Какой стабилизатор напряжения лучше электронный или электромеханический?

Какой стабилизатор напряжения лучше: основные виды и их особенности

Для стабилизации напряжения используется целый ряд устройств, работающих на разных технических принципах. Несмотря на конструкцию, стабилизаторы должны выполнять одну функцию – обеспечивать потребителя качественным напряжением, не зависящим от колебаний сети. В критических ситуациях домашние стабилизирующие устройства должны автоматически и очень быстро отключать нагрузку от сети и сами отключаться во избежание аварии.

Содержание:

Какие бывают стабилизаторы

Стабилизация напряжения может быть реализована различными способами.

По конструкции стабилизирующие устройства можно разделить на две группы:

• Электромеханические устройства;
• Электронные устройства;

К первой группе относятся стабилизаторы с серводвигателем. Ко второй группе относятся следующие приборы:

• Релейные стабилизаторы;
• Устройства на полупроводниковых ключах (тиристоры, симисторы);
• Приборы с двойным преобразованием;
• Феррорезонансные стабилизаторы.

Каждое устройство обладает определёнными достоинствами и недостатками. Они хорошо заметны при сравнении технических параметров, поэтому для выбора конкретной модели нужно знать принцип работы каждого стабилизатора для дачи или дома.

Стабилизатор с релейным переключением

Релейный стабилизатор напряжения выравнивает сетевое напряжение путём коммутации обмоток силового трансформатора. Принцип его работы крайне прост. Входное напряжение поступает на первичную обмотку силового трансформатора и одновременно на плату контроля и управления. Вторичная обмотка разделена на одинаковые секции и число витков в ней больше, чем в первичной. То есть трансформатор в случае необходимости может повышать или понижать подаваемое напряжение. Плата управления включает в себя выпрямитель, контроллер и транзисторные ключи, управляющие электромагнитными реле.

Если напряжение сети отклонилось от номинала на определённую величину, контроллер через транзисторный ключ включает реле. Оно своими контактами изменяет коэффициент трансформации, то есть переключает вторичную обмотку на повышение или понижение. В результате напряжение на выходе постоянно удерживается в допуске, но оно никогда не будет равно 220В, поскольку, переключая секции обмотки, устройство допускает ступенчатое, а не плавное изменение напряжения. Но чем большее количество реле применяется в схеме устройства, тем выше его точность.

Релейный стабилизатор обладает следующими положительными качествами:

• Хорошая скорость переключения;
• Большой интервал входных напряжений;
• Неискажённая форма напряжения;
• Доступная цена.

Недостатки релейного устройства:

• Ступенчатое переключение;
• Низкая точность;
• Шум при работе;
• Возможное подгорание контактов.

Релейные стабилизаторы так же имеют ограничение по мощности, что определяется невозможностью контактов реле коммутировать слишком большие токи.

Выбор производителя. При выборе стабилизатора напряжения также обращайте внимание на производителя. Например, много стабилизаторов напряжения якобы отечественных марок производятся в Китае, и имеют завышенные показатели, отличающиеся от реальности. Но есть и те, которые отличаются своей надежностью и хорошим сроком службы. В качестве положительного примера можно привести стабилизаторы от компании «Энергия», которые пользуются большой популярностью среди покупателей, и имеют множество положительных отзывов, которые легко можно найти на страницах в интернете. Весь ассортимент вы можете найти на сайте официального представителя компании по этой ссылке.

Стабилизатор с серводвигателем

Электромеханический стабилизатор напряжения так же, как и релейный, работает с использованием силового трансформатора. В устройстве имеется плата контроля, но она управляет регулировкой не с помощью реле, а выбирает угол поворота серводвигателя. На его оси установлена каретка с угольным роликом или щёткой, которая перемещается по обмотке силового трансформатора. Пропорционально углу поворота изменяется напряжение на выходе.

Устройство обеспечивает очень точную установку выходного напряжения, но скорость выравнивания напряжения очень низкая. Приведем небольшой пример. Если напряжение сети будет меньше определённого предела, импульсный блок питания персонального компьютера может на доли секунды отключиться и пока серводвигатель перемещает контакт чтобы повысить напряжение, компьютер уйдёт в перезагрузку. Таким образом, можно потерять важные данные.

Главным недостатком электромеханического стабилизатора считается необходимость регулярного обслуживания. Пыль и грязь, попадающие под движущийся контакт, могут подгорать или вызывать появление искр, поэтому электромеханические стабилизаторы нельзя применять там, где используется газовое оборудование.

К преимуществам сервоприводного стабилизатора можно отнести следующие параметры:

• Высокая точность установки;
• Большой интервал входных напряжений;
• Низкая цена.

Но критичные особенности сервоприводных стабилизаторов – медленное выравнивание напряжения, шум при работе и необходимость регулярного обслуживания, существенно снижают область их применения.

Релейный или электромеханический

Определить, какой стабилизатор лучше, релейный или электромеханический, достаточно сложно. Если для потребителя важна высокая точность установки, а изменения в сети происходят нечасто и в небольших пределах, то оптимальным вариантом будет применение электромеханического стабилизатора. Здесь главным критерием выбора будет точность и невысокая стоимость. Релейный стабилизатор обеспечивает очень хорошую скорость срабатывания, но при этом точность установки напряжения на выходе будет не такой высокой.

Сетевое напряжение, поступающее в жилые дома, регламентируется стандартом, при котором отклонение от 220В должно составлять не более ± 10%. При этом некоторые бытовые устройства допускают нормальную работу с отклонениями сети от номинала до 15% так, что напряжение, на выходе релейного стабилизатора, изменяющееся в пределах 198-242 вольта, можно считать нормой.

Скорость переключения обмоток трансформатора релейного стабилизатора составляет 15-20 мс, что вполне нормально для большинства бытовых электронных устройств. Стоимость релейного стабилизатора невысока, а срок его службы обычно соответствует сроку службы реле, равному числу срабатываний, которое в большинстве случаев превышает 1 000 000.

Электронный стабилизатор напряжения

К этой группе относятся тиристорные или симисторные устройства для выравнивания напряжения, а так же приборы, использующие двойное преобразование или инверторы. Феррорезонансные стабилизаторы уже давно не используются для питания домашней техники, и могут применяться только на производстве.

Электронный стабилизатор напряжения, выполненный на полупроводниковых ключах, работает на том же принципе, что и релейный прибор, только в качестве коммутирующих элементов в нём используются тиристоры или симисторы.

По сути, эти полупроводниковые приборы представляют собой электронные реле, управляемые напряжением. Они так же переключают обмотки трансформатора по аналогии с реле. Вместо реле в электронном стабилизаторе используется два тиристора или один симистор. Отсутствие механических деталей обеспечивает длительный срок службы, а возможность полупроводниковых приборов коммутировать большие токи позволяет таким устройствам работать с мощными нагрузками.

Недостатки тиристорных стабилизаторов:

• Сильно искажённая форма напряжения на выходе;
• Высокая стоимость;
• Невысокая точность.

Самым перспективным классом электронных стабилизаторов можно считать устройства, работающие с двойным преобразованием сетевого напряжения. Кроме высокой цены, они не имеют серьёзных недостатков. При решении вопроса, какой стабилизатор лучше релейный или электронный, предпочтение отдаётся инверторном устройству, полностью собранному на полупроводниках, если цена не играет существенной роли.

Такой прибор обладает рядом преимуществ перед другими моделями:

• Мгновенная скорость обработки любых изменений;
• Отличная точность коррекции;
• Гладкая синусоида на выходе;
• Большой диапазон входных величин;
• Поддержка стабильной частоты.

Единственное, что очень важно для данной конструкции – это охлаждение мощных полупроводниковых приборов. Для этого в стабилизаторе предусмотрен малошумный вентилятор. Также подобные устройства имеют очень высокую цену, поэтому если это является решающим моментом при выборе, то лучше всего отдавать предпочтение релейным стабилизаторам, как наиболее практичному варианту для применения в самых различных областях, а в особенности в быту.

Отечественные стабилизаторы напряжения

На рынке отечественных электротехнических устройств одним из безусловных лидеров является компания «Энергия». В числе её продукции имеются линейки стабилизаторов напряжения. Это сервоприводные New Line, релейные Voltron и тиристорные Classic, а так же Hybrid, в которых используется электромеханический и релейный принцип стабилизации, в зависимости от значения напряжения в сети.

Стабилизаторы рассчитаны на мощность от 500 Вт до 30 кВт и на большой диапазон колебаний сетевого напряжения. Все стабилизаторы «Энергия» имеют электронную систему защиты по всем параметрам, а некоторые устройства оборудованы информационным дисплеем.

Какой стабилизатор напряжения лучше: электромеханический или релейный

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:

1. Повышающий трансформатор.
2. Управляющий микроконтроллер.
3. 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:

1. Малые габаритные размеры, так как трансформатор имеет только функцию повышения напряжения.
2. Большой интервал значений напряжения.
3. Значительный диапазон рабочих температур. Многие приборы нормально работают при температуре -40 +40 градусов.
4. Низкий уровень шума.
5. 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.

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

• 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:

1. 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.
2. Мощность прибора. При определении этого параметра нужно учесть, что некоторые устройства имеют асинхронные двигатели, у которых высокие пусковые токи.
3. Точность стабилизации для защиты бытовых устройств, его быстродействие.
4. Наличие вспомогательных функций.
5. Условия работы прибора.
6. При выборе прибора необходимо учесть схему разводки проводов цепи питания.

Какой стабилизатор напряжения лучше

Для надёжной работы электрических устройств и бытовой техники требуется качественное питающее напряжение. В связи с ветхостью электрических сетей, превышением сезонной и среднесуточной нагрузки абонентских линий электропередач напряжение в сети падает до непозволительного уровня. Это приводит к нестабильной работе или полному выходу из строя электроприёмников потребителей.

Виды стабилизаторов

Для того чтобы поддерживать напряжение в сети при его колебаниях и скачках, требуется стабилизатор напряжения. Устройство работает так, что величина напряжения на выходе остаётся постоянной, независимо от его изменений на входе. Скорость изменения амплитуды напряжения и его разброс не влияют на качество стабилизации. Подобные аппараты, кроме напряжения, стабилизируют ток и контролируют сопротивление при росте нагрузки.

Тип стабилизации напряжения делит эти устройства на три вида:

• электромагнитные;
• электромеханические;
• релейные (электронные);

Электромагнитные стабилизаторы используют принцип магнитного насыщения и конструктивно выполнены в виде трансформатора. Трансформатор имеет две обмотки. Первичная обмотка (W1) располагается на широком сердечнике. Вторичная обмотка (W2) – на тонком стержне, находящемся в режиме магнитного насыщения. Компенсационная обмотка WK является дополнительной, у её сердечника есть воздушный зазор. Из-за зазора магнитного насыщения не наступает.

Внимание! Такой стабилизатор обладает малым КПД и низким коэффициентом мощности. Изменение частоты тока в сети даже на 1% приводит к изменению напряжения на 2-3%. Устройство слабо реагирует на быстрые скачки напряжения и создаёт электрические помехи вокруг себя.

Наиболее распространены в использовании два других типа аппаратов. Какой стабилизатор напряжения лучше релейный или электромеханический, можно понять только после того, как станут понятны их отличия.

Релейный стабилизатор

Это устройство, относящееся к классу автотрансформаторов, имеющих ступенчатое регулирование выходного напряжения. Оно осуществляется при помощи переключения обмоток (отводов) трансформатора при отклике на изменения входного напряжения.

Конструктивные особенности

На вторичной обмотке автотрансформатора выполнен ряд отводов от средней точки. Переключение при смене вывода выполняется электромеханическими реле.

Принцип действия

Регулирование осуществляется в ступенчатом режиме. Перестраивание напряжения на выходе происходит параллельно с его изменением на входе. Согласно ГОСТ 13109-97, бытовые приборы должны нормально функционировать при Uпит = 220В±10%.

При значении Uвх = 190 В на выходе релейного стабилизатора при переключении отвода будет Uпит = 228 В. Но при достижении 200 В на входе переключение обмотки будет таким, что Uпит = 218 В.

Важно! Такая особенность ступенчатого регулирования исключает наличие на выходе 220 В стабильно. Если стабилизатор, заявленный как «релейный», постоянно показывает на своём дисплее значение Uпит = 220 В, значит, эти данные нереальные. Производителем заложено некорректное отображение информации, рассчитанное на обман покупателя.

Достоинства устройства

Если перечислять положительные моменты работы такого аппарата, то нужно начинать с главного – скорости стабилизации. У этого типа устройств она начинается от 25 мс. Так указано в технических характеристиках, в режиме реальной эксплуатации она лежит в интервале 0,09-0,15 с. Важно то, что она зависит от точности стабилизации, а не от величины значения скачков напряжения.

К следующим плюсам этого вида устройств можно отнести:

• скромные габариты;
• длительное время допустимых перегрузок и возможность выдерживать двукратные перегрузки до 4-5 с.;
• форма выходной синусоиды не чувствительна к изменениям входной частоты и напряжения;
• низкий уровень шумов;
• температурный рабочий режим в пределах от -20 ºС до +40 ºС;

Большой рабочий ресурс и невысокая стоимость выделяют этот тип стабилизаторов, по сравнению с другими разновидностями.

Недостатки релейного стабилизатора

Принцип работы – есть главный недостаток. Ступенчатое регулирование, при всём его быстродействии, визуально заметно. Во время стабилизации, при просадках или скачках напряжения, не только слышен звук переключающихся реле, но и происходит заметное глазу изменение яркости нитей накала ламп.

Ещё один минус – чем точнее регулирование напряжения, тем больше нужно выполнить на трансформаторе обмоток и увеличить число ступеней. Это значит, что при отработке всплеска напряжения увеличится время переключения на нужную ступень. К тому же это влечёт за собой удорожание оборудования.

Информация. Электронные ступенчатые устройства отличаются от релейных только способом переключения отводов. В электросхемах вместо реле применяются бесконтактные электронные полупроводниковые элементы: тиристоры и семисторы. Это повышает скорость переключения, убирает шум работы реле и увеличивает срок службы за счёт отсутствия износа механических частей.

Электромеханический стабилизатор

Аппараты такого типа состоят из вольтодобавочного трансформатора и электромеханического привода, который перемещает щёточный контакт по выводам обмотки. Управление приводом автоматическое, согласно заданному уровню напряжения на выходе.

Классификация

Если провести небольшую классификацию, то пунктов всего несколько. Эти устройства в основном делятся на аппараты:

• однофазные и трёхфазные (220 В или 380 В);
• по месту установки (настенные или напольные);
• по способу крепления (вертикально или горизонтально).

Однофазные конструкции используются в небольших офисах и домашних сетях. Вторые применяют для стабилизации питания сетей переменного тока с линейным напряжением 380 В. Это производственные помещения и, возможно, большие частные дома, куда подведены все три фазы от линии электропередачи.

Преимущества и недостатки

Основные плюсы подобных устройств:

• входной диапазон напряжений – 130-260 В;
• напряжение на выходе устойчиво по всем параметрам;
• 200% перегрузка в течение 10-15 с. не выводит аппарат из строя;
• абсолютная бесшумность работы;
• пониженная чувствительность к искажениям параметров входного напряжения.

Последний пункт позволяет использовать такие устройства для обеспечения производственного процесса на предприятиях.

Список недостатков невелик, к ним относятся:

• механический контакт между обмотками и щёткой привода со временем нуждается в замене;
• скорость регулирования невысокая (полсекунды Uвых изменяется всего на 10%);
• при температуре ниже -5ºС эксплуатировать прибор не рекомендуется.

Информация. Добавление изготовителями двух щёток на стабилизатор значительно увеличивает время переключения в момент просадки напряжения, но это приводит к удорожанию изделия.

Советы по выбору стабилизатора

Многообразие видов стабилизаторов, представленных на рынке сбыта, не то, что упрощает процесс выбора, даже его усложняет. Бытовые приборы не придирчивы к небольшим скачкам напряжения в сети. Но газовый котёл, отапливающий жильё, без этого устройства обойтись не может. И электронная начинка, и электромеханические компоненты котла могут надёжно работать только при устойчивых характеристиках питающего напряжения. Если позволяют средства, то электромеханический тип устройства – наиболее подходящий выбор для сложного оборудования.

Несмотря на разнообразие типов стабилизаторов напряжения есть несколько нюансов, на которые следует обратить внимание.

При выборе стабилизатора необходимо уточнить страну производителя и внимательно изучить характеристики. У дешёвых приборов китайского производства они могут быть занижены. Поэтому при покупке нужно останавливать выбор на моделях, имеющих запас 20-35% по мощности.

Дальше, при выборе, надо ориентироваться на следующие критерии:

• минимальная мощность устройства (зависит от максимального количества одновременно работающих бытовых приборов): для средней квартиры – 7,5 КВА, для частного дома – не менее 22 КВА;
• минимальное входное напряжение (если оно постоянно занижено, то нижний предел регулирования должен начинаться от 140 В);
• КПД прибора – от 90%;
• точность стабилизации – нужно выбирать ближе к 5% (максимум 8%);
• вид установки при монтаже (зависит от конструкции и места);
• класс электробезопасности (степень защиты) – не ниже IP24.

Правильно подобранный и установленный стабилизатор напряжения повысит надёжность работы бытовой техники и электроприборов, избавит от плохого качества освещения и защитит от перегрузки комнатной проводки. Выбрать по принципу «доступное качество по доступной цене» легко, понимая, как работают различные системы стабилизации напряжения в сети.

Видео

Какой стабилизатор лучше: релейный, электромеханический или электронный?

На этот вопрос ответить однозначно, просто невозможно. У каждого типа стабилизатора есть свои плюсы и минусы, кроме того многое зависит от области применения. Более того конкретная модель в определённых условиях будет работать некорректно и не даст желаемого результата.

Помочь сделать правильный выбор помогут технические характеристики различных типов стабилизаторов, а так же рекомендуемая сфера применения.

Релейный стабилизатор

Этот стабилизатор относится к трансформаторному типу. Основным элементом устройства является тороидальный трансформатор, который иногда называется катушкой вольтодобавки. Этот узел представляет собой металлический сердечник из стали или пермаллоя, на который намотана катушка из медного провода, достаточно большого диаметра. Конструктивно катушка разделена на отдельные сегменты, каждый из которых имеет отвод.

Релейный стабилизатор напряжения работает следующим образом. Пока напряжение сети соответствует номиналу и находится в допустимых пределах, оно передаётся потребителю напрямую. Как только плата управления зафиксирует отклонение напряжения, она подключает реле, которое изменяет коэффициент трансформации, подключая соответствующие секции. В результате, напряжение на выходе устройства, всегда находится в допуске.

Характеристики и сфера применения

Релейный стабилизатор обладает целым рядом преимуществ, которыми определяется его большая популярность:

• Низкая стоимость
• Работа в широком диапазоне нагрузок
• Устойчивость к перегрузкам
• Хорошая форма напряжения на выходе

Некоторые модели релейных стабилизаторов могут стоить в диапазоне 1500-2000 рублей. Это намного дешевле стоимости стабилизаторов другого типа. Работа данного устройства мало зависит от величины нагрузки. Стабилизатор этого типа способен выдерживать даже двукратные перегрузки, правда в течение непродолжительного времени.

Определённые недостатки в некоторых случаях могут ограничивать применение этого устройства:

• Невысокая надёжность
• Большая погрешность
• Режим мерцания

Надёжность стабилизатора определяется сроком службы реле, контакты которых подгорают, что требует их замены. В отдельных случаях погрешность напряжения на выходе может превышать 10%.

В момент переключения реле, на 15-20 мс происходит обрыв фазы, что вызывает мерцание осветительных приборов и другие неприятные вещи, связанные с эксплуатацией бытовой электронной аппаратуры.

В целом, каких либо ограничений на использование релейного стабилизатора нет, за исключением невысокой точности и прерывистого режима работы.

Электромеханический стабилизатор

Основу стабилизатора этого типа составляет автотрансформатор, обмотка которого не имеет отводов. Он имеет тороидальную конструкцию. В нижней части трансформатора установлен низковольтный серводвигатель. На его роторе закреплён ползунок с графитовой щёткой. По аналогии с релейным стабилизатором, в этом устройстве так же имеется плата контроля и управления.

Электромеханический стабилизатор напряжения работает следующим образом. Изменение напряжения сети измеряется схемой сравнения, которая фиксирует отклонение от номинала в большую или меньшую сторону. Плата управления вырабатывает сигнал на серводвигатель, который перемещает свой ротор на определённый угол.

В результате, контакт ползунка увеличивает или уменьшает напряжение на выходе. Как только напряжение на входе приходит в норму, серводвигатель снова срабатывает, поэтому если сеть нестабильна, перемещение ползунка с контактом происходит постоянно.

Преимущества и недостатки

Электромеханические стабилизаторы могут быть использованы в быту, на производственных объектах, в некоторых медицинских и общеобразовательных учреждениях. Именно электромеханические системы работают в промышленных стабилизаторах большой мощности, которая может достигать 1,5-2,0 МВт. Приборы этого типа имеют свои достоинства и недостатки.

К достоинствам относятся:

• Высокая точность регулирования;
• Чистый синусоидальный сигнал;
• Способность к перегрузкам;
• Возможность работы в условиях низкого напряжения.

Высокая точность достигается плавной регулировкой при отсутствии дискретных переключающих элементов. Напряжение снимается непосредственно с обмотки трансформатора, который не вносит никаких искажений. Электромеханический стабилизатор допускает кратковременные десятикратные перегрузки. Прибор допускает работу при постоянно низком напряжении, которое может быть 120-140В.

• Медленная скорость коррекции;
• Необходимость в техническом обслуживании;
• Пожароопасность.

Низкое быстродействие может привести к выходу из строя какой-либо электронной аппаратуры, когда стабилизатор не успеет отработать резкий бросок напряжения. Графитовые щётки могут стираться, что требует их замены, а пыль, попадающая под контакт, может привести к возгоранию самого стабилизатора.

Электронный стабилизатор

Электронным этот стабилизатор называется поскольку в его конструкции отсутствуют любые механические или электромеханические элементы. Вся схема устройства собрана на полупроводниковых элементах.

Принцип работы этого прибора полностью аналогичен принципу работы релейного стабилизатора. Только функцию переключающих реле, здесь выполняют ключи на четырёхслойных полупроводниковых приборах – тиристорах и симисторах. Электронный стабилизатор напряжения стоит заметно дороже, чем стабилизаторы других типов, но, тем не менее, есть ситуации, когда его применение оправдано.

Особенности и характеристики

Полупроводниковый стабилизатор может работать практически со всеми видами бытовой техники.

Это определяется его несомненными достоинствами:

• Высокое быстродействие;
• Большой диапазон напряжения;
• Отсутствие шума.

В отличие от реле, мощные силовые ключи, обеспечивают практически мгновенную реакцию на изменение напряжения на входе устройства. Диапазон напряжения сети, при котором электронный стабилизатор корректно работает достаточно большой, поэтому прибор можно использовать в самых неблагоприятных условиях. Он не боится низких температур, работает бесшумно и не нуждается в техническом обслуживании.

Но и недостатков у данного устройства достаточно:

• Дискретный способ регулировки;
• Низкая перегрузочная способность;
• Искажённая форма напряжения на выходе.

По аналогии с релейным стабилизатором, переключение напряжения осуществляется ступенями. Электронные ключи очень не любят перегрузок и могут выгореть.

Часто в описаниях тиристорных и симисторных стабилизаторов можно прочесть, что они не искажают сигнал на выходе, так как коммутация выполняется в момент перехода синусоиды через ноль. Может быть, у супердорогих моделей с мощными процессорами это так. Практика показала, что электронные стабилизаторы прилично ломают синусоиду, что так же нужно учитывать при выборе устройства.

Стабилизаторы компании «Энергия»

Кроме типа стабилизатора, при его выборе, следует так же обращать внимание на производителя. Одной из ведущих компаний на рынке электрического оборудования является компания «Энергия». Кроме того, что ассортиментный ряд стабилизаторов очень широк, вся продукция полностью адаптирована к российским энергетическим сетям, что отсутствует у большинства зарубежных производителей.

Компания производит релейные, электромеханические и электронные модели, кроме того имеется линейка гибридных моделей, которые совмещают в себе два типа стабилизаторов. Это заметно расширяет возможности их применения. Стабилизаторы выпускаются на мощности от 500 до 30 000 Вт и отличаются отличным качеством и высокой надёжностью.

Какой лучше выбрать?

Чтобы решить, какой стабилизатор напряжения лучше релейный или электромеханический следует точно знать параметры сети. Для этого можно использовать тестер и провести ряд измерений. Если напряжение в пределах определённого времени изменяется быстро и часто, а нагрузка такого типа, что это может ей повредить, то лучше выбрать релейный стабилизатор. Тем более что он стоит недорого. Если изменения незначительны, а нагрузке нужна высокая точность, то электромеханический стабилизатор будет лучшим выбором.

Несколько сложнее решить, какой стабилизатор напряжения лучше — релейный или электронный? Принцип действия у них одинаковый, только электронный стоит дороже. Здесь важным могут быть условия эксплуатации и надёжность. Для работы в условиях холода нужно предпочесть электронный стабилизатор, а если электроника оборудования чувствительна к форме напряжения, то лучше отдавать предпочтение инверторным или релейным стабилизаторам.

Какой стабилизатор выбрать для котла: релейный или инверторный

Сегодня уже все понимают, что нестабильность напряжения в электрических сетях (особенно в загородной зоне) обусловливает необходимость приобретения оборудования, способного надежно защитить все имеющиеся электроприборы и устройства.

Перед потребителем становится вопрос о приобретении стабилизатора напряжения. Как не ошибиться при выборе той или иной модификации? Что предпочесть: давно знакомый релейный классический или сравнительно новый инверторный?

Рассматривая приоритетность при выборе того или иного защитного электрооборудования, надо оценить степень возможных эксплуатационных рисков имеющейся техники, а также необходимые и достаточные параметры устройств, призванных эту технику защищать.

Сопоставим параметры, которые представляются наиболее существенными:

• обеспечение «чистого синуса» и точности удержания напряжения;
• надежность и ремонтоспособность;
• способность поддержания мощности в диапазоне напряжений;
• перегрузочная способность;
• собственная потребляемая мощность;
• габариты, вес, цена и некоторые другие.

«Чистый синус» и точность удержания напряжения

Классический релейный стабилизатор обеспечивает точность 5-7 %,

Инверторный – 1- 2% и «чистый синус».

Что предпочесть в том или ином случае?

Попробуем разобраться на примере.

Мы знаем, что в настоящее время для отопления загородных домов обычно применяются газовые котлы, оснащенные насосами циркуляции теплоносителя. Циркуляционные насосы были изобретены в 1929-ом и начали массово применяться в бытовых котлах в 1950-х годах. И всё это время они прекрасно работали с «грязным синусом», и достаточной признавалась точность удержания напряжения 5 – 7%.

Релейные стабилизаторы транслируют сеть такой, какой она была 50 лет назад, есть и будет ещё, как минимум, столько же лет. И обеспечивают 5-7 процентов удержания. То есть обеспечивают необходимые и достаточные параметры стабилизации.

Что касается инверторных стабилизаторов, то до 1933 года, когда была доказана теорема Котельникова, электронные инверторы просто не существовали по причине отсутствия теоретических предпосылок, а потом до появления мощных и недорогих полевых транзисторов были очень дорогими.

Поэтому производители котлов не закладывали в регламент эксплуатации своих изделий требования к качеству сети (во всех странах это уже оговорено нормативами для энергопоставляющих компаний), оговаривая только рабочие и предельные напряжения, при которых котел будет работать долго.

Напрашивается вывод, что для обеспечения надежной эксплуатации современного котла достаточно наличия классического релейного стабилизатора соответствующей мощности. А наличие «чистого синуса» и точности 1 – 2 % в инверторных стабилизаторах не добавляет надежности работы оборудования. Эти параметры инверторов в данном случае напоминают рекламный ход, как, к примеру, на упаковке моющего средства пишут – «20% — бесплатно».

В случае же необходимости защиты точной измерительной или медицинской аппаратуры данные параметры инверторов могут быть актуальными.

Надежность и ремонтоспособность

Надежность оборудования определяется многими факторами. Самыми явными из них являются качество и количество комплектующих элементов, применяемых при производстве изделий.

Если исходить из того, что производители и тех и других стабилизаторов гарантируют высокое качество элементной базы, то следует оценить количественную составляющую.

Крепёжные изделия, краску и другие малосущественные компоненты в расчет не берем. Сравним количество электроэлементов.

Классический стабилизатор построен проще и включает в себя от 50 до 80 элементов и выделяет при работе минимум тепла.

В инверторном комплектующих в 3 — 5 раз больше и выделение тепла весьма существенно, что обусловливает необходимость наличия большого радиатора или вентилятора.

А теперь немного теории. Надежность изделия зависит от надежности каждого входящего элемента и количества этих элементов. Кроме того, повышение температуры на 10 градусов снижает надежность (в литературе приводятся различные цифры, вплоть до уменьшения срока службы в 2 раза).

Если принять надежность одного элемента равной 0,99, то суммарная надежность трех элементов составит: 0,99х0,99х0,99=0,97 (т.е. вероятность отказа 3%), а при наличии 10 элементов этот показатель будет равен 0,90 (т.е. вероятность отказа 10%).

Конечно, современные элементы имеют надежность выше 0,99, но тенденция снижения надежности при увеличении количества элементов весьма показательна.

Можно возразить, что при наличии большого количества элементов наши телевизоры, компьютеры, стиральные машины нормально работают годами. Но не стоит забывать, что бытовая техника работает далеко не полные сутки, а стабилизатор, не выключаясь, должен работать постоянно.

Практика эксплуатации классических стабилизаторов показывает, что они могут работать 10 лет и более. По инверторным моделям такой статистики пока просто нет.
Мы знаем, что любая, даже самая качественная, техника порой требует ремонта. И потребителю небезразлично, насколько легко или сложно будет этот ремонт осуществить.

В течение гарантийного периода и при наличии доступной сервисной службы ремонт будет сделан по крайней мере бесплатно, хотя сроки, скорее всего, будут зависеть от сложности ремонта. А в иных случаях могут возникнуть проблемы, связанные с ремонтопригодностью изделия.

Ремонтопригодность стабилизаторов определяется несколькими параметрами.

Это плотность монтажа, легкость или сложность доступа к элементам. Это необходимость наличия того или иного оборудования для демонтажа и монтажа ремонтируемого изделия, наличия приборов и стендов для его наладки и тестирования. Это доступность элементной базы в случае необходимости замены неисправных деталей. И, конечно же, требования к квалификации ремонтного персонала.

Классические релейные стабилизаторы имеют низкую плотность монтажа и их элементная база не предполагает редких и дефицитных микросхем. Используемые приборы просты, а в качестве стенда обычно можно просто использовать ЛАТР. Поэтому требования к квалификации ремонтного персонала не особенно высоки, можно сказать, что достаточна квалификация на уровне гаражного радиолюбителя. Понятно, что при таких условиях ремонт не будет большой проблемой для потребителя.

С инверторными стабилизаторами картина совершенно иная. Компоновка здесь плотная, и основная масса элементов – это SMD, специализированные микросхемы. Для монтажа и демонтажа SMD потребуется приобрести специальное оборудование, а замена таких микросхем невозможна без хорошей паяльной станции. Кроме того, сами эти элементы не всегда можно будет легко приобрести, а в небольших населенных пунктах их покупка будет практически нереальна. Из оборудования обязателен осцилограф с приличной полосой пропускания. Понятно, что квалификация персонала должна быть не ниже инженера. И скорее всего придется обращаться к производителю.

Очевидно, что ремонт релейного стабилизатора представляется более доступным, чем ремонт инверторного, как по срокам, так и по цене.

Способность поддержания мощности в диапазоне напряжений

Классический стабилизатор поддерживает полную мощность во всем заявленном диапазоне напряжений.

Инверторный поддерживает полную мощность лишь в части заявленного диапазона напряжений, при дальнейшем снижении входного напряжения отдаваемая мощность снижается. Поэтому при выборе инверторного стабилизатора следует учитывать нужную мощность с возможным снижением входного напряжения. И при необходимости придется выбирать стабилизатор с запасом.

Перегрузочная способность

На практике, как правило, необходимо считаться с периодически возникающими перегрузками в сети, связанными, например, с пусковыми токами.
Защитное оборудование, каковым является стабилизатор, должно обладать способностью выдерживать эти перегрузки в течение определенного времени. Либо обладать запасом по мощности.

Классический стабилизатор способен выдерживать перегрузки в три – четыре раза в течение десятков секунд, что вполне достаточно при запуске того или иного электрооборудования, будь то прибор освещения или двигатель. Это может быть стиральная машина, холодильник, пылесос или котел и т.д. При выборе классического стабилизатора некоторый запас можно предусмотреть, но для малых мощностей не обязательно.

Инверторные же стабилизаторы, если и могут держать перегрузку, то это время измеряется лишь несколькими секундами или даже долями секунды. Поэтому запас по мощности при выборе инверторного

стабилизатора просто необходим. Так для холодильника запас должен быть, как минимум, вдвое, а скорее всего втрое, для погружных насосов — в четыре – пять раз.
Это означает, что применение инверторных стабилизаторов при работе с подобными нагрузками существенно ограничено или просто дорого.

Собственная потребляемая мощность

Совершенно очевидно, что и тот и другой стабилизаторы будут сами потреблять энергию на обеспечение своей работы.

Классический стабилизатор потребляет энергию на 3 реле, индикацию и контроллер. Общий ток порядка 100мА при напряжении 12В (3 реле: 30мА х3 = 90мА). С учетом потерь на источник питания (умножим на 3) имеем в худшем случае 3,6Вт. Это справедливо для моделей до 1000ВА. Стабилизаторы от 4500ВА до 40000ВА имеют потребляемую мощность 15 – 20Вт.

Собственная мощность инверторных стабилизаторов зависит от полной мощности той или иной модели. Для моделей 350ВА это 25Вт, для 3500ВА – 40Вт, для 12000ВА – 75Вт, для 13500 это уже 150Вт и т.д.

Простой расчет показывает, что инверторный стабилизатор мощностью 350ВА за год «съест» энергии на сумму более 1000 рублей, 12000ВА более 3000 рублей, а 13500 ВА соответственно еще в 2 раза больше, т.е. более 6000 рублей.

По классическим даже мощным моделям эти затраты не превысят 1000 рублей в год.

Очень краткие выводы

Классический релейный стабилизатор

• Точность удержания напряжения достаточна для работы котла.
• Не искажает форму сети.
• Поддерживает полную мощность во всем заявленном диапазоне напряжений.
• Простая схемотехника, легко ремонтируется.
• Надежен, выпускается очень давно.
• Выдерживает большие перегрузки.
• Не шумит.
• Потребляет мало энергии на обеспечение собственной работы.

• Большой вес.
• Высокая цена силового трансформатора

Инверторный стабилизатор

• Точность поддержания выходного напряжения и сформированный синус, что может быть актуально для высокоточной измерительной техники и медицинской аппаратуры.

• Снижение выходной мощности при снижении входного напряжения.
• Сложная схемотехника и, как следствие, снижение надежности и сложность ремонта.
• Низкая перегрузочная способность.
• На мощностях выше 500 – 700ВА необходим вентилятор, который будет источником шума.
• Значительная потребляемая мощность на управление.