Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лабораторные стабилизаторы напряжения постоянного тока

Стабилизаторы

Системы стабилизации напряжения TM «Systems»

  • Главная
  • Стабилизаторы напряжения

Н аша компания занимается производством высокоточных систем стабилизации напряжения с 2004 г. Спектр выпускаемой продукции: стабилизаторы напряжения, оборудование автоматизации ГРП.

Мы выпускаем электронные стабилизаторы напряжения повышенной надежности с микропроцессорным управлением, тиристорными ключами и широким диапазоном стабилизации под брендом SYSTEMS.

Полупроводниковые стабилизаторы напряжения Systems

В сети постоянно наблюдаются резкие скачки напряжения. Никакой переходный процесс при таких скачках невозможно внятно рассчитать. Вот почему дорогие бытовые приборы часто выходят из строя. Писать жалобы нет никакого смысла. Лучше попробовать решить проблему и купить стабилизатор напряжения.

Решение проблемы

Типы стабилизаторов условно делят на стабилизаторы с плавной и ступенчатой регулировкой. Стабилизаторы с плавной регулировкой в свою очередь делят на феррорезонансные и сервоприводные. Первые имеют высокую стойкость к перегрузкам. Трансформаторы со ступенчатой регулировкой делятся на релейные и симисторные или тиристорные. Последние являются самыми современными и высокоточными. Для нашей электросети подходят практически идеально. Помимо бытовых целей используются и в промышленности. Они бесшумные в работе, высокая скорость срабатывания (в 10 раз больше, чем у релейных стабилизаторов).

Общие характеристики стабилизаторов

Сразу следует отметить то обстоятельство, что полупроводниковые стабилизаторы надежны. Благодаря высокому качеству продукции компании SYSTEMS ее продукция сегодня занимает лидирующие позиции в данном сегменте. Основным элементом стабилизатора является микропроцессор. Он практически мгновенно срабатывает на даже незначительные перепады в сети. Корпус агрегата достаточно прочный и устойчивый благодаря тому, что в конструкции нет движущихся механизмов. Их заменяют тиристорные ключи. Количество потребляемой энергии самого прибора минимально. Для устройства такого класса это неплохой показатель. в процессе эксплуатации уровень шума минимальный.

Микропроцессор запрограммирован таким образом, что стабилизатор сам срабатывает при достижении определенной величины скачка напряжения в сети.

Сердечник имеет запас мощности примерно 15%. Для предупреждения аварийных ситуаций устройство снабжено автоматами немецкого производства. Они используются в промышленных сетях. Защита является многоуровневой так как контроль ведется по многим показателям. К таким показателям можно отнести температуру, мощность, ток и напряжение. При пороге работы в 60 вольт стабилизатор функционирует в обычном режиме. Стабилизаторы тиристорные оборудованы специальным дисплеем. На нем отображается вся необходимая информация не только электросети, но и информация относительно состояния сети самого прибора. Предусмотрено различное крепление прибора в зависимости от обстоятельств. Это выгодно отличает приборы производства компании SYSTEMS.

К преимуществам тиристорных стабилизаторов можно отнести:
  • Долговечность и надежность агрегата
  • Процесс стабилизации полностью автоматизирован
  • Время срабатывания составляет не более 20 мс
  • Высокую энергетическую эффективность агрегата

Немаловажным преимуществом стабилизаторов является то обстоятельство, что они разработаны и произведены из комплектующих, произведенных на отечественных производственных мощностях. Это существенно снизит затраты в случае проведения регламентных и ремонтных работ.

Модельный ряд

Компания SYSTEMS изготовляет стабилизаторы с разным количеством ступеней:

  • Cерия Classic (12 ступеней стабилизации)
  • Cерия Ultra (16 ступеней стабилизации)
  • Cерия Ultra — M (16 ступеней стабилизации)

При использованиии стабилизаторов Systems в вашей сети будет постоянно поддерживаться нужное напряжение в 220 вольт.

Основные параметры
Сертификат соответствия

Продукция изготовлена в соответствии с ТУ 3468-001-00238701-2014 «Стабилизаторы сетевого напряжения SYSTEMS»

Приобрести стабилизатор напряжения в регионах России, Вы можете на наших сайтах:
  • купить в Московской области
  • купить в Крыму

Компания Система поставляет продукцию во все регионы России, с собственных складов готовой продукции в городах Москва, Симферополь, Краснодар, Новосибирск

  • Cерия Classic (12 ступеней стабилизации)
  • Cерия Ultra (16 ступеней стабилизации)
  • Cерия Ultra — M (16 ступеней стабилизации)

Развитая система логистики и контроля складских запасов, с централизованным управлением в Москве, позволяет в кратчайшие сроки поставить продукцию оптовым и розничным заказчикам. По-этому стабилизатор заказанный Вами не заставит себя долго ждать.

Каталог продукции

В предлагаемом для скачивания каталоге представлен полный ассортимент прозводимых стабилизаторов напряжения TM Systems Stabilization.

Исследование стабилизаторов напряжения постоянного тока

Страницы работы

Содержание работы

Лабораторная работа 5(8). ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛШАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изучение принципа действия стабилизаторов напряжения (параметрического и компенсационного), а также измерение их ос­новных параметров.

Краткие теоретические сведения

Напряжение источников питания электронной аппаратуры может изменяться при колебаниях напряжения сети переменного тока, а также при изменении силы тока, потребляемого аппаратурой. Для нормальной работы электронной аппаратуры в ряде случаев треЗуются напряжения питания более стабильные, чем могут обее-

Читайте так же:
Стабилизатор тока в краснодаре

меч.пъ обычные источники напряжения постоянного тока. Повыше­ние устойчивости питающего напряжения достигается применением стабилизаторов напряжения.

По роду стабилизируемой величины различают стабилизато­ры тока и напряжения. Наибольшее распространение получили ста­билизаторы напряжения, которые по способу стабилизации делят на параметрические и компенсационные.

Основным параметром, характеризующим качество работы стабилизатора напряжения, является коэффициент стабилизации

где А6’вх, Д£/ВЬ1Х — приращения входного и выходного напряжений; £ДЧ, t/вых — номинальные значения входного и выходного напряже­ний.

Наиболее простым стабилизатором напряжения является па­раметрический, однако он обеспечивает значительно меньший ко­эффициент стабилизации, чем компенсационный.

Параметрический стабилизатор напряжения

Схема стабилизатора (рис.5.1,а) содержит стабилитрон, включенный в обратном направлении, балластное сопротивление /?„ и сопротивление нагрузки У. На рис.5. б показана вольт-амперная характеристика стабилитрона, включенного в обратном направле­нии. Пои малых входных напряжениях (L/BXj, напряжение на стаби­литроне (Ц.т) будет также малым и ток стабилитрона (/сг) будет ни­чтожно мал, так что л.эжно счтгать его как бы отключенным от схе­мы. При этом /ву = /„ и напряжения на резисторах Л5 и RH будут рас­пределяться пропорционально их сопротивлениям, а зависимость Ц>ь.к -./(£ЛХ) будет приблизительно прямо пропорциональной. Когда входное напряжение возрастет настолько, что напряжение на стаби­литроне достигнет величины пробоя, ток через стабилитрон резко возрастет. Это приведет к большому падению напряжения на балла­стном сопротивлении RU, a выхсдное напряжение (7ВЬ1Х = (/„, при из­менении входного напряжения в определенных пределах, будет ос-

Обозначения соответствующих ве­личин приведены на рис.5.1.

Для получения большего значения коэффициента стабилизации целесообразно

выбрать значение Лб ближе к Дотах- При

‘ D «CvrtnuMn Рис.5.2.3авнс11М1>с1ь выход-

выборе сопротивления Лб необходимо, „ого 11апряжС1ШЯ от ,1Хол(Ю.

чтобы оно удовлетворяло требованию рас-

го для Нчрамсфичсекого ст абчлн i;t i op;.- напряжения

где гд = г„ = А(/Ст / А /ст — динамическое сопротивление (сопротивле­ние переменному току) стабилитрона, приводимое в справочниках по полупроводниковым приборам.

Компенсационный стабилизатор напряжения

Компенсационные стабилизаторы являются системами авто­матического регулирования, в которых за счет отрицательной об­ратной связи обеспечивается неизменность напряжения на нагрузке с большой степенью точности. Компенсационные стабилизаторы выполняются на полупроводниковых дискретный элементах и в ин­тегральном исполнении. В данной лабораторной работе исследуется компенсационный стабилизатор напряжения, построенный на опе­рационном усилителе.

Рис.5.3. Схема компенсационного стабилизатора напряжения на операционном

Лекция 17. Выпрямители И СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Виды выпрямителей и их характеристики. Выпрямителем называется устройство для преобразования пере­менного напряжения в постоянное [1,2,3,5,9,10,12,13,14]. Основное назначение выпрями­теля заключается в сохранении направления тока в нагрузке при изменении полярности приложенного напряжения. Выпрямитель можно рассматривать как один из типов инверторов напряжения. Обоб-щенная структурная схема выпрямителя приведена на рис.17.1. В состав выпрямителя могут входить: силовой трансформатор СТ, вентильный блок ВБ, фильтрующее устройство ФУ и стабили­затор напряжения СН. Трансформатор СТ выполняет следующие фун­к­ции: преобразует значение напряжения сети, обеспечивает гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети, преобразует количество

Рис.17.1. Обобщенная структурная схема выпрямителя

фаз силовой сети. В импульсных источниках питания трансформатор обычно отсутствует, так как его функции выпол­няет высокочастотный инвертор.

Вентильный блок ВБ является основным звеном выпрямителя, обеспечивая однонаправленное протекание тока в нагрузке. В каче­стве вентилей могут использоваться электровакуумные, газораз­рядные или полупроводниковые приборы, обладающие односто­ронней электропроводностью, например, диоды, тиристоры, тран­зисторы и др. Идеальные вентильные элементы должны пропускать ток только в одном (прямом) направлении и совсем не пропускать его в другом (обратном) направлении. Реальные вентильные эле­менты отличаются от идеальных прежде всего тем, что они пропус­кают некоторый ток в обратном направлении и имеют падение на­пряжения при протекании прямого тока. Это сказывается на сни­жении КПД вентильного блока и снижении эффективности выпря­мителя в целом.

Фильтрующее устройство ФУ используется для ослабления пульсаций выходного напряжения. В качестве фильтрующего уст­ройства обычно используются фильтры нижних частот (ФНЧ), вы­полненные на пассивных R, L, С элементах или, иногда, с примене­нием активных элементов — транзисторов, операционных усилите­лей и пр. Качество ФУ оценивают по его способности увеличивать коэффициент фильтрации q, равный отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра.

Стабилизатор напряжения СН предназначен для уменьшения влияния внешних воздействий: изменения напряжения питающей сети, температуры окружающей среды, изменения нагрузки и др., — на выходное напряжение выпрямителя. Стабилизатор напряже­ния можно установить не только на выходе выпрямителя, но и на его входе. Если к стабильности выходного напряжения не предъяв­ляется особых требований, то стабилизатор может быть или совсем исключен или его функции переданы другим узлам. Например, в импульсных источниках питания функции стабилизатора может выполнять регулируемый инвертор (РИ) или регулируемый вен­тильный блок.

Читайте так же:
7805 схема включения стабилизатор тока

Кроме основных узлов в состав выпрямителя могут входить различные вспомогательные элементы и узлы, предназначенные для повышения его надежности: узлы контроля и автоматики, узлы защиты и др., например, узлы автоматического переключения на­пряжения питающей сети 110-220 В.

Классификация выпрямителей. Для классификации выпря­мителей используют различные признаки: количество выпрямлен­ных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, схему вентильного блока, тип сглаживающего фильтра, наличие трансформатора и др.

По количеству выпрямленных полуволн различают однополу­периодные и двухполупериодные выпрямители. По числу фаз пи­тающего напряжения различают однофазные, двухфазные, трех­фазные и шестифазные выпрямители. При этом под числом фаз пи­тающего напряжения понимают число питающих напряжений с от­личными друг от друга начальными фазами. Так, например, если для работы выпрямителя требуется одно-единственное питающее напряжение, то такой выпрямитель будет однофазным. Если же для работы выпрямителя требуются два питающих напряжения, сдви­нутых друг относительно друга на какой-либо угол (чаще всего на 180°), то такой выпрямитель называют двухфазным. Аналогично, если для работы выпрямителя требуются три питающих напряже­ния, сдвинутые друг относительно друга на угол, равный 120°, то такой выпрямитель называют трехфазным. Шестифазные выпрями­тели состоят из двух групп трехфазных выпрямителей, питаемых противофазными напряжениями трехфазной сети.

По схеме вентильного блока различают выпрямители с парал­лельным, последовательным и мостовым включением однофазных выпрямителей. Схемы таких выпрямителей приведены на рис.17.2.

Однофазный однополупериодный выпрямитель, схема кото­рого приведена на рис.17.2,a, является простейшим.

Такой выпрямитель пропускает на выход только одну полу­волну питающего напряжения, как показано на рис.17.3а. Такие выпрямители находят ограниченное применение в маломощных устройствах, так как они характеризуются плохим использованием трансформатора и сглаживающего фильтра.

Двухфазный двухполупериодный выпрямитель, приведенный на рис.17.2,б, представляет собой параллельное соединение двух одно-

фазных выпрямителей, питаемых от двух половин вторичной обмотки и . С помощью этих полуобмоток создаются два противофаз-

Рис.17.2. Схемы выпрямителей, питаемых от однофазной сети: одно­полупериодный (а), двухфазный двухполупериодный (б), однофазный мосто­вой (в) и однофазный с последовательным включением (схема удвоения) (г)

ных питающих выпрямитель напряжения. Форма вы­ходного напряжения такого выпрямителя приведена на рис.17.3,б. Этот выпрямитель характеризуется лучшим использованием трансформатора и фильтра. Его часто называют выпрямителем со средней точкой вторичной обмотки трансформатора.

Рис.17.3. Формы напряжений на входе и выходе выпрямителей, питае­мых от однофазной сети, при резистивной нагрузке без фильтра: однополу­период­ного (а) и двухполупериодного (б)

Однофазный мостовой выпрямитель (рис.17.2,в) является двухполупериодным выпрямителем, питаемым от однофазной сети. В отличие от предыдущей схемы его можно использовать для вы­пря­м­ле­ния напряжения сети и без трансформатора. К его недостат­кам относится удвоенное число выпрямительных диодов, однако трансформа-тор в таком выпрямителе используется наиболее полно, так как нет под­магничивания магнитопровода постоянным током, и ток во вторичной обмотке протекает в течение обоих полуперио­дов. Из-за увеличенного падения напряжения на выпрямительных диодах такие выпрямители редко используются при выпрямлении низких напряжений (меньше 5 В).

Однофазный выпрямитель с удвоением напряжения (рис.17.2,г) представляет собой последовательное соединение двух однофаз­ных однополупериодных выпрямителей. В первом полупериоде при положительном напряжении на аноде диода VD1 заряжается конденсатор , а во втором полупериоде проводит диод VD2 и кон­денсатор заряжается напряжением противоположной полярно­сти. Так как эти конденсаторы включены последовательно, то выходное напряжение почти удваивается. Конденсаторы и могут использоваться как элементы фильтра. Трансформатор в этой схеме используется так же полно, как и в мостовой. Эту схему можно получить из мостовой схемы, изображенной на рис.17.2,в, если заменить диоды VD3 и VD4 конденсаторами и . В связи с этим такой выпрямитель часто называют полумостовым. К досто­инствам схемы можно отнести уменьшение вдвое выходного на­пряжения трансформатора, а к недостаткам наличие двух конденса­торов и .

Схемы трехфазных выпрямителей, получивших наиболее широкое распространение в ИВЭП, приведены на рис.17.4. Пер­вичные обмотки трансформаторов Тр могут включаться по схеме звезды или треугольника, а вторичные обмотки включены по схеме звезды. На рис.17.4,а приведена схема трехфазного выпрямителя с отводом от нулевой точки 0′ вторичных обмоток. На рис.17.5,а при­ведены временные диаграммы напряжений и токов для этой схемы при резистив­ной нагрузке без фильтра. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения составляет , в то время как для двухполу­пе­­риодного однофазного выпрямителя он составляет 67%, при этом частота пульсаций в три раза выше частоты питаю­щей сети.

Читайте так же:
Что такое максимальный выходной ток стабилизатора напряжения

Рис.17.4. Схема трехфазного выпрямителя с отводом от нулевой точки (а)

и мостового трехфазного выпрямителя (б)

Все это значительно облегчает фильтрацию выпрямленного напряжения, а в ряде случаев позволяет вообще обойтись без фильтра.

К недостаткам схемы относится плохое использо­вание трансформатора, работающий с подмагничиванием по­стоянным током, и повышенное обратное напряжение на выпрями­тельных диодах.

Мостовая схема трехфазного выпрямителя (схема Ларио­нова) приведена на рис.17.4,б. В этой схеме включены 6 диодов, которые выпрямляют как положительные, так и отрицательные по­луволны трехфазного напряжения. При этом в любой произволь­ный момент времени ток проводят два диода, у которых на аноде наибольшее по-

ложительное напряжение, а на катоде — наибольшее отрицательное. Графики токов и напряжений для трехфазной мос­товой схемы приведены на рис.17.5,б. К достоинствам схемы Ларионова относятся: отсутствие под­магничивания сердечника трансформатора постоянным током, вдвое меньшее (по сравнению с предыдущей схемой) обратное напряжение, малый коэффициент пульсаций (равный 5,7%) и вдвое увеличенная частота пульсаций . Все это позволяет во многих случаях не использовать вы­ходной фильтр.

Рис.17.5. Формы напряжений и токов в трехфазном выпрямителе с нуле-

вой точкой (а) и в трехфазном мостовом выпрямителе (б)

Для сравнения рассмотренных схем выпрямителей в табл.17.1 при­ведены их основные параметры при работе на резистивную на­г­рузку без фильтра. В этой таблице приняты следующие обозначения основных характеристик: — коэффициент транс-

фор­­­мации, -действующее значение напряжения на первич­ной обмотке, — действующее значение напряжения на вто­ричной обмотке, w1 и w2 — число витков первичной и вторич­ной обмоток соответственно, — расчетное значе­ние напряжения на нагрузке, — чис­ло последовательно включен­ных диодов, — среднее

Параметрический стабилизатор напряжения

Параметрические стабилизаторы напряжения изготавливаются, как правило, с применением транзисторов, стабисторов и стабилитронов.

Данное устройство характеризуется невысоким КПД, вследствие чего используются в качестве модулей слаботочных схем, в которых имеются нагрузки не выше пары десятков миллиампер. Чаще всего они распространены в компенсационных стабилизирующих устройствах в роли опорных источников напряжения.

Параметрические стабилизаторы напряжения подразделяются на мостовые, однокаскадные и многокаскадные.

Принцип работы параметрических стабилизаторов напряжения

Представляем схему простого устройства данного типа, в основе которого находится стабилитрон:

Основным свойством стабилитрона, на базе которого функционирует параметрический стабилизатор напряжения, является то, что U на нем в рабочем диапазоне вольт-амперной характеристики (от Iст min до Iст max) остается практически прежним. При этом изменения происходят от Uст min до Uст max, однако при этом принято подразумевать, что Uст min = Uст max = Uст).

Составленная схема параметрического стабилизатора напряжения дает понять, что коррекция тока нагрузки либо входного U не происходит (он сохраняет те же значения, что и на стабилитроне). Но при этом происходят изменения тока, проходящего через стабилитрон, а при изменении напряжения на входе выполняется корректировка тока, двигающегося по балластному резистору. В результате в балластном резисторе происходит гашение излишков напряжения на входе. Значение этого падения зависят от проходящего через него тока, который, в свою очередь, взаимосвязан с электротоком через стабилитрон. В силу этого любая коррекция электротока через стабилитрон напрямую отражается на величине падения U, отмечаемой в балластном резисторе.

Для описания принципа данной схемы используется уравнение:

Для безукоризненного функционирования параметрического стабилизатора напряжения , которое определяется U на нагрузке в пределах от Uст min до Uст max, требуется следить за тем, чтобы через стабилитрон ток всегда оставался в границах от Iст min до Iст max. В частности, минимальные параметры тока через стабилитрон взаимосвязаны с минимальным U на входе и максимальной величиной электротока нагрузки.

Сопротивление балластного резистора устанавливается следующим образом:

Максимальные параметры тока через стабилитрон взаимосвязаны с максимальным напряжением на входе и минимальной величиной электротока нагрузки Вследствие этого, используя уравнение (1), достаточно просто устанавливается область, в которой параметрический стабилизатор напряжения функционирует нормально.

Расчет области нормального функционирования стабилизирующего устройства:

Выполнив перегруппировку этого выражения, получаем:

Если взять во внимание незначительные отличия между минимумом и максимумом напряжения стабилизации (Uст min и Uст max), то значение первого слагаемого в правой части уравнения можно привести к нулю, что, в итоге, создает уравнение, описывающее область нормальный функционал прибора, приобретающее следующую форму:

Читайте так же:
Что такое пусковые токи стабилизатора

В случае постоянного тока нагрузки либо с незначительными изменениями, применяемая для установления области нормального функционала устройства формула переходит в разряд элементарных:

Расчет КПД параметрических стабилизаторов

На следующем этапе установим КПД рассматриваемого параметрического стабилизатора напряжения. Для его определения используется отношение мощности, которая уходит в нагрузку к мощности на входе в устройство:

С учетом I=Iн+Iст получаем:

Последняя приведенная формула показывает, что увеличение разницы между U на входе и выходе стабилизатора соответствует повышенному значению тока через стабилитрон, что существенно ухудшает КПД.

Пример оценки КПД

Для того, чтобы полноценно оценить «негативные» характеристики КПД, используем приведенные выше формулы, но при этом условно снизим напряжение до 5 Вольт. Для этого используем стандартный стабилитрон, например, КС147А. Согласно характеристикам ток в нем может изменяться в диапазоне от 3-х до 53-х мА.

Согласно условиям, нам требуется получить область нормального функционирования, ширина которой составляет 4 Вольта. Для этого необходимо взять балластный резистор в 80 Ом. С учетом постоянного тока нагрузки используем формулу 4 (иные параметры значительно «ухудшают» положение). На основе этого можно вычислить, применяя формулу 2, расчет на какие значения тока в данной ситуации следует рассчитывать. В результате имеем 19,5 мА, причем КПД на таких условиях составит, в зависимости от U на входе, 14%-61%.

Для того, чтобы просчитать максимальные значения выходного тока в этих же условиях, необходимо поменять в них значение тока с постоянного на изменяющийся в диапазоне от нуля до Imax. Тогда одновременно решая уравнения 2 и 3, получаем R=110 Ом, Imax=13,5 мА. Таким образом, очевидно, что максимум тока стабилитрона в четыре раза превышает максимальное значение тока на выходе.

Недостатком параметрического стабилизатора можно назвать то, что напряжение на выходе отличается внушительной нестабильностью, напрямую завися от тока на выходе, что делает неприемлемым дальнейшую эксплуатацию прибора.

В итоге, с уверенностью можно сказать, что параметрический стабилизатор напряжения обладает лишь одним преимуществом — простым исполнением. Благодаря этому данные устройства продолжают свое существование и даже характеризуются массовым использованием в достаточно сложных схемах, как уже отмечалось, в роли опорного источника напряжения.

Выбираем электронный стабилизатор напряжения: схема, особенности и виды

Среди всех видов стабилизаторов, устройства электронного типа обеспечивают наиболее плавное выравнивание выходного напряжения. Принадлежащие этому классу стабилизаторы обеспечивают не только высокую точность регулировки, но и практически мгновенную реакцию на изменения входных параметров тока.

При этом они способны эффективно работать при довольно широком диапазоне входного напряжения. В результате электронные стабилизирующие устройства являются идеальным вариантом для защиты потребителей, подключённых к сетям питания с регулярными всплесками и проседаниями напряжения на входе.

Схема электронного стабилизатора

Основным элементом стабилизаторов электронного типа является автотрансформатор с первичной (повышающей) и вторичной (понижающей) обмотками. Витки обмоток разделены на группы и имеют отдельные выводы.

Помимо трансформатора в схему устройства включены:

  • Частотный фильтр входного напряжения;
  • Плата контроля и управления с микропроцессором;
  • Силовые ключи (тиристоры или симисторы);
  • Байпас;
  • Датчики, следящие за различными показателями работы устройства;
  • Система LED-индикации рабочего режима (сеть, нагрузка, перегрузка, минимальное и максимальное входное напряжение).

В современных моделях за индикацию параметров работы стабилизирующего устройства отвечает цифровой информационный дисплей.

Принцип работы, сфера применения и разновидности

Электронный стабилизатор напряжения работает по следующему принципу:

  1. При изменениях входных параметров тока на протяжении первой фазы (20 мс) выполняется замер этих изменений. В соответствии с полученными результатам устройство реагирует на сложившуюся ситуацию;
  2. Если напряжение на входе отклоняется в рамках рабочего диапазона, выходная характеристика выравнивается до необходимых 220В;
  3. Если входной параметр является недостаточным, система выполняет его «вытягивание» в соответствии с ресурсом трансформатора. При этом падает выходное напряжение;
  4. При резких избыточных импульсах срабатывает аварийная защита, которая отключает устройство от сети питания.

При оценке характеристик входного тока, микропроцессор рассчитывает напряжение, которое необходимо добавить или снять, чтобы получить на выходе 220В. В соответствии с результатами расчётов определяется состояние и момент включения силовых ключей. При подаче команды на активацию ключи коммутируют необходимое число витков трансформаторных обмоток.

Чем больше ступеней имеет стабилизатор, тем меньшей будет погрешность выравнивания напряжения на выходе. Большинство устройств, применяемых в быту, имеет 8-12 ступеней и обеспечивает отклонения выходной характеристики от номинальной не более чем на 4-6%. Более мощные модели с повышенными требованиями к точности стабилизации имеют 16-36 ступеней, благодаря чему погрешность уменьшается до 1-3%.

Наиболее широкое применение получили тиристорные устройства стабилизации, поскольку они обеспечивают минимальное тепловыделение и имеют более простую, в сравнении с симисторными, рабочую схему.

Читайте так же:
Как сделать стабилизатор тока для зарядного устройства

Тиристорные стабилизаторы могут быть одно- или двухкаскадными. В первом случае нормализация напряжения на выходе осуществляется в один этап, во-втором, соответственно, в два – с грубой и тонкой нормализацией выходного напряжения.

При выборе электронного стабилизирующего прибора следует учитывать, что двухкаскадные устройства работают медленнее однокаскадных (20 мс против 10 мс).

Несмотря на сравнительно высокую стоимость, электронный однофазный стабилизатор напряжения является оптимальным решением для защиты от воздействия аномалий входного напряжения бытовой техники и аппаратуры:

  • Газовых отопительных котлов;
  • Холодильников;
  • Систем кондиционирования;
  • Компьютеров;
  • Акустических систем;
  • Стиральных машин;
  • Теле- и видеотехники;
  • Электрокаминов;
  • Систем «тёплый пол»;
  • Кухонной техники;
  • Приборов и сетей освещения и т.д.

В промышленности одно- или трёхфазные стабилизаторы электронного типа целесообразно использовать для защиты потребителей с незначительными пусковыми токами и невысокими требованиями к точности выходного напряжения.

Плюсы и минусы электронных стабилизаторов

Электронный стабилизатор напряжения 220В в сравнении с другими типами устройств стабилизации обладает рядом неоспоримых достоинств:

  1. Отсутствием шума в процессе работы;
  2. Большим эксплуатационным ресурсом (тиристоры рассчитаны на 1 млрд срабатываний);
  3. Отсутствием дугового разряда при размыкании;
  4. Экономным потребление энергии;
  5. Компактностью;
  6. Быстродействием (до 20 мс);
  7. Высокой точностью стабилизации (погрешность не более 3-6%);
  8. Широким диапазоном входного тока (120-300 В);
  9. Хорошей защитой от внешних помех;
  10. Постоянным контролем параметров тока на входе и выходе;
  11. Отсутствием движущихся деталей;
  12. Конструктивной надёжностью.

Дополнительное преимущество электронных стабилизаторов заключается в возможности их применения в неотапливаемых помещениях с температурным режимом -40…-25°C.

Электронные устройства стабилизации сетевого напряжения имеют и недостатки, которые обязательно нужно учитывать при выборе.

В этот список входят:

  • Ступенчатый характер нормализации тока;
  • Высокая вероятность ошибок и сбоев микроконтроллерного управления;
  • Сложность обслуживания и ремонта;
  • Потери мощности при недостаточном входном напряжении;
  • Ограничения по нагрузкам реактивного характера;
  • Трапециевидная или прямоугольная (меандр) форма выходного напряжения;
  • Дискретные аномалии выходного напряжения при переключении трансформаторных обмоток;
  • Слабая устойчивость к перегрузкам;
  • Высокая рыночная стоимость.

В связи с тем, что на выходе электронные стабилизаторы выдают напряжение несинусоидальной формы, их нельзя применять для защиты асинхронных двигателей, циркуляционных насосов, работающих в составе отопительных систем, и подобного оборудования. Стабилизирующие устройства, в которых этот недостаток компенсирован посредством специальных технологических решений, стоят заметно дороже стандартных.

Также следует отметить, что в сравнении с тиристорными системами, стабилизаторы, в которых функцию силовых ключей выполняют симисторы, чувствительны к скачкам напряжения при работе с индуктивными нагрузками. Кроме того, существует высокий риск перегрева симисторов. Вследствие этого они оснащаются специальными радиаторами или кулерами, что увеличивает вес, габариты и, при втором варианте охлаждения, энергозатратность системы.

Критерии выбора

Однофазный автоматический стабилизатор напряжения электронного типа подбирается по ряду параметров, которые должны отвечать характеристикам тока обслуживаемой сети и особенностям подключаемых потребителей.

К основным критериям выбора следует отнести:

  1. Мощность (ВА). Соответствует сумме потребляемой мощности с учётом реактивной нагрузки при запуске оборудования;
  1. Инерционность (мс). Это время реакции системы на изменения входных параметров тока;
  1. Коэффициент трансформации. Учитывает падение выходной мощности стабилизатора при проседаниях входного тока более чем на 20-30%;
  1. Допустимый диапазон напряжения на входе (верхний и нижний порог). Для большинства электронных стабилизаторов составляет 130-260 В;
  1. Требования к выходному напряжению и точности его регулировки. Однофазное электрооборудование бытового и производственного назначения способно стабильно работать при сетевом напряжении в рамках 210-230 В;
  1. Способ установки (конструктивное исполнение). Электронные нормализаторы могут иметь напольную или настенную (навесную) конструкцию.

Разобравшись с устройством, принципом работы и основными критериями выбора электронного стабилизатора, отыскать на рынке оптимальное по цене устройство, которое идеально отвечает характеристикам конкретной сети питания, не составит особого труда.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector