Почему стабилизатор. Стабилизаторы напряжения: типы, достоинства, выбор

Многие хоть раз слышали о стабилизаторах напряжения. Но что такое стабилизатор, представление имеют далеко не все люди. В этом материале мы расскажем, где применяется байпас, для чего он нужен и принцип его работы.

Сейчас в каждом доме или квартире много импортной техники, которая чувствительна к перепадам напряжения. Это в первую очередь компьютеры, холодильники, электронные платы автономных систем отопления, телевизоры, а также другие электроприборы. Для такого оборудования рекомендуется устанавливать дополнительные защитные устройства: стабилизаторы напряжения.

Назначение байпаса

Особенностью любой энергосистемы являются периодические скачки или более плавные колебания напряжения. На этот показатель влияет много факторов: количество потребителей на линии, изношенность кабелей и другое. В итоге потребитель, помимо пониженного напряжения получает периодические скачки напряжения (особенно в пиковые нагрузки). Чувствительные электронные платы очень требовательны к этому показателю и часто выходят из строя именно из-за понижения или резких скачков напряжения.

Вот для чего и нужен байпас – он стабилизирует напряжение, сглаживает резкие скачки и приводит его показатели к приемлемым значениям.

Типы защитных устройств

В зависимости от назначения и типа исполнения, принцип работы стабилизатора может существенно отличаться. Рассмотрим виды применяемых устройств.

Электромеханические

Принцип работы этого стабилизатора относительно прост: графитовые щетки при изменении входного напряжения перемещаются по обмотке трансформатора. Таким нехитрым способом изменяется и выходное значение.

На фотографии видно круглый регулирующий трансформатор с контактными площадками и вращающейся щеткой

В ранних моделях для перемещения щетки применялся ручной метод (при помощи переключателя). Это обязывало пользователей постоянно следить за показаниями вольтметра.

В современных моделях этот процесс автоматизирован при помощи небольшого электродвигателя, который при изменении входного значения и перемещает щетку по катушке трансформатора.

Из достоинств, которыми обладает этот байпас, стоит отметить надежность и простоту конструкции, высокий КПД. К недостаткам относят низкую скорость реагирования на изменение входных параметров. Кроме этого, механические детали быстро изнашиваются, поэтому такой стабилизатор требует периодического техобслуживания.

Электронные

Такой байпас полностью автоматизирован, а принцип работы устройства основан на переключении между обмотками при помощи тиристоров или симисторов. В электронном стабилизаторе за входным напряжением следит микропроцессор, а при изменении параметров дает команду на закрытие одной и открытие другой ступени. Таким образом, производится регулировка количества задействованных витков трансформатора, что влияет на выходные показатели напряжения.

Среди достоинств электронных стабилизаторов выделяют быстродействие, низкий уровень шума, компактные размеры устройства. Из недостатков стоит отметить ступенчатость регулирования и невысокую нагрузочную способность, которой обладает электронный байпас.

Феррорезонансные

Принцип работы феррорезонансных устройств основан на магнитном воздействии на ферромагнитные сердечники стабилизирующего трансформатора. Первый байпас, принцип работы которого основан на феррорезонансной стабилизации напряжения, был выпущен еще в середине 1960 годов. С тех времен данные устройства постоянно улучшались и совершенствовались. Современные феррорезонансные стабилизаторы обладают самым высоким быстродействием (всего 15–20 миллисекунд), высокой точностью регулирования – около 1%, и длительным сроком эксплуатации.

Кроме этого, в мощные устройства устанавливают специальные фильтры, для минимизации электромагнитных помех. Однако такие байпасы не нашли широкого применения в бытовых целях из-за высокой стоимости, больших размеров корпуса и непрерывного гула, который издает работающее устройство.

Обратите внимание! По методу установки различают местный или локальный байпас для подключения отдельного потребителя. Для подключения к электропроводке и защиты всей квартиры применяются стационарные стабилизаторы, отличающиеся высокой мощностью и производительностью.

Разобравшись с определением стабилизатора, приведем несколько рекомендаций, на что нужно обращать внимание при выборе этого устройства:

Мощность прибора. Следует учитывать не только мощность подключенного электроприбора, но и небольшой запас мощности, которым должен обладать правильно подобранный стабилизатор. Если байпас устанавливается на всю квартиру, запас мощности должен составлять около 30%;
Точность стабилизации. Хотя этот параметр во многом зависит от входных показателей, выбирайте устройства с минимальными паспортными данными (в пределах 1–3%);
Способ установки: может быть настенным с вертикальным или горизонтальным монтажом (для стационарных моделей), а также непосредственно возле отдельного электроприбора;
Также следует обращать внимание на компактность размеров и бесшумность работы устройства;
Цена. Специалисты не рекомендуют приобретать дешевые китайские модели. Это тот случай, когда не стоит экономить. Хорошее и надежное защитное устройство не может стоить дешево. Отдавайте предпочтение отечественным или проверенным европейским производителям;
Гарантия – немаловажный аспект выбора любого электрического оборудования. На китайские изделия гарантия не распространяется, тогда как устройства, купленные в специализированном магазине можно обменять при обнаружении брака или отремонтировать бесплатно (в течение гарантийного срока).

Важно! Большинство байпасов имеет однофазное подключение. Они предназначены для подключения к сети 220В непосредственно в квартире. Для трехфазного подключения применяются специальные стабилизаторы, рассчитанные для защиты всего коттеджа или промышленных площадок.

Теперь вы знаете, что такое байпас, для чего он нужен, узнали принцип работы всех видов стабилизаторов напряжения.

Многие люди сталкивались с резкими скачками напряжения, в результате которых все бытовые приборы в доме выходят из строя. Можно ли как-то их предотвратить и защитить дорогостоящие устройства от поломки? В этой статье мы разберем, , какие они бывают и как работают.

Современные электросети, к сожалению, не обеспечивают постоянное напряжение в розетке. В зависимости от места проживания, количества абонентов и мощности устройств на одной линии напряжение может сильно колебаться в пределах от 180 до 240 вольт.

Современный стабилизатор выглядит так

Но большинство нынешней электроники крайне негативно относится к подобным экспериментам, поскольку предел для нее скачки до +-10 вольт. К примеру, телевизор или компьютер может просто выключаться, если напряжение упадет до 210, что происходит достаточно часто, особенно в вечернее время.

Рассчитывать на то, что в ближайшие годы электросети будут модернизированы, не приходится. Поэтому гражданам нужно самостоятельно позаботиться о “выравнивании” напряжения и защите электросетей. Все, что для этого нужно — приобрести стабилизатор.

Что это такое

Стабилизатором называется устройство, которое выравнивает напряжение в сети, подавая на устройство необходимые 220 вольт. Большинство современных недорогих стабилизаторов работает в диапазоне +-10% от искомого показателя, то есть “выравнивая” скачки в диапазоне от 200 до 240 вольт. Если у вас наблюдаются более серьезные проседания, то нужно подбирать устройство подороже — некоторые модели способны “вытягивать” линию от 180 вольт.

Современные стабилизаторы напряжения это небольшие устройства, которые работают совершенно беззвучно, и не жужжат, как их “предки” из СССР. Они могут работать в сети 220 и 380 вольт (нужно подбирать при покупке).

Кроме падения напряжения качественные стабилизаторы “очищают” линию от мусорных импульсов, помех и перегрузок. Мы рекомендуем вам обязательно пользоваться подобными устройствами в быту, устанавливая их на входе в квартиру или, как минимум, на каждый важный бытовой прибор (котел, рабочий компьютер и пр). Но лучше все же не рисковать дорогой техникой, а приобрести нормальное выравнивающее устройство.

Теперь, когда вы знаете, подумайте, сколько денег он может вам сэкономить. Одновременно в квартире работает большое количество техники — стиральная машина, компьютер, телевизор, посудомойка, заряжается телефон и пр. Если произойдет скачок, то все это может выйти из строя, и ущерб будет нанесен на десятки, а то и сотни тысяч рублей. Доказать в суде, что причиной поломки техники стал скачок напряжения, практически невозможно, поэтому вам придется оплачивать ремонт и приобретать новую на свои деньги.

Принцип работы стабилизатора

Виды стабилизаторов

На данный момент существует три типа стабилизаторов, отличающихся друг от друга по принципу выравнивания:

Цифровые.
Релейные.
Сервоприводные.

Самыми практичными, удобными и надежными считаются цифровые или электронные устройства. Они работают за счет наличия тиристорных ключей. Основное достоинство таких систем — минимальное время срабатывания, абсолютная бесшумность, небольшие размеры. Из минусов — цена, они обычно на 30-50% дороже остальных устройств.

Релейные системы относятся к среднему ценовому сегменту. Они работают за счет коммутации силовых реле, включающих и выключающих соответствующие обмотки на трансформаторе. Релейные стабилизаторы напряжения для домасчитаются оптимальными. Основные плюсы устройства — доступные цены, быстрая скорость срабатывания. Минус — непродолжительный срок службы. Обычное реле выдерживает примерно 40-50 тысяч переключений, после чего контакты изнашиваются и начинают залипать. Если у вас довольно стабильная сеть, то релейная система проработает у вас несколько лет. Но если провалы случаются несколько раз в день, то оно может выйти из строя за полтора-два года.

Устройства сервоприводного типа имеют низкую стоимость и работают за счет изменения количества задействованных трансформатором витков. Их переключение происходит за счет движения сервопривода, переключающего контакт, как на реостате. Основной плюс этих систем — доступная цена. Минус — низкая надежность и долгое время срабатывания.

Как правильно выбрать

Теперь вы знаете, для дома. Рассмотрим, как правильно выбирать устройства.

Первым делом вам нужно определить, какое количество устройств одновременно будет работать. К примеру, если вы на кухне, то включаете электрочайник, микроволновку и посудомойку. В зале — это телевизор и компьютер, в ванной стиралка. При этом в квартире не выключаясь работает холодильник и котел индивидуального отопления — эти устройства также потребляют 200-300 ватт.

Узнать мощность устройств можно по паспорту. Но обязательно учитывайте, что производители указывают активную мощность, а не реальную.

Способ монтажа стабилизатора после счетчика

Внимание: для правильного подсчета надо знать полную мощность установки, а не ее рабочий режим. Холодильник при работе потребляет 100 ватт в час, но при старте двигатель требует 300-500 ватт реактивной энергии. Поэтому всегда берите устройство с запасом.

К примеру, потребление вашей квартиры составляет 2000 ватт. Это вполне реальная цифра для классической “двушки” с современной техникой, причем не оборудованной мощными потребителями типа бойлера, электродуховки и варочной поверхности. Чтобы учесть полную мощность, нужно добавить 20%. Также вы должны понимать, что если сеть просаживается на 20 вольт, то трансформатор теряет 20% своей мощности. В итоге суммарный запас достигнет 30-40%, и вам нужно будет приобретать стабилизатор мощностью 2000*0,4+2000=2800-ваттное устройство.

Это вся необходимая информация про стабилизатор напряжения: что это такое и как он работает вы теперь знаете. Осталось разобраться, как же его правильно подключить. Устанавливать его рекомендуется сразу за счетчиком, до электрического щитка, хотя можно цеплять и отдельно на нужные линии. Устройство необходимо заземлять, чтобы в случае проблем оно увело ток и защитило вашу технику. Для подключения лучше пригласить опытного электрика.

В статье расскажем что такое стабилизатор напряжения, применение, как работает и его различные типы с принципиальными схемами, а также мы поможем вам в выборе стабилизатора напряжения.

Применение стабилизаторов напряжения стало необходимостью для каждого дома. Различные типы стабилизаторов напряжения доступны в настоящее время с различными функциями и работами. Последние достижения в технологии, такие как микропроцессорные чипы и силовые электронные устройства, изменили стабилизаторы напряжения. Теперь они полностью автоматические, интеллектуальные и оснащены множеством дополнительных функций. Они также имеют сверхбыструю реакцию на колебания напряжения и позволяют своим пользователям дистанционно регулировать требования к напряжению, включая функцию пуска или выключения. Большой выбор стабилизаторов напряжения вы можете посмотреть и приобрести на Алиэкспресс, выбирайте любой подходящий.

Что такое стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от каких-либо изменений или колебаний на входе, то есть входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения заключается в защите электрических или электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и так далее) от возможного повреждения в результате скачков напряжения или колебаний, повышенного или пониженного напряжения.

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения). Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне. Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Мы можем увидеть различные типы стабилизаторов напряжения, доступных на рынке. Аналоговые и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения доступны от многих производителей. Благодаря растущей конкуренции и повышению осведомленности о безопасности устройств. Эти стабилизаторы напряжения могут быть однофазными (выход 220-230 вольт) или трехфазными (выход 380/400 вольт) в зависимости от типа применения. Регулирование желаемой стабилизированной мощности осуществляется методом понижения и повышения напряжения в соответствии с его внутренней схемой. Трехфазные стабилизаторы напряжения доступны в двух разных моделях, то есть моделях с сбалансированной нагрузкой и моделях с несбалансированной нагрузкой.

Они доступны в различных рейтингах и диапазонах
КВА. Стабилизатор напряжения нормального диапазона может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 200-240 вольт с усилением 20-35 вольт при питании от входного напряжения в диапазоне от 180 до 270 вольт. Принимая во внимание, что широкий диапазон стабилизатора напряжения может обеспечить стабилизированное напряжение 190-240 вольт с повышающим сопротивлением 50-55 вольт при входном напряжении в диапазоне от 140 до 300 вольт.

Они также доступны для широкого спектра применений, таких как специальный стабилизатор напряжения для небольших устройств, таких как телевизор, холодильник, микроволновые печи, для одного огромного устройства для всей бытовой техники.

В дополнение к своей основной функции стабилизаторы текущего напряжения оснащены многими полезными дополнительными функциями, такими как защита от перегрузки, переключение нулевого напряжения, защита от изменения частоты, отображение отключения напряжения, средство запуска и остановки выхода, ручной или автоматический запуск, отключение напряжения и так далее.

Стабилизаторы напряжения являются очень энергоэффективными устройствами (с эффективностью 95-98%). Они потребляют очень мало энергии, которая обычно составляет от 2 до 5% от максимальной нагрузки.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Помните, нет ничего более важного для электронного устройства, чем отфильтрованный, защищенный и стабильный источник питания. Правильное и стабилизированное напряжение питания очень необходимо, чтобы устройство выполняло свои функции наиболее оптимальным образом. Это стабилизатор напряжения, который обеспечивает то, что устройство получает желаемое и стабилизированное напряжение, независимо от того, насколько сильно колебание. Таким образом, стабилизатор напряжения является очень эффективным решением для тех, кто хочет получить оптимальную производительность и защитить свои устройства от непредсказуемых колебаний напряжения, скачков напряжения и шума, присутствующих в источнике питания.

Как и источник бесперебойного питания, стабилизаторы напряжения также являются активом для защиты электронного оборудования. Колебания напряжения очень распространены независимо от того, где вы живете. Могут быть различные причины колебаний напряжения, такие как электрические неисправности, неисправная проводка, молнии, короткие замыкания и так далее. Эти колебания могут быть в форме перенапряжения или пониженного напряжения.

Эффекты повторяющегося перенапряжения в бытовой технике

Необратимые повреждения подключенного устройства
Повреждения изоляции обмотки
Перебои в нагрузке
Перегрев кабеля или устройства
Ухудшится срок полезного использования устройства
Неисправность оборудования
Низкая эффективность устройства
Устройство в некоторых случаях может занять дополнительные часы, чтобы выполнить ту же функцию
Ухудшить производительность устройства
Устройство будет потреблять больше электричества, что может привести к перегреву

Как работает стабилизатор напряжения, принцип работы понижения и повышения напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения. Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения. Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Стабилизация напряжения включает в себя сложение или вычитание напряжения из первичного источника питания. Для выполнения этой функции стабилизаторы напряжения используют трансформатор, который подключен к переключающим реле в различных требуемых конфигурациях. Немногие из стабилизаторов напряжения используют трансформатор, имеющий различные отводы на своей обмотке, для обеспечения различных коррекций напряжения, в то время как стабилизаторы напряжения (такие как Servo стабилизатор напряжения) содержат автоматический трансформатор для обеспечения желаемого диапазона коррекции.

Как работает функция понижения и повышения в стабилизаторе напряжения

Для лучшего понимания обеих концепций мы разделим его на отдельные функции.

Функция понижения в стабилизаторе напряжения

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).

Функция повышения в стабилизаторе напряжения

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.

Как конфигурация повышения и понижения работает автоматически

Вот пример 02 Stage Voltage Stabilizer. Этот стабилизатор напряжения использует 02 реле (реле 1 и реле 2) для обеспечения стабилизированного источника питания переменного тока для нагрузки в условиях перенапряжения и понижения напряжения.

На принципиальной схеме 02-ступенчатого стабилизатора напряжения (изображенного выше) реле 1 и реле 2 используются для обеспечения конфигурации понижения и повышения во время различных условий колебаний напряжения, то есть перенапряжения и пониженного напряжения. Например — предположим, что вход переменного тока 230 В переменного тока, а требуемый выход также постоянный 230 В переменного тока. Теперь, если у вас есть +/- 25 Вольт понижения & повышения стабилизация, это означает, что ваш стабилизатор напряжения может обеспечить вам постоянное требуемое напряжение (230 В) в диапазоне от 205 В (пониженное напряжение) до 255 В (повышенное напряжение) входного источника переменного тока.

В стабилизаторах напряжения, в которых используются трансформаторы с отводом, точки ответвления выбираются на основе требуемого количества напряжения, которое должно быть подавлено или повышено. В этом случае у нас есть разные диапазоны напряжения для выбора. Принимая во внимание, что в стабилизаторах напряжения, в которых используются автотрансформаторы, серводвигатели вместе со скользящими контактами используются для получения необходимого количества напряжения, которое необходимо стабилизировать или повысить. Скользящий контакт необходим, поскольку автотрансформаторы имеют только одну обмотку.

Различные типы стабилизаторов напряжения

Первоначально на рынке появились ручные / селекторные переключатели напряжения. В этих типах стабилизаторов используются электромеханические реле для подбора желаемого напряжения. С развитием технологий появились дополнительные электронные схемы и стабилизаторы напряжения стали автоматическими. Затем появился Servo стабилизатор напряжения, который способен стабилизировать напряжение непрерывно, без какого-либо ручного вмешательства. Теперь также доступны стабилизаторы напряжения на базе микросхем / микроконтроллеров, которые также могут выполнять дополнительные функции.

Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа:

Стабилизаторы напряжения типа реле
Servo стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы статического напряжения

Стабилизаторы напряжения типа реле

В релейных стабилизаторах напряжения напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичного трансформатора в различных конфигурациях для достижения функции понижения и повышения.

Как работает релейный стабилизатор напряжения

Рисунок выше показывает, как стабилизатор напряжения типа реле выглядит изнутри. Он имеет трансформатор с ответвлениями, реле и электронную плату. Печатная плата содержит схему выпрямителя, усилитель, микроконтроллер и другие вспомогательные компоненты.

Электронные платы выполняют сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает любое увеличение или уменьшение входного напряжения выше эталонного значения, он переключает соответствующее реле для подключения требуемого постукивания для функции понижения и повышения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа обычно стабилизируют входные колебания на уровне ± 15% с точностью на выходе от ± 5% до ± 10%.

Использование и преимущества релейных стабилизаторов напряжения

Этот стабилизатор в основном используется для приборов / оборудования с низким номинальным энергопотреблением в жилых / коммерческих / промышленных целях.

Они стоят дешевле
Они компактны по размеру

Недостатки релейных стабилизаторов напряжения

Их реакция на колебания напряжения немного медленнее по сравнению с другими типами стабилизаторов напряжения
Они недолговечны
Они менее надежны
Они не способны выдерживать скачки напряжения, так как их предел допуска на колебания меньше
При стабилизации напряжения переход тракта электропитания может обеспечить незначительное прерывание электропитания

Серво стабилизаторы напряжения

В servo стабилизаторах напряжения регулирование напряжения осуществляется с помощью серводвигателя. Они также известны как сервостабилизаторы. Это замкнутые системы.

Как работает серво стабилизатор напряжения?

В системе замкнутого контура отрицательная обратная связь (также известная как ошибка подачи) гарантируется от выхода, чтобы система могла гарантировать, что был достигнут желаемый результат. Это делается путем сравнения выходных и входных сигналов. Если в случае, если желаемый выход превышает / ниже требуемого значения, то регулятором источника входного сигнала будет получен сигнал ошибки (Выходное значение — Входное значение). Затем этот регулятор снова генерирует сигнал (положительный или отрицательный в зависимости от достигнутого выходного значения) и подает его на исполнительные механизмы, чтобы привести выходное значение к точному значению.

Благодаря свойству замкнутого контура стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов используются для приборов / оборудования, которые очень чувствительны и нуждаются в точном входном питании (± 01%) для выполнения намеченных функций.

Рис. 10 — Внутренний вид серво стабилизатора напряжения

Рисунок выше показывает, как серво стабилизатор напряжения выглядит изнутри. Он имеет серводвигатель, автотрансформатор, трансформатор понижения и повышения, двигатель, электронную плату и другие вспомогательные компоненты.

В стабилизаторе напряжения на основе сервопривода один конец первичной обмотки трансформатора понижения и повышения (отвод) подключен к фиксированному ответвлению автотрансформатора, а другой конец первичной обмотки соединен с подвижным рычагом, который контролируется серводвигателем. Один конец вторичной катушки трансформатора
понижения и повышения подключен к входному источнику питания, а другой конец подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Электронные платы выполняют сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает любое увеличение или уменьшение входного напряжения выше контрольного значения, он начинает работать с двигателем, который еще больше перемещает рычаг на автотрансформаторе.

При перемещении рычага на автотрансформаторе входное напряжение на первичной обмотке трансформатора понижения и повышения изменится на требуемое выходное напряжение. Серводвигатель будет продолжать вращаться, пока разность между значением опорного напряжения и выход стабилизатора становится равным нулю. Этот полный процесс происходит за миллисекунды. Современные серво стабилизаторы напряжения поставляются с микроконтроллерной / микропроцессорной схемой управления для обеспечения интеллектуального управления пользователями.

Различные типы серво стабилизаторов напряжения

Различные типы серво стабилизаторов напряжения:

Однофазные серво стабилизаторы напряжения

В однофазных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к переменному трансформатору.

Трехфазные сбалансированные серво стабилизаторы напряжения

В трехфазных стабилизированных стабилизаторах напряжения с сервоуправлением стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам, и общей цепи управления. Выходные данные автотрансформаторов варьируются для достижения стабилизации.

Трехфазные несбалансированные серво стабилизаторы напряжения

В трехфазных несимметричных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и 03 независимым цепям управления (по одной на каждый автотрансформатор).

Использование и преимущества серво стабилизатора напряжения

Они быстро реагируют на колебания напряжения
Они имеют высокую точность стабилизации напряжения
Они очень надежные
Они могут выдерживать скачки напряжения

Недостатки серво стабилизатора напряжения

Они нуждаются в периодическом обслуживании
Чтобы обнулить ошибку, серводвигатель должен быть выровнен. Выравнивание сервомотора требует умелых рук.

Стабилизаторы статического напряжения

Рис. 13 — Статические стабилизаторы напряжения

Статический выпрямитель напряжения не имеет движущихся частей, как в случае серво стабилизаторов напряжения. Для стабилизации напряжения используется силовая электронная схема преобразователя. Эти статические стабилизаторы напряжения имеют очень высокую точность, а стабилизация напряжения находится в пределах ± 1%.

Стабилизатор статического напряжения содержит трансформатор понижения и повышения, силовой преобразователь с изолированным затвором (IGBT), микроконтроллер, микропроцессор и другие необходимые компоненты.

Как работает статический стабилизатор напряжения

Микроконтроллер / микропроцессор управляет IGBT-преобразователем питания для генерации требуемого уровня напряжения с использованием метода «широтно-импульсной модуляции». В методе «Импульсная широтно-импульсная модуляция» преобразователи питания в режиме переключения используют силовой полупроводниковый переключатель (например, MOSFET) для управления трансформатором для получения требуемого выходного напряжения. Это сгенерированное напряжение затем подается на первичную обмотку трансформатора понижения & повышения. Преобразователь мощности IGBT также контролирует фазу напряжения. Он может генерировать напряжение, которое может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе по отношению к входному источнику питания, что, в свою очередь, позволяет ему контролировать, нужно ли добавлять или вычитать напряжение в зависимости от повышения или понижения уровня входного питания.

Рис. 15 — Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения

Как только микропроцессор обнаруживает падение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT, соответственно, генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшился входной источник питания. Это генерируемое напряжение находится в фазе с входным источником питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Понижения & Повышения. Поскольку вторичная катушка трансформатора Понижения & Повышения подключена к входному источнику питания, напряжение, наведенное во вторичной катушке, будет добавлено к входному источнику питания. И поэтому стабилизированное повышенное напряжение будет затем подаваться на нагрузку.

Аналогично, как только микропроцессор обнаруживает повышение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Соответственно, IGBT-преобразователь мощности генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшился входной источник питания. Но на этот раз генерируемое напряжение будет на 180 градусов не в фазе по отношению к входному источнику питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Понижения & Повышения. Поскольку вторичная катушка трансформатора Понижения & Повышения подключена к входному источнику питания, напряжение, которое было наведено во вторичной катушке, теперь будет вычитаться из входного источника питания. И поэтому стабилизированное пониженное напряжение будет подаваться на нагрузку.

Использование / Преимущества статических стабилизаторов напряжения

Они очень компактны по размеру.
Они очень быстро реагируют на колебания напряжения.
Они имеют очень высокую точность стабилизации напряжения.
Поскольку нет движущейся части, она почти не требует технического обслуживания.
Они очень надежные.
Их эффективность очень высока.

Недостатки статического стабилизатора напряжения

Они дорогостоящие по сравнению со своими аналогами.

В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения?

Оба звучат одинаково. Они оба выполняют одинаковую функцию стабилизации напряжения. Однако то, как они это делают, приносит разницу. Основное функциональное отличие стабилизатора напряжения от регулятора напряжения:

Стабилизатор напряжения — это устройство, которое подает постоянное напряжение на выход без каких-либо изменений входного напряжения. В то время как,

Регулятор напряжения — это устройство, которое подает постоянное напряжение на выход без каких-либо изменений тока нагрузки.

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для вашего дома? Руководство по покупке

При покупке стабилизатора напряжения необходимо учитывать различные факторы. В противном случае вы можете столкнуться со стабилизатором напряжения, который может работать хуже или лучше. Чрезмерное выполнение не повредит, но это будет стоить вам лишних долларов. Так почему бы не выбрать такой стабилизатор напряжения, который может удовлетворить ваши требования и сохранить ваш карман тоже.

Различные факторы, которые играют важную роль в выборе стабилизатора напряжения

Различные факторы, которые играют жизненно важную роль и требуют рассмотрения перед выбором стабилизатора напряжения:

Требуемая мощность прибора (или группы приборов)
Тип прибора
Уровень колебаний напряжения в вашем районе
Тип стабилизатора напряжения
Рабочий диапазон стабилизатора напряжения, который вам нужен
Перегрузка по повышению / пониженному напряжению
Тип схемы стабилизации / управления
Тип монтажа для вашего стабилизатора напряжения

Пошаговое руководство по выбору и покупке стабилизатора напряжения для вашего дома

Вот основные шаги, которые вы должны выполнить, чтобы выбрать лучший выпрямитель напряжения для вашего дома:

Проверьте номинальную мощность устройства, для которой вам нужен стабилизатор напряжения. Номинальная мощность указана на задней панели устройства в виде наклейки или фирменной таблички. Это будет в киловаттах (KW). Обычно номинальная мощность стабилизатора напряжения указывается в кВА. Переведите его в киловатт (кВт).

(КВт = кВА * коэффициент мощности)

Подумайте о том, чтобы сохранить дополнительную маржу в 25-30% от номинальной мощности стабилизатора. Это даст вам дополнительную возможность добавить любое устройство в будущем.
Проверьте предел допуска колебаний напряжения. Если это соответствует вашим потребностям, вы готовы идти вперед.
Проверьте требования к монтажу и размер, который вам нужен.
Вы можете спросить и сравнить дополнительные функции в одном и том же ценовом диапазоне разных марок и моделей.

Практический пример для лучшего понимания

Предположим, вам нужен стабилизатор напряжения для вашего телевизора. Давайте предположим, что ваш телевизор имеет номинальную мощность 1 кВА. Допустимая надбавка 30% на 1 кВА составляет 300 Вт. Добавляя оба варианта, вы можете приобрести стабилизатор напряжения мощностью 1,3 кВт (1300 Вт) для вашего телевизора.

Самый важный совет при покупке стабилизатора напряжения

Зачем нужен стабилизатор напряжения?

Еще несколько лет назад, когда домашняя электроника зарубежных производителей являлась большой редкостью для отечественного потребителя, почти в каждом доме, как правило, около телевизора стоял стабилизатор напряжения. Зачем он нужен?

Мы уже объясняли, что напряжение зависит от электродвижущей силы, разности потенциалов. Так вот, этот параметр электрического тока имеет свойство быть непостоянным, что приводит к износу электроники, а также влияет на качество обработки сигнала.

Причин может быть много. Во-первых, электродвижущая сила, вырабатываемая ГЭС и АЭС, может быть неоднородной. Эта проблема решается на подстанции, где имеются мощные индукционные катушки, отсеивающие токи соответствующих частот. Однако даже при этом напряжение в сети часто бывает выше или ниже установленного стандарта.

Во-вторых, потребление электрической энергии также влияет на уровень напряжения в сети. Как правило, по соседству с промышленными предприятиями, больницами, торговыми учреждениями, где потребляется много электрической энергии напряжение также может не соответствовать стандарту.

Все это отрицательно сказывается на работе домашней электроники. Скачки напряжения являются причиной преждевременного износа деталей, влияют на качество обработки сигнала.

Раньше, когда электроника была далека от совершенства, вместо полупроводников применялись лампы, данную проблему было трудно решать, так как лампы занимали достаточно много места, а потому аппаратура выпускалась без дросселей, стабилизирующих напряжение.

Чтобы обезопасить аппаратуру от скачков напряжения, в ней обязательно ставилось гнездо для плавкого предохранителя, рассчитанного так, чтобы он успевал перегореть раньше, чем перегреются детали микросхем.

Однако эти меры хотя и давали уверенность в том, что техника не испортится от скачков напряжения, но все же никак не улучшали работу аппаратуры. Поэтому к телевизору, как правило, прилагался еще и стабилизатор напряжения.

Стабилизатор представляет собой устройство, имеющее вольтметр, а также устройство, регулирующее напряжение. В зависимости от устройства стабилизация напряжения может производиться компенсационным и параметрическим методом. Параметрический метод основан на том, что при изменении параметров электричества стабилизирующий элемент компенсирует дестабилизирующие факторы. Самым простым параметрическим стабилизатором является устройство с дросселем (индукционной катушкой, не пропускающей токи определенных частот).

Другой метод – компенсационный – заключается в следующем. Выходное напряжение постоянно измеряется, в соответствии с отклонениями в параметрах происходит управление исполнительным элементом, который повышает или понижает напряжение. Этот вид стабилизаторов имеет более сложное устройство по сравнению с параметрическими, менее надежен, а потому применяется редко.

Применение стабилизатора напряжения значительно облегчило пользование аппаратурой, хотя нередки были случаи, когда и оно не помогало: стоило кому-нибудь из соседей включить пылесос, на экране телевизора появлялся так называемый «снег», а скачки напряжения в сети иногда были настолько ощутимыми, что стрелка вольтметра предательски подскакивала вверх, а экран телевизора растерянно моргал.

Однако со временем эти проблемы отступили на второй план, и единственной заботой потребителя стало лишь улавливание четкого сигнала. Что же произошло?

Лампы были заменены полупроводниками, которые позволили собирать аппаратуру более компактно, в результате чего высвободилось место и для стабилизатора напряжения. Теперь, как отечественные, так и импортные марки телевизоров имеют встроенный стабилизатор напряжения, и не имеют плавких предохранителей, так как в этом нет необходимости.

Со временем стабилизатор напряжения стал большой редкостью для обычной квартиры, и его теперь можно увидеть только у пожилых людей, которые каким-то чудом умудрились сохранить в полной исправности допотопный телевизор «Чайка» или «Горизонт».

Стабилизаторы напряжения – это довольно интересные приборы. Когда давным-давно, еще в советскую эпоху массового строительства «хрущевок» и «брежневок» такой прибор был почти обязательным соседом телевизора: считалось, что включать «квадратного друга» прямо в розетку чревато. Потом телевизоры все-таки стали включать в сеть «прямо так» - и ничего... Стабилизаторы превратились в реликты – но ненадолго. С появлением в обиходе бытовых компьютеров стабилизаторы вернулись и вновь заняли свое почетное место – на этот раз в виде колодок с несколькими розетками. Зачем же нужны стабилизаторы напряжения и почему они вернулись? Попробуем ответить на этот вопрос...

Зачем они были нужны вчера...

Начнем с того, зачем стабилизаторы напряжения были нужны когда-то... Тут ответ более-менее прост – те, кто заселялся в новые квартиры в 60-70-х годах прошлого века, возможно и сами еще помнят, что в первые несколько месяцев (а то и лет) колебания напряжения в бытовой сети сильно отклонялись от положенных 220 вольт. Что было заметно невооруженным глазом – лампочки время от времени начинали светить вполсилы, а иногда перегорали; изображение на экране черно-белых еще телеприемников при этом тоже бледнело и становилось едва различимым.

Причиной таких неприятностей было, как правило, подключение к сети массы новых потребителей, при котором выходное напряжение с трансформаторных подстанций делилось на сильно большее число – и оттого падало с 220 до 210, а то и 200 вольт. И наоборот – когда потребители от сети массово отключались (например – выключали все, что можно, уходя на работу), то напряжение в сети могло надолго подскочить до 240, а то и 250 вольт.

В таких условиях стабилизаторы напряжения были и в самом деле необходимы. Причем самые первые из них не были даже автоматическими – они представляли собой обычный трансформатор, по внешней обмотке которого надо было вручную перемещать клемму.

Со временем они уступили место феррорезонансным стабилизаторам, а когда в цветных телевизорах стали монтировать импульсные блоки питания, нужда в таких стабилизаторах напряжения и вовсе отпала – благо, что и сильные колебания напряжения в городской электросети ушли в прошлое. Сейчас эти колебания не превышают, как правило 5% , длятся не более минуты и наблюдаются, в основном, в сельской местности.

Зачем они нужны сегодня

Тем не менее, в конце 90-х стабилизаторы напряжения вернулись вновь. Их возвращение было связано с массовым распространением бытовых компьютеров, для которых даже и недолгие колебания напряжения могли оказаться фатальными. На стабилизаторы напряжения вновь возник спрос – и в многочисленных магазинах компьютерных аксессуаров вновь появились многорозеточные колодки...

...которые на самом деле сплошь и рядом стабилизаторами напряжения вовсе не были, поскольку отличались от набора обычных розеток только наличием параллельно вставленного конденсатора (иногда в сочетании с катушкой индуктивности). Который и в самом деле мог «подрезать» отдельные колебания напряжения при общей частоте 50 Гц – но и только. Впрочем, для большинства персональных компьютеров, тоже оснащенных импульсными блоками питания (ИБП), этого было достаточно.

Парадоксально, но факт – как раз самые, на первый взгляд «нежные» приборы – компьютеры и телевизоры - переносят колебания напряжения в сети лучше всего и менее всего нуждаются в настоящих стабилизаторах напряжения.

Тем не менее, электроприборы, которым нужен стабилизатор напряжения, в наших домах имеются – и в немалых количествах. Это прежде всего новые холодильники последних моделей – они часто имеют микропроцессорное управление, которое должно обеспечивать эффективную работу компрессора. А микропроцессоры весьма плохо переносят перепады напряжения. Та же картина наблюдается и со стиральными машинами – особенно с теми, которые рассчитаны на работу при напряжении 380 вольт. Плохо переносят перепады напряжения также микроволновки и посудомоечные машины. Ну и не стоит забывать еще и об электроприборах на дачах и в загородных домах - в том числе и тех, что отвечают за работу отопительных котлов.

Как работают стабилизаторы?

В общем, принцип работы стабилизаторов напряжения остался таким же, как и был: они по-прежнему представляют собой трансформатор, на одну обмотку которого подается электричество из розетки (которое может иметь напряжение и 198 и 240 вольт), а с другой – «снимается» именно 220 вольт. Нужное напряжение при этом получается за счет изменения числа витков на «домашней» обмотке, с которого напряжение подается.

Поэтому по сути главное различие между стабилизаторами напряжения сводится к том, как именно будет меняться рабочее число витков на «домашней» обмотке – плавно или скачками.

Регулирование напряжения «скачками» обеспечивают релейные стабилизаторы.

В таких стабилизаторах на «домашней» обмотке делаются выводы к реле, рассчитанным на 220 вольт. Если «домашнее» напряжение оказывается выше 220 – то несколько реле отключаются, уменьшая количество рабочих витков на домашней обмотке – и «домашнее» напряжение падает. Скорость срабатывания реле составляет от 10 до 20 миллисекунд, а повышение-понижение напряжения при каждом срабатывании может быть в разных моделях стабилизаторов от 1 до 5 вольта.

Главным достоинством релейных стабилизаторов является надежность и простота конструкции, а главным недостатком – некоторое собственное потребление. Ведь «домашний» ток проходит через обмотки всех реле и при этом расходуется – и чем больше реле в схеме, тем больше расход.

Плавное регулирование напряжения могут обеспечить тиристорные стабилизаторы, схема которых будет выглядеть примерно так.

По схеме нетрудно заметить, что тиристорный стабилизатор – это, по сути, тоже преобразователь переменного тока в постоянный и обратно. Плавность его работы покупается за счет использования гораздо большего количества гораздо более дорогих деталей.
Так что какой из стабилизаторов напряжения предпочесть в конкретных условиях – решать вам.

Главная > Компьютеры > Почему стабилизатор. Стабилизаторы напряжения: типы, достоинства, выбор