Опубликовано

Симисторные стабилизаторы напряжения

Содержание

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.

Среди недостатков у стабилизаторов этого типа есть весьма серьёзные:

  • 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.

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.

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.

Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения

Симистор — это одна из разновидностей тиристора, и с точки зрения обычного пользователя симисторный стабилизатор напряжения полностью аналогичен тиристорному. Однако главным недостатком симистора является его низкая устойчивость к выбросам напряжения, например, при работе с индуктивной нагрузкой, и поэтому приходится предпринимать ряд дополнительных мер для обеспечения надёжности их работы.

Кроме вышесказанного в симисторных схемах управления при максимальных нагрузках необходимо тщательно контролировать и не допускать превышения тока и напряжение управляющего электрода, обеспечивать эффективное охлаждение корпуса прибора и учитывать рассеивание мощности.


Симистор
Симисторный стабилизатор напряжения

Вследствие этих недостатков симисторные стабилизаторы напряжения ограничены в практическом применении, так как тиристорные более надёжны в работе и компактны в габаритах, например, один симистор занимает площадь 4-6 тиристоров. Справедливости ради надо отметить, что для управления симистором требуется менее сложная электронная схема, чем для тиристора, но это преимущество блекнет в сравнении с основным недостатком.

Стабилизатор напряжения — виды устройств

Стандарты поставляемой электрической энергии в различных странах отличаются. Производители электрических приборов придерживаются стандартов, установленных в своих регионах или экономических содружествах. По этой причине не всегда качество поставляемой электрической энергии совпадает с характеристиками прибора или устройства.

Но бывают случаи, когда низкое качество поставляемой энергии обусловлено устаревшим оборудованием, поломкой или перегрузкой системы передачи электрической энергии в конкретном районе или населенном пункте. В таких случаях велик риск поломки электроприборов.

Для защиты электрических приборов от колебаний напряжения существует устройство, которое пропуская через себя электричество, стабилизирует его и электрические приборы получают ток без скачков, и с определенными пределами колебаний. В свою очередь это продлевает срок службы прибора и оберегает его от поломки при перепадах напряжения. Такое устройство так и называется стабилизатор напряжения.

Виды стабилизаторов

Стабилизаторы отличаются между собой принципом действия своей системы стабилизации. Они бывают электромеханическими и электронными. Электронные делятся на симисторные и тиристорные. Электромеханические делятся на релейные и сервоприводные.

Стабилизаторы механические сервоприводные

Стабилизаторы механические сервоприводные стабилизируют электроэнергию при помощи перемещения токосъемника по сервоприводу. Такая система отличается точностью выходного напряжения и относительно низкой ценой. Но есть и существенные недостатки, присутствие механической системы приводит к ее износу и соответственно к ремонтам. Но самый главный недостаток, это низкая скорость действия прибора на перепад электроэнергии, что при резком перепаде может привести к поломке электроприборов.

Стабилизаторы механические релейные

Стабилизаторы механические релейные работают по принципу переключения обмоток при помощи релейного устройства. Такая система отличается большим запасом пусковых токов и относительно низкой ценой. Но так же имеет ряд недостатков, пригорание и залипание контактов на реле, низкая скорость действия и есть ограничения по мощности. Это означает, что при частых скачках напряжения будет выходить из строя реле. А при резком перепаде трансформатор с такой системой может не успеть среагировать на скачок. Что может приводить к выводу из строя электрических приборов.

Стабилизаторы электронные тиристорные

Стабилизаторы электронные тиристорные работают по принципу преобразования тока через тиристоры. Тиристор — это преобразователь переменного тока однонаправленного действия. Это означает, что в отличие от симистера он проводит ток только в одну сторону. Этим и отличаются стабилизаторы тиристорные от симисторных. То есть при системе симисторного стабилизатора работает один симистор, потому что он работает в обе стороны, а при системе тиристорного стабилизатора работает два тиристора встроенные встречно – параллельно.

Достоинства стабилизаторов на тиристорах

Стабилизаторы такого типа отличаются быстрой реакцией на колебания тока. Выдерживают достаточно большие нагрузки. Имеют низкий уровень потребления электрической энергии, за счет отсутствия в системе всевозможных обмоток и реле. Обладают стабильным показателем в работе при низких температурах, что дает возможность устанавливать их в неотапливаемых помещениях.

Отсутствие механических узлов обеспечивает тихую работу и долгосрочный режим работы без ремонтов. Благодаря своим характеристикам тиристорные стабилизаторы оправданно считаются самыми надежными в эксплуатации, и поэтому пользуются большой популярностью. Спектр применения стабилизаторов с такой системой достаточно широк.

Стабилизаторы электронные симисторные

Стабилизаторы электронные симисторные работают по принципу преобразования тока через симисторы. Симисторы это разновидность тиристоров, по своему принципу являются аналогом кремневых выпрямителей. Но в отличие от однонаправленного тиристора, симистор имеет двухстороннее движение тока. Для обывателя, нет никакой разницы между работой симисторных и тиристорных стабилизаторов.

Отличия симисторного стабилизатора от тиристорного

Если не вникать в вопрос, на первый взгляд так и есть, принцип работы одинаковый. Прибор электронный, на фоне релейных стабилизаторов и сервоприводных выглядит достаточно солидно. Но разница все же присутствует.

Симистор менее устойчив к индуктивным нагрузкам, и приходится дополнять устройство дополнительными защитными мерами. По этой причине у симисторного стабилизатора меньше спектр применения. К тому же габариты превышают тиристорный стабилизатор, за счет размеров самих симисторов. Для сравнения один симистр по размеру сопоставим с пятью тиристорами.

Также электронные стабилизаторы как тиристорный, так и симисторный имеют еще один незначительный недостаток. Система работы стабилизатора имеет ступенчатую стабилизацию. Такой принцип работы не окажет негативного воздействия на электрические приборы и будет незаметен. Возможно, такой нюанс можно будет заметить на лампочке накала, и то не всегда это заметно.

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.

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

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

Классификация

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

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

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

Преимущества:

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

Недостатки:

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

Главные критерии выбора

Значение напряжения

Сперва вы должны определиться с тем, для какого количества приборов будет трудиться стабилизатор напряжения. Будет это, к примеру, один газовый котел отопления или целый загородный дом. Важно узнать, какие значения напряжения у вашей сети, его номинал и максимум.

Наибольшую популярность имеет однофазный (220 В) стабилизатор – обычно он используется в городских квартирах. Ещё существуют трёхфазные (380 В) приборы — они используются в цехах производства и рассчитаны на большую нагрузку. Но если стабилизатор планируется устанавливать в загородном доме, то сеть может быть и однофазная, и трёхфазная. Определить это можно несколькими способами.

  • Если жил в проводе, идущем в квартиру два или три; если на электросчетчике один мигающий светодиод; если автоматический переключатель в электрощите одно- или двухклавишный – вы пользуетесь однофазной сетью.
  • Если жил в проводе минимум четыре; если мигающих светодиодов на счетчике целых три; если автоматический переключатель в щитке трех- или четырехклавишный – вам доступна двухфазная сеть.

Типы стабилизаторов напряжения

Существует несколько разновидностей стабилизаторов. Именно от типа зависит сложность производства прибора и его конечная стоимость.

  • Релейный стабилизатор. На сегодняшний день самый популярный вид на территории РФ, вопреки своей небольшой цене. Можно отнести к классу автоматических трансформаторных стабилизаторов. Благодаря электромеханическим силовым реле, путем ступенчатого регулирования сети, он переключает обмотку автотрансформатора. увеличение или уменьшение напряжения на выходе в таком приборе происходит синхронно напряжению на входе. Одной из главных заслуг такого устройства является высокий темп стабилизации напряжения (порядка 20 мс).
  • Ступенчатый стабилизатор напряжения почти аналогичен релейному. В нём переход трансформатора происходит с помощью тиристоров и симисторов. Вот именно поэтому на устройства такого типа распространяется большая гарантия от производителей — до 10 лет. Ещё этому способствует отсутствие механических делалей и, соответственно, износа.
  • Электромеханический стабилизатор представляет собой вольтодобавочный трансформатор. Регулировка происходит с помощью поворотного щеточного контакта. Параметры щеточного узла определяют технические характеристики устройства – такие, как скорость обработки, провалы и всплески в напряжении. Однофазные электромеханические стабилизаторы для дома представляют собой, как правило, однощеточный узел, мощностью три тысячи вольт-ампер. Стабилизаторы из двух щеток из-за высокой стоимости не очень популярны. Периодически щетки придётся менять, а заодно чистить сам трансформатор, однако в домашних условиях это сделать не очень сложно. При относительно небольшой стоимости электромеханические приборы показывают высокую точность стабилизации и плавную регулировку напряжения. Приемлемо применение в тех условиях, когда напряжение меняется периодически и в одностороннем порядке. Идеальны для подключения к персональным компьютерам, бытовой, офисной технике. Такие стабилизаторы нельзя подключать к сварочным аппаратам, так как их конструкция не позволяет среагировать на чрезвычайно быстрые скачки в электросети. Соотношение цены и качества — самое лучшее.
  • Более надёжными считаются электродинамические стабилизаторы — одна из разновидностей электромеханических. Вместо щеток в них встраиваются ролики, за счёт чего их износ почти исключён. Однако вместе с надежностью возросла и цена.
  • Относительно недавно был представлен ещё один тип стабилизаторов — гибридный или, как его ещё называют, комбинированный. Отличие состоит в том, что в дополнение к электромеханике добавлена релейная часть. Она начинает свою работу тогда, когда напряжение в сети падает или поднимается до аномальных значений. К примеру, если напряжение в сети «плавает» в диапазоне от 144 до 256 В, то гибридный стабилизатор работает аналогично электромеханическому. Но стоит напряжению выйти за эти значения в пределы 105-280 В, как гибридное устройство возвращает его в нормальное состояние с погрешностью ±10%.
  • Стабилизаторы двойного преобразования — достаточно дорогостоящие устройства, но в них есть ряд очень привлекательных возможностей. Такие стабилизаторы необходимо использовать совместно с высокочувствительными устройствами, мощность которых колеблется от 1 до 30 кВт. Обладают быстрым подключением, во время работы почти не шумят. Имеют на выходе широкий диапазон напряжения и минимальную погрешность. Работа такого устройства зависит от существующей нагрузки на электрооборудование. Нижний диапазон напряжения растет с 118 В до 160 В, когда нагрузки на электрооборудование поднимаются на 50% или 70% соответственно.
  • Новая линейка в списке стабилизаторов — это приборы с широтно-импульсной модуляцией. Принцип их работы состоит в регулировании напряжения вышеназванной модуляцией. То есть, аналоговые фильтры, находящиеся на входе и выходе сети в устройстве, стабильно выравнивают все помехи в сети. Очень быстродейственный, точность корректировки — не ниже 99%. Такой стабилизатор помогает при сильных скачках электроэнергии, например, при сварочных работах. Как правило, такие устройства имеют небольшой размер и минимальную массу. Объясняется это тем, что тяжелые и крупные трансформаторы в них отсутствуют. Но и цена на них не маленькая. Без недостатков не обошлось — верхний порог на входе стабилизатора не превышает 245 В.
  • Электромагнитный стабилизатор напряжения – это тот, регулировка напряжения на выходе которого происходит за счет регулирования магнитных потоков. Подмагничивание происходит за счет полупроводникового регулятора. Данный вид имеет много недостатков – таких, как гул при работе, узкий диапазон напряжения на входе, высокая чувствительность при переходе на частоты сети в 50 Гц.


Фото: electro.lg.ua

Что надо знать

Едва ли не первым делом вам нужно определиться с типом подключения стабилизатора. Вы можете подключить его сразу к сети у электрощита, дабы обезопасить всю технику. Либо возможно стационарное подключение домашнюю технику непосредственно к стабилизатору – прибор же просто подсоединяется к розетке.

Если у вас трёхфазная сеть, но все приборы однофазные, то необходимо брать три однофазных преобразователя. Но если в такой сети есть хотя бы один трехфазный прибор, то преобразователь должен быть только трехфазный. Это правило актуально для стабилизации всех электроприборов в доме, а не индивидуально для одного.

Выбирая стабилизатор, вы должны представлять, какая суммарная мощность ваших приборов будет подключена к нему, из этого параметра и будет выходить мощность вашего устройства. Прибавьте 20-30% к вышедшему значению, чтобы не произошло внештатной перегрузки.

Чтобы вам было легче определить, какая же суммарная мощность ваших устройств, вы можете воспользоваться нашей таблицей с примерными значениями.

Бытовые электроприборы

Мощность Вт

Лампы накаливания

Люминесцентные лампы

Телевизор

Компьютер

Утюг

Пылесос

Обогреватель

Холодильник

Микроволновая печь

Электрический чайник

Кофеварка

Стиральная машина

Электрическая плита

Для уточнения мощности необходимо обратиться к инструкции вашего оборудования.

Схема соединений микросхемы КР 142 ЕН5

Такая микросхема служит для создания стабильного напряжения 5-6 В, при силе тока 2-3 А. Электрод 2 микросхемы подключен к металлической основе кристалла. Микросхему фиксируют сразу на корпусе без изоляционных прокладок. Величина емкости зависит от наибольшего тока, протекающего через стабилизатор и при наименьших токах нагрузки – величину емкости нужно увеличить – конденсатор на входе должен быть не меньше 1000 мкФ, а на выходе не менее 200 мкФ. Рабочее значение напряжения емкостей должно подходить выпрямителю с резервом в 20%.

Если в схему электрода микросхемы (2) подключить стабилитрон, то напряжение выхода повысится до величины напряжения микросхемы, и к этому значению прибавляется напряжение стабилитрона.

Сопротивление на 200 Ом предназначено для повышения тока, протекающего через стабилитрон. Это оптимизирует стабильность напряжения. В нашем случае напряжение будет 5 + 4,7 = 9,7 В. Слабые стабилитроны подключаются подобным образом. Для повышения силы тока выхода стабилизатора можно применить транзисторы.

Микросхемы 79 типа служат для выравнивания отрицательного значения и в цепь подключаются подобным образом.

В серии микросхем КР 142 есть прибор с изменяемым напряжением выхода – КР 142ЕН12 А:

Нужно учесть, что цоколевка ножек 79 типа микросхем и КР 142 ЕН 12 имеют отличия от типовой. Эта схема при напряжении входа 40 В может выдать напряжение 1,2-37 В при силе тока до 1,5 А.

Замена стабилитронам

Одними из основных компонентов электронной аппаратуры стали стабилизаторы напряжения. До недавнего времени такие компоненты включали в себя:

  • Транзисторы различных серий.
  • Стабилитроны.
  • Трансформаторы.

Суммарное количество деталей стабилизатора было немалое, особенно регулируемого прибора. При возникновении специальных микросхем все изменилось. Новые микросхемы для стабилизаторов изготавливаются для большого интервала напряжений, со встроенными опциями защиты.

В таблице указан список популярных микросхем стабилизаторов с обозначениями.

Если нужно нестандартное напряжение с регулировкой, то применяют 3-выводные микросхемы с напряжением 1,25 вольт выхода и вывода управления.

Типовая схема работы микросхем на определенное напряжение показана на рисунке. Емкость С1 не ниже 2,2 микрофарад.

Регулируемые микросхемы в отличие от фиксированных приборов, без нагрузки работать не могут.

Наименьший ток регулируемых микросхем 2,5-5 миллиампер для слабых моделей, и до 10 миллиампер для мощных. Для уменьшения пульсаций напряжения при повышенных напряжениях целесообразно подключать выравнивающий конденсатор величиной 10 мкФ. Диод VD 1 служит защитой микросхемы, если нет входного напряжения и подачи ее выхода к питанию. Диод VD 2 предназначен для разряжания емкости С2 при замыкании цепи входа или выхода.

Недостатки микросхем

Свойства микросхем остаются на уровне большинства использования в практике радиолюбителей. Из недостатков микросхем можно отметить:

  1. Повышенное наименьшее напряжение между выходом и входом, составляющее 2-3 вольта.
  2. Ограничения на наибольшие параметры: напряжение входа, рассеиваемая мощность, ток выхода.

Указанные недостатки не слишком заметны и быстро окупаются простым использованием и малой стоимостью.

Интегральные стабилизаторы напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы получили немалое распространение в эпоху позднего СССР: тогда их использовали для телевизоров, а стоимость даже тогда была завышенной. На тот момент, как и сейчас, эта разновидность прибора является высокая точность – погрешность любой модели составляет не более 3%.

Срок эксплуатации такого устройства может достигать нескольких десятилетий, а потому они довольно выгодны для установки в любой отрасли – от медицинских учреждений до домашних целей. Единственным минусом является громкость работы: феррорезонансные стабилизаторы напряжения издают характерный гул, что требует шумоизоляции. По отношению к потребителям тока устройство относится крайне бережно: выдает идеальную синусоиду, а погрешность по амплитудному значению составляет крайне малую величину. Также они отличаются огромным диапазоном рабочих значений и устойчивостью к помехам и перегрузкам.

Для дома феррорезонансные стабилизаторы напряжения подходят лишь с некоторыми оговорками. Кроме описанных выше недостатков, они имеют большие габариты и крайне высокую стоимость. Это, тем не менее, не уменьшает спроса на них – с годами он лишь растет. По соотношению цены и качества (а в особенности – долговечности) они являются одними из лидеров своего сегмента.

Принципы работы феррорезонансного стабилизатора напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения состоят из двух дросселей, по одному из которых проходит напряжение из сети, а на другом – формируется эталонное значение. Важным элементом преобразования формы напряжения и его величины являются конденсаторы – они требуют особого ухода. Размещать подобные устройства под прямыми солнечными лучами не рекомендуется: можно получить неработающий прибор не спустя обещанные десятки лет, а гораздо раньше.

Сами же феррорезонансные стабилизаторы не перегреваются слишком сильно – система охлаждения здесь лишь пассивная, за счет небольших радиаторов и корпуса. Применять их можно для любого оборудования, но стереотип о необходимости питания от них современных телевизоров – лишь распространенное заблуждение. На данный момент большинство бытовых приборов обладают импульсными блоками питания, а потому устойчивы к большинству незначительных перепадов в сети.

Ключевыми их преимуществами являются:

  • длительность эксплуатации;
  • крайне стабильный выходной сигнал;
  • идеальная форма тока (синусоида);
  • минимальные отклонения от нормы (1-3%).
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *