Стабилизатор напряжения характеристики и применение

Стабилизаторы напряжения. Описание, характеристики, виды и цены стабилизаторов

Томас Альва сказал: — «Мы сделаем электричество таким дешевым, что жечь свечи будут только богачи». Пророчество американского изобретателя сбылось, но с оговоркой. Она касается качества поставляемой потребителям энергии, в частности, напряжения в сети.

Оно может отклоняться от установленных 220-ти вольт в жилом секторе, и 380-ти в промышленном. От скачков напряжения страдает дорогостоящая техника. В итоге, электричество влетает в «копеечку». Перебои напряжения влияют даже на восприятие интерьера. Старые лампы накаливание не светят, а лишь обозначают электродугу розоватым лучением.

Люминесцентные лампы к скачкам менее чувствительны, но тоже теряют в активности, а значит, вместо сверкающих комнат получаются затененные «пещеры». В них неуютно. В общем, ущерб получается не только материальным, но и моральным. Избежать проблем поможет стабилизатор напряжения.

Описание и характеристики стабилизатора напряжения

Напряжению в сети не обязано быть стабильным. Поставщик выдает 220 вольт. Однако, массовое подключение приборов снижает показатель в среднем нас 10%. Это норма. Если напряжение изначально меньше 220-ти, что характерно для частных хозяйств, встает под вопрос даже одновременная работа освещения, плиты, холодильника и чайника.

В дачных товариществах и коттеджах, кстати, проблема часто начинается на участке ответвления кабеля от основной сети. За последнюю отвечает поставщик. Ответвление кабеля уже во власти домовладельца. В общем, причин скачков напряжения много, а итог один – трата нервов и порча электроприборов.

Стабилизатор напряжения для дома – аппарат, в основе которого «лежит» трансформатор. К нему подведена переменная цепь. На другом конце она соединена с диодами. Их в конструкции бывает до 5-ти. Из диодов образуется мост с конденсаторами. За ним стоит транзистор, а за тем регулятор. Выключает автоматику замыкание.

Работа стабилизатора начинается с подачи тока на трансформатор. Диоды, соединенные с транзистором, вступают в работу, если предел напряжения превышен. Конденсатор выступает преобразователем. Дабы он не перегревался в коллекторной цепи, стабилизатор оснащен автоматикой.

Пройдя резистор, ток возвращается на транзистор. Получается, в основе работы героя статьи лежит принцип обратной связи. В аппарате создается переменный ток, в потоке которого электроны могут менять направление.

Так меняется номинальная нагрузка. На выходе поток электронов проходит по обмотке через фильтр. Получается выпрямленный ток нужной и, главное, постоянной мощности.

Виды стабилизаторов напряжения

Если заявлен стабилизатор напряжения 220в, не стоит ждать от него полного соответствия указанному напряжении. Для аппаратов позволительна погрешность. По ее величине стабилизаторы делятся на:

• Стандартные с допустимым отклонением в 5-7%. Такая погрешность не сказывается на бытовых электроприборах.
• Пренцизионные с максимальной погрешностью в 3,8%. Установки группы рассчитаны на работу с высокоточной электроникой промышленного типа. Таковая может отреагировать даже на 5-процентное колебание выходного напряжения.

Основная классификация стабилизаторов связана с их принципом действия. Есть 3 ведущих категории аппаратов:

№1 Параметрические стабилизаторы сформированы на основе нелинейных элементов. Свойства таковых зависят от обстоятельств. Значит, в деле карборундные резисторы, насыщенные дроссели. Нелинейные конденсаторы тоже подойдут. Проще говоря, значение выходного тока в параметрических моделях поддерживает радиоэлектроника.

Представляют параметрические машины феррорезонансные стабилизаторы. Сердечники в их трансформаторах ферримагнитные, а транзисторы установлены попарно. Радиаторы в моделях класса небольшие, есть корпус.

За счет этого феррорезонансные стабилизаторы не перегреваются, при этом, достаточно чувствительны. В противовес встают: низкий коэффициент полезного действия, шумность приборов, нетерпимость к холостому ходу и перегрузкам, зависимость напряжения на выходе от тока во входной сети.

№2 Компенсационные. Модели класса действуют с помощью переключений обмоток трансформатора. Говоря научным языком, работает коммутация по секциям. Запускают ее реле, семисторы и теристоры. Они играют роль силовых ключей.

Аппараты с ними выдают высокий КПД, не искажают синусоиду выходного напряжения, спокойно работают в холостую и с широким диапазоном напряжения на входе. Остается добавить быстродействие и перейти к минусу. Им является преобразование выходного тока по ступеням. О точности стабилизации приходится забыть.

№3 Электромеханические стабилизаторы оснащены двигателем и системой его управления. Вкупе с ними действует автотрансформатор. Это позволяет самостоятельно регулировать напряжение сети. Точность получается высокой, как и диапазон регулировки.

К тому же, электромеханические аппараты стойки к перегрузкам. В противовес ставим низкое быстродействие и ограничения по размещению установок класса. Скользящий контакт в них открыт. Это повышает риск удара током.

Решая, какой стабилизатор напряжения выбрать, стоит учесть наличие у электрических моделей подкатегорий. Аппараты класса делятся на:

-Однофазные. Рассчитаны на мощность сети в 220 вольт. То есть на бытовые условия. При скачке напряжения вверх, к примеру, до 300-от вольт, однофазный стабилизатор блокирует подачу тока. Работают приборы группы бесшумно.

Кстати не только для домашнего пространства, но и больниц, школ, детских садов. При этом, сохраняется возможность подключения к однофазному стабилизатору еще 2-ух таких же. Это выручает при намеренном наращивании мощности сети.

Однофазные стабилизаторы разнятся по мощности. Для бытовой техники достаточно 1000-ватных. Если запускаются электротехнические машины большого тока на старте, приобретают однофазные стабилизаторы на 1500-10000 ватт.

Еще мощнее аппараты до 100 киловатт. Однако, уже при 5-киловатном показателе стабилизатор способен обезопасить все электроприборы загородного дома. Даже система полива огорода и насос из скважины с водой в списке. Поэтому, однофазные аппараты легко «тянут» офисы и небольшие предприятия.

-Трехфазные. Ставят стабилизатор напряжения однофазный на ступень ниже. Приборы категории тянут 380-вольтовые сети. Важно для промышленных цехов. Выбирая стабилизатор, нужно учитывать суммарный вольтаж приборов-портребителей с плюсом 15-20%.

Применение и установка стабилизатора напряжения

Внешне стабилизаторы делятся на простые коробки и встраиваемые модели. Соответственно, аппарат можно просто поставить на пол, вмонтировать в какой-нибудь шкафчик, повесить на стену.

Принеся героя статьи с холода, стоит подождать пару часов. Если приступить к монтажу сразу, образуется конденсат. Влага и электроприборы, как известно, несовместимы. Плохо работает стабилизатор, так же, если в его внутренние узлы попадет пыль. Поэтому, монтируют установки в закрытых помещениях, без риска задувания грязи в аппарат.

Место для прибора нужно подыскать вдали от легковоспламеняющихся предметов и поверхностей. Обезопасить себя стоит, так же, заземлением корпуса стабилизатора напряжения. Энергия от него сможет уходить по металлическим деталям или проводу в пол. Это обезопасит людей.

В случае аварийных ситуаций ток уйдет в землю, а не перекинется на человека. Сопротивление кожи потоку электронов измеряется в килоомах, а провода или металла – в простых омах, то есть значительно меньше. Не удивительно, что при наличии заземления напряжение уходит через него в пол.

К сети в 220 вольт стабилизаторы напряжения подключаются через клеммы. На задней панели прибора их 2-е. После присоединения к сети работают кнопкой или рычагом автоматических включения-выключения.

Поскольку многомощные стабилизаторы дороги, большинство применяет доступные модели. Их не хватает на все приборы. Защищают самые ценные. Так, популярны стабилизаторы напряжения для котлов отопления, насосов, кинотеатров, компьютеров. Соответственно, выбирается аппарат с учетом спектра оберегаемых приборов.

Как выбрать стабилизатор напряжения

У любого стабилизатора есть 4 основных параметра. Мощность – ведущий. Понятно, что она выбирается по суммарному потреблению приборов, с небольшим запасом на случай неувязок.

Однако, нужно учесть, что мощность домашней электрики состоит из активной и реактивной составляющих. Первая – заявленная. Вторая считается вредной. Производители стараются избавиться от чередования запасания энергии и ее перекачивания обратно, то есть отдачи запасов прибором.

Такой пинг-понг током, который на обратном пути еще и отклоняется на 90 градусов, съедает энергию, не переводя ее в полезную. На некоторых приборах указывается реактивный показатель, но на большинстве игнорируется.

Меж тем, общая мощность составляется из обеих энергий. Средней реактивной для всех приборов считается планка в 0,7. Ее плюсуем к мощности стиральных и посудомоечных аппаратов, насосов, электроинструмента, холодильников. Как видно, речь о приборах с двигателями.

При запуске, кстати, они кратковременно потребляют в 2-3 раза больше энергии, чем в остальное время. Мощность плит, чайников и духовок аналогична заявленной активной. Реактивное потребление у приборов без электродвигателя отсутствует. Нужно лишь приплюсовать 20%.

Второй параметр выбора героя статьи – скорость срабатывания. Одни аппараты выравнивают напряжение за миллисекунды, а другим нужно 3 полных секунды. При серьезном скачке напряжения 3-ех секунд хватит для поломки техники.

Третий маячок для покупателей стабилизаторов – их точность. Уже говорилось, что минимальную погрешность обеспечивают прецизионные установки. Последний из основных параметров выбора — показатель входного напряжения, то есть от какой сети стабилизатор должен работать.

Обращаем внимание на минимальную и максимальную величину напряжения на входе в установку. На изношенных советских сетях показатель, порой, скачет от 140-ка до 280-ти вольт. То есть, 220 вольт – редкая удача, а не закономерность.

Цена стабилизатора напряжения

На стабилизатор напряжения цена зависит от типа устройства, его дизайна, размеров. Влияет на стоимость и имя производителя. На российских просторах, к примеру, завоевывает популярность латвийский бренд «Ресанта». Стабилизатор энергии под этой маркой можно купить и за 1500, и за 20000 рублей.

Компания выпускает аппараты бытовой направленности. За высокоточными стабилизаторами промышленного типа лучше обратиться к продукции отечественного бренда «Энергия». Среди ее продукции есть стабилизаторы более чем за 100000. Цена оправдана мощью и надежностью, достаточными для крупных производств.

Технические характеристики стабилизаторов напряжения

Содержание:

1. 1. Однофазные и трехфазные
2. 2. Мощность
3. 3. Входное напряжение
4. 4. Выходное напряжение
5. 5. Частота питающей сети
6. 6. Габариты и вес

Первая информация о товаре, которую покупатель получает в магазине — это технические характеристики. У бытовых стабилизаторов есть 7 основных параметров. Мы расскажем, что значит каждый из них. Это поможет Вам выбрать подходящую технику.

Электрический ток, который мы получаем от сети, характеризуется напряжением и частотой. На эти параметры установлены допустимые и предельные отклонения, которые для напряжения составляют 5 и 10 % соответственно. То есть будет законно, если потребитель получит от энергетической компании вместо 220 В — 240 В. В принципе, бытовая техника должна выдерживать такие отклонения и даже превышающие допустимые. Чтобы не испытывать ее на прочность, нужно установить стабилизатор напряжения. Он выбирается, исходя из характеристик сети и общей нагрузки.

Однофазные и трехфазные

Параметр 220 В относится к однофазной сети, с которой мы преимущественно имеем дело в быту. В многоквартирных домах с электроплитами подается напряжение 380 В, кроме того, трехфазные сети могут быть и в частных домах. Такая сеть является стандартной для промышленности и магистральных распределительных сетей. Трехфазный переменный ток передается по трем проводам, каждый из которых называется фазой. В однофазной сети используется два провода: фаза и ноль.

В связи с этим все стабилизаторы подразделяются на два типа. В сети 220 В применяют однофазные стабилизаторы напряжения. Их мощность ограничена 30 кВт. Как правило, этого достаточно, что бы регулировать напряжение в квартире или в частном доме.

В сети 380 В возможны варианты подключения не только с трехфазными стабилизаторами, но и однофазными моделями. Таким образом, на стадии выбора, в первую очередь определяют, к какому типу следует отнести будущее устройство.

Мощность

Все что подключается к сети — бытовая и офисная техника, электроинструменты, станки, насосы и прочее — создает нагрузку, величина которой определяется энергией, которую она потребляет. Стабилизатор будет работать только в том случае, если это значение не превышает его собственной мощности. В противном случае, срабатывает защита и все устройства отключаются. Этот параметр зависит от устройства автотрансформатора. Чем больше витков обмотки и чем толще проволока, тем он выше. При этом увеличиваются габариты и вес приборов.

В характеристиках можно увидеть различные значения — от 0,5 до 100 кВт. Стабилизаторы с минимальной мощностью используются отдельно для обслуживания одного потребителя электроэнергии, например, телевизора, компьютера или холодильника.

Что бы защитить всю сеть потребуется достаточно мощный прибор. Сколько в нем должно быть Ватт, определяют с помощью расчета или токоизмерительных клещей. Вычисления проводят с учетом пусковых токов. Они имеются у холодильников и насосов, а так же у любого устройства, оснащенного электродвигателем. Потребляемую мощность умножают на три. В остальных случаях показатели просто складывают. Суммарное значение нагрузки указывает на требуемую мощность стабилизатора.

Чтобы не считать, можно воспользоваться специальным прибором: токоизмерительные клещи щупами прикрепляются к проводу, при этом энергия продолжает поступать потребителям. Включив всю нагрузку, можно определить, какую мощность она потребляет, силу тока в сети, сопротивление. Этот способ считается более точным, чем расчет. Поэтому рекомендуется воспользоваться услугами специалиста.

Входное напряжение

Главная деталь стабилизатора — автотрансформатор. Он состоит из первичной и вторичной обмотки. Перед тем, как приступить к его изготовлению, выбирают мощность и входное напряжение, ограничивающееся двумя величинами. По этим значениям с помощью формул вычисляют необходимое сечение проволоки и количество витков. Таким образом, входное напряжение стабилизатора определяется его конструкцией. Каждый производитель придерживается определенных значений. Например, все однофазные приборы компании «Ресанта», рассчитаны на входное напряжение 140-260 В, а трехфазные – на 240-430 В. У других производителей эти цифры могут быть 160-250 В и 280-430 В соответственно. Значение этого параметра очевидно. Если в сети будет 150 В, то стабилизатор с характеристикой 160В уже не сможет отрегулировать напряжение до 220 В.

Выходное напряжение

Значение выходного напряжения указывает на результат работы. Здесь, кроме цифр 220 и 380 В, определяющих принадлежность прибора к однофазной или трехфазной сети, нужно обратить внимание на точность, выраженную в процентах. Этот показатель выражает допустимые предельные отклонения от нормы. Каждый процент добавляет или убавляет определенное количество Ватт.

В отношении точности электромеханических стабилизаторов вопросов нет, независимо от производителя, этот показатель не превышает 3%. У электронных она может составлять от 2 до 10%. Что бы повысить точность, нужно увеличивать число витков обмотки и количество электронных ключей. Это поднимает стоимость стабилизатора. Если он выбирается для защиты всей сети, лучше выбрать более точный (2-3%) иначе не исключено, что вы будете периодически замечать мерцание осветительных ламп.

Частота питающей сети

Мы говорили о напряжении сети, второй ее параметр также важен для потребителей. Допустимые отклонения, которые установлены на частоту довольно жесткие: 0,2 Гц, предельное — 0,4 Гц. Выход за эти границы нарушает работу техники. Например, к колебаниям чувствительны асинхронные двигатели, которые устанавливают в отопительных котлах и насосах. Они сами начинают работать с переменной частотой, что в дальнейшем приводит к поломке. Проблему решает стабилизатор напряжения. Все устройства, которые можно купить в нашей стране поддерживают частоту 50 Гц.

Габариты и вес

Вес стабилизаторов может быть от 3 до 630 кг. По размерам одни можно сравнить с ящиком, другие со шкафом, что, конечно, имеет значение при их размещении. Данные показатели зависят не только от мощности, но и от устройства. Среди однофазных стабилизаторов с характеристикой до 10 кВт более легкими и компактными являются электронные с цифровым управлением. Благодаря этим и другим положительным качествам, они пользуются популярностью у покупателей.

Основные характеристики стабилизаторов напряжения

Первое, в чём следует разобраться перед покупкой стабилизатора – это его основные технические характеристики. Понимание их практического смысла поможет не ошибиться с выбором и не приобрести устройство, которое не соответствует требованиям подключаемой нагрузки.

В нашей статье рассмотрены девять основных параметров, которыми следует руководствоваться при выборе стабилизатора.

Содержание

• Фазность
• Мощность
• Диапазон входного напряжения
• Точность стабилизации
• Быстродействие
• Принцип регулирования напряжения
• Способ установки
• Габаритные размеры и вес
• Средства индикации и мониторинга

Фазность

Количество фаз указывает на тип сети, в которую может включаться стабилизатор, и на категорию нагрузки, которая может от него запитываться. С этого параметра следует начинать выбор стабилизатора.

Однофазные стабилизаторы предназначены для работы с однофазным входным напряжением и предусматривают подключение только однофазных потребителей. Трехфазные стабилизаторы работают, соответственно, с трехфазным входным напряжением, подключать к таким устройствам можно как трёхфазную, так и однофазную нагрузку.

В городских квартирах трехфазная сеть, как правило, не используется либо используется только для электроплиты, в большинстве случаев не требующей стабильного электропитания. Следовательно, для обычной квартиры в черте города выбор чаще всего очевиден – однофазный стабилизатор.

В частных домах и загородных коттеджах трехфазный ввод от питающей сети более распространён. В случае его наличия можно использовать как один трехфазный стабилизатор, так и три однофазных (отдельное устройство на каждую питающую фазу). Вариант с тремя независимыми стабилизаторами позволит индивидуально подобрать и настроить прибор для каждой фазы, учитывая потребляемую от неё мощность и особенности подключенной к ней нагрузки. Кроме того, система из трех стабилизаторов более устойчива к неполадкам, так как возникновение сбоя на одной из фаз не скажется на функционировании двух других. Стоит отметить, что и суммарная цена трёх однофазных стабилизаторов обычно меньше, чем одного – трехфазного.

Главным минусом вышерассмотренного варианта является невозможность подключения мощных трехфазных потребителей. Поэтому трехфазный стабилизатор необходим при наличии даже одного работающего от трех фаз устройства.

При подключении однофазных нагрузок к трехфазной сети (через отдельные однофазные стабилизаторы или через единый – трехфазный) все электроприёмники следует равномерно распределять между питающими фазами, иначе возможно возникновение в сети несимметрии токов и напряжений, негативно влияющей на электрооборудование. Исключить подобное явление помогут стабилизаторы топологии «3 в 1», имеющие трехфазный вход и однофазный выход, что гарантирует идентичную нагрузку на все фазы трехфазной сети при подключении однофазной нагрузки.

Мощность

Мощность стабилизатора зависит от его конструкции и определяет допустимую к подключению нагрузку. Чтобы определить необходимое значение данного параметра, необходимо посчитать суммарное энергопотребление всех устройств, которые планируется одновременно питать от стабилизатора. Для этого достаточно сложить указанные в их технических паспортах показатели потребляемой мощности и добавить к полученному значению запас в 30%.

Следует обратить внимание на приборы, в составе которых присутствует электродвигатель. В быту это, как правило, холодильник, стиральная машина, кондиционер, различный электроинструмент и насосы. Включение такого оборудования сопровождается возникновением высоких пусковых токов, обуславливающих кратковременный скачок потребляемой из сети мощности, показатели которой могут превышать номинальную в несколько раз. Поэтому при вычислении суммарного энергопотребления нагрузки, для каждого устройства с электродвигателем необходимо использовать не номинальное значение мощности, а предельное – пусковое (при отсутствии данных о пусковом значении – величину номинальной мощности, умноженную на три).

Распространённая ошибка связана с обозначением электрической мощности, которая для стабилизаторов обычно указывается в Вольт-Амперах (ВА), а для прочих электроприборов – в Ваттах (Вт). Покупатели часто не обращают внимания на единицы измерения, полагаясь только на численный показатель. При этом стабилизатор, имеющий выходную мощность в 500 ВА, не будет соответствовать нагрузке в 500 Вт.

Для подбора актуальной модели стабилизатора необходимо мощность предполагаемой нагрузки перевести из Ватт в Вольт-Амперы, поделив значение в Вт на коэффициент мощности – cos(φ). Величину cos(φ), соответствующую определённому устройству, можно найти в его технических характеристиках или в интернете. При отсутствии данных допустимо принять значение из типового интервала, составляющего для привычных нам бытовых электроприборов – 0,7-0,8 (для осветительной и нагревательной техники – 0,9-1).

Диапазон входного напряжения

Этот параметр измеряется в вольтах и определяет верхний и нижний порог сетевого напряжения, в пределах которого стабилизатор функционирует и питает нагрузку электроэнергией заявленного качества.

В многоквартирных домах перепады напряжения в сети редко превышают 20% от номинала – большинство современных стабилизаторов соответствуют данным требованиям и легко справляются с подобными колебаниями.

В случае выбора устройства для дома, расположенного за городской чертой, следует учитывать, что чем удалённее находится строение от крупных населенных пунктов, тем шире амплитуда встречающихся в нём скачков напряжения. Для большинства коттеджей требуются модели с границами входного напряжения не менее 130-270 В, а в ряде случае могут понадобиться стабилизаторы и с более широким диапазоном.

Для приобретения стабилизатора с диапазоном входного напряжения, максимально соответствующим колебаниям в электросети, необходимо измерить фактическое напряжение на месте будущей установки прибора. Замеры следует делать в разное время суток и в разные дни недели (желательно в выходные и в будни) – только так вы получите наиболее полную картину сетевых отклонений. При отсутствии навыков, позволяющих провести необходимые измерения самостоятельно, рекомендуем обратиться за помощью к профессиональному электрику.

Важно помнить, что диапазон входного напряжения у стабилизатора должен быть шире, чем амплитуда реальных колебаний в электросети. Также стоит отметить, что внутри допустимого диапазона входного напряжения присутствуют определённые границы, называемые рабочим диапазоном. Выход сетевых параметров за пределы рабочего диапазона сопровождается снижением выходной мощности стабилизатора, что может вызвать перегрузку устройства даже при номинальной нагрузке.

Точность стабилизации

Точность стабилизации или «погрешность» стабилизатора в процентном отношении указывает на величину возможного отклонения выходного напряжения устройства от номинального значения.

Современные стабилизаторы обеспечивают точность в пределах 10%. Зависит этот параметр, в первую очередь, от конструкции. Самой высокой точностью обладают инверторные модели, у которых данный показатель составляет 2%, что практически недоступно для полупроводниковых, релейных и электромеханических стабилизаторов. Столь высокая точность необходима для медицинского, измерительного или промышленного оборудования.

У большинства применяемых в быту электроприборов требования к качеству электропитания чуть ниже: они стабильно функционируют при отклонениях входного напряжения и в 7%. Однако отдельным устройствам всё-таки нужен более высокий показатель точности – это техника, работой которой управляет электроника (автоматические стиральные машины, кондиционеры), а также аудио- и видеоаппаратура, где от качества входного электропитания зависит чистота изображения и звука.

При покупке стабилизатора следует убедиться в том, что его точность соответствует величине допустимых для нагрузки отклонений питающего напряжения. Если потребителей несколько и они обладают различными требованиями к точности входного напряжения, то точность стабилизатора следует выбирать исходя из самого узкого диапазона допустимых колебаний.

Быстродействие

Эта характеристика измеряется в миллисекундах и определяет время, которое понадобится устройству, для того чтобы нейтрализовать скачок напряжения и подать на вход нагрузки электроэнергию с номинальными или наиболее близкими к номинальным параметрами.

Быстродействие – важный показатель уровня предоставляемой стабилизатором защиты. Чем выше быстродействие, тем ниже риск повреждения подключенного к прибору оборудования при перепадах сетевого напряжения.

Максимальным быстродействием обладают инверторные стабилизаторы, мгновенно (за 0 мс) отрабатывающие любые сетевые возмущения, что позволяет использовать данные аппараты для защиты абсолютно любого электрооборудования!

Принцип регулирования напряжения

Принцип регулирования сетевого напряжения определяет у стабилизатора форму выходного сигнала.

Приборы с дискретным (ступенчатым) регулированием не могут генерировать идеальную синусоиду, а именно такая форма переменного напряжения необходима для корректного функционирования чувствительной электроники, например – системы управления газового котла. Кроме того, ступенчатое регулирование обуславливает разрывы в электропитании, неминуемо возникающие при переключении порогов стабилизации.

Электромеханические стабилизаторы отличаются плавным регулированием – форма их выходного напряжения ближе к идеальной синусоиде, чем у электронных устройств. Однако электромеханические модели проигрывают приборам с дискретным регулированием в скорости срабатывания, которой иногда может не хватить для обеспечения качественной защиты современного оборудования.

Наиболее плавное регулирование присуще инверторным стабилизатором, только такие приборы гарантируют выходное напряжение в форме идеальной синусоиды и безразрывное электропитание нагрузки во всем допустимом диапазоне входного напряжения.

Ознакомиться подробнее с модельным рядом инверторных стабилизаторов «Штиль» можно, перейдя по ссылке:
Стабилизаторы напряжения «Штиль» инверторного типа.

Способ установки

Существует три способа установки стабилизатора – настенный (навесной), напольный и стоечный. Первый подразумевает размещение на вертикальной плоскости (стене), второй – на горизонтальной поверхности (стол или пол), третий – в телекоммуникационном шкафу или стойке. Исполнение одних стабилизаторов допускает только какое-то определённое размещение, другие более универсальны – их можно устанавливать различными способами.

Выбирая стабилизатор, следует проанализировать помещение, в котором он будет эксплуатироваться, и подобрать модель, способ установки которой позволит поместить изделие с максимальным удобством как для подключения нагрузки, так и для обслуживания.

Важно помнить, что все стабилизаторы имеют предназначенные для вентиляции отверстия в боковых или нижних стенках. Следовательно, при установке стабилизатора нужно обеспечить зазор между указанными отверстиями и ближайшей поверхностью (не менее 20 см). Кроме того, не рекомендуется устанавливать стабилизатор на улице или в холодных, неотапливаемых помещениях, а также вблизи обогревательных приборов и в местах прямого падения солнечных лучей.

Габаритные размеры и вес

Габаритные размеры стабилизатора выбираются исходя из наличия свободного пространства на месте предполагаемой установки прибора. При размещении на поддерживающей конструкции (навесной полке) необходимо удостовериться, что вес стабилизатора не превышает значение нагрузки, допустимой для этой конструкции.

Следует понимать, что с увеличением мощности стабилизатора возрастают как его габаритные размеры, так и масса.

Средства индикации и мониторинга

Небольшим бытовым стабилизаторам достаточно иметь световую индикацию для сигнализации о различных режимах работы и дисплей для отображения информации об основных характеристиках прибора.

Для более мощных стабилизаторов, которые обычно применяются в промышленности и обслуживаются профессиональными специалистами, кроме вышеназванного необходимо также наличие поддерживающих различные каналы связи средств удаленного мониторинга.

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения — применение, принцип работы

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

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

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения).

Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне.

Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

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

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

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Как работает стабилизатор напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения.

Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения.

Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

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

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

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

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

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

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

Видео совет при выборе стабилизатор напряжения

Особенности сетевых стабилизаторов

Принципиальная схема стабилизатора напряжения данного типа представляет собой набор транзисторов, а также диодов. В свою очередь механизм замыкания в ней отсутствует. Регуляторы при этом имеются обычного типа. В некоторых моделях дополнительно устанавливается система индикации.

Она способна показать мощность скачков в сети. По чувствительности модели довольно сильно отличаются. Конденсаторы, как правило, в цепи имеются компенсационного типа. Система защиты у них отсутствует.

Устройства моделей с регулятором

Для холодильного оборудования востребованным является регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его подразумевает возможность настройки прибора перед началом использования. В данном случае это помогает в устранении высокочастотных помех. В свою очередь электромагнитное поле проблем для резисторов не представляет.

Конденсаторы также включаются в регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его не обходится без транзисторных мостов, которые соединяются между собой по коллекторной цепочке. Непосредственно регуляторы могут устанавливаться различных модификаций. Многое в данном случае зависит от предельного напряжения. Дополнительно учитывается тип трансформатора, который имеется в стабилизаторе.

Стабилизаторы «Ресанта»

Схема стабилизатора напряжения «Ресанта» представляет собой набор транзисторов, которые взаимодействуют между собой по коллектору. Для охлаждения системы имеется вентилятор. С высокочастотными перегрузками в системе справляется конденсатор компенсационного типа.

Также схема стабилизатора напряжения «Ресанта» включает в себя диодные мосты. Регуляторы во многих моделях устанавливаются обычные. Ограничения по нагрузке у стабилизаторов «Ресанта» есть. В целом помехи ими воспринимаются все. К недостаткам следует отнести высокую шумность трансформаторов.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.

Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель. При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

Стабилизаторы на 15 В

Для устройств с напряжением 15 В используется сетевой стабилизатор напряжения, схема которого по своей структуре является довольно простой. Порог чувствительности у приборов находится на малом уровне. Модели с системой индикации встретить очень сложно. В фильтрах они не нуждаются, поскольку колебания в цепи незначительные.

Резисторы во многих моделях есть только на выходе. За счет этого процесс преобразования происходит довольно быстро. Входные усилители устанавливаются самые простые. Многое в данном случае зависит от производителя. Используются стабилизатор напряжения (схема показана ниже) этого типа чаще всего в лабораторных исследованиях.

Особенности моделей на 5 В

Для устройств с напряжением 5 В используют специальный сетевой стабилизатор напряжения. Схема их состоит из резисторов, как правило, не более двух. Применяют такие стабилизаторы исключительно для нормального функционирования измерительных приборов. В целом они являются довольно компактными, а работают тихо.

Модели серии SVK

Модели данной серии относятся к стабилизаторам латерного типа. Чаще всего их используют на производстве для уменьшения скачков от сети. Схема подключения стабилизатора напряжения этой модели предусматривает наличие четырех транзисторов, которые расположены попарно. За счет этого ток преодолевает меньшее сопротивление в цепи. На выходе у системы имеется обмотка для обратного эффекта. Фильтров в схеме предусмотрено два.

За счет отсутствия конденсатора процесс преобразования также происходит быстрее. К недостаткам следует отнести большую чувствительность. На электромагнитное поле прибор реагирует очень остро. Схема подключения стабилизатора напряжения серии SVK регулятор предусматривает, как и систему индикации. Напряжение максимум устройством воспринимается до 240 В, а отклонение при этом не может превышать 10 %.

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.

Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться. Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.

Низкочастотные устройства

Для обслуживания устройств с частотой менее 30 Гц существует такой стабилизатор напряжения 220В. Схема его схожа со схемами релейных моделей за исключением транзисторов. В данном случае они имеются с эмиттером. Иногда дополнительно устанавливается специальный контроллер. Многое зависит от производителя, а также модели. Контроллер в стабилизаторе необходим для передачи сигнала на блок управления.

Для того чтобы связь была качественной, производители используют усилитель. Устанавливается он, как правило, на входе. На выходе в системе имеется обычно обмотка. Если говорить про предел напряжения в 220 В, конденсаторов можно найти два. Коэффициент передачи тока у таких устройств довольно низкий. Причиною этого принято считать малую предельную частоту, которая является следствием работы контроллера. Однако коэффициент насыщения находится на высокой отметке. Во многом это связано именно с транзисторами, которые устанавливаются с эмиттерами.

Стабилизаторы напряжения: схемы, параметры, принцип работы

Параметры стабилизаторов напряжения

Важнейшими параметрами стабилизатора напряжения являются коэффициент стабилизации K_ст, выходное сопротивление R_вых и коэффициент полезного действия η.

Коэффициент стабилизации определяют из выражения K_ст= [ ∆u_вх/ u_вх] / [ ∆u_вых/ u_вых]

где u_вх, u_вых — постоянные напряжения соответственно на входе и выходе стабилизатора; ∆u_вх — изменение напряжения u_вх; ∆u_вых — изменение напряжения u_вых, соответствующее изменению напряжения ∆u_вх.

Чем больше коэффициент стабилизации, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении входного. У простейших стабилизаторов величина K_ст составляет единицы, а у более сложных — сотни и тысячи.

Выходное сопротивление стабилизатора определяется выражением R_вых= | ∆u_вых/ ∆i_вых|

где ∆u_вых— изменение постоянного напряжения на выходе стабилизатора; ∆i_вых— изменение постоянного выходного тока стабилизатора, которое вызвало изменение выходного напряжения.

Выходное сопротивление стабилизатора является величиной, аналогичной выходному сопротивлению выпрямителя с фильтром. Чем меньше выходное сопротивление, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении тока нагрузки. У простейших стабилизаторов величина R_вых составляет единицы Ом, а у более совершенных — сотые и тысячные доли Ома. Необходимо отметить, что стабилизатор напряжения обычно резко уменьшает пульсации напряжения.

Коэффициент полезного действия стабилизатора η_ст — это отношение мощности, отдаваемой в нагрузку Р_н, к мощности, потребляемой от входного источника напряжения Р_вх: η_ст = Р_н / Р_вх

Традиционно стабилизаторы разделяют на параметрические и компенсационные.

Интересное видео о стабилизаторах напряжения:

Параметрические стабилизаторы

Являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов с двумя выводами, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Рассмотрим схему параметрического стабилизатора на основе стабилитрона (рис. 2.82).
Проанализируем данную схему (рис. 2.82, а), для чего вначале ее преобразуем, используя теорему об эквивалентном генераторе (рис. 2.82, б). Проанализируем графически работу схемы, построив на вольт-амперной характеристике стабилитрона линии нагрузки для различных значений эквивалентного напряжения, соответствующих различным значениям входного напряжения (рис. 2.82, в).
Из графических построений очевидно, что при значительном изменении эквивалентного напряжения u_э (на ∆u_э), а значит, и входного напряжения u_вх, выходное напряжение изменяется на незначительную величину ∆u_вых.

Определим основные параметры такого стабилизатора, для чего в исходной схеме стабилитрон заменим его эквивалентной схемой и введем во входную цепь (рис. 2.82, г) источник напряжения, соответствующий изменению входного напряжения ∆u_вх (на схеме пунктир):

Обычно параметрические стабилизаторы используют для нагрузок от нескольких единиц до десятков миллиампер. Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения в компенсационных стабилизаторах напряжения.

Компенсационные стабилизаторы

Представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора являются источник опорного (эталонного) напряжения (ИОН), сравнивающий и усиливающий элемент (СУЭ) и регулирующий элемент (РЭ).

Напряжение на выходе стабилизатора или некоторая часть этого напряжения постоянно сравнивается с эталонным напряжением.

В зависимости от их соотношения сравнивающим и усиливающим элементом вырабатывается управляющий сигнал для регулирующего элемента, изменяющий его режим работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.

В качестве ИОН обычно используют ту или иную электронную цепь на основе стабилитрона, в качестве СУЭ часто используют операционный усилитель, а в качестве РЭ — биполярный или полевой транзистор.

Чаще всего регулирующий элемент включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным (рис. 2.83, а).

Иногда регулирующий элемент включают параллельно нагрузке, и тогда стабилизатор называют параллельным (рис. 2.83, б. Здесь СУЭ и ИОН с целью упрощения не показаны). В параллельном стабилизаторе используется балластное сопротивление R_б, включаемое последовательно с нагрузкой.

В зависимости от режима работы регулирующего элемента стабилизаторы разделяют на непрерывные и импульсные (ключевые, релейные).

В непрерывных стабилизаторах регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме, а в импульсных — в импульсном.

Рассмотрим типичную принципиальную схему непрерывного стабилизатора (рис. 2.84, а).
Эта схема соответствует приведенной выше структурной схеме последовательного стабилизатора. Для того чтобы выполнить наиболее просто анализ этой схемы на основе тех допущений, которые были рассмотрены при изучении операционного усилителя,изобразим эту схему по-другому. При этом цепи питания операционного усилителя для упрощения рисунка изображать не будем.
Из схемы (рис. 2.84, б) очевидно, что на элементах R2, R3, DA и VT построен неинвертирующий усилитель на основе ОУ с выходным каскадом в виде эмиттерного повторителя на транзисторе VT, а входным напряжением для него является выходное напряжение параметрического стабилизатора напряжения на элементах R1 и VD. В соответствии с указанными выше допущениями получаем:

Подставляя выражение для i_R2 в предыдущее уравнение, получим − u_ст/ R₃· R₂= u_ст – u_вых. Следовательно, u_вых = u_ст· ( 1 + R₂/ R₃)

Последнее выражение в точности повторяет соответствующие выражения для неинвертирующего усилителя (входным напряжением является напряжение u_ст).

Полезно отметить, что ООС охватывает два каскада — на операционном усилителе и на транзисторе. Рассматриваемая схема является убедительным примером, демонстрирующим преимущество общей отрицательной обратной связи по сравнению с местной.