ПРИЗНАЧЕННЯ СТАБІЛІЗАТОРІВ НАПРУГИ
Враховуючи низьку якість постачання електроенергії споживачам,
використання стабілізаторів напруги сьогодні стає актуальним. Знижена
напруга мережі є найчастішим чинником, що негативно впливає на роботу
побутової техніки. Підвищена напруга, під час сильного стрибка, здатна
стати навіть причиною пожежі. Як відомо, багатьма споживачами нині
використовується дорога побутова апаратура, що потребує якісного
електроживлення. Практично єдиним і недорогим захистом подібного
устаткування є стабілізатори напруги.
Стабілізатор напруги змінного струму – це пристрій, що автоматично підтримує напругу в мережі споживача із заданою точністю.
Досягти ідеальної стабілізації, звичайно, неможливо, проте ослабити
дестабілізуючу дію напруги мережі на побутову апаратуру не тільки можна,
а й необхідно.
Стабілізатор напруги STAB-1000 |
КЛАСИФІКАЦІЯ СТАБІЛІЗАТОРІВ НАПРУГИ
За принципом дії стабілізатори можна класифікувати таким чином:
• стабілізатори із ступінчастим регулюванням;
• ферорезонансні стабілізатори;
• електромеханічні стабілізатори з електроприводом;
• стабілізатори з підмагнічуванням трансформатора;
• системи з подвійним перетворенням енергії;
• високочастотні транзисторні регулятори (стабілізатори з дискретним ВЧ регулюванням).
Найширшого поширення нині набули стабілізатори напруги із ступінчастим регулюванням та електромеханічним (сервопривідні).
|
Стабілізатори напруги із ступінчастим регулюванням. Принцип
регулювання напруги – ступінчастий, заснований на автоматичному
перемиканні обмоток автотрансформатора за допомогою електромеханічних
реле або силових ключів (тиристорів, симісторів).
|
Переваги:
• швидкодія (час реакції на зміну вхідної напруги складає менше 30 мс);
• широкий діапазон вхідної напруги;
• можливість роботи у режимі холостого ходу;
• відсутність спотворення синусоїдальності форми вихідної напруги;
• високе значення ККД.
Недоліки:
• ступінчаста зміна вихідної напруги, що обмежує точність стабілізації.
Досягти підтримки на виході стабільної напруги 220 В практично
неможливо. Проте в цьому немає необхідності. Стандартом передбачено
відхилення напруги в межах ±10 % (198–242 В). Тому слід звертати увагу
на таке: якщо на індикаторі вихідної напруги стабілізатора «завмерла»
цифра 220, то він, швидше за все, несправний!
Цей тип стабілізаторів – оптимальне співвідношення ціна/якість при
застосуванні у промисловості та побуті. Виняток становить устаткування,
для якого потрібна висока точність живлячої напруги.
Електромеханічні стабілізатори напруги (сервопривідні) є
системою, що складається з автотрансформатора, серводвигуна і системи
(блоку) управління серводвигуна. Контроль вихідної напруги здійснюється
постійно, і при відхиленні його від норми змінюється величина напруги,
що знімається з автотрансформатора і подається на підключене
навантаження. Ця схема надає змогу плавно регулювати напругу без
переривання фази і без спотворення синусоїди (що дуже важливе для точної
електронної техніки). В електромеханічних стабілізаторах комутація
обмоток відбувається за рахунок контактної щітки, яку переміщає по
обмотці сервомотор (електродвигун). Тому швидкість стабілізації напруги
на виході у таких стабілізаторах залежить від електродвигуна та якості
щіток. У стабілізаторах напруги спеціального призначення швидкість
стабілізації складає ~110 В/сек, у звичайних побутових стабілізаторах
час спрацьовування може досягати 3 секунд.
|
Переваги:
• висока точність регулювання;
• відсутність перешкод;
• висока перевантажувальна здатність;
• широкий діапазон регулювання.
Недоліки:
• низька швидкодія (час реакції складає близько 1 секунди на 10 %
коригованої напруги; це означає, що при зміні вхідної напруги час, через
який на виході встановиться нормальна напруга, може скласти до 3
секунд);
• обмежений ресурс (ці стабілізатори мають постійний механічний щітковий
контакт, що під час постійної експлуатації призводить до зносу щіток і,
як наслідок, – до іскріння через поганий контакт);
• наявність відкритого ковзаючого електричного контакту обмежує можливість їхнього використання.
ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ, ФУНКЦІЇ, ПРИНЦИП РОБОТИ
Вихідна потужність. Основним параметром стабілізаторів напруги є вихідна потужність.
Електрична потужність – фізична величина, що характеризується швидкістю передачі або перетворення електричної енергії.
Вихідна потужність стабілізаторів, побудованих на основі
автотрансформатора, визначається потужністю використовуваного
автотрансформатора. Трансформатор повинен забезпечувати різницю між
вхідною і вихідною напругою. Оскільки потужність трансформатора величина
постійна, то вихідна потужність стабілізатора змінюватиметься залежно
від різниці між вхідною і вихідною напругою. Чим більше різниця напруги,
тим менше навантаження зможе живити стабілізатор.
Діапазон вхідної напруги, тобто рівень напруги мережі, за якої стабілізатор забезпечує вихідну напругу в заданих межах:
- робочий, коли вхідна напруга перебуває у межах, при яких на
виході забезпечується заявлена величина стабілізації, наприклад, 220 В ±
10 %;
- граничний, коли стабілізатор зберігає працездатність, але
напруга на виході відрізняється від заявленої величини у більший чи
менший бік у межах 15–18 %). Якщо напруга на вході виходить за рамки
граничноої, стабілізатор вимикає електроприлади, сам залишаючись
підключеним до мережі для контролю можливості підключення
електроприладів в роботу знову, коли живляча мережа повернеться в
робочий (граничний) діапазон напруги.
Точність стабілізації вихідної напруги – це граничне відхилення
напруги на виході стабілізатора (наприклад, 220 В ± 5 % означає, що на
виході стабілізатора напруга може бути від 209 до 231 В). Чим вище
точність стабілізації, тим менше коливання вихідної напруги.
Принцип роботи стабілізатора полягає у відстежуванні змін вхідної напруги і коригуванні його на виході відповідно до ситуації.
ВИБІР СТАБІЛІЗАТОРА
Щоб дізнатися, чи потрібний вам стабілізатор насправді, необхідно
оцінити коливання напруги у мережі. Для цього бажано протягом деякого
часу проводити виміри напруги в мережі, що надасть можливість оптимально
підібрати необхідне устаткування. Якщо вимірювальний прилад відсутній,
то явні ознаки значної зміни величини напруги у мережі визначаються за
зміною розжарювання ламп, відключенням техніки чи збоях в її роботі.
Основні експлуатаційні характеристики, за якими рекомендується вибирати стабілізатор напруги:
• число фаз;
• потужність стабілізатора;
• діапазон вхідної напруги;
• швидкість спрацьовування і точність стабілізації напруги;
• додаткові функції;
• спосіб кріплення/установки, габарити, вага.
Трифазні стабілізатори розраховані на живлення трифазних
пристроїв (використовуються в основному на виробничих підприємствах). У
житловому секторі (наприклад, на дачних ділянках) при підведенні трьох
фаз і використанні стандартного побутового устаткування можуть бути
встановлені три однофазні стабілізатори.
Однією з головних характеристик стабілізаторів напруги є потужність підключеного навантаження,
що й служить основним критерієм вибору тієї чи іншої моделі
стабілізатора. Встановлення стабілізатора напруги може бути здійснено
для конкретного устаткування, а також для забезпечення роботи цілого
об'єкту. Тому під час вибору стабілізатора напруги необхідно, передусім,
враховувати сумарну потужність, споживану підключеним до нього
устаткуванням. Повна потужність, споживана приладом, складається з
активної та реактивної потужностей, і їхнє співвідношення залежить від
типу навантаження. Дані про споживану потужність приладів вказуються, як
правило, у технічному паспорті або інструкції з експлуатації.
Під час встановлення загального стабілізатора для живлення групи
споживачів чи для всього устаткування, що є в будинку, необхідно
враховувати також вірогідність одночасного вмикання усієї побутової
техніки. Техніка, що має у своєму складі електродвигуни (холодильник,
пральна машина, кондиціонер, пилосос), характеризується високими
пусковими струмами. Окрім електродвигунів високі пускові струми мають
компресори і насоси. Пускові струми можуть перевищувати номінальну
потужність приладу в рази.
Тому рекомендується вибирати модель стабілізатора з 20-30 % запасом від споживаної потужності навантаження.
Підвищену увагу слід звернути на робочий діапазон стабілізатора.
Найпоширенішим є діапазон вхідної напруги 150–270 В. Якщо напруга мережі
виходить за ці рамки, необхідно вибрати стабілізатор з ширшим
діапазоном, наприклад, 100–270 або 150–310 В. Також необхідно звернути
увагу на точність підтримки приладом вихідної напруги. У будь-якому
випадку вихідна напруга стабілізатора не повинна виходити за межі
198–242 В (220 В ± 10 %).
Для стабілізаторів із ступінчастим регулюванням нормується час перемикання (не повинно перевищувати 20 мілісекунд).
Важливими додатковими функціями стабілізатора можуть бути:
• захист від короткого замикання навантаження (забезпечує захист
стабілізатора і мережі відповідно у разі підключення несправних
приладів);
• затримка увімкнення пристроїв-споживачів (якщо відновлюється
електроживлення в мережі). Така функція потрібна під час короткочасного
пропадання напруги мережі. Особливу чутливість до подібних проблем має
холодильна і кліматична техніка, а також усі побутові прилади, що мають у
своєму складі електродвигуни. Функцію затримки вмикання споживачів
мають практично усі стабілізатори (як правило, 6–10 секунд), у деяких
моделях додатково передбачено ступінчасте збільшення часу затримки (до 3
хвилин). Більш того, під час відновлення мережевого живлення, потім
відносно тривалої перерви, функція затримки блокує одночасне вмикання в
мережу усіх приладів, розвантажуючи мережу і запобігаючи перевантаженню
проводки;
• тепловий захист трансформатора (вимикає навантаження у разі
перегрівання трансформатора, наприклад, через тривалу роботу в режимі
перевантаження);
• індикатори (вхідної, вихідної напруги, перевантаження). Надають
споживачеві можливість здійснювати візуальний контроль режимів роботи
стабілізатора.
Стабілізатори потужністю понад 3000 ВА підключаються до мережі за
допомогою клемних колодок (максимальний допустимий струм стандартної
побутової розетки 10 А або 16 А), менш потужні – за допомогою
стандартної вилки.
