Как выбрать стабилизатор

Стабилизаторы напряжения для дома и дачи: как выбрать, какой лучше

В современных частных домовладениях количество электроприборов увеличивается в соответствии с ростом потребностей хозяина. Холодильник, плита и духовой шкаф, телевизор, стиральная машина, пылесос, компьютеры, чайник — это ставшие уже привычными потребители электричества. А еще посудомоечная машина, мультиварка, хлебопечка, кофемашина — список пополняется с каждым днем. Нагрузка на электрические сети растет, особенно за чертой города, в дачных или коттеджных поселках, где перепады напряжения в сети являются обычным явлением. Защитить сложную и дорогую электронику от таких скачков поможет стабилизатор напряжения.

Локальные и общие стабилизаторы

Если напряжение «гуляет» в небольших пределах и большая часть техники работает нормально, а проблемы есть только у какой-то части более чувствительной аппаратуры, имеет смысл поставить локальные стабилизаторы — на конкретные линии или на отдельные устройства.

По количеству фаз

Питание в доме может быть однофазным и трехфазным. С однофазными (на 220 В) все ясно: нужен однофазный стабилизатор. Если в доме/квартире три фазы, есть варианты:

Если есть аппаратура, которая подключается сразу к трем фазам, то стабилизатор напряжения для дома нужен трехфазный.
Схема подключения стабилизатора к однофазной цепи
Если аппаратура подключается только к одной из фаз, нужны однофазные стабилизаторы на каждую из фаз. Причем мощность их не обязательно должны быть одинаковой, так как нагрузка обычно распределена неравномерно.

На трехфазные цепи можно поставить три однофазных

Выбрать стабилизатор напряжения для дома или дачи по этому принципу несложно. Но определиться надо обязательно.

Выбор мощности

Чтобы выбрать стабилизатор напряжения для дома, первым делом надо рассчитать его мощность. Проще всего ее определить по автомату, который стоит на доме или линии. Например, входной автомат стоит на 40 А. Рассчитываем мощность: 40 А * 220 В = 8,8 КВа. Чтобы агрегат не работал на пределе возможностей, берут запас по мощности 20-30%. Для данного случая это будет 10-11 КВа.

Выбор мощности стабилизатора зависит от суммарной мощности сети или подключаемых к нему приборов

Также рассчитывается мощность локального стабилизатора, который ставим на отдельный прибор. Но тут в расчет берем максимальный потребляемый ток (есть в характеристикам). Например, это 2,5 А. Далее считаем по описанному выше алгоритму. Но если в оборудовании есть мотор (холодильник, например), то надо учитывать пусковые токи, которые в разы превышают нормативные. В этом случае рассчитанные параметры умножают на 2 или 3.

При подборе мощности не путайте кВА с кВт. Если коротко, то 10 кВА при наличии на нагрузке емкостей и индуктивностей (то есть для реальных сетей практически всегда) не равны 10 кВт. Цифра реальной нагрузки меньше, а насколько меньше — зависит от коэффициента индуктивности (может также быть в характеристиках). Под конкретный прибор рассчитать все просто — надо умножить на коэффициент, а вот для сети все сложнее. Просто если видите цифру в кВА, берите запас порядка 15-20%. Примерно такова реактивная составляющая в среднем.

Точность стабилизации

Точность стабилизации показывает, насколько «ровным» будет напряжение на выходе. Приемлемым считается +-5%. С таким допуском нормально работает отечественная техника, а вот для импортной надо лучше стабилизированное напряжение. Итак, все стабилизаторы, которые имеют точность меньше +-5% — это замечательно, все что хуже — лучше не покупать.

Точность стабилизации — один из первых параметров, на которые надо обратить внимание.

Диапазон входного напряжения: предельный и рабочий

В характеристиках есть две строчки: предельный диапазон входного напряжения и рабочий. Это две разные характеристики, которые отображают разные параметры устройства. Предельный диапазон — это тот, при котором устройство будет хоть как-то корректировать напряжение. Оно не всегда вытянет его до нормы, но хотя-бы не отключится.

Предельный диапазон указывают не всегда, но есть рабочий

Рабочий диапазон входного напряжения — это, как раз, тот разбег, при котором устройство должно выдавать заявленные параметры (с той самой точностью стабилизации).

Нагрузочная и перегрузочная способность

Очень важная характеристика, на которую надо обязательно обращать внимание. Нагрузочная способность показывает какую нагрузку может «потянуть» стабилизатор напряжения для дома при работе на нижней границе. Есть такие модели, которые выдают заявленную мощность на 220 В. То есть тогда, когда она совсем не нужна. А вот на нижнем пределе в 160 В могут работать только с половинной нагрузкой. Результат — работая при пониженном напряжении он может перегореть. Даже если вы взяли его с запасом мощности.

Нагрузочную и перегрузочную способность надо запрашивать дополнительно.
Обычно в технических характеристиках ее нет

Перегрузочная способность не менее важна. Она показывает, как долго может он работать с превышением нагрузки. Параметр важен даже если оборудование вы брали с хорошим запасом по мощности. По этому параметру можно опосредованно определить качество деталей и качество сборки. Чем выше перегрузочная способность, тем более надежно оборудование.

Виды, плюсы, минусы

Стабилизаторы напряжения есть разных видов, делают их из компонентов разного типа — электромеханических, электронных. Часть из них имеет электро-механическое управление, часть-электронное. Чтобы правильно подобрать оборудование, надо иметь представление о достоинствах и недостатках.

Видов и типов стабилизаторов напряжения для дома много…

Электронные (симисторные)

Собираются на симисторах или термисторах. Имеют несколько ступеней регулировки, которые подключаются/отключаются в зависимости от входного напряжения. Переключение может происходить при помощи электронного ключа (работает бесшумно, но это более дорогие модели) или электронного реле (при срабатывании есть звук).

К плюсам электронных стабилизаторов относят высокую скорость реакции (время включения одной ступени около 20 мсек). Электронные ключи срабатывают очень быстро, подключая нужное количество ступеней коррекции или отключая их. Второй положительный момент — тихая работа. Шуметь тут нечему — работает электроника.

Сравнение основных типов стабилизаторов

Минусы тоже есть. Первый — низкая точность стабилизации. В этой категории вы не найдете моделей, который выдают напряжение с погрешностью менее 2-3%. Это просто невозможно, так как регулировка ступенчатая и погрешность довольно высока. Второй недостаток — высокая цена. Симисторы стоят немало, а их столько, сколько ступеней. То есть, чем больше ступеней и вше точность регулировки, тем дороже будет оборудование.

Электромеханические

Собираются на основе электромагнитной катушки, по которой бегает бегунок. Положение бегунка изменяется при помощи мотора или реле. Плюс электромеханического стабилизатора — невысокая цена и высокая точность стабилизации. Недостаток — низкое быстродействие — параметры меняются медленно. Второй минус — довольно громкая работа.

Аппараты с мотором работают тише, но корректировка происходит медленно. Среднее время реакции — 20 В за 0,5 секунды. При резких скачках аппарат просто не успевает изменять напряжение. Есть у стабилизаторов этого типа еще одна неприятность — перенапряжение. Возникает, в той ситуации, когда ранее упавшее напряжение резко приходит в норму. Стабилизатор не успевает среагировать, в результате на выходе имеем скачок, прием бывает он до 260 В, а это губительно для техники. Для того чтобы избежать подобной ситуации, на выходе ставят защиту по напряжению (автомат по напряжению), который просто отключает питание.

Электро-механические — недорогие, надежные, но с малой скоростью коррекции

Если электромеханический стабилизатор напряжения для дома собран на основе реле, время срабатывания меньше, но при работе они шумят, да и регулировка не плавная а ступенчатая. Это значит, что они имеют более низкую точность стабилизации. Зато нет перенапряжения и нет необходимости думать о дополнительной защите. Чтобы не путаться, эти устройства называют релейные стабилизаторы именно так они описаны в большинстве случаев.

Есть и еще один не самый приятный момент у электромеханических стабилизаторов напряжения для дома или квартиры: они быстрее изнашиваются, требуют регулярной профилактики (раз в пол года).

Феррорезонансные

Это самые громоздкие из стабилизаторов. Имеют малое время отклика, высокую надежность и стойкость к помехам. Коэффициент стабилизации средний (порядка 3-4%), что неплохо.

Ферро-резонансные стабилизаторы напряжения не слишком популярны из-за больших габаритов и массы

Но на выходе напряжение имеет искаженную форму (не синусоида), работа зависит от изменений частоты в сети, отличается большой массой и габаритами. Обычно используется как первая ступень стабилизации, если одним устройством добиться нормального напряжения не получается.

Инверторные

Это один из видов электронных приборов, но его работа и внутреннее устройство очень сильно отличаются от описанных выше, потому эта группа рассматривается отдельно.

В инверторных стабилизаторах напряжения происходит двойное преобразование сначала переменный ток превращается в постоянный, затем обратно в переменный, который подается на корректор коэффициента мощности, где и происходит его стабилизация. В результате на выходе имеем идеальную синусоиду со стабильными параметрами.

Блок-схема инверторного стабилизатора напряжения

Инверторный стабилизатор напряжения для дома это, пожалуй, лучший на сегодня выбор. Вот его плюсы:

Широкий рабочий диапазон стабилизации. Нормальный показатель — от 115-290 В.
Малое время отклика — задержка составляет несколько миллисекунд.
Высокая точность стабилизации: средние показатели в классе 0,5-1%.
На выходе идеальная синусоида, что важно для некоторых видов техники (газовых котлов, например, стиральных машин последнего поколения).
Подавление помех любого характера.
Небольшие размеры и масса.

По цене это не самое дорогое оборудование — стоят они примерно столько же, сколько и релейные и почти в два раза ниже электронных. При этом качество преобразования у инверторных агрегатов намного выше.

Российский производитель ШТИЛЬ выпускает инверторные стабилизаторы напряжения для дома и дачи

Недостаток у этого оборудования один: при работе элементы сильно греются. Для охлаждения в корпус встраиваются вентиляторы, которые издают негромкое жужжание. Если стабилизатор напряжения выбираете для квартиры, ставят его обычно в коридоре, так что шум может быть слышен. В частных домах возможностей по выбору места установки больше, так что вполне реально найти такое, где шум мешать не будет.

Какой стабилизатор лучше

Говорить от том, что какой-то тип стабилизатора лучше, а какой-то хуже не имеет смысла. У каждого есть свои достоинства и недостатки, каждый в какой-то ситуации, под определенные требования — лучший выбор.

Давайте рассмотрим типичные ситуации, с которыми многие сталкиваются:

Скачки по питанию частые, резкие. Напряжение то падает, то становится выше требуемого. Для такой ситуации необходимо высокое быстродействие и отсутствие возможности перенапряжения. Такими свойствами обладают электронные и инверторные стабилизаторы.
Напряжение в сети часто понижается, до нормы практически не дотягивает. Тут важен широкий рабочий диапазон. Из недорогих моделей подходят электромеханические и релейные, из более дорогих все тот же инверторный.
Чтобы проще было выбрать, какой стабилизатор напряжения лучше
Купили новую технику, а она не хочет работать, выдает ошибку по питанию. Лучший вариант тут — инверторный агрегат Он не только напряжение дотянет, но и синусоиду выдаст идеальную, а это для электроники важно.

Ситуаций на самом деле очень много. Но в любом случае подбирать тип стабилизатора напряжения для дома надо исходя их существующей проблемы. Далее уже в выбранной категории выбирать по параметрам.

Выбор производителя и цены

Самое непростое — выбрать производителя. Стазу стоит сказать, что китайские агрегаты лучше не рассматривать. Даже с теми, которые китайские только наполовину (с вынесенным в поднебесную производством и головным офисом в другой стране) надо быть очень аккуратными. Качество не всегда стабильно.

Советы по выбору стабилизатора

Если вам не важна внешняя составляющая, обратите внимание на стабилизаторы российского или белорусского производства. Это Штиль и Лидер. Вполне приличные агрегаты, с не очень хорошим дизайном, но со стабильным качеством.

Если вам нужна идеальная аппаратура, ищите итальянские ORTEA. У них и качество сборки, и внешний вид на высоте. Также неплохие отзывы у РЕСАНТА. Их товар оценивают на 4-4,5 по пятибалльной шкале.

Разброс цен поражает, но типы оборудования тут собраны самые разные — от бюджетных релейных и электромеханических до супер-надежных электронных.

kak-sdelano.ru

Как выбрать стабилизатор напряжения

Определяем характеристики стабилизатора напряжения:

Количество фаз. Трехфазные стабилизаторы выбираем при наличии трехфазного напряжения и оборудования. В остальных случаях приобретаем однофазные стабилизаторы.
Определяем диапазон входящего напряжения. Определите какое напряжение у вас на объекте – низкое или высокое, стабильное или бывают скачки.
Номинальная мощность стабилизатора должна быть не меньше суммарной мощности оборудования. При расчете учитываем коэффициент мощности и пусковые токи.
При установке в дом или квартиру номинальный ток стабилизатора не должен быть меньше номинала входного автомата.
Если напряжение в сети сильно занижено, берем дополнительный запас мощности. При этом обращаем внимание на диапазон напряжений, при которых данная модель может работать.
В зависимости от характера изменения напряжения в сети, выбираем тип стабилизатора. Релейные и электромеханические типы не подходят там, где бывают частые и резкие скачки напряжения, для этого больше подходят электронные и инверторные стабилизаторы.
При наличии потребителей с высокими требованиями к электросети (Hi-Fi техника и другое высокоточное оборудование) выбираем модели с наименьшей погрешностью напряжения на выходе.
Если стабилизатор устанавливается в неотапливаемом помещении, выбираем морозостойкую модель, способную работать при низких температурах.
Далее делаем выбор между настольным, напольным или настенным исполнением.

Теперь рассмотрим порядок и принципы подбора более подробно.

Электросети не всегда выдают нам стабильное напряжение. Особенно это проявляется за городом. Расстояния от подстанций до потребителей большие, линии перегружены, персонала не хватает. В таких условиях потребителям приходится самостоятельно решать эти проблемы с помощью стабилизаторов напряжения.

При выборе следует определиться по ряду вопросов:

Количество фаз.

Если на вашем объекте однофазная сеть 220В, и, соответственно однофазные потребители, ответ очевиден – для однофазной сети необходим однофазный стабилизатор напряжения на 220В. Если вам нужен стабилизатор на 220В для загородного дома или для дачи и вы не знаете какой лучше выбрать - на нашем сайте есть специальная подборка - стабилизаторы напряжения 220В для дома и дачи.

В случае, если на объекте трехфазная сеть 380В, а также есть трехфазные потребители, то мы встаем перед выбором - один трехфазный стабилизатор (моноблок) или три однофазных стабилизатора (по одному на фазу). Трехфазный стабилизатор следит не только за напряжением в каждой фазе, но и за межфазными напряжениями, поддерживая в норме одновременно шесть величин. Поэтому трехфазный аппарат приобретаем только для трехфазного оборудования, в остальных случаях останавливаем выбор на однофазных моделях (для подключения по схеме «звезда» по одному на фазу).

Этот вопрос усложняется тем, что в характеристиках стабилизатора указывается полная мощность, выраженная в киловольтамперах (кВА), когда мы привыкли к киловаттам, характеризующим активную мощность. Не вдаваясь в подробности, отметим, что для большинства бытовых электроприборов коэффициент мощности (отношение активной мощности к полной) равен 0.8. Грубо говоря, предельная нагрузка для стабилизатор мощностью 1000 ВА будет 800 Вт. Исключение составляют лампы накаливания и нагревательные приборы - для них коэффициент мощности равен 1. У промышленного оборудования значение коэффициента мощности указывается в паспортных данных. Поэтому мы рекомендуем подбирать стабилизатор по мощности в кВт (лучше иметь запас по мощности, чем иметь её недостаток).

* Таким образом, 1 кВА=0,8кВт.

* Для расчета мощности в кВт используем формулу: 1кВАх0,8=0,8кВт.

* А для расчета мощности в кВА используем формулу: 1кВт/0,8=1,25кВА.

Если вам известен ток, потребляемый вашими электроприборами, то задача упрощается. Выбирайте стабилизатор, номинальный ток которого не меньше потребляемой величины. Как быть, когда потребителей много, например, при выборе стабилизатора для всего дома или квартиры? Очень просто - смотрим номинал вводного автомата и выбираем стабилизатор напряжения, номинальный ток которого не меньше данной величины.

Не всегда рационально ставить общий стабилизатор на всё электрооборудование (на весь объект в целом – дом или квартиру). Зачастую, его приобретают для стабилизации какого-то конкретного оборудования:

Для газового котла. Мощность здесь небольшая – как правило, до 3 кВт. Таким образом, определяем мощность котла, прибавляем некоторый запас - на пусковой ток насоса и т.д.. и получаем необходимую мощность стабилизатора.
Для холодильника тоже надо учитывать пусковые токи компрессора, которые могут в 5-7 раз превышать номинальные.
Стиральные (посудомоечные) машины отличаются тем, что имеют мощные ТЭНы, имеющие коэффициент мощности, равный единице. Для обычной бытовой стиральной машины эта мощность составляет порядка 1800 Вт. Плюс блок электроники 100 Вт и плюс двигатель около 200 Вт. Делаем поправки на коэф. мощности блока и двигателя, не забываем про пусковой ток последнего. В результате получаем, что мощность стабилизатора должна быть не менее 3 кВА.

Все вышесказанное справедливо лишь в том случае, когда напряжение в сети не опускается ниже 170-180 В. Когда же напряжение сильно занижено, входной ток стабилизатора возрастает настолько, что он уже не может работать на полную мощность, начинает перегреваться и уходит в защиту. Поэтому, если у вас сильно заниженное напряжение, нужно делать на это поправку. Так, при напряжении в сети 100 вольт, мощность стабилизатора рекомендуется брать в три раза выше. Также нужно учитывать, что далеко не каждый стабилизатор способен работать на сильно заниженном напряжении. Этот параметр указывается в паспортных данных.

Еще один важный аспект - характер изменения напряжения в сети. Если оно не скачет, а просто хронически завышено или занижено, то можно обойтись медленно реагирующим стабилизатором - электромеханическим или релейным. В том случае, когда напряжение может быстро изменяться за короткие промежутки времени, когда много всплесков и провалов, тогда нужны быстродействующие электронные аппараты на полупроводниковых силовых ключах (тиристорные, симисторные, транзисторные и т.д.) или инверторные (у них реагирование на изменения входного напряжения мгновенное).

Также, вы всегда можете обратиться за помощью в подборе и за консультацией к нашим специалистам по телефону 8(495)222-02-49.

pro-stab.ru

основные критерии, принцип работы, недостатки и преимущества

06.05.2019

Электронные стабилизаторы напряжения широко используются в быту для защиты техники от перепадов напряжения. В отличие от релейных стабилизаторов, эти приборы не содержат механических или электромеханических компонентов, что дает им более лучшие технические возможности. Для преобразования напряжения в них применяются полупроводниковые элементы – тиристоры или симисторы.

В данной статье мы расскажем об электронных стабилизаторах, их особенностях, принципах работы и сферах применения, а также раскроем их недостатки и выделим достоинства.

Устройство и принцип действия электронного стабилизатора

Электронный стабилизатор обычно состоит из следующих компонентов:

измерителей входного и выходного напряжения;
управляющей микросхемы, которая анализирует данные от измерителей и при необходимости включает процесс преобразования напряжения;
трансформатора с возможностью переключения обмоток для регулировки напряжения;
блока электронных ключей (тиристоров или симисторов), который управляет переключением обмоток.

Принцип действия электронного стабилизатора может быть описан следующим образом:

при изменении напряжения в питающей сети фиксируется разница между фактическим и номинальным его значением. Управляющий микропроцессор подает сигнал на включение определенного силового ключа, коммутирующего именно ту секцию обмотки трансформатора, коэффициент трансформации которой обеспечит наиболее приближенное к номиналу значение выходного напряжения.

Таким образом, принцип действия электронных стабилизаторов во многом схож с работой устройств релейного типа. Если в последних коммутация необходимых обмоток автотрансформатора осуществляется при помощи электромеханических реле, то в электронных устройствах вместо них используются отличающиеся гораздо более высоким быстродействием силовые полупроводниковые ключи - тиристоры или симисторы.

Также конструкция электронного стабилизатора предусматривает работу в режиме «байпас» – когда сетевое напряжение находится в пределах нормы, электричество направляется в обход трансформатора и непосредственно подается потребителю.

Таким образом, питание электроприборов через электронный стабилизатор напряжения осуществляется следующим образом:

Если параметры электротока соответствуют нормативным, он проходит через байпас, не нагружая основные цепи стабилизатора.
Если происходит падение или возрастание напряжения, измеритель на входе стабилизатора фиксирует это изменение.
Управляющая микросхема стабилизатора отдает соответствующую команду и срабатывает блок электронных ключей.
В цепь включаются обмотки трансформатора, которые осуществляют преобразование напряжений до нужного уровня.

В чем разница между симисторным и тиристорным стабилизатором?

Электронные стабилизаторы могут строиться на основе тиристоров или симисторов.

Принцип работы тиристора

Принцип работы симистора

Тиристор представляет собой полупроводниковый элемент, который позволяет управлять прохождением тока.

Он пропускает ток только в одном направлении и имеет два состояния - «открыто» или «закрыто». Ими можно управлять с помощью подачи импульса на один из входов.

В стабилизаторе тиристор используется для подключения обмотки трансформатора.

Симистор функционирует сходным c тиристором образом. Его название представляет собой сокращение от слов «симметричный тиристор».

Главное отличие от тиристора заключается в том, что симистор пропускает ток в двух направлениях. Поэтому в симисторном стабилизаторе при тех же параметрах можно использовать в два раза меньше электронных компонентов. Это делает его более компактным и надежным.

Достоинства и недостатки электронных стабилизаторов

Ниже представлены основные достоинства и недостатки электронных стабилизаторов по сравнению с релейными приборами. Они обусловлены, в первую очередь, строением и особенностями метода преобразования напряжения электронных стабилизаторов.

Достоинства

Недостатки

Не имеют механических элементов, поэтому издают меньше шума при работе и считаются в целом более надежными.
Реагируют на изменения параметров электросети быстрее.
Имеют меньший шаг изменения при регулировке напряжения, что позволяет добиться более высокой точности стабилизации – от 5 до 10 %.
Электронные ключи, в отличие от реле, весьма компактны, а значит, их количество можно увеличить без существенного увеличения размеров устройства.

Выходное напряжение имеет форму, отличную от синусоидальной (трапециевидную или с другими искажениями, в зависимости от конкретной модели стабилизатора).
Точности, которую дает ступенчатая регулировка напряжения, может оказаться недостаточно для питания устройств, чувствительных к качеству электроснабжения.
Более высокая стоимость в сравнении с релейными моделями.

Сферы применения электронных стабилизаторов напряжения

Такие преимущества электронных стабилизаторов перед релейными устройствами, как более высокая скорость и точность регулирования напряжения, бесшумность в работе, надежность и длительность ресурса работы, благодаря отсутствию механических элементов коммутации, обеспечивают их широкое применение в домашних условиях для защиты бытовой нагрузки, не имеющей в своем составе электромоторов, например, телевизионной и кухонной техники, а также приборов освещения.

Серьезным ограничением области применения электронных стабилизаторов является отличие формы выходного напряжения от синусоидальной, а также недостаточно высокая точность стабилизации.

Крайне не рекомендуется подключать высокоточное чувствительное оборудование к электронным стабилизаторам. Например, определенные проблемы могут возникнуть при работе с:

устройствами, в составе которых есть электродвигатель (насосами, системами отопления) – выходное напряжение стабилизатора, имеющее неправильную форму кривой, может привести к выходу двигателя из строя;
профессиональным аудио- и видеооборудованием – помехи, создаваемые при ступенчатом переключении, отрицательно скажутся на качестве картинки и звука;
компьютерной техникой – точности, которую дает ступенчатая регулировка напряжения, может оказаться недостаточно.

Таким образом, полностью обеспечить электропитание загородного дома или коттеджа с помощью электронного стабилизатора не получится, поскольку через него нельзя будет запитать часть чувствительного оборудования с электродвигателями, например, насосы системы водоснабжения.

Критерии выбора электронного стабилизатора

При выборе электронного стабилизатора следует руководствоваться следующими техническими характеристиками устройства.

Мощность стабилизатора	Одна из важнейших характеристик устройства независимо от его типа, которая определяется в соответствии с суммарной мощностью потребления подключаемой нагрузки. Для активной нагрузки мощность стабилизатора рекомендуется выбирать с небольшим резервом в 20-30%, для нагрузок с высокой реактивной составляющей запас по мощности рекомендуется взять большим.
Скорость стабилизации напряжения	Не менее важный параметр стабилизатора. Время коррекции практически одинаково у всех моделей этого типа. По скорости стабилизации электронные стабилизаторы безусловно являются лидерами среди устройств, использующих для преобразования напряжения автотрансформатор.
Точность регулирования	Показатели данной характеристики во многом определяются количеством дискретных ступеней регулирования - установленных полупроводниковых ключей (мощных тиристоров или симисторов). Чем их в схеме больше, тем меньше проявляется ступенчатость регулирования и на выходе устройство будет способно выдавать напряжение со значением, более приближенным к номинальному.
Рабочий диапазон входного напряжения	Нижним и верхним его порогами определяются минимальное и максимальное напряжения питающей сети, при которых устройство сможет работать, сохраняя заявленную точность стабилизации, а также защитное срабатывание - отключение стабилизатора при выходе значений входного напряжения за пределы рабочего диапазона.
Диапазон допустимых температур эксплуатации	В стабилизаторах электронного типа отсутствуют механически коммутируемые контакты, поэтому устройства неплохо переносят резкие перепады температур окружающей среды. Выбор устройства необходимо делать в соответствии этой характеристики с условиями эксплуатации.
Тип исполнения корпуса	Требуемое исполнение зависит от площади, геометрии помещения, близости расположения отопительных и нагревательных приборов и т. д. По типу корпуса стабилизаторы можно разделить на: навесные - с креплением на стену; стоечные - предназначенные для установки в стандартные 19-дюймовые шкафы или стойки; напольные - устанавливаемые на горизонтальную поверхность.
Средства индикации и мониторинга	Довольно востребованными опциями является возможность мониторинга состояния сети и параметров работы стабилизатора, реализованного выводом данных на ЖК-дисплей или светодиодов индикации. При необходимости организации удаленного мониторинга и управления следует учитывать наличие коммуникационных интерфейсов и используемых соответствующих протоколов передачи данных.

Инверторный стабилизатор напряжения как альтернатива электронным стабилизаторам

В связи с описанными выше недостатками электронные стабилизаторы постепенно уходят в прошлое. Они стоят дороже, чем релейные приборы, но при этом все равно не обеспечивают достаточной точности и качества выходного напряжения. В качестве альтернативы для бытового использования многие все чаще используют инверторные стабилизаторы. В них применяется более современный метод преобразования, который позволяет избавиться от недостатков, свойственных устройствам на симисторах и тиристорах.

В инверторном стабилизаторе напряжение, поступающий на вход, преобразуется в постоянное, а затем снова в переменное, но уже с нужными параметрами. Благодаря этому обеспечивается форма идеальной синусоиды и достигается высокая точность стабилизации (2 %).

Инверторные стабилизаторы работают практически бесшумно и имеют полный набор защит: от перегрузок, перегрева, коротких замыканий, аварий в сети. Они являются оптимальным вариантом, если нужно обеспечить питание дорогостоящих устройств, чувствительных к перебоям в электропитании - компьютерной техники, систем отопления, котлов с электронным управлением, систем безопасности загородного дома.

Купив инверторный стабилизатор, вы сможете обеспечить надежную подачу электроэнергии на все электроприборы, которые используются в доме: от мелкой бытовой техники до систем водоснабжения и отопления. Технические особенности инверторного стабилизатора делают его сферу применения намного шире, чем у электронных моделей.

Виды стабилизаторов напряжения. Их схемы, принцип работы, плюсы и минусы

13.04.2018

В настоящее время возрастает спрос на стабилизаторы напряжения. Это связано как с активным использованием этих электроприборов во всех сферах жизнедеятельности современного человека, так и с периодически возникающими в сетях проблемами с качеством электроэнергии.

Специализированные магазины и интернет-сайты предлагают большой выбор стабилизаторов отечественного и зарубежного производства, удовлетворяющих практически любые запросы покупателей. Однако следует понимать, что каждый стабилизатор, несмотря на его мощность и стоимость, построен по типовой схеме (топологии), в основе которой – определённый физический принцип стабилизации электрической энергии. Всего таких топологий пять:

феррорезонансная;
электромеханическая;
релейная;
полупроводниковая;
инверторная.

Практически все виды стабилизаторов напряжения имеют свои преимущества и недостатки, которые в основном обусловлены схемой их построения. Основные параметры устройств каждого типа требуют пристального изучения, так как именно от их значений зависит эффективность работы выбранной модели стабилизатора с различной современной аппаратурой.

Феррорезонансные стабилизаторы

Феррорезонансный стабилизатор

Это первые стабилизаторы, получившие широкое распространение в нашей стране. Начало их массового использования в 50-60-х годах ХХ века связано с появлением ламповых телевизоров и прочей бытовой техники, требующей защиты от сетевых колебаний.

Устройство и принцип работы. Стабилизаторы такого типа отличаются от большинства более современных моделей простотой электронной схемы и отсутствием автотрансформатора. Они понижают или повышают значение напряжения за счёт эффекта феррорезонанса – электромагнитного взаимодействия между двумя дросселями один из которых имеет ненасыщенный сердечник (входной), а второй насыщенный (выходной).

Преимущества. Феррорезонансные стабилизаторы не имеют склонных к поломкам подвижных компонентов, что обеспечивает их надёжность и большой ресурс безотказной работы – некоторые изделия советского производства до сих пор находятся в обиходе и исправно выполняют свою работу. Другие преимущества данной топологии:

надёжность и большой ресурс безотказной работы благодаря отсутствию склонных к поломкам подвижных компонентов;
высокая точность выходного напряжения за счёт плавного, безразрывного регулирования сетевого сигнала;
устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды;
быстродействие.

Недостатки. Отвечающее современному уровню комфорта бытовое использование феррорезонансных стабилизаторов осложняется рядом свойственных им недостатков:

шумность работы – гул от встроенных трансформаторов ощущается даже через стену;
повышенное тепловыделение;
большой вес и крупные габариты;
малый диапазон регулируемого входного напряжения – более узкий, чем предельные значения отклонений, встречающихся в отечественных сетях;
невысокий КПД вследствие значительных потерь энергии на нагрев;
неспособность работать при перегрузках и на холостом ходу;
искажения синусоиды.

Стоить отметить, что все указанные недостатки характерны в первую очередь для классических феррорезонансных стабилизаторов первых поколений, в устройствах нового образца они максимально снижены или полностью исключены. Существенный минус современных моделей этой топологии - это их высокая цена, превышающая не только стоимость изделий других типов, но и on-line ИБП соответствующей мощности.

Применение. Несмотря на серьезные сдвиги в разработке более производительных, мощных и надежных преобразователей напряжения, устаревшие феррорезонансные стабилизаторы все еще пользуются спросом при работе с неприхотливой техникой такого же старого поколения. Приборы этой группы - не самый удачный вариант для бытового пользования по причине высокого уровня шумов и громоздкости конструкции, однако вполне могут быть использованы в подсобных помещениях или на загородных усадьбах при плюсовых температурах.

Электромеханические стабилизаторы

Электромеханический стабилизатор

Устройство и принцип работы. Стабилизаторы данного типа появились практически одновременно с феррорезонансными, но имеют отличные от них конструкцию и принцип работы. Главные элементы любого устройства данной топологии – автотрансформатор и подвижный токосъёмный контакт, выполненный в виде ролика, ползунка или щетки. Указанный контакт перемещается по обмотке трансформатора, вследствие чего происходит плавное увеличение или уменьшение коэффициента трансформации и соответствующее изменение (коррекция) поступающего из сети напряжения. Первые электромеханические стабилизаторы имели ручную регулировку – специальный бегунок передвигался по катушке и отключал или подключал витки до количества, необходимого для достижения номинального значения выходного напряжения. В современных устройствах этот процесс автоматизирован: плата управления анализирует входной ток и в случае отклонения его параметров сигнализирует сервоприводу, перекатывающему коммутационный контакт на сегмент тороидальной обмотки автотрансформатора с напряжением, максимально приближенным к номинальному.

Рисунок 1 – Схема электромеханического стабилизатора напряжения

Преимущества. Основное достоинство электромеханического принципа стабилизации напряжения – непрерывное регулирование с высокой точностью и без искажения синусоидальной формы сигнала. Также ключевым преимуществом является самая низкая стоимость электромеханических стабилизаторов на отечественном рынке.

Недостатки. Эти устройства имеют и ряд существенных недостатков, делающих их не самым оптимальным решением для защиты многих видов нагрузки, а именно:

низкое (за исключением некоторых моделей) быстродействие – скорость реакции на изменение входного сигнала ограничивается временем, требуемым сервоприводу для срабатывания;
возникновение кратковременных скачков выходного напряжения при резких перепадах входного, что пагубно влияет на чувствительные электронные компоненты защищаемого оборудования и осложняет применение в сетях с сильными перепадами напряжения;
низкое качество фильтрации входных электромагнитных помех и трансляция возмущающего воздействия на выход устройства;
низкая надежность из-за механически движущихся деталей, что значительно сокращает срок эксплуатации устройства, из-за чего именно этот тип стабилизаторов чаще всего выходит из строя.

Дополнительные неудобства при эксплуатации электромеханических стабилизаторов в домашних условиях создают:

повышенный уровень шума и возможное искрение при работе – следствие движения сервопривода по виткам катушки;
громоздкая конструкция, большое количество механических узлов и деталей, и, соответственно, большой вес;
необходимость периодического обслуживания подверженного износу узла механического контакта, надёжность которого снижается пропорционально числу срабатываний.

Кроме того, приборы этой группы могут давать сбои при длительном использовании в условиях отрицательной температуры – такому оборудованию комфортнее в отапливаемых помещениях.

Применение. Перечисленные недостатки обуславливают ограниченную сферу применения электромеханических стабилизаторов - они все еще востребованы в сетях без молниеносных скачков напряжения. Разумеется, такие устройства не подходят для бытового использования в домашних условиях, но вполне удачно используются в качестве временной стабилизации напряжения в подсобном хозяйстве, гаражах, небольших мастерских - там, где снижение температуры незначительно. Хотя рассматриваемый тип преобразователей постепенно уходит в прошлое и уступает место более современным конструкциям на релейной и тиристорной основе.

Релейные стабилизаторы

Релейный стабилизатор

Устройство и принцип работы. Приборы этой топологии относятся к электронным устройствам, действие которых построено на базе дискретного (ступенчатого) принципа стабилизации электроэнергии. Он заключается в автоматическом переключении обмоток автотрансформатора и выбора той, напряжение на которой максимально близко к номинальному. Коммутация необходимых для повышения или снижения входного напряжения контуров происходит благодаря срабатыванию силовых электронных реле (отсюда и название данной разновидности стабилизаторов). Управление процессом осуществляет специальный блок. Он контролирует характеристики сетевого напряжения и при их отклонении от установленного значения включает в работу ту или иную ступень стабилизации (количество ступеней соответствует числу установленных реле).

Рисунок 2 – Схема релейного стабилизатора напряжения

Преимущества. Основное преимущество этих устройств перед электромеханическими аппаратами устаревших конструкций – повышенная скорость срабатывания (не более 10-20 мс). Кроме того, релейные стабилизаторы обладают простейшей структурой, в которой исключены сложные узлы и дорогостоящие компоненты, что упрощает их техническое обслуживание и ремонт. Ремонтные работы, как и сами приборы, отличаются низкой стоимостью. Релейные стабилизаторы не боятся перегрузок, чем и обусловлен их длительный срок эксплуатации. Также этот тип устройств выделяется сравнительно небольшими габаритами и малым весом. Они не требуют дополнительного охлаждения и отлично справляются со своими функциями в условиях отрицательных температур.

Недостатки. Главный недостаток релейных стабилизаторов напряжения – дискретное (неплавное) регулирование. Он обусловлен принципом работы и проявляется в виде мигания электрических ламп при переключении ступеней стабилизации. Cтупенчатая корректировка напряжения также:

снижает точность стабилизации (может достигать 10%), при этом рост быстродействия релейных устройств неминуемо повышает погрешность в их работе;
способствует трансляции искажений сетевой синусоиды на выход устройства.

Релейная топология сохраняет и ряд минусов присущих электромеханическим изделиям:

работа стабилизатора не бесшумна – срабатывание сопровождается звуковым эффектом подобным щелчку;
реле подвержены механическому износу, в меньшей степени чем элементы сервопривода, но тенденция к ухудшению качества работы с увеличением срока эксплуатации сохраняется.

Применение. Релейные стабилизаторы подходят для защиты маломощных приборов в сетях, характеризующихся небольшими колебаниями напряжения. Вышеперечисленные недостатки говорят о недостаточном соответствии приборов этой группы требованиям по защите современной электроники, чувствительной к малейшим отклонениям питающего напряжения.

Тиристорные стабилизаторы

Тиристорный стабилизатор

Устройство и принцип работы. Данные устройства можно рассматривать как результат развития и усовершенствования дискретного принципа стабилизации. Их конструкция и принцип работы схожи с аппаратами релейной топологии. Главное различие состоит в том, что переключение обмоток автотрансформатора выполняют не реле, а полупроводниковые силовые ключи – тиристоры, увеличивающие точность стабилизации и делающие работу устройства практически бесшумной.

Преимущества. Исполнительные блоки на базе полупроводниковых элементов не имеют механических деталей и обеспечивают минимальное время реакции на изменение входного напряжения (однако некоторая задержка всё-таки сохраняется). Кроме бесшумной работы, быстродействия и увеличенной (относительно релейных моделей) точности стабилизации тиристорные стабилизаторы обладают следующими преимуществами:

долговечность и надежность – полупроводниковые компоненты не подвержены механическому износу и имеют большой рабочий ресурс;
широкий диапазон сетевого напряжения – возможна работа с большинством предельных отклонений;
отсутствие генерации электромагнитных помех при работе;
устойчивость к низким и высоким температурам окружающей среды;
скромные габариты и небольшой вес;
высокий КПД - отсутствие обмоток, реле и движимых элементов снижает уровень собственного энергопотребления.

Недостатки. Применение тиристорных ключей не способно полностью исключить основной недостаток дискретного принципа работы – ступенчатые скачки напряжения. Они неминуемо возникают при переключении трансформаторных обмоток и снижают точность стабилизации, повышение которой, как и в релейных моделях, негативно влияет на быстродействие устройства. Даже самые современные стабилизаторы на полупроводниковых элементах не гарантируют безразрывное электропитание и сигнал идеальной синусоидальной формы. Определённые проблемы могут возникнуть, например, при работе с профессиональным аудио-видео оборудованием – помехи создаваемые при ступенчатом переключении отрицательно скажутся на качестве картинки и звука. Ещё один минус тиристорных стабилизаторов – чувствительность к перегрузкам, которые могут привести к выходу из строя электронных ключей и дорогостоящему ремонту.

Рисунок 3 – Схема электронного стабилизатора напряжения

Симисторные стабилизаторы

Симисторный стабилизатор

Поскольку симисторы являются одним из типов тиристоров, то и принцип работы стабилизаторов на их базе существенно не различаются. Разница заключается в том, что в отличие от тиристоров, симисторы способны пропускать ток в обоих направлениях, поэтому нет необходимости в параллельно-встречном подключении двух тиристоров. Также при подключении индуктивной нагрузки симисторы более уязвимы для скачков напряжения, нежели тиристоры, и требуют дополнительной защиты. Хотя этот недостаток компенсируется тем, что в симисторных устройствах применяется более простая электронная схема.

В целом же симисторные стабилизаторы обладают теми же преимуществами, что и тиристорные:

низкий уровень шума при работе;
быстрое реагирование на сетевые изменения, скорость составляет 10-20 мс;
высокий уровень КПД, достигающий 98%, что выделяет их среди конкурентов более старых поколений;
устойчивость к перегрузкам - например, тиристорные стабилизаторы способны проработать до 12 часов при перегрузке в 20%;
долговечность прибора при работе на износ, но в то же время дорогостоящий ремонт в случае выхода из строя одного из компонентов;
способность выдерживать температурные перепады, но уязвимость для повышенных уровней влажности.

Также устройства не лишены некоторых недостатков:

низкая точность регулирования, обусловленная ступенчатой стабилизацией;
более габаритная конструкция, по сравнению с тиристорными стабилизаторами;
высокая стоимость в сравнении с релейными моделями.

Подводя итог по тиристорным и симисторным моделям следует уточнить, что по параметрам они не намного превосходят релейные стабилизаторы, хотя их стоимость выше и в случае возникновения неисправности замена электронных компонентов обойдется дороже. Тем не менее, такие приборы пользуются спросом и в домашних условиях, и на даче, поскольку неприхотливы к окружающей среде и в то же время не создают шума. Однако крайне не рекомендуется подключать высокоточное оборудование к тиристорным/симисторным стабилизаторам.

Инверторные стабилизаторы

Современные инверторные стабилизаторы Штиль серии "Инстаб"

Это наиболее «молодой» вид стабилизаторов – серийное производство начато в конце 2000-х годов. Инновационная конструкция и характеристики, недоступные для моделей других топологий, делают данные устройства прорывом в стабилизации электрической энергии.

Устройство и принцип работы. Принцип действия данных устройств схож с on-line ИБП и построен на базе прогрессивной технологии двойного преобразования энергии. Сначала выпрямитель превращает входное переменное напряжение в постоянное, которое затем накапливается в промежуточных конденсаторах и подаётся на инвертор, осуществляющий обратное преобразование в переменное стабилизированное выходное напряжение. Инверторные стабилизаторы кардинально отличаются от релейных, тиристорных и электромеханических по внутреннему строению. В частности, в них отсутствует автотрансформатор и любые подвижные элементы, в том числе и реле. Соответственно, стабилизаторы двойного преобразования избавлены от недостатков, присущих трансформаторным моделям.

Преимущества. Алгоритм работы этой группы устройств исключает трансляцию любого внешнего возмущающего воздействия на выход, что обеспечивает полную защиту от большинства проблем электроснабжения и гарантирует питание нагрузки напряжением идеальной синусоидальной формы со значением максимально приближенным к номинальному (точность ±2%). Кроме того, инверторная топология устраняет все недостатки характерные другим принципам стабилизации электрической энергии и обеспечивает моделям, реализованным на её базе, уникальное быстродействие – стабилизатор реагирует на изменение входного сигнала мгновенно, без задержек во времени (0 мс)!

Другие важные преимущества инверторных стабилизаторов:

максимально широкие границы рабочего сетевого напряжения – от 90 до 310 В, при этом идеальная синусоидальная форма выходного сигнала сохраняется во всем указанном диапазоне;
непрерывное бесступенчатое регулирование напряжения – исключает ряд неприятных эффектов, связанных с переключением порогов стабилизации в электронных (релейных и полупроводниковых) моделях;
отсутствие автотрансформатора и подвижных механических контактов – повышает ресурс работы и снижает массу изделия;
наличие входного и выходного фильтров высоких частот – эффективно подавляют возникающие помехи (присутствуют не во всех моделях, характерны в частности для продукции ГК «Штиль» – ведущего производителя инверторных стабилизаторов).

Возникает закономерный вопрос - есть ли недостатки у инверторных устройств? Единственным и в то же время спорным недостатком является более высокая цена. Но учитывая технические требования современной бытовой техники и одновременно сохраняющуюся тенденцию перепадов сетевого напряжения, инверторные стабилизаторы сегодня являются самым экономически оправданным вариантом для постоянного пользования как в частных домах и загородных коттеджах, так и на промышленных объектах. Они гарантируют устойчивое, корректное функционирование дорогостоящей бытовой техники и чувствительных электронных устройств при любом качестве питающей электросети.

Рисунок 4 – Схема инверторного стабилизатора напряжения

Подробнее по этой теме читайте ниже:

Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль». Модельный ряд.