханических состоит в способе передачи вторичного напряжения. В релейных стабилизаторах снятие вторичного напряжения выполняется не с витков катушки, а через выводы (отпайки от обмотки), каждому из которых соответствует свой коэффициент трансформации. На каждом таком выводе установлены силовые реле, которые переключают питание подключенных приборов на определенную секцию обмотки, в зависимости от уровня входного напряжения.

Схема релейного стабилизатор картинка

Рисунок 2 – Схема релейного стабилизатора напряжения


Преимущества

Недостатки

  • Отсутствие сервопривода и подвижной контактной системы.

  • Высокая скорость стабилизации.

  • Высокая надежность работы.

  • Широкий диапазон рабочих температур.

  • Небольшая стоимость.

  • Низкая точность коррекции выходного напряжения.

  • Ступенчатость регулирования.

  • Возможно кратковременное пропадание напряжения при переключении реле.


Электронные стабилизаторы

Принцип их работы во многом схож с релейными устройствами. Основным отличием между ними является способ коммутации выходного напряжения с отводов автотрансформатора. Применение электронных силовых ключей вместо реле и дало название стабилизаторам этого типа. В зависимости от используемых полупроводниковых ключей различают симисторные и тиристорные устройства.

Схема электронного стабилизатора картинка

Рисунок 3 – Схема электронного стабилизатора напряжения


Преимущества

Недостатки

  • Высокое быстродействие.

  • Неплохая плавность регулирования на выходе (достигается увеличением количества силовых ключей – уменьшением диапазона напряжения ступеней).

  • Точность коррекции.

  • Бесшумность работы.

  • Надежность в эксплуатации (полное отсутствие механических устройств и узлов исключает вероятность поломок и износа деталей).

  • Способность работать при отрицательной температуре.

  • Невысокая стойкость к перегрузкам (при значительном превышении мощности нагрузки возможен выход силовых ключей из строя).

  • Высокая стоимость.


Инверторные стабилизаторы

В настоящее время эти стабилизаторы по праву считаются наиболее совершенными. Используя передовой бестрансформаторный способ двойного преобразования напряжения, эти устройства превосходят аналоги других типов по всем техническим характеристикам.

Технология двойного преобразования предполагает две стадии преобразования переменного тока. Переменное напряжение сети, проходя через частотный фильтр, преобразуется выпрямителем в постоянное и скапливается на пластинах конденсаторов. Далее постоянное напряжение преобразуется инвертором в переменное с эталонным показателем напряжения, частотой и формой сигнала.

Используемая технология полностью исключает влияние негативных явлений в питающей сети на выходное напряжение, обеспечивая качественное электропитание, подходящее для любой нагрузки.

Схема инверторного стабилизатора картинка

Рисунок 4 – Схема инверторного стабилизатора напряжения


Преимущества

Недостатки

  • Высочайшее быстродействие.

  • Высокая точность стабилизации.

  • Идеальная синусоида на выходе даже при значительно модифицированной на входе.

  • Полное подавление коммутационных, импульсных и высокочастотных помех.

  • Широкий диапазон входного напряжения.

  • Высокий КДП.


Характеристики однофазных стабилизаторов

Скорость стабилизации

Важнейший для любой нагрузки параметр. Это промежуток времени, в течение которого стабилизатор при колебаниях напряжения в сети откорректирует его значение на выходе до нормального. Лучшими показателями быстродействия обладают инверторные устройства, у которых полностью отсутствует время задержки реагирования на скачки напряжения (0 мс).

Диапазон рабочего напряжения

Не менее важная техническая характеристика, определяющая верхний и нижний пороги напряжения в сети, при которых возможна работа стабилизатора. Подбирается в соответствии с возможными отклонениями напряжения в сети.

Точность работы

Качественная характеристика, показывающая насколько точно устройство регулирует входное напряжение, то есть способность стабилизатора максимально приблизить значение выходного напряжения к номинальному.

Конструктивное исполнение и способ установки

Существуют устройства напольной и настенной установки, а также вертикального, горизонтального и универсального исполнения (Rack/Tower).

Набор защит

Наличие функций защитного отключения при выходе значения напряжения за пределы рабочего диапазона, возникновении токовых перегрузок в цепи питания нагрузки, недопустимого нагрева трансформатора и др.

Мониторинг и индикация

Функции, позволяющие отображать и анализировать работу стабилизатора, а также осуществлять удаленное управление, мониторинг процесса стабилизации. Стандартные средства индикации – светодиоды и/или ЖК-дисплей, отображающие текущий статус работы устройства и значения параметров стабилизации.

Для организации удаленного управления и мониторинга работы современные модели стабилизаторов могут быть оснащены различными коммуникационными интерфейсами, поддерживающими наиболее востребованные протоколы передачи данных.

Мощность стабилизатора

Ее следует выбирать в соответствии с мощностью подключаемых электроприборов и с некоторым запасом. Только таким образом можно обеспечить качественную работу устройства. Выбор стабилизатора существенно завышенной мощности также нежелателен из-за необоснованно высоких финансовых расходов и неоправданно больших габаритных размеров устройств.

Вполне разумный и рекомендуемый производителями резерв по мощности составляет треть от суммарной мощности подключаемых устройств. Кроме этого, необходимо учитывать и характер нагрузки.

При наличии электроприборов с большой реактивной составляющей потребления, например, электродвигателей с высокими пусковыми токами, превышающими номинальные в несколько раз, резерв по мощности целесообразно увеличить.

Какой тип стабилизатора выбрать?

Правильный выбор однофазного стабилизатора напряжения предполагает руководствоваться типом устройства и необходимой мощностью. Эти факторы в свою очередь определяются видом нагрузки, характером проблем электрической сети (длительностью, величиной отклонения напряжения, частотой, искаженностью формы сигнала) и суммарной мощностью подключаемого оборудования.

Однофазный стабилизатор каждого из указанных типов имеет свои особенности технических характеристик, от которых зависят эффективность защиты и надежность эксплуатации подключенных электроприборов.

Применение электромеханических устройств возможно в сетях с продолжительными колебаниями напряжения (допустимо с большой амплитудой). Интенсивность режима работы сервопривода при кратковременных и частых скачках напряжения приводят к скорому износу щеток и сокращению его рабочего ресурса.

Кроме того, низкая скорость коррекции сервоприводных устройств при частых скачках напряжения не позволяет применять их для защиты чувствительной к питанию техники. Неплохим бюджетным решением будет использование сервоприводных стабилизаторов для защиты нетребовательной к питанию нагрузки, например, нагревательных или осветительных приборов.

Отличаясь гораздо большим быстродействием, устройства релейного типа более предпочтительны для применения в сетях с нестабильным напряжением. Однако ступенчатость и низкая точность коррекции также исключает возможность их использования для защиты требовательной к качеству электропитания нагрузки. Интенсивный режим работы в сетях с постоянными колебаниями напряжения, сопровождаемый частыми срабатываниями электромеханических реле способствует быстрому их износу и выходу из строя. Поэтому в сетях с плохими показателями качества электроэнергии от использования стабилизаторов этого типа стоит отказаться.

Надежную защиту способны обеспечить устройства электронного типа. Они выигрывают по показателях быстродействия и коммутационной стойкости у вышеперечисленных устройств и подойдут для работы в сетях с частыми колебаниями напряжения большой амплитуды для защиты практически любой техники. При покупке такого стабилизатора важно обращать внимание на количество полупроводниковых ключей в его схеме, определяющее количество ступеней переключения, а, следовательно, и точность стабилизации – приближенность значения выходного напряжения к номинальному.

Лучшая рекомендация для достижения максимально высокого уровня защиты и надежности эксплуатации любой нагрузки – это применение инверторных стабилизаторов. Превосходя аналоги других типов по всем техническим характеристикам, эти устройства гарантированно обеспечивают защиту самого ответственного оборудования, даже в сетях с крайне низким качеством напряжения. Устройства успешно справляются с эффективной защитой самого электрочувствительного оборудования – компьютеров и периферийных устройств, автоматики отопительных котлов, серверного, измерительного и медицинского оборудования.

Ознакомиться с модельным рядом однофазных инверторных стабилизаторов «Штиль».

Видеообзор инверторных стабилизаторов напряжения «Штиль»

Как выбрать однофазный стабилизатор напряжения сети для дома: критерии, особенности и типы

odnofaznye stabilizatoryВ сетях энергоснабжения может применяться однофазное или трёхфазное напряжение. Трёхфазное напряжение 380В используется на производстве, а однофазное 220В повсеместно применяется в быту. На это напряжение рассчитана практически вся бытовая техника и электроника.

Приборы, используемые в быту, могут быть критичны к броскам или «плаванию» напряжения сети. Чтобы избежать негативных последствий от такого электроснабжения, бытовая техника подключается через однофазный стабилизатор напряжения.

Особенности однофазного стабилизатора

Стабилизатор напряжения, работающий в однофазной сети, применяется для коррекции напряжения при изменениях его в определённых пределах. В однофазной сети энергоснабжения используется только два провода, один из которых фаза, а второй – ноль, поэтому электрические схемы стабилизаторов достаточно просты.

Схема контроля постоянно фиксирует уровень напряжения сети и в случае отклонения подаёт команду на исполнительный механизм, который увеличивает или уменьшает его величину. В результате работы стабилизирующего устройства на выходе возникает напряжение, подходящее для корректной работы потребителей.

Чтобы на выход прибора не попадали импульсные помехи и высоковольтные короткие выбросы, все типы стабилизаторов имеют в составе схемы индуктивно-ёмкостной фильтр, подавляющий эти компоненты.

Однофазные стабилизаторы широко применяются на следующих объектах:

  • Жилые квартиры;
  • Частные загородные дома;
  • Медицинские учреждения;
  • Системы связи и телекоммуникаций;
  • Офисы;
  • Небольшие производственные мощности.

Стабилизатор однофазного типаВ условиях больших городов энергоснабжение жилых районов почти всегда отличается хорошим качеством напряжения сети. Другое дело посёлки городского типа или загородные территории. Там напряжение сети часто бывает нестабильным, что заставляет жильцов приобретать домашние стабилизаторы напряжения. Это касается и медицинских учреждений, где для работы специальной аппаратуры требуется очень качественная сеть.

Стабильная и надёжная сеть требуется предприятиям обеспечивающим связь, системы кабельного телевидения и интернет. На небольших частных предприятиях, где используется техника, питающаяся от однофазной сети, используются выравнивающие приборы с мощностью 10-30 кВт.

Виды однофазных стабилизаторов

Промышленность выпускает модели стабилизаторов, в которых используются различные исполнительные механизмы выравнивающие напряжение сети:

  • Релейные устройства;
  • Электродинамические (сервоприводные) стабилизаторы;
  • Полупроводниковые приборы.

Во всех трёх типах стабилизаторов используется принцип изменения напряжения с помощью трансформатора.

Релейный стабилизатор состоит из следующих элементов:

  • Индуктивно-ёмкостной фильтр подавления помех;
  • Электронная плата;
  • Силовой трансформатор;
  • Электромагнитные реле;
  • Схема защиты;
  • Устройство индикации.

Релейное стабилизирующее устройство

Устройством, регулирующим напряжение, в данном приборе является силовой трансформатор, который ещё называют катушкой вольтодобавки. Напряжение сети приходит на индуктивно-ёмкостной фильтр и далее на первичную обмотку  трансформатора.

Вторичная обмотка имеет большее число витков для возможного увеличения напряжения, когда его величина снижается до минимума. Обмотка выполнена в виде отдельных секций.

Электронная плата включает в себя микроконтроллер, который оценивает величину напряжения сети. Пока его величина остаётся в допуске регламентированным государственным стандартом (220В ± 10%), потребитель получает питание непосредственно от сети. Если величина напряжения вышла из допуска происходит следующее. Контроллер определяет величину девиации напряжения и даёт команду на блок реле, которые своими контактами подключает секцию обмотки для повышения или уменьшения напряжения сети. Релейный стабилизатор является самым недорогим устройством.

Он имеет следующие недостатки:

  • Большое время переключения;
  • Искажённую синусоиду на выходе;
  • Дискретные величины напряжения, то есть низкую точность.

Электромеханический или сервоприводной стабилизатор обеспечивает регулирование напряжения за счёт скользящего контакта, который перемещается по неизолированной обмотке трансформатора. Трансформатор имеет тороидальную форму. В центре конструкции установлен серводвигатель, на роторе которого находится графитовый контакт. При отклонении напряжения сети от номинала, микроконтроллер даёт команду на поворот ротора, что позволяет увеличить или уменьшить поступающее напряжение.

Электромеханический стабилизатор

Электромеханический стабилизатор обеспечивает самую высокую точность установки. Она может достигать 2-3%. Прибор допускает большой диапазон напряжения на входе и перегрузки по мощности, которые в непродолжительном  режиме могут достигать 120%.

Вместе с тем стабилизатор с электродвигателем обладает серьёзными недостатками:

  • Самая медленная скорость реагирования на девиацию;
  • Низкая надёжность;
  • Необходимость в техническом обслуживании;
  • Постоянный шум от работающего электродвигателя.

Несмотря на недостатки, однофазные динамические стабилизаторы находят широкое применение в самых разных областях.

Стоимость полупроводниковых стабилизаторов превышает цену предыдущих моделей. Их устройство практически не отличается от конструкции релейных стабилизаторов, и в них используются те же элементы, только вместо электромагнитных реле в данных приборах применяются силовые полупроводниковые вентили. Это многослойные элементы – тиристоры и симисторы. Каждый из них имеет три электрода – анод, катод и управляющий электрод.

Стабилизатор электронного типа

Поскольку они по аналогии с диодами пропускают ток только в одном направлении, в качестве ключа в цепи переменного тока может использоваться один симистор (симметричный тиристор) или два тиристора во встречно параллельном включении, когда анод одного прибора соединён с катодом другого, а управляющие электроды объединены.

Однофазный тиристорный стабилизатор напряжения обладает высокой скоростью реагирования на изменения сетевого напряжения. Полупроводниковые приборы допускают эксплуатацию в холодных помещениях при низких температурах. Прибор очень надёжен, поскольку полупроводниковые ключи, в отличие от электромагнитных реле, не имеют подгорающих контактов и допускают до 109, то есть миллиард переключений.

Но вместе с тем прибор имеет ряд недостатков, которые ограничивают его применение:

  • Дискретная величина напряжения;
  • Аппроксимированная синусоида на выходе;
  • Негативная реакция на перегрузку.

Как и у релейного стабилизатора, величина напряжения на выходе изменяется ступенями, поэтому точность установки достаточно низкая и может достигать 6-8 %. Тиристорные ключи вносят сильные изменения в форму тока на выходе. Это может быть ступенчатая синусоида или меандр.

Формы тока

Стабилизаторы с силовыми полупроводниковыми вентилями плохо выдерживают перегрузку. В этом отношении однофазный симисторный стабилизатор напряжения гораздо хуже тиристорного устройства, поэтому приборы для коррекции напряжения на симметричных тиристорах применяются крайне редко.

Критерии выбора стабилизатора для однофазной сети

Существует ряд параметров, по которым осуществляется выбор стабилизатора напряжения:

  • Выходная мощность;
  • Скорость коррекции;
  • Точность установки;
  • Диапазон входного напряжения;
  • Функция «Байпас»;
  • Вариант исполнения.

Мощность стабилизатора можно считать самым важным параметром. Она определяет, какое количество бытовой техники может быть подключено. Ориентироваться можно на приблизительную таблицу мощности бытовой техники:

  • LCD телевизор – 100-200 W;
  • Стиральная машина – 1 500-2 500 W;
  • Холодильник – 200-300 W;
  • Персональный компьютер – 100-200 W;
  • Система отопления с циркуляционным насосом – 150-200 W;
  • Освещение – 500 W.

Сюда можно добавить электрическую плиту, если она имеется, видеонаблюдение,  охранную сигнализацию и приборы разового подключения, такие как утюг, фен, миксер, тостер и так далее. Таким образом, мощность однофазного стабилизатора для качественной работы всей бытовой техники в частном доме должна составлять не менее 5 кВт.

По скорости корректирования, лидирующее место отводится тиристорным стабилизаторам, а медленнее всего работают электродинамические устройства с сервоприводом. Их нельзя использовать при работе с техникой, которая критична даже к небольшим перерывам в электроснабжении. Но эти стабилизаторы обеспечивают высокую точность установки.

Сравнение характеристик стабилизаторов

С другой стороны стандарт отечественной сети допускает ± 10% отклонения от величины 220В, поэтому точность в 1-3% не очень и востребована. Современные стабилизаторы различных типов обеспечивают достаточно широкий диапазон напряжения на входе, поэтому отличия у отдельных моделей не слишком значительны.

Практически все модели оснащены функцией «Байпас» или обход. При напряжении сети не выходящем за пределы допуска, потребитель получает электропитание от сети напрямую, минуя стабилизатор. Большее отклонение сети определяется платой контроля, и нагрузка автоматически переключается на выход стабилизирующего устройства.

Стабилизатор от компании «Энергия

«Энергия» Voltron РСН 8 000Однофазный стабилизатор напряжения «Энергия» Voltron РСН 8 000 представляет собой  прибор, рассчитанный для работы с потребителями большой мощности.

Стабилизатор выполнен по релейной схеме с семью ступенями регулировки и обеспечивает на выходе 220 В ± 10 %. Диапазон нагрузок от 5 600 до 8 000 Вт.

Устройство выдаёт ровную синусоиду, что позволяет использовать его при работе с реактивной нагрузкой, к которой относятся асинхронные электродвигатели насосов отопления.

Скорость переключения не превышает 10 мс. Стабилизатор допускает кратковременную перегрузку до 150 %. Рабочее напряжение 105-265 В. При напряжениях  95 и 280 В, срабатывает система защиты. Данный стабилизатор однофазного типа оборудован функцией «Байпас» и сегментным светодиодным индикатором параметров. Максимальный ток нагрузки устройства составляет 36 А.

Как выбрать стабилизатор напряжения - инструкция от Elite House

1. Выбор количества фаз стабилизатора

Большинство современных бытовых стабилизаторов напряжения – однофазные. Понятие «трёхфазный стабилизатор напряжения» у большинства производителей включает в себя этажерку, в которой смонтированы три однофазных стабилизатора и, в некоторых случаях, блок синхронизации, о котором расскажем ниже.

Подобная компоновка удобна с точки зрения монтажа, но, в случае ремонта, придется разбирать конструкцию или отправлять на сервис весь прибор, вес которого составляет, в зависимости от модели, 60-100 кг и выше. Потому при выборе стабилизатора для дома с трехфазным вводом вовсе необязательно покупать трехфазный стабилизатор напряжения – достаточно купить три однофазных. С целью экономии, можно стабилизировать одну или две фазы и подключить к ним освещение и все уязвимое оборудование – холодильник, телевизор, домашний кинотеатр и т.д.

Синхронизатор или устройство защиты от неполнофазного режимаэлектронный модуль, который при пропадании одной или двух фаз отключает все три. Это очень важно для трехфазных электродвигателей, но для остального домашнего оборудования смысла в этом устройстве нет – однофазные потребители будут полноценно работать при отсутствии другой фазы. Более правильным решением будет установка на трехфазные двигатели (если они есть) локальных защитных устройств – реле контроля фазы.

 

2. Расчет необходимой мощности стабилизатора

Мощность. Как выбрать стабилизатор по мощности? Самый простой способ – по рабочему току, который должен быть не меньше номинального тока вводного автомата возле счетчика. Но при этом нужно учитывать, что вводной автомат выдерживает номинальный ток в течение длительного времени, а стабилизатор напряжения, который работает на пределе, будет перегреваться, особенно в летнее время. Потому будет правильнее взять прибор ступенькой выше – особенно это касается бюджетных приборов.

Минимальную мощность стабилизатора, который подойдёт для дома, можно определить, сложив мощность всех подключенных к нему приборов, которые могут работать одновременно – с учётом пусковых токов. При этом нужно учитывать, что с понижением входного напряжения мощность стабилизатора пропорционально падает. Примерную мощность разных электроприборов можно рассчитать с помощью "этой таблицы"

 

3. Выбор типа стабилизатора

По принципу работы бытовые стабилизаторы бывают:

  • ступенчатые (вольтодобавочные) с релейной коммутацией,
  • механические (сервоприводные),
  • ступенчатые с электронной коммутацией - симисторные или тиристорные,
  • высокочастотные электронные.

Каждый тип стабилизаторов имеет свои преимущества и недостатки, которые нужно учитывать при выборе прибора:

Релейные стабилизаторы:

+ -
  • невысокая стоимость
  • высокое быстродействие

 

  • релейные ключи подвержены износу, что ограничивает ресурс
  • при работе слышны щелчки
  • ступенчатое регулирование

Сервоприводные стабилизаторы:

+ -
  • невысокая стоимость
  • высокая точность выходного напряжения (бесступенчатое регулирование) 
  • медлено реагируют на изменения напряжения (ок. 50 Вольт в секунду)
  • при работе слышен шум электродвигателя
  • подвержены механическому износу, нуждаются в периодическом обслуживании

 Симисторные (тиристорные) стабилизаторы:

+ -
  • высокое быстродействие
  • бесшумные
  • нет ограничений ресурса 
  • высокая цена
  • ступенчатое регулирование

Высокочастотные электронные стабилизаторы: 

+

-

  • бесступенчатые
  • могут править форму синусоиды
  • мгновенное быстродействие

Наиболее востребованы ступенчатые стабилизаторы с электронными – тиристорными или симисторными – переключателями. В них нет механических элементов, которые ограничивают ресурс, они обладают высоким быстродействием и наиболее надёжны.

 

4. Определение нужной точности стабилизатора

Вольтодобавочные симисторные стабилизаторы напряжения выпускают с различным количеством ступеней – 8(9), 12, 16, 36 и 48. Чем больше ступеней – тем выше точность, с которой поддерживается выходное напряжение.  Наиболее грубые восьмиступенчатые аппараты обеспечивают выходной диапазон 220+7% - примерно, от 205 до 235 В. Подобной точности достаточно для всех бытовых приборов, некоторые неудобства может вызывать мигание ламп накаливания – в момент переключения ступеней изменение яркости будет достаточно заметным. Энергосберегающие и светодиодные лампы реагируют на перепад напряжения значительно слабее. Означает ли это, что чем больше ступеней, тем лучше? Нет. Высокоточные приборы очень чувствительные, переключение ступеней в них происходит постоянно. Изменение яркости ламп почти незаметно, но происходит постоянно – лампа «мерцает». Оптимальные стабилизаторы напряжения для дома – 16-и ступенчатые. Более точные приборы – для лабораторного, медицинского и звукозаписывающего оборудования, для технологических процессов, где необходима высокая точность входного напряжения.

5. Оценка рабочего диапазона стабилизатора

«Болезни» наших сетей разнообразны. В большинстве случаев, старые трансформаторные подстанции и воздушные линии не справляются с резко возросшим потреблением электроэнергии – в этом случае мы сталкиваемся с пониженным напряжением. Увы, напряжение 130-140 В – не редкость, нам приходилось сталкиваться с просадками до 110 В. Единственная панацея в такой ситуации – стабилизатор с широким диапазоном (130-270 В), а если сеть совсем безнадёжна – под заказ изготовляют стабилизаторы от 90 В.

Бывают и противоположные ситуации, когда напряжение в сети поднимается до 270 В и выше. Как правило, такое происходит в ночное время в домах, расположенных возле подстанций. В этой ситуации необходимы стабилизаторы напряжения с повышенным диапазоном – до 270 или даже до 305 В. Следует учесть, что напряжение, которое показывает тестер или вольтметр – усреднённое. В то время как чувствительная защита стабилизатора напряжения реагирует на кратковременные импульсы, которые может показать только осциллограф. Они могут превышать показания вольтметра на 10-20 В.

6. Оценка климатических условий и соответствующего исполнения стабилизатора

Большинство бытовых стабилизаторов напряжения рассчитаны на работу при положительных температурах. Это связано с тем, то при переходе через «точку росы» (ок. 0 градусов) на плате и силовых элементах выпадает конденсат, который может привести к замыканию. Это легко проверяется, и подобная ситуация не относится к гарантийным. Потому если стабилизатор напряжения будет установлен в неотапливаемом помещении, единственный выход – взять прибор в специальном климатическом исполнении. Такие модели стабилизаторов предлагает «Электромир» (ТМ Volter) и «Прочан»

 

7. Выбор производителя стабилизатора

В целом, принцип «чем дороже - тем лучше» здесь работает. Торговые марки, которые позиционируются как премиум-класс укомплектованы качественными трансформаторами и надёжной электроникой, имеют большой гарантийный срок и хорошую техподдержку. Процент выхода из строя у них минимальный.

Выбор моделей среднего и бюджетного сегментов достаточно богат. Конкретную модель сможет подсказать консультант в зависимости положения дел на рынке – ситуация меняется достаточно быстро, приборы постоянно совершенствуются, цены меняются. В каждый момент времени есть лидеры продаж и аутсайдеры, которые при близких исходных чаще попадают в ремонт. 

тиристорный, релейный или сервоприводный, их основные характеристики и особенности

Автор: Александр Старченко

Любая электрическая сеть состоит из нескольких фаз и нуля. Число фаз может варьироваться от одной до трёх. В жилых домах обычно используется однофазная электрическая сеть. Трёхфазное электропитание используется в основном на промышленных объектах.

В тех случаях, когда в домашних условиях нужно получить качественное по всем параметрам напряжение, можно применить однофазный стабилизатор напряжения. Однофазный стабилизатор предназначен для нормализации напряжения в условиях изменения его в некоторых пределах. Однофазная сеть предполагает большой выбор моделей стабилизаторов различных конструкций.

Содержание:

  1. Особенности однофазного стабилизатора
  2. Типы стабилизаторов
  3. Характеристики стабилизаторов и критерии выбора
  4. Мощный однофазный стабилизатор

Особенности однофазного стабилизатора

Поскольку однофазная сеть предполагает наличие только двух проводных линий (фаза и ноль), устройство, предназначенное для её нормализации, не отличается сложностью конструкции. Схема контроля определяет величину поступающего напряжения и его отклонение от номинального значения. Затем, в зависимости от конструкции прибора, осуществляется изменение этого напряжения в положительную или отрицательную сторону. В результате на выходе устройства появляется величина, обеспечивающая нормальную работу бытовых устройств и электронной аппаратуры.

Однофазные стабилизаторы могут использоваться на следующих объектах:

  • Жилые квартиры;
  • Загородные дома;
  • Офисные и административные помещения;
  • Производственные предприятия.

Эти устройства выпускаются на различные мощности, что  определяет их сферу применения. Стабилизаторы мощностью до 1000Вт используются для питания бытовой техники, которая представляет собой активную нагрузку. Для обеспечения работы электротехнических устройств с большими пусковыми токами применяются однофазные стабилизаторы, имеющие мощность в пределах 1500-10 000 Вт. Более мощные приборы, до 100 кВт, применяются в условиях промышленных предприятий. Однофазный стабилизатор напряжения на 5 кВт способен обеспечить всю электротехнику загородного дома или, включая погружной насос артезианской скважины и систему полива растений. Также они широко используются в качестве стабилизатора напряжения для дачи.

Типы стабилизаторов

В зависимости от принципа действия, стабилизаторы осуществляют нормализацию напряжения разными способами.

В бытовых условиях применяются следующие типы однофазных стабилизаторов:

  • Сервоприводные;
  • Релейные;
  • Тиристорные.

Сервоприводный

Стабилизатор напряжения с сервоприводом представляет собой обычный автотрансформатор с механической регулировкой напряжения. По обмотке трансформатора перемещается скользящий контакт, закреплённый на роторе серводвигателя. Величину угла поворота ротора задаёт схема контроля напряжения. При низком напряжении трансформатор работает как повышающий, а при высоком напряжении как понижающий. В результате на выходных клеммах устройства получается напряжение точно соответствующее номинальному – 220В.

Устройство стоит недорого и обеспечивает высокую точность установки. Основным недостатком электромеханического стабилизатора является его низкая скорость отработки скачков напряжения и шум от работы серводвигателя. Из-за того, что щётки загрязняются, срабатываются и обгорают, такой стабилизатор требует регулярного технического обслуживания.

Релейный

Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции автотрансформатор. Но вместо плавной регулировки напряжения, это устройство может обеспечить только дискретное изменение напряжения на выходе. Это обусловлено особенностью конструкции. Изменение напряжения на выходе, осуществляется переключением обмоток трансформатора с помощью реле. Причём, чем большее количество реле используется в схеме устройства, тем большую точность можно получить. Несмотря на это добиться идеальной точности с помощью такого устройства, практически невозможно. К достоинствам прибора релейного типа можно отнести хорошую скорость реакции на изменения входного напряжения, а недостатком его является малая точность и щелчки реле во время работы.

Тиристорный

Принцип работы полупроводниковых стабилизаторов основан на переключении обмоток трансформатора с помощью ключей, которые выполнены не на реле, а на полупроводниковых многослойных приборах – тиристорах или симисторах. Однофазный тиристорный стабилизатор напряжения обладает минимальным временем переключения, способен выдерживать большие токи и сам потребляет мало энергии из-за отсутствия индуктивных нагрузок, таких как обмотки трансформатора или катушки реле. Тиристорные стабилизаторы рекомендуются для стабилизации напряжения при подключении особо чувствительной техники, например, для газовых котлов.

Устройство может работать при отрицательных температурах, поэтому используется в неотапливаемом помещении. Разновидностью электронного стабилизатора является однофазный симисторный стабилизатор напряжения. В отличие от тиристора, этот симметричный полупроводниковый прибор пропускает ток в двух направлениях, поэтому для построения электронного ключа требуется один симистор, заменяющий два тиристора. Достоинства прибора – малые габариты бесшумность и  высокая скорость переключения. Основной недостаток симисторного прибора – это неспособность выдерживать броски напряжения, что ограничивает его применение при работе с реактивной нагрузкой.

Характеристики стабилизаторов и критерии выбора

Основные характеристики стабилизаторов, независимо от их конструкции, полностью совпадают и отличаются только величинами.

Это следующие параметры:

  • Мощность;
  • Скорость выравнивания напряжения;
  • Точность установки;
  • Допустимый разброс напряжения на входе.

Мощность. Требуемая мощность стабилизирующего устройства выбирается в зависимости от  мощности всех потребителей, которые будут подключены к устройству. Самое главное при этом правильно подсчитать эту мощность учитывая активную и реактивную нагрузки. Элементы освещения, электрического отопления, электроплиты, духовки и чайники относятся к активной нагрузке. Если к нормализатору напряжения будут подключены только такие приборы, то для определения нужной мощности стабилизирующего устройства достаточно суммировать мощность всех потребителей и прибавить 20%.

К реактивной нагрузке относится вся техника, работающая с использованием электродвигателей. Это стиральные и посудомоечные машины, холодильники, электроинструмент и насосы систем водоснабжения и отопления. Для определения мощности таких устройств нужно их мощность в ваттах разделить на косинус фи (Cos ϕ). Чтобы не искать этот косинус в технической документации проще всего тепловую мощность разделить на коэффициент 0,7. Кроме того электродвигатели в момент пуска кратковременно потребляют дополнительную мощность, которая может превышать рабочую примерно в три раза.

Например, для определения мощности погружного насоса «Джилекс», который качает воду с глубины 9 метров, даёт 6 м3 воды в час и имеет мощность 400 Вт, потребуется стабилизатор:

(400/0,7*3) = 1714 Вт

Скорость срабатывания. Не менее важным параметром является скорость выравнивания напряжения. Самой низкой скоростью реакции обладает динамический или сервоприводный стабилизатор. От возникновения скачка напряжения до установки номинала может пройти до трёх секунд. Если бросок напряжения слишком большой, то за этот промежуток времени вся электронная техника успеет выйти из строя. Поэтому, несмотря на отличную точность установки, этот прибор нецелесообразно применять в условиях нестабильной сети с частыми и большими скачками напряжения.

Релейный и электронный стабилизаторы реагируют на изменения напряжения, практически одинаково, но релейный стоит дешевле, зато тиристорный абсолютно бесшумен.

Точность. Самая высокая точность установки напряжения на выходе обеспечивается у инверторного и динамического стабилизатора. Электронный и релейный стабилизаторы изменяют величину напряжения ступенями, поэтому точной величины 220 вольт у них получить невозможно. Напряжение на выходе всегда будет чуть больше или чуть меньше номинального,  но эта величина всегда находится в допуске, который регламентируется ГОСТ.

Входное напряжение. Стандарт бытовой сети 220 вольт допускает отклонение от номинала не более чем на 10%. Если напряжение укладывается в эти пределы, то никакой стабилизатор не нужен. На практике, напряжение сети в неблагополучных регионах может изменяться от 140 до 270В и даже больше. Поэтому при выборе стабилизатора следует обязательно учитывать минимальные и максимальные величины напряжения, так как разные модели стабилизаторов имеют свой допустимый разброс по входу, который указан в документации на устройство.

Прочие параметры. Среди дополнительных характеристик можно учесть шум, который присутствует при работе сервоприводного и релейного стабилизаторов и полностью отсутствует в электронных системах, а так же форму напряжения на выходе. Если подключаемая нагрузка требует для своей работы гладкой синусоиды, то именно этот параметр будет являться определяющим при выборе устройства.

Хорошо если однофазный стабилизатор напряжения, оборудован системой байпас (bypass) – обход. Это означает, что когда напряжение сети в норме, то потребитель получает его напрямую, минуя стабилизатор, который подключается в цепь при отклонении величины от номинала.

Стабилизаторы могут устанавливаться на полу или крепиться к стене. Варианты исполнения зависят от габаритов устройства. Если стабилизатор будет эксплуатироваться в неотапливаемом помещении, необходимо уточнить его температурные характеристики.

Мощный однофазный стабилизатор

Однофазный стабилизатор напряжения «Энергия Voltron РСН-8000» относится к релейной системе управления напряжением. Устройство предназначено для работы с мощными нагрузками, к которым может относиться сварочная аппаратура, поскольку стабилизатор выдерживает  ток до 36А.

Предельные величины напряжения на входе варьируются от 98 до 280 вольт, и это очень хороший показатель. Семиступенчатый релейный блок обеспечивает быстрое время переключения – не более 10 мс. Стабилизатор Энергия оборудован системой «Байпас» и имеет защиту от перегрузки, короткого замыкания и выхода напряжения за предельно допустимые величины на входе.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *