Какой стабилизатор напряжения – Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома: виды, лучшие производители, рекомендации

19.08.202022.01.2020 alexxlab 0 Комментариев

Содержание

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.

Технические преимущества инверторных стабилизаторов «Штиль»

Стабилизатор напряжения — Википедия

Стабилиза́тор напряже́ния (англ. Voltage regulator) — электромеханическое^[1] или электрическое (электронное) устройство, имеющее вход и выход по напряжению, предназначенное для поддержания выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки.

Источник стабилизированного питания (англ. Power conditioner) — оборудование, применяемое для преобразования электрической энергии в форму, пригодную для последующего использования.^[2]

Стабилизатор переменного напряжения

По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного напряжения и переменного напряжения. Как правило, вид напряжения на входе стабилизатора и на его выходе совпадают (постоянное либо переменное), но в некоторых типах стабилизаторов их виды разные.

Стабилизаторы постоянного напряжения[править | править код]

Микросхема линейного стабилизатора КР1170ЕН8

Линейный стабилизатор[править | править код]

Линейный стабилизатор напряжения представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах.

При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть входной мощности рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе, мощность потерь в последовательном стабилизаторе PL{\displaystyle P_{L}}:

PL=(Uin−Uout)⋅Iout,{\displaystyle P_{L}=(U_{in}-U_{out})\cdot I_{out},}

где Uin{\displaystyle U_{in}} — входное напряжение стабилизатора,

Uout{\displaystyle U_{out}} — выходное напряжение стабилизатора,

Iout{\displaystyle I_{out}} — выходной ток стабилизатора.

Поэтому регулирующий элемент в стабилизаторах такого типа и повышенной мощности должен рассеивать значительную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади.

Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых электронных компонентов.

В зависимости от включения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы классифицируются на два типа:

Последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.
Параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.

В зависимости от способа стабилизации:

Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, где дифференциальное сопротивление прибора мало в широко диапазоне изменения токов, протекающих через прибор.
Компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.

Параллельный параметрический стабилизатор на полупроводниковом стабилитроне[править | править код]

В этой схеме может быть применён как полупроводниковый стабилитрон, так и газоразрядный стабилитрон тлеющего разряда.

$I_{out}$ Простейшая схема параметрического стабилизатора

Такие стабилизаторы применяется для стабилизации напряжения схем с малым потребляемым током, так как для стабилизации напряжения ток через стабилитрон D1{\displaystyle D1} должен в несколько раз (3 — 10) превышать ток потребления от стабилизатора в присоединённой нагрузке RL{\displaystyle R_{L}}. Обычно такая схема линейного стабилизатора применяется в качестве источника опорного напряжения в более сложных схемах регулирующих стабилизаторов.

Для снижения нестабильности выходного напряжения, вызванной изменениями входного напряжения, вместо резистора RV{\displaystyle R_{V}} включают двухполюсник с высоком дифференциальным сопротивлением на участке ВАХ в диапазоне рабочих токов, работающий как источника тока. Однако эта мера не уменьшает нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением сопротивления нагрузки.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе[править | править код]

$R_{V}$

В этой схеме напряжение на базе регулирующего транзистора равно напряжению на стабилитроне Uz{\displaystyle U_{z}} и выходное напряжение будет: Uout=Uz−Ube, {\displaystyle U_{out}=U_{z}-U_{be},\ } Ube{\displaystyle U_{be}} — напряжение между базой и эмиттером транзистора. Так как Ube{\displaystyle U_{be}} мало зависит от тока эмиттера, — выходного тока стабилизатора, и невелико (0,4 В для германиевых транзисторов и 0,6—0,65 В для кремниевых транзисторов) приведённая схема осуществляет стабилизацию напряжения.

Фактически схема представляет собой рассмотренный выше параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет контура авторегулирования, обеспечивающего практически полную компенсацию изменений выходного напряжения и изменений выходного тока.

Выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину Ube{\displaystyle U_{be}}, которая мало зависит от величины тока, протекающего через транзистор. Некоторая зависимость Ube{\displaystyle U_{be}} от величины тока и температуры ухудшает стабильность выходного напряжения, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне.

Эмиттерный повторитель здесь является усилителем тока и позволяет увеличить максимальный выходной ток стабилизатора, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне, в Bst{\displaystyle B_{st}} раз, Bst{\displaystyle B_{st}} — статический коэффициент передачи тока транзистора в режиме с общим коллектором. Так как Bst{\displaystyle B_{st}} в несколько десятков раз больше 1, малый ток, отбираемый от параметрического стабилизатора усиливается в Bst{\displaystyle B_{st}} раз. Если такого усиления тока недостаточно для обеспечения заданного выходного тока, то применяют составной транзистор, например, пару Дарлингтона.

При очень малом токе нагрузки, порядка единиц — десятков мкА, выходное напряжение такого стабилизатора (напряжение холостого хода) возрастает на примерно 0,6 В, так как Ube{\displaystyle U_{be}} при таких токах становится близким к нулю. В некоторых применениях это нежелательно, тогда к выходу стабилизатора подключают дополнительный нагрузочный резистор, обеспечивающий в любом случае минимальный ток нагрузки стабилизатора в несколько миллиампер.

Последовательный компенсационный стабилизатор с контуром авторегулирования[править | править код]

$U_{{be}}$ Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

В таких стабилизаторах выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением, разность этих напряжения усиливается усилителем сигнала рассогласования, выход усилителя сигнала рассогласования управляет регулирующим элементом.

В качестве примера приведена схема на рисунке. Часть выходного напряжения Uout{\displaystyle U_{out}}, снимаемая с резистивного делителя напряжения, состоящего из потенциометра R2{\displaystyle R2} и постоянных резисторов R1, R3{\displaystyle R1,\ R3} сравнивается с опорным напряжением Uz{\displaystyle U_{z}} от параметрического стабилизатора — стабилитрона D1{\displaystyle D1}. Разность этих напряжений усиливается дифференциальным усилителем на операционном усилителе (ОУ) U1{\displaystyle U1}, выход которого изменяет базовый ток транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя^[3].

В этой схеме имеется контур авторегулирования, — петля отрицательной обратной связи. Если выходное напряжение меньше заданного, то через обратную связь регулирующий транзистор открывается больше, если выходное напряжения больше заданного, — то наоборот.

Для устойчивости контура авторегулирования петлевой сдвиг фазы должен быть близок к 180°. Так как часть выходного напряжения Uout{\displaystyle U_{out}} подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1{\displaystyle U1}, сдвигающего фазу на 180°, а регулирующий транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, который при низких частотах фазу не сдвигает, это обеспечивает устойчивость контура авторегулирования, так как петлевой сдвиг фазы близок к 180°.

Опорное напряжение Uz{\displaystyle Uz} зависит от величины тока, протекающего через стабилитрон. Основной источник нестабильности опорного напряжения — изменения входного напряжения, так как при таких изменениях изменяется ток стабилитрона. Для стабилизации тока при изменениях Uin{\displaystyle U_{in}} вместо резистора RV{\displaystyle R_{V}} иногда включают источник тока.

В этом стабилизаторе ОУ включён по схеме неинвертирующего усилителя (с эмиттерным повторителем, для увеличения выходного тока). Соотношение сопротивлений резисторов в цепи обратной связи задают его коэффициент усиления, определяющий во сколько раз выходное напряжение будет выше входного (то есть опорного, поданного на неинвертирующий вход ОУ). Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя всегда больше единицы, величина опорного напряжения Uz{\displaystyle U_{z}} (напряжение стабилизации стабилитрона) должна быть выбрана меньше, чем Uout{\displaystyle U_{out}}, либо опорное напряжение снимают с резистивного делителя, подключённого к стабилитрону.

Нестабильность выходного напряжения такого стабилизатора практически полностью определяется нестабильностью опорного напряжения, так как за счёт большого коэффициента усиления современных ОУ, достигающих 10⁵…10⁶, остальные источники нестабильности выходного напряжения оказываются скомпенсированными.

Параметры такого стабилизатора оказались подходящими для многих практических нужд. Поэтому уже почти полвека выпускаются, и на сегодня имеют широчайшее применение, такие стабилизаторы в интегральном исполнении: КР142ЕН5А, 7805 и мн. др.

Импульсный стабилизатор[править | править код]

В импульсном стабилизаторе напряжение от нестабилизированного внешнего источника подаётся на накопитель энергии (обычно конденсатор или дроссель) короткими импульсами формируемыми посредством электронного ключа. Во время замкнутого состояния ключа в накопителе запасается энергия, которая затем передается в нагрузку. Применение в качестве накопительного элемента дросселя позволяет изменять выходное напряжение стабилизатора относительно входного без использования трансформаторов: увеличивать, снижать или инвертировать. Стабилизация осуществляется должным управлением длительностью импульсов и пауз между ними с помощью широтно-импульсной модуляции, частотно-импульсной модуляции или их комбинации.

Импульсный стабилизатор по сравнению с линейным обладает значительно более высоким КПД, так как регулирующий элемент работает в ключевом режиме. Недостатки импульсного стабилизатора — импульсные помехи в выходном напряжении и относительная сложность.

В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом, зависящим от схемы стабилизатора и режима управления его ключами:

Понижающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.
Повышающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.
Повышающе-понижающий стабилизатор: выходное напряжение в зависимости от режима управления ключами может быть как выше, так и ниже входного и имеет ту же полярность. Такой стабилизатор применяется в случаях, когда входное напряжение может отличаться от выходного напряжения в любую сторону.
Инвертирующий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение входного напряжения может быть любым.
Универсальный — выполняющий все функции перечисленных.

Стабилизаторы переменного напряжения[править | править код]

Подразделяются на два основных вида

1) Однофазные стабилизаторы напряжения на 220-230 вольт- предназначение, бытовые, офисные и промышленные нагрузки небольших мощностей.

2) Трехфазные стабилизаторы напряжения на 380-400 вольт- предназначение, промышленные нагрузки средних и больших мощностей.

Феррорезонансные стабилизаторы[править | править код]

Феррорезонансный стабилизатор для питания цветных ламповых телевизоров, СССР, 1970-е — 1980-е гг.

Во времена СССР получили широкое распространение бытовые феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Обычно их использовали для питания телевизоров. В телевизорах первых поколений применялись сетевые блоки питания с линейными стабилизаторами напряжения (а некоторые цепи телевизора, например, цепи анодного напряжения и накала электровакуумных приборов питались нестабилизированным напряжением), что при суточных колебаниях и резких скачках сетевого напряжения, особенно в сельской местности, приводило к ухудшению качества изображения и требовало предварительной стабилизации переменного сетевого напряжения.

С появлением телевизоров более поздних поколений, например, 4УПИЦТ и УСЦТ, имевших импульсные блоки питания, исчезла необходимость во внешней дополнительной стабилизации напряжения сети.

Феррорезонансный стабилизатор состоит из двух дросселей: с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и насыщенным, а также конденсатора. Особенность насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него, так как его ферромагнитный сердечник периодически насыщается. Подбором параметров дросселей и конденсаторов можно обеспечить стабилизацию напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах. Недостатком таких стабилизаторов является чувствительность к частоте напряжения в питающей сети. Незначительное отклонение частоты питающей сети существенно влияет на выходное напряжение феррорезонансного стабилизатора.

Современные стабилизаторы[править | править код]

В настоящее время основными типами стабилизаторов являются:

электродинамические
с электромеханическим сервоприводом регулирующего элемента, например, автотрансформатора
феррорезонансные
электронные разных типов
- ступенчатые (силовые электронные ключи, симисторные, тиристорные)
- ступенчатые релейные (силовые релейные ключи)
- компенсационные (электронные плавные)
- комбинированные (гибридные)

Промышленностью производятся разнообразные модели с входным напряжением однофазной сети, (220/230 В), так и трёхфазной (380/400 В) исполнении, с выходной мощностью их от нескольких единиц ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.

Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15 %, ±20 %, ±25 %, ±30 %, ±50 %,−25 %/+15 %, −35 %/+15 % или −45 %/+15 %. Чем шире диапазон (особенно в сторону снижения входного напряжения), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности. В настоящее время существуют модели стабилизаторов напряжения с нижним допустимым входным напряжением 90 вольт.

Важной характеристикой стабилизатора напряжения является его быстродействие, — скорость отклика на возмущение. Чем выше быстродействие, тем быстрее стабилизатор отреагирует на изменения входного напряжения. Быстродействие определяется как промежуток времени, за которое стабилизатор способен изменить выходное напряжение на один вольт. У разного типа стабилизаторов разная скорость быстродействия. —>

Важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения стабилизатора переменного сетевого напряжения. Согласно ГОСТ 13109-97 предельно допустимо отклонение выходного напряжения на ±10 % от номинального. Точность стабилизации современных стабилизаторов напряжения колеблется в диапазоне от 0,5 % до 8 %.

Точности в 8 % вполне хватает для обеспечения исправной работы подавляющего большинства современной бытовых и промышленных электротехнических устройств со встроенными инверторными и импульсными блоками питания. Так как мощность оборудования напрямую зависит от напряжения, то для обеспечения корректной (заявленной производителем) работы с прогнозируемым результатом и расходом электроэнергии необходимо точное напряжения (0,5-1 %).^{[источник не указан 1475 дней]} Более жесткие требования (точность стабилизации лучше 1 %) предъявляются для питания сложного оборудования (медицинское, высокотехнологичное и подобное). Важным потребительским параметром является способность стабилизатора отдавать номинальную мощность во всем диапазоне входного напряжения, но не все стабилизаторы обладают таким свойством.

КПД сервоприводных стабилизаторов большой мощности более 98 %, а электронных большой мощности — 96 %.

Вересов Г. П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с.
Китаев В. В. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз.
Костиков В. Г., Парфенов Е. М., Шахнов В. А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.
Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения. — Киев: Техніка, 1976.
Лепаев Д. А. Электрические приборы бытового назначения. — М.: Легпромбытиздат, 1991. — 272 с. — 20 000 экз.

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома?

Наверх

Рейтинги
Обзоры
- Смартфоны и планшеты
- Компьютеры и ноутбуки
- Комплектующие
- Периферия
- Фото и видео
- Аксессуары
- ТВ и аудио
- Техника для дома
- Программы и приложения
Новости
Советы
- Покупка
- Эксплуатация
- Ремонт
Подборки
- Смартфоны и планшеты
- Компьютеры
- Аксессуары
- ТВ и аудио
- Фото и видео
- Программы и приложения
- Техника для дома
Гейминг

Как выбрать стабилизатор напряжения для компьютера?

16.07.2018

Современная компьютерная техника из-за особенностей своей электронной базы расценивается как крайне чувствительная к перепадам сетевого напряжения – срок её службы в условиях отсутствия качественного электропитания значительно сокращается.

Как типичные проблемы электроснабжения влияют на компьютерную технику?

Чтобы понять от чего именно стабилизатор обезопасит ваш компьютер рассмотрим наиболее характерные для отечественной энергосистемы проблемы:

кратковременное падение (провал) напряжения – результат подключения к сети мощного потребителя. Жильцы городских квартир сталкиваются с этой проблемой реже, чем владельцы частных домов, где одновременно могут включаться несколько электроприборов, характеризующихся большой потребляемой мощностью: насосная станция, электронагреватель, деревообрабатывающий станок и т.д. Знакома названная проблема и людям живущим рядом с крупными предприятиями, для них кратковременное снижение сетевого напряжения – следствие запуска расположенного по соседству мощного промышленного оборудования.
На работе компьютера кратковременное падение напряжения отражается по-разному – от подвисания системы до полной перезагрузки устройства, которая чревата, как минимум, потерей несохраненных данных.
кратковременный скачок (всплеск) напряжения – явление обратное падению напряжения, возникает при отключении от сети мощных потребителей и длится от долей секунды до нескольких секунд. Напряжение в этот момент может превысить 300 В, что опасно для электронных компонентов современного компьютера.
импульсное перенапряжение – возникает при ударах молнии (как в линию электропередач, так и просто вблизи здания), а также при резкой смене системой электроснабжения режима работы, например, в случае короткого замыкания или обрыва нулевого провода в трехфазной сети. Импульсное перенапряжение характеризуется сильным выбросом электрической энергии, в результате которого происходит скачок напряжения, многократно превышающий номинальное значение. В таком случае бессильны даже импульсные блоки питания, применяющиеся в современных компьютерах. В лучшем случае в блоке перегорит плавкий предохранитель, в худшем — из строя выйдет не только сам блок питания, но и остальные узлы компьютера.
пониженное или повышенное напряжение в сети – одна из наиболее распространённых проблем, имеющая множество причин от несоблюдения поставщиками норм, устанавливающих качество электроэнергии, до одновременного включения большого количества потребителей.

Отклонения сетевого напряжения,превышающие 10%, от номинального значения и встречающиеся как в городских квартирах, так и в частных домах, ведут к нестабильному функционированию компьютера и сокращению срока его эксплуатации. Стоит отметить, что даже небольшие, не проявляющиеся зрительно сетевые колебания негативно влияют на электронные компоненты современной компьютерной техники, снижая её долговечность, производительность и быстродействие.

Преимущества использования стабилизатора напряжения с компьютером.

Первоочерёдная задача стабилизатора – не отключение защищаемого оборудования, а регулировка напряжения. При постоянно пониженном или повышенном напряжении в сети, а также при кратковременных скачках или падениях напряжения устройство корректирует сетевые параметры до значений, необходимых для устойчивого функционирования компьютерной техники.

В случае критических скачков напряжения (выходящих из допустимого для стабилизации диапазона), например, при импульсном перенапряжении, современный стабилизатор обесточит компьютер, защитив его таким образом от выхода из строя и дорогостоящего ремонта.

При эксплуатации компьютера без стабилизатора рекомендуется, при возникновении отклонений в сети, отключать устройство. Постоянная работа незащищённого компьютера в условиях нестабильного напряжения способствует быстрому износу электронных компонентов устройства и повышает риск потери данных вследствие некорректной перезагрузки или отключения.

Наличие стабилизатора даст возможность беспрепятственно использовать компьютер, практически не задумываясь о качестве питающего напряжения.

Какой тип стабилизаторов оптимален для защиты компьютера?

Для исправного функционирования компьютера необходимо обеспечить стабильное напряжение с минимальной погрешностью. Из четырёх основных типов стабилизаторов (релейные, электромеханические, полупроводниковые (тиристорные и симисторные) и инверторные) наименьшей погрешностью (максимальной точностью стабилизации) обладают инверторные устройства – ±2%. Кроме того, инверторные стабилизаторы опережают устройства других типов по всем техническим характеристикам, в том числе по качеству выходного сигнала (идеальная синусоида во всем допустимом диапазоне сетевого напряжения) и быстродействию (выходное напряжение регулируется мгновенно, то есть без задержек во времени).

Ещё одно преимущество инверторных моделей – низкий уровень шума, который в отличие от релейных и электромеханических стабилизаторов не осложняет их комфортное бытовое применение.

По некоторым показателям, включая стоимость, полупроводниковые стабилизаторы приближаются к инверторным. Но, тем не менее, симисторные и тиристорные модели, в отличии от инверторных, не могут полностью исключить трансляцию сетевых колебаний на выход устройства и не обеспечивают безразрывное электропитание идеальной синусоидальной формы.

На сегодняшний день именно инверторные стабилизаторы гарантируют максимальный уровень защиты подключенного оборудования от кратковременных всплесков и провалов напряжения, импульсного перенапряжения, повышенного или пониженного входного напряжения, а также от гармонических искажений и электрических помех.

Всё вышесказанное позволяет рассматривать инверторные стабилизаторы как наиболее оптимальное, с технической точки зрения, решение для защиты любой компьютерной техники.

Как определить мощность стабилизатора для компьютера?

Мощность стабилизатора определить не сложно – нужный показатель получают прибавлением к номинальной мощности защищаемого компьютера запаса, учитывающего возможные перегрузки. Рекомендуемое значение запаса составляет от 20 до 30% (от номинальной мощности ПК). Компьютерная техника не отличается высокими пусковыми токами, поэтому брать больший запас нет смысла.

Если необходимо организовать защиту локальной сети, необязательно приобретать стабилизатор для каждого из входящих в неё компьютеров. Удобнее и часто экономичнее организовать электропитание всех устройств от одного мощного стабилизатора, который следует выбирать, ориентируясь на общую суммарную мощность всех подключаемых к нему компьютеров.

Обратите внимание – при выборе стабилизатора для работы с группой компьютеров, запас по мощности определяется исходя не из мощности каждого устройства в отдельности, а общей суммарной мощности.

Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль» для компьютера:

основные критерии, принцип работы, недостатки и преимущества

Электронный стабилизатор напряжения картинка

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.

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или электромеханический

У многих в квартире были перебои с напряжением в электрической сети. В это время могут сгореть несколько ламп освещения, может выйти из строя стиральная машина или компьютер. Выход из такой ситуации напрашивается один – приобрести и установить стабилизатор напряжения.

Основным критерием выбора домашнего стабилизатора является мощность прибора. Ее величина должна быть выше суммарной мощности всех ваших бытовых приборов. Стабилизатор напряжения – это прибор, который корректирует параметры электрической энергии до номинальных значений при значительных колебаниях питания в сети.

Виды стабилизаторов

Чтобы разобраться и сделать оптимальный выбор стабилизатора, необходимо рассмотреть наиболее популярные виды стабилизаторов и их особенности.

Релейный стабилизатор напряжения

Сегодня невозможно представить квартиру, в которой не было бы бытовой техники. Каждое устройство требует защиты от перепадов напряжения в бытовой сети. Одним из таких приборов защиты является релейный стабилизатор напряжения.

Благодаря такому прибору можно создать комфортные условия работы электрических устройств. Уровень напряжения в номинальном режиме должен составлять 220 В. Релейный вид стабилизатора встречается во многих областях. Это популярный вид защитного прибора, так как имеет простое устройство.

Конструктивные особенности

Перед применением прибора требуется изучить, как он устроен и работает. Релейный стабилизатор включает в себя автотрансформатор и схему электронных элементов, управляющих его действием. В корпусе кроме этого имеется реле. Стабилизатор релейного типа считается повышающим, так как при пониженном напряжении прибор осуществляет повышение напряжения.

Возрастание напряжения будет осуществляться путем подключения дополнительной обмотки. Чаще всего в трансформаторе есть 4 обмотки. При превышении напряжения в сети стабилизатор снижает излишнее напряжение. Схема стабилизатора релейного типа состоит из:

Повышающий трансформатор.
Управляющий микроконтроллер.
Реле.

Это основные элементы релейного стабилизатора. Также устройство может содержать вспомогательные элементы, например, дисплей.

Принцип действия

Разберемся в процессе функционирования стабилизатора релейного типа. Электронная система измеряет параметры входящей электроэнергии. После считывания данных прибор сравнивает эти параметры с величинами номинального режима.

Прибор автоматически производит подключение необходимой обмотки трансформатора для достижения нужных параметров сети. Работа релейного стабилизатора довольно простая. Прибор регулирует параметры сети по ступеням, в результате чего при очередной ступени напряжение изменяется на конкретную величину. Бывают ситуации, когда уровень напряжения не соответствует норме даже после корректировки. Такие ступенчатые регулировки могут также вызвать перепады напряжения.

Если подробно разобраться в принципе действия, то можно понять, что прибор быстро выбирает нужные обмотки. Такие ступенчатые скачки параметров считаются незначительными. Они станут заметнее, если на входе будут наблюдаться подобные скачки напряжения. При подключении к сети высокочувствительных устройств при сильных перепадах напряжения устройства выйдут из строя.

Недобросовестные производители могут запрограммировать стабилизатор таким образом, что на его дисплее всегда будет показывать значение 220 В.

Чаще всего релейный стабилизатор справляется с перепадами сети за 0,15 с. Такой прибор может отключить питание выходным током, когда на входе возникли значения тока наименьшего допустимого значения. После нормализации напряжения прибор снова подключится к работе. Напряжение восстанавливается за 0,6 с.

Достоинства

Основными преимуществами релейной модели стабилизатора можно назвать:

Малые габаритные размеры, так как трансформатор имеет только функцию повышения напряжения.
Большой интервал значений напряжения.
Значительный диапазон рабочих температур. Многие приборы нормально работают при температуре -40 +40 градусов.
Низкий уровень шума.
Допускается перегрузка до 110%.

Многие изготовители приборов утверждают, что их продукция способна функционировать много лет.

Недостатки

В работе релейных моделей стабилизаторов есть недостатки, которые обусловлены его методом работы, схемой прибора. Слабым звеном его конструкции считается реле. Если изготовитель установил некачественное реле, то оно может стать причиной неисправности прибора. Также при переключении режимов возникают щелчки и шумы.

Другим значимым недостатком является ступенчатое действие устройства выравнивания напряжения. При переключении с одной обмотки на другую напряжение может значительно изменяться, образуя некоторые скачки.

Недорогие модели имеют слабую мощность, которая не больше 30% от мощности бытовых устройств.

Правила пользования стабилизатором

При вашем выборе релейного типа стабилизатора, необходимо регулярно проводить его обслуживание, в том числе ежегодно тщательно его осматривать внутри корпуса. При осмотре нужно обращать внимание на:

Надежность крепления соединений проводников.
Уровень охлаждения и циркуляции воздуха в корпусе прибора.
Имеются ли повреждения.
Точность работы указателей измерения.

При обнаружении слабых соединений, пыли, необходимо выключить из сети стабилизатор и произвести его обслуживание, очистив его и затянув все крепления контактов. Помещение, в котором находится стабилизатор напряжения, должно проветриваться и быть сухим. Влажность в помещении не должна быть более 80%. При работе в корпусе стабилизатора отверстия для вентиляции должны иметь доступ воздуха.

Электромеханический стабилизатор

Ни для кого не секрет, что бытовые сети питания сегодня не могут обеспечить стабильную эксплуатацию электрических устройств в доме. Перепады и скачки напряжения вполне можно ожидать от сети питания. Для решения этих задач как нельзя лучше подходит электромеханический вид стабилизатора напряжения, так как он стал наиболее популярным на рынке бытовых приборов защиты.

Этот прибор является повышающим трансформатором, который самостоятельно осуществляет регулировку напряжения в сети, в отличие от релейного стабилизатора.

Классификация

Основным критерием деления на классы электромеханических стабилизаторов стали параметры напряжения. Приборы бывают 1-фазными и 3-фазными. Первые применяются чаще в частных постройках и офисах, а трехфазные модели в больших организациях, в промышленности. На сегодняшний день у людей есть возможность строительства больших домов, коттеджей, в которых находится множество бытовых устройств, которые требуют защиты от перепадов напряжения сети.

По конструктивному исполнению стабилизаторы бывают настенными, напольными, настольными. Крепиться могут в любых положениях.

Другим фактором является мощность прибора. Сейчас изготовители предлагают большой выбор моделей. Имеются маломощные приборы до 500 кВА, а также повышенной мощности до 20000 кВА. Нужно сказать, что устройства на 220 и 380 В имеют отличия в числе трансформаторов, расположенных в корпусе устройства.

Преимущества:

Широкий интервал напряжения входа.
Повышенная точность выхода.
Не чувствителен к рабочей частоте.
Отсутствие шума.

Недостатки:

Присутствуют движущиеся части.
Необходимость периодической замены щеточного блока.
При снижении напряжения до 180 В, нет гарантии нормальной работы.
1-фазные модели не могут работать при пониженной температуре.
Малая скорость работы.

Советы по выбору стабилизатора

При выборе учитывайте следующие факторы:

Модель стабилизатора по числу фаз сети. Если в вашей трехфазной сети работают 1-фазные устройства, то для защиты от перепадов напряжения лучше применять три отдельных однофазных стабилизатора.
Мощность прибора. При определении этого параметра нужно учесть, что некоторые устройства имеют асинхронные двигатели, у которых высокие пусковые токи.
Точность стабилизации для защиты бытовых устройств, его быстродействие.
Наличие вспомогательных функций.
Условия работы прибора.
При выборе прибора необходимо учесть схему разводки проводов цепи питания.

Какой стабилизатор лучше релейный или электромеханический

Ресанта АСН 10000/1-Ц – однофазный релейный стабилизатор напряжения (электронный), подробная информация досупна по ссылке

Ресанта АСН 10000/1-ЭМ – однофазный электромеханический стабилизатор напряжения, подробная информация досупна по ссылке

Ниже вы можете видеть сводную таблицу со всеми основными характеристиками этих стабилизаторов напряжения.

В ней, как вы можете видеть, довольно много совпадений, но есть и существенные различия, давайте рассмотрим их, сразу же по каждому пункту выявим лидера, а в конце статьи подведем общий итог и узнаем какого типа стабилизатор напряжения всё же лучше.

Начнем с последнего по положению, но не по значению при выборе и покупке пункту – цена.

Стоимость релейного и электромеханического стабилизатора

Чаще всего, независимо от производителя, разница в цене на релейные и электромеханические стабилизаторы напряжения составляет около 30%, на столько, в среднем, электронные модели дешевле.

И здесь нечему удивляться, большая часть этой разницы составляет регулируемый автотрансформатор в механическом стабилизаторе, в электронной модели его нет, используются гораздо более дешевые – обычный автотрансформатор и силовые реле.

По этому пункту безоговорочно побеждает релейный стабилизатор, его цена ниже электромеханического на 30%.

Масса

Вес стабилизатора напряжения не самый критичный показатель при выборе, но он, в некоторых ситуациях, всё же играет свою роль, мобильность электромеханической модели гораздо ниже, т.к. его масса на 23% больше релейного, переносить сложнее.

Габаритные размеры

Габаритные размеры стабилизаторов этих видов вполне сопоставимы, здесь с небольшим преимуществом (разница всего 5-10%) побеждает релейный стабилизатор, его габариты чуть меньше, чем у механического.

Точность поддержания напряжения и номинальная величина выходного напряжения

Две этих важных характеристики, на деле показывают одно и то же, точность стабилизации, поэтому они объединены в один общий пункт. Как вы понимаете, эта характеристика очень важная и показывает насколько точно стабилизатор корректирует входящее напряжение.

Так, например, механический стабилизатор имея точность 2%, в нормальном режиме работы, будет выдавать напряжение в диапазоне от 216 до 224 Вольт, а это очень хороший показатель, даже самые чувствительные приборы не заметят такие изменения напряжения, для большинства из них это заложенные производителем нормальные режимы работы.

При этом релейный стабилизатор со своими 8% точности, будет давать выходное напряжение уже в диапазонах от 202 до 238 Вольт, а вот это уже существенная разница, не каждый прибор будет работать в штатном режиме при таком напряжении.

Таким образом, по точности стабилизации механический стабилизатор безоговорочно выигрывает у релейного.

Время регулирования

Время регулирования напряжения, она же скорость стабилизации, еще один наиважнейший показатель и здесь ситуация складывается совсем другая.

Так релейный стабилизатор, реагирует на изменения входящего напряжения со скоростью 10 миллисекунд, при этом ему не важно на сколько оно упало или выросло (в пределах своего рабочего диапазона 140-260В), он за эти доли секунды сменит режим и будет выдавать напряжение 200+/- 8%.

В это же время электромеханический стабилизатор имеет скорость стабилизации всего 10 Вольт в секунду. Таким образом, если падение напряжения составит 30 Вольт (входящее напряжение будет 190В), сервоприводной модели потребуется порядка 3 секунд чтобы на выходе было 200+/- 2%. Все эти 3 секунды, приборы подключенные к стабилизатору будут работать при пониженном напряжении.

По времени регулирования релейный стабилизатор значительно превосходит электромеханический.

ИТОГИ СРАВНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК релейного и электромеханического стабилизаторов

Как вы видите, если сравнивать основные характеристики, то получается, что релейный стабилизатор напряжения лучше электромеханического. Он в среднем на треть дешевле, а главное значительно быстрее реагирует на изменения напряжения в сети.

Казалось бы, зачем тогда вообще выпускать сервоприводные стабилизаторы, если значительно более доступные релейные модели по многим характеристикам их обгоняют?

Ответ прост, несмотря на все свои недостатки, в частности очень медленную скорость стабилизации напряжения, механические стабилизаторы имеют недостижимый для обычных релейных моделей показатель точности стабилизации.

Таким образом, сравнивать напрямую, какой стабилизатор лучше релейный или электромеханический некорректно, каждый из них предназначен для выполнения определенных задач, с которыми не справится соперник.

Зная эту информацию, давайте теперь рассмотрим, в каких случаях лучше всего купить релейный трансформатор, а в каких электромеханический.

В каких случаях лучше купить релейный стабилизатор напряжения

Релейный (сервоприводный) стабилизатор наиболее универсальное устройство и именно его покупают чаще всего на дачу или в квартиру. И даже достаточно низкая точность стабилизации, в стандартных бытовых условиях применения, не такая уж критичная характеристика, ведь ГОСТ 32144-2013, который регламентирует качество электроэнергии в наших квартирах и домах, допускает отклонения по напряжению до 10%.

Получается, что у вас вполне официально напряжение в розетке может быть на 10% ниже номинального, например, 198В, при этом погрешность стабилизации релейных моделей на уровне 8% уже не кажутся такой страшной цифрой. Особенно если учесть, что производители электрооборудования придерживаются того же госта при разработки своих устройств и практически любое из них безболезненно выдерживает напряжения на 10% большее или меньшее чем номинальное.

Более подробно о достоинствах электронных моделей и особенностях их работы читайте в нашей статье – «Что такое релейный стабилизатор напряжения»

В каких случаях лучше купить электромеханический стабилизатор напряжения

Главными преимуществами электромеханического стабилизатора являются его точность стабилизации и отсутствие скачков и искажений при переключении режимов.

Его можно рекомендовать к покупке тогда, когда к нему подключается чувствительное электронное оборудование – персональный компьютер, телевизор, лабораторные или измерительные приборы и многое другое в сетях, в которых не бывает резких скачков и падений напряжения. Так, например, это идеальный вариант если вы живете в городской квартире или даже деревне и из-за старости или недостаточной оптимизации ваши электрические сети выдают заниженное или завышенное напряжение , особенно если у вас нет соседа с мощнейшим сварочным аппаратом, работая которым он даёт просадку на всей линии.

Пусть механический стабилизатор несколько дороже, но позволит вашему оборудованию работать практически в идеальных условиях.

Тяжело посчитать возможную прямую выгоду от решения приобретения механического стабилизатора, но вы должны понимать, что даже один спасённый электроприбор или то что просто исправно проработает весь срок службы и даже больше, уже окупит с лихвой ту разницу в стоимости между релейной и электромеханической моделями.

Более подробно о достоинствах сервоприводных моделей и особенностях их работы читайте в нашей статье – «Что такое электромеханический стабилизатор напряжения»

Ну а если вы еще сомневаетесь, что лучше релейный или электромеханический стабилизатор и у вас есть аргументы в защиту одного или другого решения, расскажите об этом в комментариях к статье, особенно инетересно было бы узнать о вашем опыте использования стабилизатора в хозяйстве – это будет полезным многим.