Учитывая низкое качество поставляемой энергоснабжающими организациями
потребителю электроэнергии, использование стабилизаторов сегодня
становится актуальным. Пониженное напряжение сети является наиболее
частой проблемой, оказывающей негативное влияние на работу бытовой
техники. Повышенное напряжение, при сильном скачке, способно даже стать
причиной пожара. В настоящее время многими потребителями используется
дорогостоящая бытовая аппаратура, нуждающаяся в качественном
электропитании. Практически единственной и недорогой защитой подобного
оборудования являются стабилизаторы напряжения.
Стабилизатор напряжения переменного тока – это устройство,
автоматически поддерживающее напряжение в цепи потребителя с заданной
точностью.
Добиться идеальной стабилизации, естественно, невозможно, но ослабить
дестабилизирующее воздействие напряжения сети на бытовую аппаратуру не
только можно, но и необходимо.
Стабилизатор напряжения STAB-1000 |
КЛАССИФИКАЦИЯ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
По принципу действия стабилизаторы можно классифицировать следующим образом:
• стабилизаторы со ступенчатым регулированием;
• феррорезонансные стабилизаторы;
• электромеханические стабилизаторы с электроприводом;
• стабилизаторы с подмагничиванием трансформатора;
• системы с двойным преобразованием энергии;
• высокочастотные транзисторные регуляторы (стабилизаторы с дискретным ВЧ регулированием).
Наиболее широкое распространение в настоящее время получили
стабилизаторы напряжения со ступенчатым регулированием и
электромеханические (сервоприводные).
|
Стабилизаторы напряжения со ступенчатым регулированием. Принцип
регулирования напряжения — ступенчатый, основанный на автоматическом
переключении обмоток автотрансформатора при помощи электромеханических
реле или силовых ключей (тиристоров, симисторов).
|
Преимущества:
• быстродействие (время реакции на изменение входного напряжения составляет менее 30 мс);
• широкий диапазон входных напряжений;
• возможность работы в режиме холостого хода;
• отсутствие искажения синусоидальности формы выходного напряжения;
• высокое значение КПД.
Недостатки:
• cтупенчатое изменение выходного напряжения, ограничивающее точность
стабилизации. Добиться поддержания на выходе стабильного напряжения 220 В
практически невозможно. Но в этом и нет необходимости. Стандартом
предусмотрено отклонение напряжения в пределах ±10 % (198–242 В).
Поэтому следует обратить внимание, что если на индикаторе выходного
напряжения стабилизатора «застыла» цифра 220, то он, скорее всего,
неисправен!
Данный тип стабилизаторов — это оптимальное соотношение цена/качество
при применении в промышленности и быту. Исключение составляет
оборудование, для которого нужна высокая точность питающего напряжения.
Электромеханические стабилизаторы напряжения (сервоприводные)
представляют собой систему, состоящую из автотрансформатора,
серводвигателя и системы (блока) управления серводвигателя. Контроль
выходного напряжения осуществляется постоянно, и при отклонении его от
нормы изменяется величина напряжения, снимаемого с автотрансформатора и
подаваемого в нагрузку. Данная схема позволяет плавно регулировать
напряжение без прерывания фазы и без искажения синусоиды (что очень
важно для точной электронной техники). В электромеханических
стабилизаторах коммутация обмоток происходит за счет контактной щетки,
которую перемещает по обмотке сервомотор (электродвигатель). Поэтому
скорость стабилизации напряжения на выходе в таких стабилизаторах
зависит от электродвигателя и качества щеток. В стабилизаторах
напряжения специального назначения скорость стабилизации составляет ~110
В/сек, в обычных бытовых стабилизаторах время срабатывания может
достигать 3 секунд.
|
Преимущества:
• высокая точность регулирования;
• отсутствие помех;
• высокая перегрузочная способность;
• широкий диапазон регулирования.
Недостатки:
• низкое быстродействие (время реакции составляет около 1 секунды на 10 %
корректируемого напряжения; это означает, что при изменении входного
напряжения время, через которое на выходе установится нормальное
напряжение, может составить до 3 секунд);
• ограниченный ресурс (данные стабилизаторы имеют постоянный
механический щеточный контакт, что при постоянной эксплуатации приводит к
износу щеток и, как следствие, — к искрению из-за плохого контакта);
• наличие открытого скользящего электрического контакта, что ограничивает возможность их использования.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ФУНКЦИИ, ПРИНЦИП РАБОТЫ
Выходная мощность. Основным параметром стабилизаторов напряжения является выходная мощность.
Электрическая мощность — физическая величина, которая характеризует скорость передачи или преобразования электрической энергии.
Выходная мощность стабилизаторов, построенных на основе
автотрансформатора, определяется мощностью используемого
автотрансформатора. Трансформатор должен обеспечивать разницу между
входным и выходным напряжением. Поскольку мощность трансформатора
величина постоянная, то выходная мощность стабилизатора будет изменяться
в зависимости от разности между входным и выходным напряжением. Чем
больше разность напряжений, тем меньшую нагрузку сможет питать
стабилизатор.
Диапазон входного напряжения, то есть уровень напряжения сети, при котором стабилизатор обеспечивает выходное напряжение в заданных пределах:
- рабочий, когда входное напряжение находится в пределах, при
которых на выходе обеспечивается заявленная величина стабилизации,
например, 220 В ± 10 %;
- предельный, когда стабилизатор сохраняет работоспособность, но
напряжение на выходе отличается от заявленной величины в большую или
меньшую стороны в пределах 15-18 %). При напряжении на входе, выходящем
за рамки предельного, стабилизатор отключает электроприборы, сам
оставаясь подключенным к сети для контроля возможности подключения
электроприборов вновь в работу при возвращении питающей сети в рабочий
(предельный) диапазон напряжений.
Точность стабилизации выходного напряжения — это предельное
отклонение напряжения на выходе стабилизатора (например, 220 В ± 5 %
означает, что на выходе стабилизатора может быть напряжение от 209 до
231 В). Чем выше точность стабилизации, тем меньше разброс выходного
напряжения.
Принцип работы стабилизатора заключается в отслеживании изменений
входного напряжения и корректировке его на выходе в соответствии с
ситуацией.
ВЫБОР СТАБИЛИЗАТОРА
Чтобы узнать, действительно ли нужен вам стабилизатор, необходимо
оценить колебания напряжения в сети. Для этого желательно в течение
некоторого времени проводить замеры напряжения в сети, что позволит
оптимально подобрать необходимое оборудование. Если измерительный прибор
отсутствует, то явные признаки значительного изменения величины
напряжения в сети определяются по изменению накала ламп, отключению
техники или сбоях в ее работе.
Основные эксплуатационные характеристики, по которым рекомендуется выбирать стабилизатор напряжения:
• число фаз;
• мощность стабилизатора;
• диапазон входных напряжений;
• скорость срабатывания и точность стабилизации напряжения;
• дополнительные функции;
• способ крепления/установки, габариты, вес.
Трехфазные стабилизаторы рассчитаны на питание трехфазных
устройств (используются в основном на производственных предприятиях). В
жилом секторе (например, на дачных участках) при подведении трех фаз и
использовании стандартного бытового оборудования могут быть установлены
три однофазных стабилизатора.
Одной из главных характеристик стабилизаторов напряжения является мощность подключаемой нагрузки,
которая и служит основным критерием выбора той или иной модели
стабилизатора. Установка стабилизатора напряжения может быть
осуществлена для конкретного оборудования, а также для обеспечения
работы целого объекта. Поэтому при выборе стабилизатора напряжения
необходимо, прежде всего, учитывать суммарную мощность, потребляемую
подключенным к нему оборудованием. Полная мощность, потребляемая
прибором, состоит из активной и реактивной мощностей, и их соотношение
зависит от типа нагрузки. Данные о потребляемой мощности приборов
указываются, как правило, в техническом паспорте или инструкции по
эксплуатации.
При установке общего стабилизатора для питания группы потребителей или
для всего оборудования, находящегося в доме, необходимо учитывать также
вероятность одновременного включения всей бытовой техники. Техника,
имеющая в своем составе электродвигатели (холодильник, стиральная
машина, кондиционер, пылесос), характеризуется высокими пусковыми
токами. Помимо электродвигателей высокими пусковыми токами обладают
компрессоры и насосы. Пусковые токи могут превышать номинальную мощность
прибора в разы.
Поэтому рекомендуется выбирать модель стабилизатора с 20–30 % запасом от потребляемой мощности нагрузки.
Повышенное внимание следует обратить на рабочий диапазон стабилизатора.
Наиболее распространенным является диапазон входных напряжений 150–270
В. Если напряжение сети выходит за эти рамки, необходимо выбрать
стабилизатор с более широким диапазоном, например, 100–270 или 150–310
В. Также необходимо обратить внимание на точность поддержания прибором
выходного напряжения. В любом случае выходное напряжение стабилизатора
не должно выходить за пределы 198–242 В (220 В ± 10 %).
Для стабилизаторов со ступенчатым регулированием нормируется время переключения (не должно превышать 20 миллисекунд).
Важными дополнительными функциями стабилизатора могут быть:
• защита от короткого замыкания нагрузки (обеспечивает защиту
стабилизатора и сети соответственно в случае подключения неисправных
приборов);
• задержка включения устройств-потребителей (при возобновлении
электропитания в сети). Такая функция необходима при кратковременном
пропадании напряжения сети. Особой чувствительностью к подобным
проблемам обладает холодильная и климатическая техника, а также все
бытовые приборы, имеющие в своем составе электродвигатели. Функцию
задержки включения потребителей имеют практически все стабилизаторы (как
правило, 6–10 секунд), в некоторых моделях дополнительно предусмотрено
ступенчатое увеличение времени задержки (до 3 минут). Более того, при
возобновлении сетевого питания, после относительно длительного перерыва,
функция задержки блокирует одновременное включение в сеть всех
приборов, разгружая сеть и предотвращая перегрузку проводки;
• тепловая защита трансформатора (отключает нагрузку в случае перегрева
трансформатора, например, из-за длительной работы в режиме перегрузки);
• индикаторы (входного, выходного напряжения, перегрузки). Позволяют
потребителю осуществлять визуальный контроль режимов работы
стабилизатора.
Стабилизаторы мощностью более 3000 ВА подключаются к сети с помощью
клеммных колодок (максимальный допустимый ток стандартной бытовой
розетки 10 А или 16 А), менее мощные – с помощью стандартной вилки.
