Чому стабілізатор? Вибираємо стабілізатор напруги для приватного будинку. Як вибрати стабілізатор напруги: основні характеристики

Стабілізатор напруги 220В - це пристрій, який вирівнює напругу з мережі живлення, до певного значення, і віддає споживачам стабільні 220 вольт, незалежно від стрибків і просадок на лінії. Встановлення такого приладу забезпечить захист електричних приладів від ненормальних режимів роботи, таких як високий або низький його рівень. У цій статті ми розглянемо пристрій та принцип роботи стабілізаторів напруги, а також різновиди даних пристроїв та область їх застосування.

Визначення

Стабілізатор напруги (СН) - це пристрій, призначений для перетворення вхідної нестабільної напруги з електромережі: заниженої, завищеної або з періодичними стрибками, стабільне за величиною на виході пристрою і підключених до нього електроприладах.

Перефразуємо для чайників: стабілізатор робить так, щоб для підключених до нього приладів напруга завжди була однаковою і близькою до 220В незалежно від того, якою вона надходить на його вхід: 180, 190, 240, 250 Вольт або взагалі плаває.

Зазначимо, що 220В чи 240В це стандартна величина для РФ, Білорусі, України тощо. Але в деяких країнах ближнього та далекого зарубіжжя воно може бути іншим, наприклад 110В. Відповідно «наші» стабілізатори там не працюватимуть.

Стабілізатори бувають різних : як роботи в ланцюгах постійного струму (лінійні та імпульсні, паралельного та послідовного типів), так для роботи в ланцюгах змінного струму. Останні часто називають «стабілізатори напруги» або просто «стабілізатори 220В». Якщо говорити простою мовою, такі стабілізатори підключають до електромережі, а вже до нього підключають споживачі.

У побуті СН використовують захисту як окремих приладів, наприклад, для холодильника чи комп'ютера, так захисту всього будинку, у разі потужний стабілізатор встановлюється на введення.

Класифікація

Конструкція стабілізаторів залежить від фізичних принципів, у яких вони працюють. У зв'язку з цим вони поділяються на:

електромеханічні;
ферорезонансні;
інверторні;
напівпровідникові;
релейні.

За кількістю фаз можуть бути однофазними та трифазними. Великий діапазон потужностей дозволяє випускати стабілізатори як для дому, так і для невеликих побутових приладів:

для телевізора;
для газового казана;
для холодильника.

Так і для великих об'єктів:

промислові агрегати (наприклад, трифазні промислові стабілізатори Сатурн);
цехів, будівель.

Стабілізатори є досить енергоефективними. Споживання електроенергії становить від 2 до 5%. Деякі стабілізуючі пристрої можуть мати додаткові захисти:

від;
від;
від;
від перепадів частоти.

Принцип дії

Стабілізатори напруги бувають різних типів, кожен із яких відрізняється принципом регулювання. Ці розбіжності ми розглянемо далі. Якщо узагальнити принцип роботи і структуру всіх типів, то стабілізатор напруги мережі складається з 2 основних частин:

Система управління - відстежує рівень вхідної напруги та дає команду силової частини збільшити або зменшити його, щоб на виході вийшли стабільні 220В у межах встановленої похибки (точності регулювання). Ця похибка лежить у межах 5-10% і в кожного приладу відрізняється.
Силова частина – в сервопривідних (або сервомоторних), релейних та електронних (симісторних) – це автотрансформатор, за допомогою якого вхідна напруга підвищується або знижується до нормального рівня, а в інверторних стабілізаторах, або як їх ще називають «з подвійним перетворенням» – використовується інвертор . Це пристрій, який складається з генератора (ШІМ-контролер), трансформатора та силових ключів (транзисторів), які пропускають або відключають струм через первинну обмотку трансформатора, формуючи вихідну напругу потрібної форми, частоти і, що найголовніше – величини.

Якщо напруга на вході в нормі, то деякі моделі стабілізаторів мають функцію «байпас» або «транзит», коли вхідна напруга просто подається на вихід до тих пір, поки не вийде із заданого діапазону. Наприклад, від 215 до 225 вольт буде включено «байпас», а при великих коливаннях, припустимо, при просіданні до 205-210В - система управління переключить ланцюг на силову частину і почне регулювання, підвищить напругу і на виході будуть вже стабільні 220В із заданою похибкою .

Плавне і найточніше регулювання вихідної напруги у інверторних СН, на другому місці - сервопривідні, а у релейних та електронних регулювання відбувається ступінчасто, і точність залежить від кількості щаблів. Як згадувалося вище, лежить близько 10%, частіше близько 5%.

Крім згаданих вище двох частин у стабілізаторі напруги 220В є блок захисту, а також джерело вторинного електроживлення для ланцюгів системи управління, тих же захистів та інших функціональних елементів. Загальний пристрій наочно демонструє зображення нижче:

У той же час схема роботи у простій формі виглядає так:

Коротко розглянемо, як працюють стабілізатори напруги основних типів.

Релейні

У релейному стабілізаторі регулювання відбувається за рахунок перемикання реле. Ці реле замикають певні контакти трансформатора, підвищуючи або знижуючи вихідну напругу.

Контролюючим органом є електронна мікросхема. Елементи на ній порівнюють опорну та мережну напругу. При невідповідності віддається сигнал перемикаючим реле на підключення обмоток автотрансформатора, що підвищують або знижують.

Релейні СН зазвичай регулюють електроенергію в межах ±15% з точністю на виході від ±5% до ±10%.

Переваги релейних стабілізаторів:

дешевизна;
компактність.

Недоліки:

повільна реакція на коливання напруги;
невеликий термін служби;
низька надійність;
при перемиканні можливе короткочасне відключення живлення приладів;
нездатні витримувати перенапруги;
шум, клацання при перемиканні.

Сервопривідні

Основні елементи сервостабілізаторів це автотрансформатор та сервомотор. При відхиленні напруги від норми контролер віддає сигнал сервомотор, який перемикає потрібні обмотки автотрансформатора. У результаті застосування такої системи забезпечується плавне регулювання та точність до 1% від загального діапазону.

У сервоприводному СН один кінець первинної обмотки трансформатора підключений до жорсткого відгалуження автотрансформатора, а другий кінець первинної обмотки підключений до рухомого контакту (графітової щітки), який пересувається серводвигуном. Один висновок вторинної обмотки трансформатора підключений до джерела живлення, а другий висновок підключений до виходу стабілізатора напруги.

Плата управління порівнює вхідну та опорну напругу. За будь-яких відхилень від заданих входить у роботу сервопривод. Він переміщує щітку за відгалуженнями автотрансформатора. Серводвигун продовжуватиме працювати, поки різниця між опорною і вихідною напругою стане рівним нулю. Весь цей процес від надходження електроенергії поганої якості до виходу стабілізованого струму проходить за десятки мілісекунд і обмежений швидкістю переміщення щітки сервоприводом.

Сервопривідні стабілізатори напруги виробляють в різному виконанні.

Однофазні. Складаються з одного автотрансформатора та одного сервоприводу.
Трифазні. Поділяються на два типи. Збалансовані – мають три трансформатори та один сервопривід та один ланцюг управління. Регулювання складає всіх трьох фазах одночасно. Використовуються для захисту трифазних електричних апаратів, верстатів, приладів. Несиметричні – мають три автотрансформатори, три серводвигуни та три ланцюги управління. Тобто стабілізація відбувається у кожній фазі, незалежно друг від друга. Область застосування: захист електроустаткування будівель, цехів, промислових об'єктів.

Переваги сервоприводних стабілізуючих пристроїв:

швидкодія;
висока точність стабілізації;
висока надійність;
стійкість до перенапруг;

Недоліки:

потребують періодичного обслуговування;
вимагають мінімальних навичок налаштування пристрою.

Інверторні

Основною відмінністю цього типу СН є відсутність рухомих частин та трансформатора. Регулювання напруги здійснюється шляхом подвійного перетворення. На першому етапі вхідний змінний струм випрямляється і проходить через фільтр пульсацій, що складається з . Після цього випрямлений струм надходить на інвертор, де знову перетворюється на змінний і подається в навантаження. При цьому вихідна напруга стабільна як за величиною, так і частотою.

У наступному ролику ви дізнаєтеся про принцип роботи одного з варіантів реалізації перетворювача напруги з 12В постійного струму, 220В змінного струму. Який від інверторного стабілізатора напруги відрізняється в першу чергу вхідною напругою, в іншому принцип роботи багато в чому схожий і відео дозволить зрозуміти як працює цей тип пристроїв:

Переваги:

швидкодія (найвища з перерахованих);
великий діапазон регульованої напруги (від 115 до 300В);
високий коефіцієнт корисної дії (понад 90%);
безшумна робота;
малі габарити;
плавне регулювання.

Недоліки:

зменшення діапазону регулювання зі збільшенням навантаження;
висока вартість.

Ось ми і розглянули, як працює стабілізатор напруги, навіщо він потрібен і де застосовується. Сподіваємося, надана інформація була для вас корисною та цікавою!

Матеріали

Як і будь-який вузькопрофільний складний пристрій, стабілізатор напруги виступає в ролі джерела великої кількості міфів та помилок. Насправді, фахівцю вибрати такий пристрій буде досить складно, але розбиратися в принципі його роботи і значення основних параметрів варто кожному, хто хоче придбати стабілізатор для свого будинку.

Почувши назву «стабілізатор напруги», люди, які не знаються на електротехніці, вирішують, що цей прилад створений для того, щоб справлятися з будь-якими проблемами електромережі, тобто стрибками напруги, короткими замиканнями і так далі. Насправді цей загадковий пристрій лише підтримує параметри мережі в рамках ГОСТ. Саме тому вибирати стабілізатор напруги для квартири практично не має сенсу, тому що у міських електромережах майже не буває суттєвих відхилень від норми. Мало хто знає, що в розетці може бути не лише 220 вольт, а й від 198 до 244, і це норма. Перегоріти проводка та техніка може лише після 250 вольт.

А ось для заміського будинку або дачі такий корисний прилад є мало не необхідністю, якщо ви не хочете після кожної грози або замикання на підстанції міняти проводку і техніку. А якщо врахувати, що замикання - причина пожеж, то стає ясно, що без приладу, що описується, ніяк не обійтися.

Середньостатистичний стабілізатор напруги не вміє:

виправляти форму сигналу вхідної напруги та виправляти синусоїду;
фільтрувати перешкоди на високих та низьких частотах, це функція спеціалізованого фільтра, але не стабілізатора;
повністю захищати від коротких замикань.

То навіщо взагалі вибирати стабілізатор напруги? - Запитайте ви. Все просто, цей прилад може відрегулювати вольтаж мережі, піднявши його за дуже низьких показників і знизивши – за дуже високих. Крім того, при занадто різкому стрибку напруги гаджет відключає живлення електроприладів. Цього досить для того, щоб чутлива електроніка не згоріла, а вам не довелося викладати кругленьку суму на ремонт або заміну.

Як вибрати стабілізатор напруги для дому: типи пристроїв

Перш, ніж почати розбирати по поличках окремі характеристики та параметри стабілізаторів загалом, потрібно обмовитися, що прилад може бути мережевим та магістральним. Мережевий тип – це такий собі перехідник між електроприладом та розеткою, що з'єднується безпосередньо до останньої. Магістральний, як можна зрозуміти з назви, підключається до електричної магістралі та захищає абсолютно всі електроприлади у будинку. Купувати перший варіант має сенс, якщо ви переживаєте за якусь конкретну техніку, наприклад, домашній ПК, другий - якщо напруга стрибає часто, і потрібний захист всьому, навіть лампочкам.

Розрізняють три основні типи стабілізаторів:

Релейні, вони ж ступінчасті - найпопулярніший варіант для вашого бюджету. Під корпусом такого варіанту знаходиться автоматичне реле, яке аналізує вхідну та вихідну напругу та знижує або підвищує її до потрібного рівня. Крім доступної ціни, до переваг такого варіанту можна віднести його компактні розміри, здатність працювати і при морозі -20 градусів, і на сорокоградусній спеці і безшумність роботи. Єдиний мінус безпосередньо випливає з принципу роботи – напруга стабілізується шляхом перемикання між різними реле, і під час цього можуть блимати лампочки. Якщо вас не бентежить атмосфера фільму жахів, що іноді виникає через цю особливість, то можете сміливо брати саме цей тип.
Електронні або тиристорні – напівпровідники цього приладу можуть змінювати свою провідність приблизно сто разів на секунду, якщо вам це щось говорить. Якщо перейти на людську мову, то такий стабілізатор має більшу настройку напруг у порівнянні з попереднім варіантом, при цьому немає затримок і зберігається потужність, тому про миготливі лампочки можете забути. Мінуси – велика ціна та розмір. Такий варіант хороший для приватного будинку, в якому багато дорогої та чутливої електротехніки.
Електромеханічні, вони ж сервопривідні - можуть бути і мережевими, і магістральними, а діапазон вхідних напруг від 130 до 260 вольт, тобто цей варіант підстрахує техніку навіть у разі серйозних стрибків. Крім того, такий стабілізатор витримує перевантаження, відсікає частину перешкод і може похвалитися гарною потужністю. Ложка дьогтю - пристрій не працює на морозі і тим більше шумить при роботі, чим більша потужність. Реакція повільніша, ніж у електронних.

Підсумовуючи, можна сказати, що електронні стабілізатори є найпотужнішими та надійними, але й найдорожчими, електромеханічні дешевші, але не можуть похвалитися такими високими характеристиками. Золота середина – релейні моделі, тому саме їх найчастіше вибирають для захисту електроприладів.

Як вибрати стабілізатор напруги: основні характеристики

Звичайно, визначальною характеристикою, на яку потрібно дивитися насамперед при виборі гаджета, це його потужність. Розрахувати її дуже просто - потрібно підсумовувати потужності всіх електроприладів, що підключаються до мережі. Але тут варто врахувати два нюанси. По-перше, якщо йдеться не про настільну лампу або радіо, а про насосну станцію або верстат, тобто прилади з високими пусковими струмами, запас потужності повинен бути більше суми потужностей мінімум втричі. По-друге, навіть якщо до мережі підключені лише лампочки, варто брати прилад із запасом потужності хоча б 20%. А раптом ви захочете включити в розетку ноутбук, і при цьому трапиться стрибок напруги? Тому запас завжди має бути.

Другий важливий параметр – це фазність. Вибирається фазність приладу за кількістю фаз мережі, тобто однофазний – для мережі з однією фазою на 220 вольт, а трифазний – для мережі на 380 вольт. Трифазний варіант істотно дорожчий, тому, якщо до мережі з трьома фазами підключені прилади на одну фазу, то можна схитрувати і поставити три однофазні стабілізатори – на кожну фазу по одному. Це буде вигідніше.

До інших важливих параметрів можна віднести:

активне навантаження – навантаження, яке надають на мережу прилади, що дають світло чи тепло. Активне навантаження є у праски, обігрівача, електричної варильної поверхні та навіть лампочки. Вимірюється вона в кіловатах та при виборі стабілізатора підсумовується;
реактивне навантаження – навантаження від індуктивних та ємнісних пристроїв, тобто від електродвигунів та інших подібних приладів. Якщо вам потрібно порахувати загальну потужність такого електроприладу, то для цього необхідно підсумувати активну та реактивну;
діапазон напруг – чим він більший, тим надійніший, але не завжди має сенс переплачувати, купуючи модель з найширшим діапазоном. Особливо це актуально, якщо йдеться про більш-менш стабільну електромережу. Щоб зрозуміти, який діапазон вам потрібен, досить просто заміряти напругу в мережі кілька днів поспіль кілька разів на день. До речі, тут також варто враховувати, що на деяких моделях вказується діапазон вхідної напруги та граничний діапазон. Другі цифри – це граничні значення, після подолання яких стабілізатор просто відключає живлення електроприладів;
точність - максимальна відмінність вихідної напруги від золотих 220 вольт. Допустимий рівень точності становить плюс-мінус 7% від номіналу, але лампочки починають блимати, якщо точність вища за 3%. Чим вище точність, тим менше помітні стрибки напруги, якщо пояснювати просто;
тип монтажу – стабілізатори розрізняють настінні та підлогові. Перші монтуються на стіну, другі ставляться на підлогу. Вибираючи тип монтажу приладу, варто враховувати, що вологі, запилені чи брудні місця – не найкращий вибір для пристрою, що працює з електрикою. А електромеханічні моделі ще й не переносять мороз, тому не варто встановлювати їх на вулиці або просто в приміщенні, що не опалюється.

Цікава, але необов'язкова функція, яку можна враховувати при виборі стабілізатора напруги для дачі або вдома, це наявність дисплея. На ньому відображається вхідна і вихідна напруга, навантаження та інші дані, які будуть для вас абсолютно марними, якщо ви не знаєтеся на електротехніці.

До речі, якщо ви купили стабілізатор напруги, то не варто вмикати параною і підключати до нього всі електроприлади. Постійна напруга для стабільної роботи потрібна холодильнику, телевізору, комп'ютеру, телефону та лампочкам, а ось обігрівач нормально працює і при стрибках напруги. Більш того, якщо приєднати до приладу потужний пристрій типу електрозварювального апарата, то воно може призвести до спрацьовування захисту та відключення струму в принципі. Якщо потрібно захистити, наприклад, лише холодильник із телевізором, то оптимальним виходом стане покупка двох мережевих стабілізаторів замість одного магістрального.

Як правильно вибрати стабілізатор напруги: корисні поради

При виборі пристрою є ряд невеликих та неочевидних нюансів, які варто враховувати і які можуть суттєво полегшити вам життя.

потужності 10-15 кВт майже завжди вистачає для будинку, якщо ви, звичайно, не "гаджетоманьяк", у якого в будинку п'ять телевізорів та три холодильники або власник будинку з потужними опалювальними приладами, електронасосами та помпами;
пікове навантаження на електромережу спостерігається вранці та ввечері, тому робити заміри на потужність потрібно саме в цей час;
мережа в будинку може бути низьковольтною або амплітудною, напруга у першій стабілізується за допомогою звичайного побутового стабілізатора, у другій – ні. Для амплітудної мережі потрібний спеціальний широкодіапазонний прилад;
точна стабілізація потрібна лише 2% електротехніки у світі, решта нормально працює в діапазоні від 198 до 244 вольт;
деякі дешеві неякісні моделі під час роботи можуть втрачати до половини потужності, тому не варто економити;
потужність європейської та китайської електротехніки вимірюється у вольт-амперах (кВА), а не в кіловатах (кВт). 10 кВт – це більше, ніж 10 кВА у 0,7 раза;
для опалювального котла потрібний лише електронний варіант стабілізатора.

Якщо зважати на всі ці моменти, то вибрати модель буде набагато простіше. А якщо ви зовсім не знаєтеся на електротехніці, то можна і потрібно скористатися допомогою професійного електрика або хоча б запитати поради на тематичних форумах.

Найкращі виробники та моделі

Щоб розуміти, які стабілізатори заслуговують на довіру, а які – ні, потрібно хоча б поверхово орієнтуватися у фірмах та моделях. Так, світовим лідером у сфері виготовлення таких пристроїв є італійська компанія. Ortea. Вся її продукція чудово переносить морози, може похвалитися великою потужністю, точністю та іншими перевагами. Найпопулярніша модель від компанії – Ortea Vega 1.

Бастіон- Російська компанія, яка обіцяє довічну гарантію на деякі свої моделі. Розробка, виготовлення всіх елементів та складання приладів повністю відбувається на території РФ, звідси і відносно невисока ціна. Якщо ви зацікавилися цим брендом, зверніть увагу на модель Teplocom ST-555.

Ресанта- стабілізатори китайського виробництва, бувають трифазними і однофазними, різної потужності і точності, загалом, задовольняють різні потреби.

Якщо ж розглядати конкретні моделі, то з низки характеристик можна назвати такі:

QUATTRO ELEMENTI STABILIA 1000 – найкраща малопотужна модель для побутової техніки, при цьому недорого коштує. Мінус – невисока точність;
QUATTRO ELEMENTI STABILIA 12000 – найкраща високопотужна модель, точність стабілізації у якої також, на жаль, шкутильгає;
PROGRESS 8000ТР – лідер 2017 року в плані точності. Працюючи шумить, але за похибки стабілізації лише 3% це критично;
RUCELF SDWII-12000-L – найкраща електромеханічна модель і, в принципі, один із найкращих стабілізаторів. Захищає не тільки від стрибків напруги, а й від короткого замикання, перегріву та перешкод. Варто недешево, зате висока надійність.

Порівняти ціни це обладнання зручно

У статті розповімо що таке стабілізатор напруги, застосування, як працює його різні типи з принциповими схемами, а також ми допоможемо вам у виборі стабілізатора напруги.

Використання стабілізаторів напруги стало необхідністю для кожного будинку. Різні типи стабілізаторів напруги доступні в даний час з різними функціями та роботами. Останні досягнення у технології, такі як мікропроцесорні чіпи та силові електронні пристрої, змінили стабілізатори напруги. Тепер вони повністю автоматичні, інтелектуальні та оснащені безліччю додаткових функцій. Вони мають надшвидку реакцію на коливання напруги і дозволяють своїм користувачам дистанційно регулювати вимоги до напруги, включаючи функцію пуску або вимикання. Великий вибір стабілізаторів напруги ви можете подивитися та придбати на Аліекспрес, вибирайте будь-який відповідний.

Що таке стабілізатор напруги

Стабілізатор напруги - це електричний пристрій, який використовується для подачі постійної напруги на навантаження на своїх вихідних клемах незалежно від будь-яких змін або коливань на вході, тобто живлення, що входить.

Основне призначення стабілізатора напруги полягає у захисті електричних або електронних пристроїв (наприклад, кондиціонера, холодильника, телевізора тощо) від можливого пошкодження в результаті стрибків напруги або коливань, підвищеної або зниженої напруги.

Рис.1 - Різні типи стабілізаторів напруги

Стабілізатор напруги також відомий як AVR (автоматичний регулятор напруги). Використання стабілізатора напруги не обмежується домашнім чи офісним обладнанням, яке отримує електроживлення ззовні. Навіть місця, які мають власні внутрішні джерела живлення у вигляді дизельних генераторів змінного струму, сильно залежать від цих AVR для безпеки свого обладнання.

Ми можемо побачити різні типи напруги стабілізатори, доступні на ринку. Аналогові та цифрові автоматичні стабілізатори напруги доступні від багатьох виробників. Завдяки зростаючій конкуренції та підвищенню поінформованості про безпеку пристроїв. Ці стабілізатори напруги можуть бути однофазними (вихід 220-230 вольт) або трифазними (вихід 380/400 вольт) залежно від типу застосування. Регулювання бажаної стабілізованої потужності здійснюється методом зниження та підвищення напруги відповідно до його внутрішньої схеми. Трифазні стабілізатори напруги доступні у двох різних моделях, тобто моделях зі збалансованим навантаженням та моделях з незбалансованим навантаженням.

Вони доступні в різних рейтингах та діапазонах
КВА. Стабілізатор напруги нормального діапазону може забезпечити стабілізовану вихідну напругу 200-240 вольт із посиленням 20-35 вольт при живленні від вхідної напруги в діапазоні від 180 до 270 вольт. Беручи до уваги, що широкий діапазон стабілізатора напруги може забезпечити стабілізовану напругу 190-240 вольт з опіром підвищує 50-55 вольт при вхідній напрузі в діапазоні від 140 до 300 вольт.

Вони також доступні для широкого спектру застосувань, таких як спеціальний стабілізатор напруги для невеликих пристроїв, таких як телевізор, холодильник, мікрохвильові печі, для одного величезного пристрою для всієї побутової техніки.

На додаток до своєї основної функції стабілізатори поточної напруги оснащені багатьма корисними додатковими функціями, такими як захист від перевантаження, перемикання нульової напруги, захист від зміни частоти, відображення відключення напруги, засіб запуску та зупинки виходу, ручний або автоматичний запуск, відключення напруги тощо .

Стабілізатори напруги є енергоефективними пристроями (з ефективністю 95-98%). Вони споживають дуже мало енергії, яка зазвичай становить від 2 до 5% максимального навантаження.

Навіщо потрібні стабілізатори напруги та її важливість

Всі електричні пристрої спроектовані та виготовлені для роботи з максимальною ефективністю з типовим джерелом живлення, яке відоме як номінальна робоча напруга. Залежно від безпечної розрахункової межі експлуатації робочий діапазон (з оптимальною ефективністю) електричного пристрою може бути обмежений до ± 5%, ± 10% або більше.

Через багато проблем джерело вхідної напруги, яке ми отримуємо, завжди має тенденцію коливатися, що призводить до джерела вхідної напруги, що постійно змінюється. Ця напруга, що змінюється, є основним фактором, що сприяє зниженню ефективності пристрою, а також збільшенню частоти його відмов.

Рис. 2 - Проблеми через коливання напруги

Пам'ятайте, немає нічого більш важливого для електронного пристрою, ніж відфільтроване, захищене та стабільне джерело живлення. Правильне та стабілізоване напруга живлення дуже необхідно, щоб пристрій виконував свої функції найбільш оптимальним чином. Це стабілізатор напруги, який забезпечує те, що пристрій отримує бажану та стабілізовану напругу, незалежно від того, наскільки сильно коливання. Таким чином, стабілізатор напруги є дуже ефективним рішенням для тих, хто хоче отримати оптимальну продуктивність та захистити свої пристрої від непередбачуваних коливань напруги, стрибків напруги та шуму, що присутні у джерелі живлення.

Як і джерело безперебійного живлення, стабілізатори напруги є також активом для захисту електронного обладнання. Коливання напруги дуже поширені незалежно від того де ви живете. Можуть бути різні причини коливань напруги, такі як електричні несправності, несправне проведення, блискавки, короткі замикання тощо. Ці коливання можуть бути у формі перенапруги або зниженої напруги.

Ефекти повторюваного перенапруги в побутовій техніці

Необоротні пошкодження підключеного пристрою
Пошкодження ізоляції обмотки
Перебої у навантаженні
Перегрівання кабелю або пристрою
Погіршиться термін корисного використання пристрою
Несправність обладнання
Низька ефективність пристрою
Пристрій може зайняти додатковий годинник, щоб виконати ту саму функцію.
Погіршити продуктивність пристрою
Пристрій споживатиме більше електрики, що може призвести до перегріву.

Як працює стабілізатор напруги, принцип роботи зниження та підвищення напруги

Основна робота стабілізатора напруги полягає у виконанні двох необхідних функцій: функції зниження та підвищення напруги. Функція зниження та підвищення - це не що інше, як регулювання постійної напруги від перенапруги. Ця функція може виконуватися вручну за допомогою селекторних перемикачів або автоматично за допомогою додаткових електронних схем.

У разі перенапруги функція «зниження напруги» забезпечує необхідне зниження інтенсивності напруги. Аналогічно, за умов зниженої напруги функція «підвищення напруги» збільшує інтенсивність напруги. Ідея обох функцій загалом у тому, щоб підтримувати однакову вихідну напругу.

Стабілізація напруги включає складання або віднімання напруги з первинного джерела живлення. Для виконання цієї функції стабілізатори напруги використовують трансформатор, який підключений до реле, що перемикає, в різних необхідних конфігураціях. Деякі стабілізатори напруги використовують трансформатор, що має різні відводи на своїй обмотці, для забезпечення різних корекцій напруги, у той час як стабілізатори напруги (такі як Servo стабілізатор напруги) містять автоматичний трансформатор для забезпечення бажаного діапазону корекції.

Як працює функція зниження та підвищення в стабілізаторі напруги

Для найкращого розуміння обох концепцій ми розділимо його на окремі функції.

Функція зниження стабілізатора напруги

Рис. 4 - Принципова схема функції зниження в стабілізаторі напруги

На наведеному вище малюнку показано підключення трансформатора до функції «Зниження». У функції зниження полярність вторинної котушки трансформатора підключається таким чином, що прикладена напруга до навантаження є результатом віднімання напруги первинної та вторинної котушок.

У стабілізаторі напруги є схема перемикання. Щоразу, коли виявляється перевищення напруги в первинному джерелі живлення, підключення навантаження вручну або автоматично переключається у конфігурацію режиму «Зниження» за допомогою перемикачів (реле).

Функція підвищення в стабілізаторі напруги

Рис. 6 - Принципова схема функції підвищення напруги в стабілізаторі напруги

На малюнку вище показано підключення трансформатора до функції «Підвищення». У функції підвищення полярність вторинної обмотки трансформатора підключається таким чином, що прикладена напруга до навантаження є результатом складання первинної напруги і вторинної обмоток.

Як конфігурація підвищення та зниження працює автоматично

Ось приклад 02 Stage Voltage Stabilizer. Цей стабілізатор напруги використовує 02 реле (реле 1 і 2 реле) для забезпечення стабілізованого джерела живлення змінного струму для навантаження в умовах перенапруги і зниження напруги.

На принциповій схемі 02-ступінчастого стабілізатора напруги (зображеного вище) реле 1 і 2 реле використовуються для забезпечення конфігурації зниження і підвищення під час різних умов коливань напруги, тобто перенапруги і зниженої напруги. Наприклад — припустимо, що вхід змінного струму 230 змінного струму, а необхідний вихід також постійний 230 змінного струму. Тепер, якщо у вас є +/- 25 Вольт зниження & підвищення стабілізація, це означає, що ваш стабілізатор напруги може забезпечити вам постійну потрібну напругу (230 В) в діапазоні від 205 В (знижена напруга) до 255 В (підвищена напруга) вхідного джерела змінного струму

У стабілізаторах напруги, в яких використовуються трансформатори з відведенням, точки відгалуження вибираються на основі необхідної кількості напруги, яка має бути пригнічена або підвищена. У цьому випадку, у нас є різні діапазони напруги для вибору. Зважаючи на те, що в стабілізаторах напруги, в яких використовуються автотрансформатори, серводвигуни разом із ковзними контактами використовуються для отримання необхідної кількості напруги, яку необхідно стабілізувати або підвищити. Ковзкий контакт необхідний, оскільки автотрансформатори мають лише одну обмотку.

Різні типи стабілізаторів напруги

Спочатку на ринку з'явилися ручні/селекторні перемикачі напруги. У цих типах стабілізаторів використовуються електромеханічні реле для вибору бажаної напруги. З розвитком технологій з'явилися додаткові електронні схеми та стабілізатори напруги стали автоматичними. Потім з'явився стабілізатор напруги Servo, який здатний стабілізувати напругу безперервно, без будь-якого ручного втручання. Тепер також доступні стабілізатори напруги на базі мікросхем/мікроконтролерів, які можуть виконувати додаткові функції.

Стабілізатори напруги можна розділити на три типи:

Стабілізатори напруги типу реле
Servo стабілізатори напруги
Стабілізатори статичної напруги

Стабілізатори напруги типу реле

У релейних стабілізаторах напруги напруга регулюється перемикаючими реле. Реле використовуються для підключення вторинного трансформатора у різних конфігураціях для досягнення функції зниження та підвищення.

Як працює релейний стабілізатор напруги

Рисунок вище показує, як стабілізатор напруги реле виглядає зсередини. Він має трансформатор з відгалуженнями, реле та електронну плату. Друкована плата містить схему випрямляча, підсилювач, мікроконтролер та інші допоміжні компоненти.

Електронні плати виконують порівняння вихідної напруги із джерелом опорної напруги. Як тільки він виявляє будь-яке збільшення або зменшення вхідної напруги вище еталонного значення, він перемикає відповідне реле для підключення необхідного постукування функції зниження і підвищення.

Стабілізатори напруги релейного типу зазвичай стабілізують вхідні коливання на рівні ±15% з точністю на виході від ±5% до ±10%.

Використання та переваги релейних стабілізаторів напруги

Цей стабілізатор в основному використовується для приладів/обладнання з низьким номінальним енергоспоживанням у житлових/комерційних/промислових цілях.

Вони коштують дешевше
Вони компактні за розміром

Недоліки релейних стабілізаторів напруги

Їхня реакція на коливання напруги трохи повільніша порівняно з іншими типами стабілізаторів напруги
Вони недовговічні
Вони менш надійні
Вони не здатні витримувати стрибки напруги, тому що їхня межа допуску на коливання менше
При стабілізації напруги перехід тракту електроживлення може забезпечити незначне переривання електроживлення

Серво стабілізатори напруги

У стабілізаторах напруги регулювання напруги здійснюється за допомогою серводвигуна. Вони також відомі як сервостабілізатори. Це замкнені системи.

Як працює серво стабілізатор напруги?

У системі замкнутого контуру негативний зворотний зв'язок (також відомий як помилка подачі) гарантується від виходу, щоб система могла гарантувати, що було досягнуто бажаного результату. Це робиться шляхом порівняння вихідних та вхідних сигналів. Якщо у випадку, якщо бажаний вихід перевищує / нижче за потрібне значення, то регулятором джерела вхідного сигналу буде отримано сигнал помилки (Вихідне значення — Вхідне значення). Потім регулятор знову генерує сигнал (позитивний або негативний залежно від досягнутого вихідного значення) і подає його на виконавчі механізми, щоб привести вихідне значення до точного значення.

Завдяки властивості замкнутого контуру стабілізатори напруги на основі сервоприводів використовуються для приладів/обладнання, які дуже чутливі та потребують точного вхідного живлення (± 01%) для виконання намічених функцій.

Рис. 10 - Внутрішній вигляд серво стабілізатора напруги

Рисунок вище показує, як стабілізатор напруги серво виглядає зсередини. Він має серводвигун, автотрансформатор, трансформатор зниження та підвищення, двигун, електронну плату та інші допоміжні компоненти.

У стабілізаторі напруги на основі сервоприводу один кінець первинної обмотки трансформатора зниження і підвищення (відведення) підключений до фіксованого відгалуження автотрансформатора, а інший кінець первинної обмотки з'єднаний з рухомим важелем, який контролюється серводвигуном. Один кінець вторинної котушки трансформатора
зниження та підвищення підключений до вхідного джерела живлення, а інший кінець підключений до виходу стабілізатора напруги.

Електронні плати виконують порівняння вихідної напруги із джерелом опорної напруги. Як тільки він виявляє будь-яке збільшення або зменшення вхідної напруги вище за контрольне значення, він починає працювати з двигуном, який ще більше переміщає важіль на автотрансформаторі.

При переміщенні важеля на автотрансформаторі вхідна напруга на первинній обмотці трансформатора зниження та підвищення зміниться на потрібну вихідну напругу. Серводвигун продовжуватиме обертатися, поки різниця між значенням опорної напруги і вихід стабілізатора стає рівним нулю. Цей повний процес відбувається за мілісекунди. Сучасні серво стабілізатори напруги поставляються з мікроконтролерною/мікропроцесорною схемою управління для забезпечення інтелектуального управління користувачами.

Різні типи серво стабілізаторів напруги

Різні типи серво стабілізаторів напруги:

Однофазні серво стабілізатори напруги

В однофазних стабілізаторах напруги із сервоприводом стабілізація напруги досягається за допомогою серводвигуна, підключеного до змінного трансформатора.

Трифазні збалансовані серво стабілізатори напруги

У трифазних стабілізованих стабілізаторах напруги з сервоуправлінням стабілізація напруги досягається за допомогою серводвигуна, підключеного до 03 автотрансформаторів, та загального ланцюга управління. Вихідні дані автотрансформаторів варіюються задля досягнення стабілізації.

Трифазні незбалансовані серво стабілізатори напруги

У трифазних несиметричних стабілізаторах напруги з сервоприводом стабілізація напруги досягається за допомогою серводвигуна, підключеного до 03 автотрансформаторів та 03 незалежних ланцюгів управління (по одному на кожен автотрансформатор).

Використання та переваги серво стабілізатора напруги

Вони швидко реагують на коливання напруги
Вони мають високу точність стабілізації напруги
Вони дуже надійні
Вони можуть витримувати стрибки напруги

Недоліки серво стабілізатора напруги

Вони потребують періодичного обслуговування
Щоб обнулити помилку, серводвигун має бути вирівняний. Вирівнювання сервомотора потребує вмілих рук.

Стабілізатори статичної напруги

Рис. 13 - Статичні стабілізатори напруги

Статичний випрямляч напруги немає рухомих частин, як у разі серво стабілізаторів напруги. Для стабілізації напруги використовується електронна силова схема перетворювача. Ці статичні стабілізатори мають дуже високу точність, а стабілізація напруги знаходиться в межах ± 1%.

Стабілізатор статичної напруги містить трансформатор зниження та підвищення, силовий перетворювач із ізольованим затвором (IGBT), мікроконтролер, мікропроцесор та інші необхідні компоненти.

Як працює статичний стабілізатор напруги

Мікроконтролер/мікропроцесор управляє IGBT-перетворювачем живлення для генерації необхідного рівня напруги з використанням методу "широтно-імпульсної модуляції". У методі "Імпульсна широтно-імпульсна модуляція" перетворювачі живлення в режимі перемикання використовують силовий напівпровідниковий перемикач (наприклад, MOSFET) для управління трансформатором для отримання необхідної вихідної напруги. Ця генерована напруга потім подається на первинну обмотку трансформатора зниження & підвищення. Перетворювач потужності IGBT також контролює фазу напруги. Він може генерувати напругу, яка може бути у фазі або на 180 градусів не у фазі по відношенню до вхідного джерела живлення, що, у свою чергу, дозволяє йому контролювати, чи потрібно додавати або віднімати напругу в залежності від підвищення або зниження рівня вхідного живлення.

Рис. 15 - Принципова схема статичного стабілізатора напруги

Як тільки мікропроцесор виявляє зниження рівня напруги, він посилає сигнал широтно-імпульсної модуляції на перетворювач потужності IGBT. Перетворювач потужності IGBT, відповідно, генерує напругу, аналогічну різниці напруги, на яку зменшився вхідний джерело живлення. Ця напруга, що генерується, знаходиться у фазі з вхідним джерелом живлення. Потім ця напруга подається на первинну обмотку трансформатора Пониження & Підвищення. Оскільки вторинна котушка трансформатора Пониження & Підвищення підключена до джерела живлення, напруга, наведена у вторинній котушці, буде додана до джерела живлення. І тому стабілізована підвищена напруга потім подаватиметься на навантаження.

Аналогічно, як мікропроцесор виявляє підвищення рівня напруги, він посилає сигнал широтно-імпульсної модуляції на перетворювач потужності IGBT. Відповідно, IGBT-перетворювач потужності генерує напругу, аналогічну різниці напруг, на яку зменшилося вхідне джерело живлення. Але цього разу напруга, що генерується, буде на 180 градусів не у фазі по відношенню до вхідного джерела живлення. Потім ця напруга подається на первинну обмотку трансформатора Пониження & Підвищення. Оскільки вторинна котушка трансформатора Пониження & Підвищення підключена до вхідного джерела живлення, напруга, яка була наведена у вторинній котушці, тепер відніматиметься з вхідного джерела живлення. І тому стабілізована знижена напруга подаватиметься на навантаження.

Використання / Переваги статичних стабілізаторів напруги

Вони дуже компактні за розміром.
Вони дуже швидко реагують на коливання напруги.
Вони мають дуже високу точність стабілізації напруги.
Оскільки немає частини, що рухається, вона майже не вимагає технічного обслуговування.
Вони дуже надійні.
Їхня ефективність дуже висока.

Недоліки статичного стабілізатора напруги

Вони дорогі у порівнянні зі своїми аналогами.

У чому різниця між стабілізатором напруги та регулятором напруги?

Обидва звучать однаково. Вони обидва виконують однакову функцію стабілізації напруги. Проте те, як вони це роблять, дає різницю. Основна функціональна відмінність стабілізатора напруги від регулятора напруги:

Стабілізатор напруги - це пристрій, який подає постійну напругу на вихід без змін вхідної напруги. В той час як,

Регулятор напруги - це пристрій, який подає постійну напругу на вихід без змін струму навантаження.

Як вибрати найкращий стабілізатор напруги для вашого будинку? Посібник з покупки

При покупці стабілізатора напруги необхідно враховувати різні фактори. А якщо ні, то ви можете зіткнутися зі стабілізатором напруги, який може працювати гірше або краще. Надмірне виконання не зашкодить, але це коштуватиме вам зайвих доларів. Так чому б не вибрати такий стабілізатор напруги, який може задовольнити ваші вимоги і зберегти вашу кишеню теж.

Різні фактори, які відіграють важливу роль у виборі стабілізатора напруги

Різні фактори, що відіграють життєво важливу роль і вимагають розгляду перед вибором стабілізатора напруги:

Необхідна потужність приладу (або групи приладів)
Тип приладу
Рівень коливань напруги у вашому районі
Тип стабілізатора напруги
Робочий діапазон стабілізатора напруги, який вам потрібен
Перевантаження з підвищення / зниженої напруги
Тип схеми стабілізації/керування
Тип монтажу для стабілізатора напруги

Покроковий посібник з вибору та купівлі стабілізатора напруги для вашого будинку

Ось основні кроки, які ви повинні виконати, щоб вибрати найкращий випрямляч напруги для вашого будинку:

Перевірте номінальну потужність пристрою, на яку вам потрібен стабілізатор напруги. Номінальна потужність вказана на задній панелі пристрою як наклейки або фірмової таблички. Це буде у кіловатах (KW). Зазвичай номінальна потужність стабілізатора напруги вказується в кВА. Переведіть його в кіловат (кВт).

(КВт = кВА * коефіцієнт потужності)

Подумайте про те, щоб зберегти додаткову маржу 25-30% від номінальної потужності стабілізатора. Це дасть вам додаткову можливість додати будь-який пристрій у майбутньому.
Перевірте межу допуску коливань напруги. Якщо це відповідає вашим потребам ви готові йти вперед.
Перевірте вимоги до монтажу та розмір, який вам потрібен.
Ви можете запитати і порівняти додаткові функції в тому самому ціновому діапазоні різних марок і моделей.

Практичний приклад для кращого розуміння

Припустимо, вам потрібен стабілізатор напруги для телевізора. Припустимо, що ваш телевізор має номінальну потужність 1 кВА. Допустима надбавка 30% на 1 кВА становить 300 Вт. Додаючи обидва варіанти, ви можете придбати стабілізатор напруги потужністю 1,3 кВт (1300 Вт) для телевізора.

Найважливіша порада при покупці стабілізатора напруги

Знижена та/або нестабільна напруга в мережі електроживлення може незворотно пошкодити всю побутову техніку у Вашому домі! І, при цьому, у безкоштовному гарантійному сервісі, найімовірніше, Вам буде відмовлено, оскільки гарантія має силу лише за умови, що пристрій експлуатується в умовах електроживлення, що задовольняють строгим технічним вимогам до напруги живлення – 220 вольт ±10%.

Спеціально для вирішення проблеми нестабільного електропостачання електроапаратури, згладжування перепадів і стрибків відхилення напруги живлення в мережі електроживлення (стабілізація напруги живлення) випускається спеціальний захисний пристрій - стабілізатор змінної мережевої напруги (він же нормалізатор напруги, AVR, Automatic Voltage Regulator - автоматичний регулятор напруги, voltage stabilizer або в простолюді - підвищуючий трансформатор, вирівнювач, перетворювач, випрямляч напруги/струму)

Побутова техніка, підключена через стабілізатор напруги, працює в щадному режимі електроживленнязі стабілізованою вхідною напругою мережі живлення, що дозволяє значно продовжити її експлуатаційний ресурс і навіть заощадити на електроенергії т.к. вся побутова техніка спочатку проектується на конкретне значення напруги в мережі, і саме при цій напрузі забезпечується оптимальний режим роботи та найвищий ККД.

Стабілізатори напруги також можуть використовуватись для захисту електродвигунів. Можливо, Ви помічали, як важко стартувати електродвигуну при зниженій напрузі в мережі. Якщо подано напругу менше норми - двигуну не вистачає пускової потужності, він просто стоїть і споживає величезний пусковий струм, який раз на п'ять-сім більше робітника. Двигун дуже швидко перегрівається і виходить із ладу.

А тепер уявіть, що це двигун Вашої нової пральної машинки чи нового холодильника – потрібен стабілізатор напруги.

Стабілізатор напруги для приватного будинку або дачі – просто необхідний для захисту від постійних перепадів напруги у мережі.

Для коректного підвищення/зниження напруги в мережі, для захисту низької/високої напруги необхідний підвищує/знижуючий стабілізатор напруги від авторитетного виробника. Напруга вольтодобавки автоматично підбиратиметься залежно від рівня просадженості напруги у вхідній електромережі, а у разі аварійної зміни вхідної напруги вся апаратура буде автоматично відключена від мережі.

А мені потрібний стабілізатор?

Якщо у Вас в будинку немає нічого ціннішого, ніж лампочки розжарювання, однозначно, — стабілізатор Вам не потрібен.

Є сенс задуматися про покупку стабілізатора напруги, якщо у Вас є хоча б холодильник або мікрохвильова піч і напруга в мережі періодично падає нижче 190 вольт.

Ну і якщо у Вас «повний фарш» побутової техніки та напруга періодично відхиляється вгору вище 250 вольт та/або вниз нижче 190 вольт — Вам Вкрай необхідно захистити всю електромережу в будинку потужним стабілізатором напруги в мережі.

Висновок очевидний:якщо загальна вартість побутової техніки та електроприладів у Вас у будинку в кілька разів більша за ціну найдорожчого стабілізатора напруги — варто задуматися про його покупку.

Категорії

Популярне