Выбор стабилизатора напряжения

Выбирая стабилизатор для работы с конкретным устройством или для использования его на вводе электроэнергии в дом, критерии выбора остаются одинаковые.

В зависимости от типа сети выбирается для 220 вольт однофазное, а для 380 вольт трёхфазное устройство. Немаловажный параметр — диапазон входного напряжения, так как при выходе из этого предела стабилизатор будет отключать подсоединённую к нему нагрузку или выключаться сам. Чтобы его правильно выбрать, необходимо знать разброс напряжения в электрической сети. Узнать его можно с помощью замеров величины сигнала в разное время суток на протяжении нескольких дней.

При выборе стабилизатора напряжения для дома учитывается не только тип приборов, нуждающихся в защите, но и их пиковая мощность. Её значение берётся с запасом не менее пятнадцати процентов и высчитывается путём сложения мощности всех приборов, подключённых к стабилизатору. Активная мощность всегда указывается в ваттах (Вт), а полная в вольт-амперах (ВА). Соотносятся они между собой как 1ВА=0,6 — 0,8 Вт. Необходимо понимать, что двигатели имеют пусковые токи и мощность устройств стабилизации при использовании асинхронных электродвигателей, компрессоров, насосов, должна в 3−4 раза превышать рабочую мощность потребителей.

Отдавая предпочтения виду устройства, учитывается, что электромеханические модели подойдут для защиты высокоточной техники. Релейные и тиристорные для линий, на которых возникают значительные скачки напряжения, а требования к точности стабилизации не является основным фактором. Например, это чувствительные к отклонениям значений напряжения узлы электроники, устанавливаемые в холодильниках, морозильниках и тому подобной технике, имеющей в своей конструкции пусковые двигатели.

Согласно статистике, к наиболее востребованным приборам на рынке, заслужившим доверие покупателей, относят следующих производителей:

• APC;
• Luxeon;
• Ресанта;
• Powercom;
• RUCELF;
• Энергия;
• Logicpower.

Приобретая устройство от известных брендов, потребитель получает не только соответствие заявленных параметров с реальными характеристиками, но и обеспечение гарантийной и послегарантийной сервисной поддержки. Почти все устройства стабилизации напряжения оснащаются информативными экранами, на которые может выводиться: величина входного и стабилизированного напряжения, значение потребляемой мощности, форма сигнала и тому подобное.

Выжимка. Самый сок статьи

Информация ниже, дана в «среднем», но каждая конкретная модель может выходить за рамки «среднего».

Релейные приборы: быстрее сервоприводных и шире по диапазону, но регулирование ступенчатое, т.е. на лампах накаливания могут быть видны переключения ступеней (в виде мерцания). Издают негромкие щелчки при переходе со ступени на ступень (

• Надежные и простые устройством, самые недорогие.
• Применять лучше там, где частые скачки напряжения или диапазон отклонений достаточно широк.
• Срок службы: ~10 лет.
• Гарантия: обычно 1 год.

Примеры серий: Ресанта АСН, Ресанта СПН, Ресанта Lux АСН, Rucelf SRWII, Rucelf SRFII, Rucelf SRV, Энергия АРС, Энергия АСН, Энергия Voltron, IEK, Uniel, Эра, Полигон Каскад, Зорд и др.

Сервоприводные приборы: плавное регулирование, т.к. нет ступеней, немного медленнее релейных, но выше точность. Есть токосъемник и он подвержен износу, а также издает звук при передвижении (

В быту комфортнее релейных.
Применять лучше там, где длительные просадки или превышения напряжения.
Срок службы: ~10 лет.
Гарантия: обычно 1 год.

Примеры серий: Ortea Vega, Ortea Antares, Ortea Orion, Rucelf SDW, Rucelf SDF, Sturm, Полигон Сатурн, Ресанта АСН ЭМ и др.

Гибридные приборы: большую часть времени работают в сервоприводном режиме, а релейный – вспомогательный для расширения диапазона. Если не можете определиться между первыми двумя, то этот вариант для вас.

• В быту комфортнее релейных.
• Применять лучше там, где длительные отклонения напряжения.
• Срок службы: ~10 лет.
• Гарантия: обычно 1 год.

Пример серии: Энергия Hybrid.

Электронные приборы: очень быстрые и бесшумные, высокоточные, способны терпеть большие перегрузки 150-180% от номинала. Дороже первых трех типов.

• Очень комфортны в быту.
• Подходят под любые сценарии применения, но мощность начинается, примерно, от 5 кВт.
• Срок службы ~10 лет.
• Гарантия: может доходить до 3-5 лет.

Примеры серий: Lider, Энергия Classic / Ultra, Энергия Premium, Ortea Gemini, Ortea Aquarius, Progress G, Progress SL, Progress SL-20, Progress T-20, Progress L, Progress T, Статус и др.

Инверторные приборы: очень точные и работают в широком диапазоне, выдают т.н. «чистый синус». Шум от работы 20-30 дБ. Наиболее дорогие и пока, небольшой выбор серий на рынке.

• Вполне комфортны в быту.
• Подходят под любые сценарии применения, мощность от небольших до, примерно, 30 кВт.
• Срок службы ~10 лет.
• Гарантия: обычно 1 год.

Пример серии: Штиль Инстаб.

Принцип работы современных бытовых феррорезонансных стабилизаторов напряжения

Эти устройства есть смысл условно разделить на старого и нового образца, так как имеют немного разные недостатки и электрические элементы. Все они отчасти относятся к накопительным и плавно выравнивают напряжение. Они в корне отличаются от всех предыдущих, и не обязательно нуждаются в блоке управления, так как в его трансформаторе и других деталях происходят самотечные физические процессы.

Не имея углубленных знаний в физике, очень сложно понять то, как работает феррорезонансный стабилизатор напряжения, но что доступно для понимания – это то, что в основе его лежит автотрансформатор и другие ему подобные элементы – дросселя, которые взаимодействуют между собой, компенсируя недостаток или убавляя избыток напряжения в заданных пределах.

Стоит упомянуть, что до сих пор (2016), на радиорынках имеется большое разнообразие феррорезонансных стабилизаторов советского производства 80-90х годов – «Украина», «Эльбрус», «СНБ» — весьма долговечных и высокоточных устройств, при копеечной стоимости. Со славным советским качеством, как показали годы наблюдений, уже мало что сравнится.

Автотрансформатор (А) с первичной и вторичной обмотками; входной насыщаемый дроссель (Б); второй токосъемный дроссель (В); конденсатор 250в (Г); предохранитель 220в (Д); лампа индикатора работы (Е). Первичная обмотка трансформатора (1-А); первичная обмотка дросселя (1-Б); вторичная обмотка автотрансформатора (2-А); вторичная, компенсационная обмотка насыщаемого дросселя (2-Б).

Дроссель в данном случае – это, кратко говоря, устройство, которое направлено на понижение/повышение характеристик напряжения. С технической стороны, он состоит из обмотки на металлическом сердечнике и напоминает по многим признакам трансформатор.

Смотря на принципиальную схему, можно заметить, как взаимосвязан трансформатор (А) с дросселем (Б). Через первичную обмотку дроссель подключен к трансформатору, в свою очередь, из вторичной обмотки трансформатора идет подключение на компенсационную вторичную обмотку дросселя. Далее, из нее идет выход на второй дроссель, соединенный с конденсатором. На этом участке происходит резонанс, а далее – токосъем на выход устройства.

Преимущества – высокая надежность, высокая точность выходного напряжения, плавная коррекция, невысокая стоимость устройств советского производства. В нем нет электромеханических запчастей, поэтому ломаться нечему за исключением конденсатора (и то в советских моделях он масляный, практически «вечный»).

Недостатки – низкий диапазон входного напряжения, долгое время коррекции при резких упадках, сильный шум (гул) от работы на низкочастотных (звуковых) частотах в 50 Гц. В наилучших современных модификациях эти недостатки облегчены, но стоимость их настолько высока, что многим кажется выгоднее приобрести ИБП со встроенным онлайн стабилизатором инверторного типа.

Нюансы при расчете мощности бытового стабилизатора напряжения

Если речь идет о стандартном напряжении 220 В, то мощность стабилизатора рассчитывается путем складывания всех мощностей эксплуатируемых приборов. Предостерегаю вас: в интернете есть множество таблиц со значениями мощностей электроприборов в формате: /наименование прибора/мин./макс. мощность/ — не всегда стоит руководствоваться ими.

К примеру, мощность телевизора в таблице заявлена от 100 Вт, но с учетом, что уже давно выпускаются не кинескопные, а жидкокристаллические дисплеи, то мощность может составлять и 30 Вт, с одинаковой диагональю. Кроме того, с некоторых по после, появилась техника энергоэкономного класса A+++, потребляющая в разы меньше.

Расчеты производите конкретно по данным из паспорта каждого прибора. Если у вас целый дом в несколько этажей и большое семейство, разница в необходимой мощности стабилизатора может быть колоссальна. И это притом, что практически никогда не бывает, чтобы он работал на всю мощность, ведь вряд ли так совпадет, что одновременно включат все приборы в доме – то есть, с учетом всех приборов впритык выбранный стабилизатор уже сам по себе, теоретически, имеет запас.

Принцип работы современных бытовых релейных стабилизаторов напряжения

Данное устройство относится к электронным, ступенчатого (дискретного) принципа работы. Отличием от других ступенчатых стабилизаторов является то, что в данном используются электромагнитные реле в качестве переключателей. А в остальном, аппарат состоит из такого же блока управления с процессором и автотрансформатора с различным количеством вторичных обмоток, как и другие разновидности этого рода устройств.

Принцип работы таков: блок управления производит контроль напряжения на входе и в зависимости от его значения, подключает или отключает те или иные вторичные обмотки автотрансформатора. При этом современного образца релейный стабилизатор напряжения имеет не менее четырех ступеней стабилизации. В таком приборе соответственно, имеется четыре реле и автотрансформатор на четыре вторичные катушки.

Вы можете видеть блоки (и их основное содержимое), из которых состоит вся схема релейного стабилизатора напряжения: А – автотрансформатор с четырьмя вольтодобавочными, двумя вольтопонижающими катушками; Б – блок анализа и управления напряжением; В – блок релейных исполнительных элементов; Г – блок индикации (Вольтметр, Амперметр, вкл/выкл); Д – объединяющая шина.

Выше представлен простенький современный, управляемый микропроцессором PIC12F675, шести ступенчатый релейный стабилизатор напряжения схема которого рассчитана на корректирование перепадов напряжения 140-260 В. Комплектация устройства вмещает индикаторы – вольтметр, амперметр, светодиод режима работы. Принцип действия этого устройства следующий.

Автотрансформатор (А) имеет шесть обмоток, каждая из которых выдает напряжение от -20 до +40% от номинальных 220 В, чем восполняется той или иной величины упадок напряжения, или понижается скачок. Блок управления (Б) на основе микропроцессора, производит анализ характеристик входного сетевого тока (вольтаж/ампертраж), на основе которых подает сигнал управления в релейный исполнительный блок (В). В качестве сигнала может подаваться ток таким напряжением, при котором срабатывает реле.

Далее, в зависимости от значения упадка, блок управления (Б) подает сигнал тому или другому реле, отвечающему за подключение соответствующей вольтодобавляющей катушки; при этом предыдущее отключается. Реле замыкает катушку и на выходе появляется необходимое количество Вольтов.

Точно такая же процедура происходит и при скачках напряжения (в данном случае до 260 В). Только задействуется не вольтодобавочная, а вольтопонижающая обмотка, и таким образом, при скачке в 260 В, подключается обмотка -40% (-44 В), которая выдает 216 В. При большем повышении напряжения в сети, блок управления просто отключает питание.

Преимущества стабилизатора, работающего на реле, состоят в низкой стоимости. Они в большей степени предназначены для сегмента бытовой техники, не требующей высокоточной корректировки напряжения (холодильники, микроволновки и т. д.), и прекрасно справляются со своей задачей.

Недостатки – не подходят для высокоточной чувствительной электронной техники, в том числе некоторой зарубежной ТВ/Аудио техники и компьютеров. Кроме того, исполнительные механизмы – реле, которые бывает, залипают, при частой работе быстро выходят из строя. Плюс к тому, их работа сопровождается щелчками, слышными в помещении.

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:

• промышленных агрегатов (например, трехфазные промышленные стабилизаторы Сатурн);
• цехов, зданий.

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

• от перенапряжений;
• от перегрузок;
• от коротких замыканий;
• от перепадов частоты.

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения феррорезонансного типа

К преимуществам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

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

К недостаткам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

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

Характеристики видов стабилизаторов напряжения, преимущества/недостатки

Современные стабилизаторы, рассчитанные для работы с бытовым однофазным переменным током, по принципу действия делятся на: корректирующие и накапливающие – какой стабилизатор лучше для дома, зависит от конкретных требований. Мы попробовали составить сравнительную таблицу характеристик различных видов стабилизаторов, на основе общих данных, которые удалось найти.

Стабилизаторы корректирующего действия в большинстве случаев состоят из блока управления, который реагируя на повышение/понижение напряжения в сети, задействует ту или иную (понижающую/повышающую напряжение) обмотку специального устройства – трансформатора.

Накапливающего действия стабилизаторы работают за счет накопленного в емкости некоторого количества тока и генерируют из него ток необходимых параметров. К таковым же условно можно отнести ИБП, которые к тому же, некоторое время дают заряд из встроенной батареи, когда подача электричества прекращается полностью.