Как работает стабилизатор напряжения

Принцип работы стабилизатора напряжения

Категория: Поддержка по стабилизаторам напряжения 13.03.2015 00:40 Abramova Olesya

Стабилизаторы или как их еще называют, нормализаторы напряжения – специальные устройства, которые обеспечивают стабильное напряжение для конкретного потребителя или целого объекта (дом, квартира, офисный центр, производственный цех и т. д.).

К выбору устройства необходимо подходить тщательно, чтобы получить требуемый эффект от работы стабилизирующего прибора.

Так, для различных ситуаций применяются стабилизаторы с разными принципами действия, в подавляющем числе ситуаций допустима погрешность при корректировке, реже, требуется плавная регулировка и поддержание напряжения с высокой точностью с другими функциями (фильтрация сетевых помех, молниезащита и т.д.).

Данная статья направлена на поддержку клиентов и посетителей сайта с целью дать профессиональное разъяснение о принципе работы стабилизаторов напряжения их преимуществах и недостатках на конкретных примерах.

1. Электронный принцип работы

В данную категорию относятся устройства симистрного и тиристорного типа. Система регулирования полностью автоматизирована и не требует дополнительных корректирующих настроек со стороны пользователя.

На территории Украины данные типы широко распространены благодаря наличию более 10 заводов по производству стабилизаторов, наш ассортимент представлен сериями Breeze, Normic, Shteel, Calmer, Flagman для однофазных и трехфазных сетей.

Также электронные нормализаторы поставляет на Украину ряд европейских производителей, таких как ORTEA предлагает однофазные GEMINI и трехфазные AQUARIUS.

Алгоритм работы этих устройств заключается в измерении напряжения на входе стабилизатора, обработке информации микропроцессором, который в свою очередь управляет электронными ключами (симисторами, тиристорами).

При изменении входного напряжения одна ступень закрывается, другая открывается, тем самым регулируя количество витков трансформатора влияющих на коррекцию напряжения. Чем больше ступеней у стабилизатора, тем меньше погрешность.

Основная масса бюджетных нормализаторов имеет от 8 до 12 ступеней, а их погрешность колеблется от 6 до 4%, устройства более высокого класса содержат от 16 до 36 ступеней, в это случае погрешность снижается с 3 до 1%.

Достоинства:

• высокая скорость регулирования: 20 мс;
• компактные размеры и вес;
• низкий уровень шума;
• оптимальной соотношение цены и качества;
• длительный ресурс эксплуатации – 10-20 лет;

Недостатки:

• дискретное (ступенчатое) регулирование;
• невысокая перегрузочная способность до 150%. 

2. Электродинамический (сервоприводный) принцип работы

К этой категории относятся устройства на основе электродвигателей. Как и электронные собраться, электродинамические устройства имеют полностью автоматизированный процесс коррекции сетевого напряжения.

Украинских заводов по выпуску данного оборудования не существует из-за большого количества предложений китайских стабилизаторов низкого качества (характеристики этих устройств не рассматриваются). Однако практически все европейские производители также предлагают большое множество моделей электродинамических нормализаторов высокого качества.

Итальянские производители ORTEA и IREM, а также турецкий завод NTT Stabilizer предлагают модели на напряжение 220В (серии Vega, Antares, DVS11 до 135кВА), 380В (серии DVS33, Orion-Y, Orion-Plus, Sirius до 6000кВА) и даже 6 и 11кВ (серии Sirius MV6 и Sirius MV11 до 6000кВА).

Принцип действия данных устройств основан на электродвигателе, которые контролируется микропроцессором. При изменении входного напряжения, контроллер подает сигнал двигателю, который перемещает графитовый ролик по обмоткам трансформатора, тем самым добавляя или снижая выходное напряжение до номинального.

В зависимости от мощности стабилизатора, могут применяться разные системы регулирования, к примеру, итальянский производитель ORTEA запатентовал уникальную разработку с применением колоновидных медных стержней по которым перемещается электродвигателей с графитовым роликом высокого качества.

Замер изменения напряжения происходит 2000 раз в секунду! Как правило погрешность электродинамических стабилизаторов не превышает 0,5 – 1%.

Достоинства:

• плавная регулировка;
• высокая точность стабилизации – 0,5%;
• высокое быстродействие – 8-16мс/В;
• низкий уровень шума;
• высокая перегрузочная способность – 500-1000%;
• молниезащита, EMI-фильтр, защитное исполнение IP54
• стабильная работа при температуре от –25 50 С;
• длительный ресурс эксплуатации – 20-30 лет.

Недостатки:

• относительно высокая стоимость;
• относительно большой вес. 

3. Релейный принцип работы

Стабилизаторы релейного типа относятся к полностью автоматическим и не требуют дополнительного вмешательства в процесс регулирования.

На Украине существуют несколько заводов, которые длительное время выпускают устройства относящиеся к этой категории (серии Гибрид-Н, Струм).

По принципу действия релейные нормализаторы очень схожи с электронными, отличие заключается лишь в том, что в место симисторов и тиристоров применяются силовые реле, которые коммутируют обмотки трансформатора.

Достоинства:

• высокое быстродействие – 20-40мс;
• компактные размеры и вес;
• низкая стоимость.

Недостатки:

• отсутствие моделей средней и большой мощности;
• погрешность может достигать 220В±7,5%;
• дискретное регулирование напряжения;
• шум при работе (щелчки);
• низкая перегрузочная способность – 120-150%;
• короткий срок эксплуатации – 2-5 лет. 

4. Феррорезонасный принцип работы

Феррорезонансные нормализаторы, как и прочие современные типы имеют автоматический процесс регулирования напряжения. В основе принципа действия лежит явление магнитного насыщения сердечников трансформатора или дросселей.

Современные устройства феррорезонансного типа обладают впечатляющими характеристиками и очень длительным сроком службы, однако стоимость устройств достаточно высокая. В настоящее время есть возможность приобрести стабилизаторы серии SOLA-HD, производства компании EMERSON (США). Данное оборудование оправдано применять с технологическими установками высокой стоимости.

Достоинства:

• высокое быстродействие – 20-40мс;
• высокая точность стабилизации – 1%;
• длительный срок эксплуатации – 40-50 лет;
• встроенные фильтры помех;
• форма выходного напряжения – синусоида;
• высокая перегрузочная способность – 200-300%.

Недостатки:

• высокий уровень шума (гул);
• высокая стоимость;
• относительно большие размеры и вес. 

5. Тип регулирования в зависимости от принципа работы

Тип стабилизатора	Принцип регулирования	Погрешность
Электронные	дискретный (ступенчатый)	230±7– 0,8%
Релейные	дискретный (ступенчатый)	230±7,5 – 2,5%
Электродинамические	плавный	230±1,5 – 0,5%
Феррорезонансные	плавный	230±3 – 1%

Метод регулирования является основным отличием в принципах работы. Как правило, дискретное регулирование может применяться в электронных и релейных устройствах, а плавное соответствует электродинамическим (сервоприводным) и феррорезонансным нормализаторам.

Для бытового применения подходит любой тип стабилизаторов, однако погрешностью более 3 – 4% будет проявляется в виде мерцания ламп накаливания.

Это единственный недостаток видимый человеческому глазу, для основной массы бытовых приборов погрешность до 8-10% является нормальной.

Плавное регулирование и высокая точность стабилизации напряжения оправданы в медицинских учреждениях, промышленных установках, системах связи и передачи данных, технологических установках, а также в бытовом секторе, где установлены дорогостоящие системы видео- и аудио-аппаратуры и т. д. 

6. Графики плавного и дискретного регулирования

График выходного напряжения стабилизатора ORTEA Vega 15кВА (Рис. 1)

На рисунке 1 изображена кривая выходного напряжения в соответствии с точностью 220В±0,5% или 1,5 Вольта, при этом хорошо видно, что выходное напряжение отклоняется незначительно и плавно.

График выходного напряжения стабилизатора НОНС-15000 NORMIC 15кВА (Рис. 2)

На рисунке 2 можно заметить явные скачки напряжения в пределах заданной погрешности, в данном случае это 220В±4,5% или 10 Вольт.

7. Заключение

Несомненно, плавное регулирование обязательно для высокотехнологических устройств, где отсутствие скачков и высокая точность напряжения является важным фактором.

Электродинамические и феррорезонансные стабилизаторы обеспечивают фильтрацию помех, а также могут комплектоваться дополнительными опциями, которые будут полезны для производства: мониторинг, удаленное управление, корпусы с усиленной защитой IP54, масляное охлаждение, электронный байпас, молниезащита и т. д.

Кроме этого, как электродинамические, так и феррорезонансные стабилизаторы могут могут применяться в неотапливаемых помещениях или металлических щитах, где допускается падение температуры до –25 С и влажность до 95%.

Стабилизаторы с дискретным принципом регулирования (электронные и релейные) хорошо зарекомендовали себя в бытовом сегменте, где ключевую роль играет стоимость, компактные размеры и отсутствие шума при работе. Кроме этого у электронных стабилизаторов есть преимущество в виде моментального регулирования, а также система защит от аварий в сети, удобная индикация и дополнительные функции по тонкой настройке стабилизаторов.

За рекомендациями по выбору типа стабилизатора и конкретной модели, обращайтесь по телефонам и email к продакт-менеджерам компании. Вам будет предложено оптимальное решение, которое решит требуемую задачу и будет соответствовать имеющемуся бюджету.

Источник: https://best-energy.com.ua/support/stabilizers/325-working-principle-stabilizer

Преимущества релейных стабилизаторов напряжения «Бастион»

:

Принцип работы стабилизаторов напряжения релейного типа основан на методе ступенчатого регулирования выходного напряжения путем подключения необходимого числа обмоток трансформатора с помощью нескольких реле, управляемых электронным процессором или аналоговой схемой управления.

Использование такого принципа работы позволяет полностью исключить подвижные части в конструкции стабилизатора, что делает его работу более надёжной и быстрой.

Последовательность операций релейного стабилизатора следующая: на первом этапе стабилизатор релейного типа определяет уровень напряжения входного сигнала с помощью электронной схемы управления, на втором этапе электронная схема даёт команду на включения необходимых силовых реле для стабилизации напряжения на необходимом уровне.

Так как каждое реле подключает фиксированное количество обмоток трансформатора, то регулирование напряжения на выходе происходит ступенчато. Точность регулирования напряжения определяется числом силовых реле, установленных в стабилизаторе. Чем больше реле, тем выше будет точность регулирования выходного напряжения. Однако увеличение числа реле приводит к более частому срабатыванию реле, что сопровождается более частыми мини скачками напряжения.

Обычно релейные стабилизаторы имеют четыре реле. Что позволяет достичь точности регулирования в 8 процентов. Увеличение числа реле до шести даёт возможность улучшить точность до 5-6%.

Стабилизаторы релейного типа работают в широком диапазоне входного напряжения, имеют достаточную точность стабилизации выходного напряжения, не вносят искажений во внешнюю сеть, эффективно работают при значительных изменениях нагрузки, обеспечивают надежную защиту от перегрузки и короткого замыкания. Стабилизаторы релейного типа не вносят искажений в правильную форму выходного сигнала, не меняют частоту тока.

Стабилизаторы напряжения релейного типа эффективно защищают бытовые и промышленные приборы и оборудование, эффективны для защиты питания компьютерной техники и оборудования связи.

Релейные стабилизаторы напряжения надежно работают с котлами отопления, циркуляционными насосами, холодильниками и кондиционерами.

Не рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения релейного типа для питания осветительных приборов, так как ступенчатый тип стабилизации приводит к заметному мерцанию ламп освещения.

Достоинства релейных стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения релейного типа:

• имеют сравнительно низкую стоимость и большой срок эксплуатации;
• эффективно работают в широком диапазоне входного напряжения;
• обеспечивают достаточную точность стабилизации напряжения для работы приборов и оборудования;
• имеют высокую скорость срабатывания, примерная скорость стабилизации 100 — 200 Вольт в секунду;
• обладают большой перегрузочной способностью, возможностью работы с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи;
• не вносят изменений в форму графика напряжения;
• работоспособны в широком диапазоне температур;
• имеют небольшие габариты и небольшой вес;
• могут работать с нулевой нагрузкой.

Недостатки релейных стабилизаторов напряжения

Срок службы релейного стабилизатора существенно зависит от качества используемых реле. Точность стабилизации напряжения релейного стабилизатора не достаточна для использования их в системах освещения. Стабилизаторы напряжения релейного типа издают характерные щелчки при срабатывании реле.

Компания «Бастион» производит широкую линейку стабилизаторов напряжения релейного типа под торговыми марками TEPLOCOM и SKAT. Высокое качество стабилизаторов напряжения серии TEPLOCOM и SKAT обеспечивается эффективной системой контроля качества производителя. Стабилизаторы соответствуют всем требованиям ГОСТ РФ, требованиям ТС, европейским требованиям безопасности продукции.

Релейные стабилизаторы напряжения TEPLOCOM и SKAT:

• эффективно работают в широком диапазоне входного напряжения от 140 до 290 Вольт;
• имеют микропроцессорное управление, что позволяет эффективно и безопасно выполнять коммутацию обмоток трансформатора. Микропроцессорное управление помогает осуществлять коммутацию обмоток трансформатора в момент перехода графика напряжения через ноль, что позволяет существенно снизить износ силовых реле и исключить искрение на контактах реле;
• имеют высокую скорость срабатывания за счет использования микропроцессорной платы управления;
• обладают большой перегрузочной способностью, возможностью работы с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи;
• не вносят изменений в форму графика напряжения;
• работоспособны в широком диапазоне температур. Выпускаются специальные уличные стабилизаторы напряжения, имеющие герметичное исполнение;
• имеют маленькие габариты, низкий вес и современный дизайн;
• могут работать с нулевой нагрузкой;
• имеют несколько степеней защиты от аварии в сети или аварии по линии нагрузки. Приборы имеют эффективную защиту от высокочастотных электрических помех;
• Стабилизаторы напряжения TEPLOCOM и SKAT имеют длительный заводской срок гарантии — 5 лет!

Источник: https://skat-ups.ru/articles/vybor-relejnyj-stabilizator-napryazheniya/

Как работает стабилизатор напряжения — принцип действия

Стабилизатором напряжения называется устройство, к которому подключается напряжение на его вход, с неустойчивыми и нестабильными свойствами для нормальной работы потребителей. На выходе прибора напряжение имеет необходимые качества и свойства, способствующие нормальному функционированию нагрузки потребителей.

Стабилизаторы постоянного тока

Питание сети постоянного тока требует выравнивания при входном напряжении ниже или выше допустимого предела. При протекании тока по стабилизатору, оно выравнивается до необходимой величины. Также схему стабилизатора можно выполнить со сменой полярности питания.

Линейные

Такой прибор является делителем, на который поступает нестабильное напряжение, а на его выходе напряжение выравнивается и имеет необходимые свойства. Его принцип действия состоит в постоянном изменении значения сопротивления для создания выровненного питания на выходе.

Достоинства:

• При эксплуатации отсутствуют помехи.
• Простое устройство с малым числом деталей.

Недостатки:

• При значительной разнице выходящего и входящего питания линейный стабилизатор показывает малый КПД, так как значительная часть производимой мощности переходит в тепло и расходится на сопротивлении.

Параметрический

Такое исполнение прибора с контрольным элементом, подключенным параллельно нагрузке, выполнено на полупроводниковых и газоразрядных стабилитронах.

По стабилитрону проходит ток, который выше в десять раз тока на резисторе. Поэтому такая схема подходит для стабилизации питания только в маломощных устройствах. Чаще всего его применяют в качестве составного компонента преобразователей тока со сложной конструкцией.

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.

Эта схема соединяет два компонента:

1. Биполярный транзистор, повышающий ток. Он является эмиттерным повторителем.
2. Параметрический стабилизатор, рассмотренный выше.

Выходное напряжение не зависит от проходящего по стабилитрону тока. Однако оно зависит от вида вещества полупроводника. По причине сравнительной независимости этих величин выходное напряжение получается устойчивым.

При протекании по транзистору напряжение на выходе прибора повышается. При применении одного транзистора напряжение может не удовлетворить потребителя. В этом случае выполняют прибор из нескольких транзисторов, чтобы повысить ток до необходимой величины.

Компенсационный последовательный

Компенсационный последовательный стабилизатор имеет обратную связь. В нем выходное напряжение сравнивается с эталоном. Разница между ними нужна для создания сигнала устройству, контролирующему напряжение.

С сопротивления снимается некоторое количество выходного напряжения, сравнивающееся с основным значением стабилитрона. Эта разница поступает на усилитель и подается на транзистор.

Устойчивое функционирование создается при сдвиге фаз. Так как часть напряжения на выходе поступает на усилитель, то оно сдвигает фазу на угол 180 градусов. Транзистор, подключенный по типу усилителя, фазы не сдвигает, и петлевой сдвиг равен 180 градусов.

Импульсные

Электрический ток, обладающий неустойчивыми свойствами, с помощью коротких импульсов поступает на устройство накопления стабилизатора, которым является конденсатор или катушка.

Накопленная энергия далее выходит на потребитель с другими свойствами. Есть два способа стабилизации:

1. Управление длиной импульсов.
2. Сравнение выходного напряжения с наименьшим значением.

Импульсный стабилизатор может изменять напряжение с разными результатами. Их делят на виды:

• Инвертирующий.
• Повышающе-понижающий.
• Повышающий.
• Понижающий.

Достоинства:

Недостатки:

• Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

• Конденсатор.
• Катушка с ненасыщенным сердечником.
• Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

• Преобразователь напряжения.
• Микроконтроллер.
• Емкость.
• Выпрямитель с регулятором мощности.
• Фильтры входа.

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

1. Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
2. Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.

Корректирующие

• Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
• Электромеханический и электродинамический.
• Релейный.

Конструкция стабилизатора напряжения

(3 5,00 из 5)

Источник: http://ostabilizatore.ru/kak-rabotaet-stabilizator-naprjazhenija.html

Что такое стабилизатор переменного напряжения, зачем он нужен, основные типы

02.09.2019

В данной статье рассмотрим что такое стабилизатор переменного напряжения, случаи его применения, особенности основных типов.

Не будет преувеличением сказать, что применение стабилизаторов сетевого напряжения стало необходимостью для каждого дома. И связано это не только с качеством поставляемой в наши дома и квартиры электроэнергией, но и с появлением сложной бытовой техники с электронным управлением, требовательной к качеству питающего напряжения.

Развитие технологий не обошло стороной и производителей стабилизаторов напряжения. Ведущие бренды уже несколько лет назад начали выпускать устройства нового инверторного типа, использующие схему двойного преобразования напряжения.

Инверторные стабилизаторы, благодаря применению в них микропроцессорных чипов и электронных ключей, превосходят ранние трансформаторные модели по техническим характеристикам, функциональным возможностям и эффективности работы.

Подробнее о достоинствах и недостатках разных типов стабилизаторов читайте в конце статьи.

Что такое стабилизатор переменного напряжения?

Стабилизатор переменного напряжения – это преобразующее устройство, главным назначением которого является защита электроприборов (например, холодильника, телевизора, стиральной, машинки, сплит-системы) от воздействий колебаний и скачков напряжения в питающей сети, способных привести их к поломке и выходу из строя.

Первые стабилизаторы появились в середине прошлого века. Это были устройства электромагнитного типа, работа которых основана на явлении электромагнитной индукции – возникновении электрического тока в замкнутом контуре автотрансформатора.

Они не отличались высокими значениями таких показателей эффективности работы как точность стабилизации напряжения, скорость реагирования на его изменение в сети, КПД, перегрузочная способность.

К тому же, даже маломощные устройства тех времен были громоздкими и тяжёлыми.

Во многих современных автоматических регуляторах напряжения (AVR — Automatic Voltage Regulator) в качестве устройства преобразования до сих пор применяется автотрансформатор. В наиболее продвинутых инверторных устройствах нового поколения используется технология двойного, бестрансформаторного преобразования электроэнергии.

В зависимости от типа напряжения питающей сети, на которую рассчитаны стабилизаторы, существуют однофазные, трехфазные и устройства, имеющие конфигурацию 3:1 («три в один»). Первые применяются только для стабилизации питания однофазных электроприборов. Трехфазные стабилизаторы предназначены для работы в трехфазных сетях для питания оборудования, рассчитанного на 380 В, но при пофазном распределении нагрузки могут быть использованы и для питания однофазных электроприборов.

Отличительной особенностью устройств конфигурации 3:1 является возможность работы в цепях с разным типом напряжения: входное напряжение трехфазное, а на выходе стабилизатора – однофазное. Их применение предпочтительно для подключения однофазных нагрузок большой мощности – это обеспечит равномерность распределения токов потребления по всем трем фазам, исключив возможность возникновения перекоса фаз.

По принципу построения защиты стабилизаторы переменного напряжения могут быть локального типа (для индивидуального подключения отдельных электроприборов) и магистрального типа, рассчитанные на подключение всей имеющейся нагрузки в помещении.

Первые – это, как правило, устройства небольшой мощности для установки по месту расположения электроприбора, подключение к входной сети и нагрузке которых выполняется при помощи штепсельных соединений (вилка-розетка).

В более мощных магистральных стабилизаторах (обычно, это устройства мощностью свыше 4000 ВА) для подключения предусматривается клеммная колодка.

Назначение и функции стабилизаторов сетевого напряжения

Любое электрическое устройство, бытовой электроприбор или оборудование промышленного назначения, рассчитаны на подключение к сети переменного тока со стандартным (номинальным) значением напряжения. Эффективность и безопасность эксплуатации устройства гарантируется производителем при условии его работы в заявленном диапазоне рабочего напряжения.

Многим читателям, наверняка, приходилось сталкиваться с низким качеством электропитания: повышенным или пониженным значением напряжения питающей сети, его нестабильностью, а также искаженной формой сигнала и наличием импульсных (коммутационных) и высокочастотных помех.

Это обусловлено ненадлежащим техническим состоянием сетей, их износом или несоответствием мощности устаревшего на сегодня оборудования систем электроснабжения фактическим объемам потребления электроэнергии.

К сожалению, отклонения напряжения от нормы, нестабильность его значения – нередкие явления не только в сельских или дачных, но и в городских электрических сетях.

Эксплуатация бытовых электроприборов или промышленного электрооборудования в сетях с низким качеством электроэнергии может привести не только к их поломкам с последующим дорогостоящим ремонтом, но и к полному выходу из строя.

Эффективным решением организации качественного электропитания нагрузки в быту и на производстве является применение стабилизаторов напряжения. Основным назначением этих устройств является коррекция и постоянное поддержание требуемого уровня напряжения на выходе как при изменении его значения в питающей электросети, так и при возможном изменении тока нагрузки.

Многие современные стабилизаторы переменного напряжения также имеют ряд дополнительных функций:

• коррекция формы сигнала напряжения на выходе;
• защита от перегрева и коротких замыканий в цепи питания нагрузки;
• защитное отключение устройства при недопустимых значениях напряжения входа (требуемый порог по верхней и нижней границе может быть задана пользователем самостоятельно);
• подавление ВЧ- и импульсных помех выходным фильтром;
• возможность задать требуемые значения выходного напряжения, отличные от стандартных;
• возможность реализации мониторинга параметров и дистанционного управления стабилизатором.

Необходимо также отметить, что коррекция и стабилизация электропитания могут быть востребованы не только в случаях серьезных отклонений напряжения от нормы или при недопустимых колебаниях его значений. В соответствии с действующим в РФ ГОСТом 13109-97, определяющим качество электроэнергии, допустимые отклонения нормального напряжения в сети составляют ±10% от номинального значения. Таким образом, фазное напряжение в диапазоне 198–242 В, согласно данному стандарту, считается нормальным.

Действительно, такое напряжение обеспечит нормальную работу большинства электроприборов. Однако, для питания чувствительной к напряжению техники во избежание сбоев и ошибок в работе рекомендуется использование стабилизаторов.

Так, скажем, для питания современных газовых котлов с электронным управлением установка стабилизатора сетевого напряжения точно не будет лишней.

То же самое можно сказать относительно чувствительных к питанию электроприборов, изготовленных в странах с более жесткими требованиями стандартов качества электроэнергии.

Основные типы стабилизаторов переменного напряжения

В зависимости от принципа работы существуют следующие типы стабилизаторов:

• феррорезонансные;
• электромеханические (сервоприводные);
• релейные;
• электронные (полупроводниковые);
• инверторные.

Далее кратко рассмотрены их основные отличия. Для получения более детальной информации рекомендуем ознакомиться со статьей о видах стабилизаторов напряжения

Феррорезонансные. В основе преобразование напряжения лежит явление электромагнитного феррорезонанса – магнитного насыщения ферромагнитных сердечников дросселей. Благодаря статичности и простоте своей конструкции эти устройства отличаются высокими показателями безотказности и долговечности эксплуатации.

Небольшое их распространение в применении в наше время обусловлено такими недостатками как низкий КПД, модифицированность синусоиды на выходе, шум в работе, довольно узкий диапазон рабочих напряжений сети.

Электромеханические. Альтернативное название – сервоприводные, так как в их устройстве имеется сервопривод, обеспечивающий перемещение токосъемных щеток, снимающих вторичное напряжения с витков обмотки автотрансформатора. Наличие вращающихся и движущихся деталей в стабилизаторах представляет определенную уязвимость их конструкции: эксплуатация связана с частым износом деталей, расходных материалов и необходимостью регулярного технического обслуживания.

Имея неплохие технические характеристики и находясь в нижней ценовой категории, устройства востребованы как бюджетное решение задач защиты нетребовательного к питанию оборудования.

Релейные. По принципу преобразования напряжения могут быть отнесены к аналогам сервоприводных устройств. Разница между ними заключается в способе передачи вторичного напряжения с автотрансформатора. Коммутация осуществляется не токосъемными щетками с витков трансформатора, а силовыми реле, установленными на отпайках его обмотки.

Как и электромеханические, релейные устройства относятся к бюджетной категории стабилизаторов. Выигрывая в быстродействии и имея большую износостойкость, они уступают сервоприводным в точности и плавности коррекции напряжения.

Электронные. Отличаются от релейных полным отсутствием механических деталей. Коммутация выходного напряжения осуществляется полупроводниковыми силовыми ключами — тиристорами или симисторами. Главным преимуществом этих более совершенных устройств является высокое быстродействие. К сожалению, ступенчатость коррекции существенно снижает точность стабилизации напряжения.

Инверторные. На сегодняшний день этот тип стабилизаторов по праву считается наиболее «продвинутым». Упрощенно, не вдаваясь в технические подробности работу инверторного стабилизатора можно описать как преобразование выпрямителем переменного напряжение в постоянное с последующим преобразованием в стабилизированное переменное синусоидальное выходное переменное.

Преимуществом стабилизаторов с двойным преобразованием, даже при использовании их в сетях с низким качеством электроэнергии, безусловно, является неизменное качество выходного напряжения как по точности приближения к номинальному значению и стабильности, так и по быстродействию и форме сигнала (идеальная синусоида).

Не будет преувеличением назвать инверторные стабилизаторы универсальными источниками питания для любой, даже особо требовательной к качеству напряжения нагрузки.

Ознакомиться с полным ассортиментом инверторных стабилизаторов напряжения «Штиль»⁠

Источник: https://www.shtyl.ru/support/articles/stabilizator-peremennogo-napryazheniya/

Электронный стабилизатор напряжения — плюсы и минусы, характеристики и сравнения.

Каждый наш домашний электроприбор работает в условиях постоянного изменения напряжения. Если это изменение не превышает ±10 процентов от номинальных 220 вольт, то приборы демонстрируют стабильную и качественную работу.

Однако наша реальность такова, что это изменение может превышать эти 10 процентов. Такие ситуации всегда сказываются на «здоровье» каждого домашнего электроприбора.

Для того, чтобы это «здоровье» было крепче, каждому из нас следует использовать стабилизаторы напряжения. На сегодняшний день можно выделить много их видов. Однако в список наиболее эффективных и совершенных входит электронный стабилизатор.

Одним из важнейших признаков таких стабилизаторов является наличие блока электронных микросхем или микропроцессора, который занимается диагностикой входного напряжения, управлением силовыми ключами и другими элементами стабилизатора.

Схема электронного стабилизатора напряжения

Другими словами именно благодаря его работе осуществляется управление процесса стабилизации напряжения. Работает микроконтроллер или электронная схема в автоматическом режиме.

Однако, если посмотреть на строение любого современного автоматического стабилизатора напряжения для дома или квартиры, то можно отметить, что в составе каждого стабилизатора есть такой элемент управления и, учитывая вышеупомянутой признак, все стабилизаторы можно назвать электронными.

Собственно всеми процессами, которые происходят в них, управляют электронные схемы.

Для того, чтобы выделить электронный стабилизатор напряжения в отдельный вид, назовем еще одну уникальную особенность. Ею является отсутствие каких-либо механических элементов, которые могут двигаться или перемещаться.

Как известно, в электромагнитных стабилизаторах таким элементом является сервопривод, в релейных — реле.

Электронный стабилизатор напряжения, который может быть как однофазным, так и трехфазным, не имеет никаких подвижных элементов. В предыдущих двух типах стабилизаторов сервопривод и реле используются для подключения определенных обмоток трансформатора.

В электронном приборе стабилизации напряжения также происходит подключение определенных обмоток. Однако для этого используются полупроводниковые ключи. Эти ключи могут быть симисторными или тиристорными.

Устройство 

Стоит отметить, что главный принцип работы электронного стабилизатора является таким же как, как релейного и чем-то похож на принцип работы электромеханического стабилизатора. Для того, чтобы понять, как работает главный герой нашей статьи, рассмотрим его строение.

Итак, схема стабилизатора напряжения, который мы называем электронным, состоит из:

1. Автоматического трансформатора.
2. Тиристорных или симисторных ключей.
3. Электронной схемы управления.
4. Фильтров частот.
5. Датчиков, которые измеряют различные показатели деятельности стабилизатора.

Важнейший элемент — автоматический трансформатор. Именно благодаря ему происходит нормализация тока. Он состоит из двух обмоток. В первую входит ток с общей электросети, а из второй выходит ток с нормированным напряжением.

https://www.youtube.com/watch?v=g1yGx1wX-wU

Каждая обмотка имеет определенное количество витков, которые условно разделены на группы и от каждой группы отходят выводы. Подключение определенного количества витков второй обмотки увеличивает напряжение на выходе, а отключение — уменьшает.

Собственно подключением и отключением этих витков занимаются тиристорные и симисторные ключи. Здесь хочется отметить на одном важном факте. При подключении или отключении определенного количества витков конечное количество вольт меняется на фиксированную величину.

Для электронных стабилизаторов напряжения, которые на выходе выдают 220 вольт, эта величина может колебаться от двух до десяти вольт. То есть, если напряжение на выходе было равно 235 вольтам и ключи отключили одну группу витков, то напряжение на выходе будет равняться 225-ти вольтам (за условия, если ступенька равняется 10 вольтам).

Такое выравнивание напряжения называется ступенчатым.

Аналогичным образом работают и такие стабилизаторы напряжения, как электронно-релейные (благодаря наличию электронных схем их в некоторой степени можно назвать электронными).

Если же говорить о принципе работы стабилизаторов напряжения, которые можно назвать электронно-механическими, то они также выравнивают напряжение благодаря переключению между обмотками. Однако это переключение происходит постепенно.

Щетка переключения движется по кругу и контактирует с каждой обмоткой.

Как уже было определено ранее, всей работой электронных стабилизаторов напряжения, которые могут использоваться на даче или в любом доме, управляет электронный блок или микропроцессор. По сути дела он является мозгом стабилизатора. Он осуществляет следующие процессы:

• дает команды на оценку входного тока;
• определяет количество вольт, которое нужно добавить или снять;
• оценивает состояние ключа (включен или не включен) и определяет момент включения;
• дает команду определенному тиристору или симистору на включение/выключение;
• измеряет уровень нагрузки на стабилизатор;
• отключает стабилизатор в случаях перегрузки и несоответствия напряжения предельному диапазону.

Технические характеристики

Благодаря таким составляющим стабилизатор напряжения электронный однофазный может выравнивать напряжение, если оно колеблется от 120-ти до 300 вольт. При этом максимальная точность стабилизации тока составляет ±3 процента.

Это означает, что напряжение на выходе будет колебаться в пределах 213-227 вольт. Конечно, есть модели, которые могут похвастаться большим уровнем точности.

Особенностью таких моделей является наличие большего количества ключей, то есть большего количества ступеней выравнивания. Чем больше этих ступеней, тем более точной является стабилизация.

Что касается мощности электронных стабилизаторов, то максимальный ее уровень может достигать 300 киловатт.

Также важной технической характеристикой является скорость нормализации тока. Этот тип стабилизатора может стабилизировать напряжение со скоростью, которая равняется 260-ти вольтам в секунду.

Зная технические возможности этих стабилизаторов можно определить их сильные и слабые стороны.

Преимущества

Итак, к плюсам бытовых стабилизаторов напряжения, которые принадлежат к электронному типу, можно отнести:

1. Широкий рабочий диапазон входного напряжения.
2. Осуществление стабилизации тока с высокой степенью точности.
3. Высокая скорость реакции.
4. Небольшие размеры. Это обусловлено отсутствием механических элементов.
5. Симисторы и тиристоры функционируют очень долго и тем самым продлевают срок годности стабилизатора. Он может составлять 10-15 лет.
6. Отсутствие механических элементов создало еще одно преимущество — бесшумную работу.
7. Некоторые модели можно использовать при минусовой температуре, а именно и при -40 градусов Цельсия.

Недостатки

Что касается слабых мест электронного стабилизатора напряжения, о которых отмечают в отзывах, то ими являются:

1. ступенчатый способ выравнивания тока (при подключении-отключении обмоток видно некоторое мерцание лампочек)
2. увеличение времени реакции в зависимости от количества ступеней. Чем их больше, тем дольше длится процесс стабилизации;
3. большая чувствительность к помехам в электросети;
4. небольшая перегрузочная способность (20-40 процентов в течение первых секунд);
5. сложная конструкция;
6. высокая цена;
7. во время очень сильной перегрузки симисторные и тиристорные ключи горят.

Как выбрать нужный электронный нормализатор

Как видно, электронный стабилизатор имеет много преимуществ и небольшое количество недостатков. Благодаря большому количеству положительных сторон он является одним из наиболее предпочтительных инструментов защиты бытовой техники.

Собственно очень много людей и покупают такие стабилизационные приборы.

В дальнейшем отметим, на что следует обращать внимание при покупке не только электронного стабилизатора напряжения, но и электромеханического и любого другого типа.

Первым критерием выбора является рабочий диапазон входного напряжения. Иными словами тот уровень напряжения на входе, который стабилизатор может выровнять. Этот диапазон должен быть больше диапазона колебания напряжения в сети.

Полезный совет: стоит знать, что чем меньшее напряжение будет выравнивать электронный стабилизатор, тем меньшую мощность он будет иметь. Такая зависимость является присущей каждому виду стабилизатора. Мощность стабилизатора начинает уменьшаться после того, как напряжение становится меньше 190 вольт. Следует иметь в виду, что когда входной ток имеет 150 В, то мощность стабилизатора является равной 50-ти процентам от его номинальной мощности.

Вторым критерием является мощность стабилизатора. О ее зависимости от входного тока мы уже отметили. Хочется отметить еще одну особенность, которая часто запутывает. Она касается определения мощности в вольт-амперах. Нужно знать, что 10 вольт-ампер не являются равными 10 ваттам.

Если известно о количестве вольт-ампер, то умножив его на 0,6 можно узнать количество ватт.

Полезный совет: при расчете общей мощности подключаемых электроприборов, мощность приборов с наличием электродвигателей нужно перемножать на коэффициент 1,3-1,5.

При этом, когда известна общая мощность, нужно учесть еще 30-ти процентный запас. Тогда стабилизатор не будет отключаться из-за перегрузки.
При выборе стабилизатора следует обращать внимание на время реакции.

Важный показатель — точность стабилизации. Она определяет, насколько может отклоняться выходное напряжение 220 вольт. В случае электронного стабилизатора, который можно использовать для котла или для другой техники, она составляет три процента.

Если это релейный стабилизатор, то она может составлять 8 процентов.

После того, как мы совершили правильный выбор электронного выпрямителя, нужно позаботиться том, чтобы такой стабилизатор мог работать как можно больше времени. Другими словами нужно проводить регулярное техническое обслуживание.

Техническое обслуживание

В основном этот процесс предусматривает проведение чистки стабилизатора от пыли. Зачастую просто очищают вентиляционные отверстия. Для этого берут сухую щетку или ветошь.

Поскольку собственноручно разбирать стабилизатор нельзя, поэтому чистку внутренних элементов следует осуществлять в сервисных центрах. Также в них и проводится проверка правильности работы стабилизаторов.

Что касается ремонта электронного стабилизатора, то его лучше осуществлять в сервисных центрах. Причиной этого является то, что эти стабилизаторы имеют сложную конструкцию, много электронных элементов, в которых неспециалист разобраться не сможет.

Производители

Хочется также отметить и о том, какие компании выпускают электронные стабилизаторы и продают их на российском рынке. Как известно, на этом рынке можно приобрести не только качественный электронный стабилизатор напряжения, но и оптический стабилизатор.

Наиболее качественными стабилизаторами электронного типа, которые можно приобрести в России, являются стабилизаторы марок «Штиль», Progress и «Лидер». Также высоким качеством обладают электронные стабилизаторы Volter (они изготавливаются на территории Украины).

Также производством и продажей электронных стабилизаторов занимаются компании «Бастион» (Ростов-на-Дону), ССК, «Стабвольт» (Московская обл.). Достаточно надежными являются стабилизаторы марок «ДОНСТАБ» и «Укртехнология».

Если говорить о китайских и других иностранных производителей, то они занимаются выпуском релейных и электромеханических стабилизаторов.

Источник: http://electricadom.com/ehlektronnyjj-stabilizator-napryazheniya-vybor-v-polzu-nadezhnosti-video.html

Как выбрать трёхфазный стабилизатор напряжения?

Трёхфазные стабилизаторы напряжения находят широкое применение не только на промышленных объектах. Они могут применяться в коттеджных загородных посёлках, на объектах социальной инфраструктуры и на предприятиях малого бизнеса. Даже к жилым домам в некоторых случаях может быть подведена трёхфазная сеть, поэтому не исключено его использование и в качестве стабилизатора сетевого напряжения для дома.

Идеальная трёхфазная сеть должна иметь уровень напряжения 380В, но это соблюдается далеко не всегда, поэтому для нормализации сети применяются трёхфазные стабилизаторы напряжения.

:

Что такое трёхфазный стабилизатор?

По своей сути трёхфазный стабилизатор напряжения это три самостоятельных однофазных стабилизатора, которые объединены общей схемой контроля, и в случае перекоса фазы или её отключения, схема полностью отключит весь стабилизатор. Однофазные устройства подключаются таким образом, что на каждый блок подаётся своя фаза, а ноль является общим для всех блоков. Кроме того, сам корпус трёхфазного стабилизатора должен быть заземлён.

Принципиальных отличий трёхфазного стабилизатора от однофазного прибора практически нет. Трёхфазные устройства могут иметь релейную, электромеханическую или тиристорную схему.

В трёхфазных стабилизаторах может быть более сложная схема защиты.

Она может отключать стабилизатор по любой из следующих причин:

• Напряжение фазы ниже критического уровня;
• Напряжение фазы выше критического уровня;
• Температура элементов любого блока превысила определённый порог.

Иногда при подключении потребителей может возникнуть ситуация с неравномерной нагрузкой на отдельные фазы, что называется «перекос фаз». Элементом защиты в этом случае является трехфазный автомат. Стабилизаторы такого типа обычно представляют собой вертикальную напольную  конструкцию. Кроме органов управления, на передней панелей располагаются индикаторы напряжения. Это могут быть стрелочные вольтметры или цифровые сегментные индикаторы.

Область применения трёхфазных стабилизаторов исключительно велика. Трёхфазные стабилизаторы напряжения для дома обычно имеют небольшую мощность. Она может ограничиваться 30-50 кВт. Стабилизаторы с мощностью до 100 кВт используются для электропитания небольших коттеджных посёлков, а так же на предприятиях малого бизнеса.

Устройства большой мощности устанавливаются на промышленных предприятиях. Если трёхфазный стабилизатор имеет гальваническую развязку, то он может эксплуатироваться в условиях повышенной влажности. Стабилизаторы такой конструкции применяются в специализированных медицинских учреждениях, лабораториях и научных центрах.

Виды стабилизаторов

В качестве трёхфазных  стабилизаторов используются следующие схемы:

• Электромеханические;
• Релейные;
• Тиристорные.

Если релейные и тиристорные стабилизаторы имеют определённые ограничения по мощности, то у электромеханических стабилизаторов этот параметр не является критичной величиной. Мощность электромеханических (электродинамических) устройств может достигать сотен киловатт.

Электромеханические

Трёхфазный промышленный стабилизатор напряжения может быть выполнен по одной из двух схем:

1. В первом случае стабилизация осуществляется по среднефазному напряжению. В таком стабилизаторе имеются три трансформатора, по одному на каждую фазу, и три контактных регулятора напряжения, но управление ими осуществляется одним сервоприводом. Электронная схема контролирует точность стабилизации среднефазного напряжения и в случае его отклонения даёт команду серводвигателю. Стабилизатор напряжения, выполненный по такой схеме, подходит только для питания хорошо сбалансированных нагрузок. В этой схеме не задействован нулевой провод. Он проходит с входа на выход, не заходя в схему. Трёхфазный стабилизатор этой конструкции может работать с трёхфазными сетями, организованными по схеме «треугольник» без нейтрали.
2. Во втором случае стабилизатор так же имеет три трансформатора, но у каждого установлен свой сервопривод и отдельная плата управления на каждую фазу. Это самая распространённая конструкция, которая может работать с любым видом трехфазной нагрузки и допускает некоторую их разбалансировку. Основной недостаток электродинамического стабилизатора это низкая скорость стабилизации, зависящая от времени, в течение которого скользящий контакт переместится по обмотке трансформатора для выполнения коррекции напряжения.

Главные достоинства:

• Высокая точность регулировки;
• Большой диапазон напряжения на входе;
• Практически неограниченная мощность нагрузки.

Релейные

Трёхфазный стабилизатор, выполненный на электромеханических реле, состоит из трансформатора с секционированной обмоткой. Отдельные секции переключаются с помощью реле, изменяя тем самым коэффициент трансформации и меняя величину напряжения на выходе устройства.

Достоинства релейного стабилизатора – это высокая скорость срабатывания и надёжность, поскольку устройство не имеет механического привода и не нуждается в техническом обслуживании.

Недостатком можно считать дискретность (ступенчатость) установки напряжения, но при большом количестве электромагнитных реле это практически незаметно и не оказывает негативного влияния на нагрузку.

Тиристорные

По такому же принципу работает трёхфазный тиристорный стабилизатор. Переключение секций трансформатора, вместо реле, осуществляется электронными силовыми приборами. Это – тиристоры и симисторы. Стабилизатор такого типа обладает ещё более высокой скоростью корректирования напряжения, хотя его величина, так же как и у релейной конструкции, изменяется ступенями.

Трёхфазный электронный стабилизатор напряжения может иметь до 7-9 тиристорных ключей, что позволяет довести точность установки напряжения до 3-5%. Большим преимуществом электронных стабилизаторов является возможность работы в широком температурном диапазоне,  включая и достаточно низкие температуры.

Симисторные устройства плохо работают с реактивной нагрузкой, поэтому в трёхфазных стабилизаторах практически не применяются.

Критерии выбора

На выбор трёхфазного стабилизатора могут повлиять следующие факторы:

• Состояние (качество) входного напряжения;
• Мощность потребителей электроэнергии;
• Требуемая скорость выравнивания;
• Необходимая точность установки напряжения;
• Условия эксплуатации.

При выборе трёхфазного  стабилизатора следует заранее знать, какие минимальные и максимальные величины напряжения сети могут возникнуть в процессе эксплуатации. Допустимый разброс входных напряжений всегда указывается в технической документации на изделие.

Трёхфазные стабилизаторы, работающие по среднефазному напряжению, используются преимущественно с реактивной нагрузкой, поэтому требуемую мощность несложно подсчитать по формуле. Стабилизаторы, представляющие собой три отдельных блока (по одному для каждой фазы), могут работать с любыми нагрузками. В каждом случае подсчёт мощности следует выполнять очень тщательно.

Если важным критерием является скорость стабилизации, то от использования сервоприводного электродинамического стабилизатора придётся отказаться. В этом случае подойдёт релейный трёхфазный стабилизатор, а если эксплуатация прибора подразумевает неотапливаемое помещение и работу при низкой температуре, то электронный стабилизатор.

Если наоборот, важна высокая точность установки, а скорость стабилизации менее важна, то электромеханический трёхфазный стабилизатор будет оптимальным вариантом.

Практически все модели современных стабилизаторов оборудуются системой «байпас». При нормальной величине напряжения сети нагрузка подключается к ней напрямую, минуя схему стабилизатора. При отклонении напряжения в ту или иную сторону, питание потребителей начинает осуществляться через стабилизатор.

Конструктивно, трёхфазный стабилизатор напряжения может быть выполнен в виде вертикальной напольной стойки, но могут быть устройства и с настенным креплением. Некоторые модели мощных стабилизаторов напряжения могут иметь систему принудительного воздушного охлаждения, что заметно облегчает режим работы трансформаторов и мощных полупроводниковых приборов.

Подключение трёхфазного стабилизатора

Подключение трёхфазного стабилизатора напряжения не является слишком сложной задачей, но если человек не имеет элементарных знаний и опыта в электротехнике, то лучше поручить это дело специалистам. Трёхфазный стабилизатор напряжения состоит из трёх отдельных блоков. На задней панели каждого блока расположена винтовая колодка со следующими обозначениями:

• L (фаза) вход;
• L (фаза) выход;
• N (ноль).

Бытовой стабилизатор устанавливается после входного автомата и счётчика. Каждая из трёх фаз подключается к соответствующей клемме каждого блока. Клеммы «ноль» всех блоков соединяются между собой. Клеммы «фаза-выход» подключаются к автоматам нагрузки. Подробная схема подключения всегда имеется в техническом описании, с которым следует тщательно ознакомиться, поскольку каждая модель стабилизатора может иметь некоторые конструктивные особенности.

Стабилизаторы от компании «Энергия»

Трёхфазный стабилизатор напряжения 15 кВт «Энергия HYBRID СНВТ 15 000/3» представляет собой оригинальное техническое решение, объединяющее в одном устройстве два принципа стабилизации напряжения – электродинамический (сервоприводный) и релейный. Прибор обеспечивает устойчивую работу в диапазоне напряжения сети от 105 до 280В и гарантирует установку напряжения 220±3%.

Стабилизатор может использоваться на даче, в загородных жилых домах, офисах и небольших производственных предприятиях. Прибор выполнен в виде вертикальной стойки и оснащён всеми видами защиты.

При выборе трёхфазных стабилизаторов следует обращать внимание преимущественно на российские разработки, поскольку они, в отличие от зарубежных производителей, полностью адаптированы для эксплуатации в наших условиях.

Источник: http://nabludaykin.ru/kak-vybrat-tryoxfaznyj-stabilizator-napryazheniya/

Что такое стабилизатор напряжения и для чего он нужен

Стабилизатор сетевого напряжения 220В — это устройство, которое выравнивает напряжение из питающей сети, до определенного значения, и отдаёт потребителям стабильные 220 вольт, независимо от скачков и просадок на линии.

Установка такого прибора обеспечит защиту электрических приборов от ненормальных режимов работы, таких как перепады напряжения в сети и высокий или низкий его уровень.

В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип работы стабилизаторов напряжения, а также разновидности данных устройств и область их применения.

Определение

Стабилизатор напряжения (СН) — это устройство, предназначенное для преобразования входного нестабильного напряжения из электросети: заниженного, завышенного или с периодическими скачками, в стабильное по величине на выходе устройства и подключенных к нему электроприборах.

Перефразируем для чайников: стабилизатор делает так, чтобы для подключенных к нему приборов напряжение всегда было одинаковым и близким к 220В независимо от того, каким оно поступает на его вход: 180, 190, 240, 250 Вольт или вообще плавает.

Отметим, что 220В или 240В это стандартная величина для РФ, Беларуси, Украины и так далее. Но в некоторых странах ближнего и дальнего зарубежья оно может быть другим, например 110В. Соответственно «наши» стабилизаторы там работать не будут.

Стабилизаторы бывают разных видов: как для работы в цепях постоянного тока (линейные и импульсные, параллельного и последовательного типов), так и для работы в цепях переменного тока. Последние часто называют «стабилизаторы сетевого напряжения» или просто «стабилизаторы 220В». Если говорить простым языком, то такие стабилизаторы подключают к электросети, а уже к нему подключают потребители.

В быту СН используют для защиты как отдельных приборов, например, для холодильника или компьютера, так и для защиты всего дома, в этом случае мощный стабилизатор устанавливается на ввод.

Классификация

Конструкция стабилизаторов зависит от физических принципов, на которых они работают. В связи с этим они подразделяются на:

• электромеханические;
• феррорезонансные;
• инверторные;
• полупроводниковые;
• релейные.

По количеству фаз могут быть однофазными и трехфазными. Большой диапазон мощностей позволяет выпускать стабилизаторы как для дома, так и для небольших бытовых приборов:

• для телевизора;
• для газового котла;
• для холодильника.

Так и для для крупных объектов:

Стабилизаторы достаточно энергоэффективны. Потребление электроэнергии составляет от 2 до 5%. Некоторые стабилизирующие устройства могут иметь дополнительные защиты:

Принцип действия

Стабилизаторы напряжения бывают разных типов, каждый из которых отличается принципом регулирования. Эти отличия мы рассмотрим далее. Если обобщить принцип работы и структуру всех типов, то стабилизатор сетевого напряжения состоит из 2 основных частей:

1. Система управления — отслеживает уровень входного напряжения и даёт команду силовой части увеличить или уменьшить его, чтобы на выходе получились стабильные 220В в пределах установленной погрешности (точности регулирования). Эта погрешность лежит в пределах 5-10% и у каждого прибора отличается.
2. Силовая часть — в сервоприводных (или сервомоторных), релейных и электронных (симисторных) — это автотрансформатор, с помощью которого входное напряжение повышается или понижается до нормального уровня, а в инверторных стабилизаторах, или как их еще называют «с двойным преобразованием» — используется инвертор. Это устройство, которое состоит из генератора (ШИМ-контроллер), трансформатора и силовых ключей (транзисторов), которые пропускают или отключают ток через первичную обмотку трансформатора, формируя выходное напряжение нужной формы, частоты и, что самое главное — величины.

Если напряжение на входе в норме, то у некоторых моделей стабилизаторов есть функция «байпас» или «транзит», когда входное напряжение просто подаётся на выход до тех пор, пока не выйдет из заданного диапазона. Например, от 215 до 225 вольт будет включен «байпас», а при больших колебаниях, допустим, при просадке до 205-210В — система управления переключит цепь на силовую часть и начнет регулировку, повысит напряжение и на выходе будут уже стабильные 220В с заданной погрешностью.

https://www.youtube.com/watch?v=7-lLhI3kcBk

Плавная и самая точная регулировка выходного напряжения у инверторных СН, на втором месте — сервоприводные, а у релейных и электронных регулировка происходит ступенчато, и точность зависит от количества ступеней. Как упоминалось выше, лежит в пределах 10%, чаще около 5%.

Кроме упомянутых выше двух частей в стабилизаторе напряжения 220В есть и блок защиты, а также источник вторичного электропитания для цепей системы управления, тех же защит и других функциональных элементов. Общее устройство наглядно демонстрирует картинка ниже:

В то же время схема работы в простейшей форме выглядит так:

Вкратце рассмотрим, как работают стабилизаторы напряжения основных типов.

Сервоприводные

Основные элементы сервостабилизаторов это автотрансформатор и сервомотор. При отклонении напряжения от нормы контроллер отдает сигнал сервомотору, который переключает нужные обмотки автотрансформатора. В итоге применения такой системы обеспечивается плавное регулирование и точность до 1% от общего диапазона.

В сервоприводном СН один конец первичной обмотки трансформатора подключен к жесткому ответвлению автотрансформатора, а второй конец первичной обмотки подключен к подвижному контакту (графитовой щетке), который передвигается серводвигателем. Один вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к входному источнику питания, а второй вывод подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Плата управления сравнивает входное и опорное напряжение. При любых отклонениях от заданных вступает в работу сервопривод. Он перемещает щетку по ответвлениям автотрансформатора. Серводвигатель будет продолжать работать, пока разность между опорным и выходным напряжением станет равным нулю. Весь этот процесс, от поступления электроэнергии плохого качества до выхода стабилизированного тока, проходит за десятки миллисекунд и ограничен скоростью перемещения щетки сервоприводом.

Сервоприводные стабилизаторы сетевого напряжения производят в различном исполнении.

1. Однофазные. Состоят из одного автотрансформатора и одного сервопривода.
2. Трехфазные. Подразделяются на два типа. Сбалансированные – имеют три трансформатора и один сервопривод и одну цепь управления. Регулирование осуществляется на всех трех фазах одновременно. Используются для защиты трехфазных электрических аппаратов, станков, приборов. Несимметричные – имеют три автотрансформатора, три серводвигателя и три цепи управления. То есть стабилизация происходит в каждой фазе, независимо друг от друга. Область применения: защита электрооборудования зданий, цехов, промышленных объектов.

Достоинства сервоприводных стабилизирующих устройств:

• быстродействие;
• высокая точность стабилизации;
• высокая надежность;
• стойкость к перенапряжениям;

Недостатки:

• нуждаются в периодическом обслуживании;
• требуют минимальных навыков настройки устройства.

Инверторные

Основным отличием этого типа СН является отсутствие подвижных частей и трансформатора. Регулирование напряжения осуществляется методом двойного преобразования. На первом этапе входной переменный ток выпрямляется и проходит через фильтр пульсаций, состоящий из конденсатора. После этого выпрямленный ток поступает на инвертор, где опять преобразуется в переменный и подаётся в нагрузку. При этом выходное напряжение стабильно как по величине, так и по частоте.

В следующем ролике вы узнаете о принципе работы одного из вариантов реализации преобразователя напряжения из 12В постоянного тока, в 220В переменного тока. Который от инверторного стабилизатора напряжения отличается в первую очередь входным напряжением, в остальном принцип работы во многом похож и видео позволит понять как работает этот тип устройств:

Достоинства:

• быстродействие (самое высокое из перечисленных);
• большой диапазон регулируемого напряжения (от 115 до 300В);
• высокий коэффициент полезного действия (более 90%);
• бесшумная работа;
• малые габариты;
• плавное регулирование.

Недостатки:

• уменьшение диапазона регулирования при увеличении нагрузки;
• высокая стоимость.

Вот мы и рассмотрели, как работает стабилизатор напряжения, для чего он нужен и где применяется. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-stabilizator-napryazheniya-i-dlya-chego-on-nuzhen.html

Стабилизатор напряжения для дома и дачи — принцип работы

Преждевременному выходу из строя электроприборов могут посодействовать скачки и перепады в напряжении электрической сети, как это часто случается у населения, проживающего в частных домах и дачах. “Лекарством” для потребителей был и остается стабилизатор напряжения сети — этот неусыпный «доктор» постоянно заботится о стабильности напряжения в электросети, чтобы “сердце” каждого прибора билось ровно.

Всем известно, скачки напряжения в электрической сети могут привести к фатальному исходу дорогостоящей аппаратуры, что бывает очень досадно. Стабилизатор напряжения продлевает «жизнь» электроприборов — это радует и экономит бюджет. А что если выйдет из строя компьютер? Это может грозить потерей важной информации. Кто будет покрывать убытки?

Разновидности стабилизатора напряжения

• Компенсационные стабилизаторы напряжения — самые надежные. У таких видов стабилизатора высокое быстродействие. Устанавливается для защиты более дорогостоящей и в то же время капризной техники.
• Электромеханический стабилизатор напряжения — относительно недорогие по причине медленнодействия. Устанавливается для защиты индивидуального оборудования.
• Статический стабилизатор напряжения — относится к среднему звену, между компенсационным и электромеханическим. Устанавливается для защиты сети в том случае, когда сеть претерпевает частые скачки напряжения.

Стабилизатор напряжения нужно использовать по нескольким причинам

• Для обеспечения стабильности работы бытовой и офисной техники.
• Для обеспечения высокой точности приборов с повышенными требованиями к устойчивости напряжения.
• Для продления срока службы дорогостоящего оборудования.

На приборе устанавливаются параметры от пониженного 160V и повышенного 260V, именно в этих пределах прибор будет выводить на стабильные 220V. Если  напряжение выходит за установленные пределы, прибор отключит сеть.

стабилизаторы напряжения сети

Выбор стабилизатора напряжения

Рассчитайте коэффициент одновременности работы всех электроприборов, затем прибавьте запас примерно 20% от всего потребления. Допустим, расход электроэнергии 3,5 кВт — трансформатор понадобится на 5 кВт.

Такой запас необходим на тот случай, если произошло отключение питания и при ее последующем включении понадобится некоторый разгончик. Дело в том, что многие электроприборы потребляют больше электроэнергии на стадии запуска чем в обычном режиме работы.

Нельзя допускать, чтобы суммарная мощность потребления энергии превзошла допустимую мощность стабилизатора, иначе устройство может сгореть.

Обязательно прочтите подробные статьи про стабилизаторы (как их подключить, схемы УЗО, как выбрать) :

Какой именно стабилизатор напряжения установить в доме или на даче? В первую очередь, постарайтесь провести дополнительное исследование, так как рынок насыщен предложениями от брэндовых производителей до неизвестных, подлежащих сомнению фирм производителей. После таких изысканий  приобретайте прибор, исходя из финансовых возможностей и целеустремленных желаний.

Про разделительный трансформатор подробно расписано в статье: «Разделительный трансформатор 220В/220В«

Источник: http://electric-tolk.ru/stabilizator/

Что такое линейный стабилизатор напряжения?

Рассмотрим основы линейных стабилизаторов напряжения в этом кратком учебном обзоре.

Электронные системы обычно получают напряжение питания, превышающее напряжение, которое требуется для схемы системы.

Например, батарея 9 В может использоваться для питания усилителя, которому требуется напряжение в диапазоне от 0 до 5 В, или две последовательно соединенные батареи по 1,5 В могут обеспечивать питание для цепи, которая включает в себя цифровую логику с уровнями 1,8 В.

В таких случаях нам необходимо отрегулировать подаваемое питания, используя компонент, который принимает более высокое напряжение и выдает более низкое напряжение.

Одним из наиболее распространенных способов достижения такого типа регулирования является использование линейного стабилизатора напряжения.

Рисунок 1 – Схема линейного стабилизатора с фиксированным выходным напряжением

Как работает линейный стабилизатор напряжения?

Линейные стабилизаторы напряжения, также называемые LDO (low-dropout linear regulator) или линейными стабилизаторами с малым падением напряжения, используют транзистор, управляемый цепью отрицательной обратной связи, для создания заданного выходного напряжения, которое остается стабильным, несмотря на изменения тока нагрузки и входного напряжения.

Базовый линейный стабилизатор с фиксированным выходным напряжением представляет собой трехвыводное устройство, как показано на схеме выше. Некоторые линейные стабилизаторы позволяют регулировать выходное напряжение с помощью внешнего резистора.

Недостатки линейных регуляторов напряжения

Серьезным недостатком линейных стабилизаторов является их низкая эффективность во многих применениях.

Транзистор внутри стабилизатора, который подключен между входном и выходным выводами, работает как переменное последовательное сопротивление; таким образом, высокая разность входного и выходного напряжений в сочетании с высоким током нагрузки приводят к значительному рассеиванию мощности. Ток, необходимый для работы внутренней схемы регулятора, обозначенный на схеме IGND, также способствует увеличению итогового рассеивания мощности.

Возможно, наиболее вероятный режим отказа в схемы линейного стабилизатора обусловлен еще и тепловыми, а не только электрическими факторами.

Мощность, рассеиваемая микросхемой стабилизатора, приведет к повышению температуры компонентов, и без соответствующих путей, позволяющих отводить тепло от стабилизатора, температура в конечном итоге может стать достаточно высокой, чтобы серьезно ухудшить его рабочие характеристики или вызвать отключение при перегреве. Эта важная тема освещена в статье о тепловом проектировании для линейных стабилизаторов.

Применение линейных стабилизаторов напряжения

Хотя линейные стабилизаторы обычно уступают по эффективности импульсным стабилизаторам, они всё ещё широко используются по нескольким причинам. Основными преимуществами являются простота использования, низкий уровень шума на выходе и низкая стоимость. Единственными внешними компонентами, которые требуются большинству линейных стабилизаторов, являются входной и выходной конденсаторы, а требования к их емкости достаточно гибкие, чтобы сделать задачу проектирования очень простой.

Заключение

Данная статья предназначена для быстрого получения информации. Что нужно знать о линейных стабилизаторах напряжения? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Оригинал статьи:

• Robert Keim. What Is a Linear Voltage Regulator?

Теги

LDO (low-dropout linear regulator) / Линейный стабилизатор с малым падением напряженияЛинейный стабилизаторЛинейный стабилизатор напряженияОбучениеСтабилизатор напряжения

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.

Источник: https://radioprog.ru/post/802