Sfera-perm.ru

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

Стабилизатор напряжения с контролем тока

В слаботочных приложениях источник опорного напряжения лучше стабилитрона

Texas Instruments ATL431 LM385 LM4040 TPS2513

В качестве слаботочных источников напряжения смещения, как правило, используются стабилитроны, но тот же результат, без ухудшения характеристик и с намного меньшими потерями мощности можно получить, выбрав подходящий источник опорного напряжения

Иногда вам необходимо подать смещающее напряжение на низковольтную нагрузку, но не хочется добавлять другой регулятор напряжения, или же требуемый уровень точности не позволяет воспользоваться простым делителем напряжения. В течение многих лет в качестве простых шунтовых регуляторов напряжения разработчики использовали стабилитроны (Рисунок 1). С помощью одного резистора такое устройство может поддерживать на своем выходе фиксированное напряжение, установленное на этапе его производства.

Рисунок 1.В простейшем случае шина питания
создается с помощью одного резистора
и стабилитрона.

Хороший стабилитрон работает хорошо, но, внимательно прочитав техническое описание, вы увидите, что для этого через него должен протекать ток не менее нескольких миллиампер. Для обеспечения нужной точности необходимо выбрать достаточно низкое сопротивление последовательного резистора, гарантирующее, что обратный ток стабилитрона IZ попадет в нужный диапазон. Этот ток может достигать 5 мА, особенно для дешевых стабилитронов без температурной компенсации (Рисунок 2).

Рисунок 2.Обычно, чтобы достичь напряжения «излома» VZ, стабилитрону
требуется ток не менее нескольких миллиампер.

Потери мощности на последовательном резисторе, определяемые законами Ома и Джоуля, влияют на общие потери и температуру системы. Для примера, использование 2.5-вольтового стабилитрона при входном напряжении 12 В потребует последовательного резистора 1.9 кОм, чтобы обеспечить ток 5 мА (при отсутствии тока нагрузки). Мощность, теряемая на резисторе 1.9 кОм, через который проходит ток 5 мА, составляет 47 мВт, а при входном напряжении 24 В потери превысят 100 мВт.

Источники опорного напряжения (называемые также источниками напряжения, определяемого шириной запрещенной зоны) выполняют те же функции, что и стабилитроны, однако они потребляют намного меньший ток и обеспечивают намного более высокую точность. Если в стабилитроне используется единственный p-n переход со специфическим легированием, определяющим напряжение зенеровского пробоя, то в источнике опорного напряжения для получения нулевого температурного коэффициента используется комбинация транзисторов с положительным и отрицательными температурными коэффициентами p-n переходов.

Концепция и конструкция опорного источника на основе ширины запрещенной зоны были предложены Бобом Видларом (Bob Widlar) в 1970-х годах, когда он работал разработчиком микросхем питания. Хотя источники опорного напряжения часто используются из-за температурной и временнóй стабильности их напряжения (значительно лучше 1%), развитие полупроводниковой схемотехники, технологических процессов и способов корпусирования открыло для них новые области применения.

Более дешевые опорные источники меньшей точности (1% и 2%) начинают проникать в сферы, где возможность их использования никогда не рассматривалась, включая приложения, в которых могли бы применяться стабилитроны или стабилизаторы напряжения. Использование источника опорного напряжения вместо стабилитрона – это сочетание эффективности и простоты.

Напряжение на источнике опорного напряжения начинает хорошо стабилизироваться уже при токе IZ, равном всего 40 мкА. В техническом описании приведены характеристики микросхемы LM4040 компании Texas Instruments при 25 °C (Рисунок 3), из которых видна ее превосходная точность уже при токе смещения значительно ниже 100 мкА. Некоторые опорные источники работают при еще более низких токах, такие, например, как ATL431 и LM385.

Рисунок 3.Вольтамперная характеристика 2.5-вольтового опорного
источника LM4040 подтверждает высокую точность
микросхемы, даже при токе, намного меньшем 100 мкА.

В том же примере с входным напряжением 12 В вместо 5 мА потребуется ток всего 75 мкА, ограниченный резистором 126 кОм; при этом точность выходного напряжения будет значительно выше. Мощность, рассеиваемая на резисторе 126 кОм, не превышает 1 мВт, что намного ниже 47 мВт, теряемых при использовании стабилитрона.

Рисунок 4.Иллюстрация к расчету величины сопротивления RS
с учетом максимального тока нагрузки и минимального
тока стабилитрона.

Разумеется, в случае, когда надо отдавать ток в нагрузку, необходимо выбирать резистор с меньшим сопротивлением, чтобы при любых вариациях нагрузки обеспечивалось требуемое для нормальной стабилизации значение тока IZ. Как видно из Рисунка 4, ток IR через последовательный резистор RS равен сумме

где – IL – ток нагрузки. Теперь, используя закон Ома, можно рассчитать

Выбирая этот резистор, учитывайте допустимое отклонение его сопротивления и предусматривайте случай наихудшего тока нагрузки.

При использовании источника опорного напряжения с большим допуском, такого как LM4040E, максимальное отклонение напряжения которого составляет 2%, можно реализовать регулятор с характеристиками, лучшими, чем у большинства интегральных стабилизаторов напряжения, цена которого будет ниже, чем у типичного интегрального стабилизатора, и сопоставима с ценой стабилитрона. (Эти устройства выпускаются также в миниатюрных корпусах SC70). Преимуществом опорных источников в приложениях стабилизации напряжения является их способность работать в очень большом диапазоне напряжений. Фактически, для такого источника напряжение безразлично, а имеет значение только ток. При правильном выборе сопротивления последовательного резистора, учитывающем значения входных напряжений и выходного тока, схема, основанная на простом решении, будет работать в очень широком диапазоне входных напряжений.

Читайте так же:
Расчет транзистора в стабилизаторе тока

На Рисунке 5 приведен пример использования LM4040 в схеме формирования слаботочной 5-вольтовой шины из входного напряжения 22…25 В для смещения 5-вольтового входа микросхемы контроллера USB, которому, в худшем случае, требуется всего 100 мкА. Сопротивление резистора здесь выбрано с учетом тока, забираемого нагрузкой, не показанной на схеме. В этом приложении можно использовать дешевую микросхему LM4040-N группы E, имеющую допуск 2%. Как видите, схема очень проста, и при использовании пассивных компонентов типоразмера 0402 занимает совсем мало места.

Рисунок 5.Слаботочная 5-вольтовая шина, питаемая схемой, использующей
источник опорного напряжения LM4040.

При больших выходных токах следует увеличивать размеры последовательного резистора, чтобы позволить ему рассеивать дополнительную мощность. Максимальный ток, который может пропустить через себя большинство источников опорного напряжения, лежит в пределах от 10 мА до 30 мА, что ограничивает возможности приложений.

Для бóльших токов можно использовать тот же опорный источник с резистором, дополнив его транзистором, способным выдерживать необходимую разность напряжений между входом и выходом. Управляемый усилителем ошибки p-канальный МОП-транзистор может поддерживать намного более высокие токи. Усилитель ошибки (в качестве которого используется микросхема одиночного rail-to-rail операционного усилителя) измеряет напряжение VOUT и сравнивает его с опорным напряжением, поддерживая на выходе хорошо стабилизированное напряжение при различных изменениях тока нагрузки и температуры (Рисунок 6).

Рисунок 6.Основу этого регулятора с широким диапазоном входных
напряжений составляет источник опорного напряжения; способность
отдавать большой выходной ток обеспечивается дополнительным
внешним p-канальным МОП-транзистором.

Если удалить R2 (и закоротить R1), схема будет очень хорошо стабилизировать напряжение, равное напряжению опорного источника. Делитель R1, R2 обеспечивает возможность установки на выходе любого напряжения, равного опорному, или большему, чем опорное. Несмотря на то, что этот вопрос выходит за рамки данного обсуждения, необходимо напомнить о входном и выходном конденсаторах, которые на схеме не показаны, но обычно необходимы.

Источник опорного напряжения составляет основу почти всех интегральных стабилизаторов напряжения. Вы можете спросить: «Если это так просто, зачем же вообще использовать интегральные стабилизаторы напряжения?» Одна из причин заключается в том, что стабилизатор напряжения содержит схему контроля и ограничения тока нагрузки, а также цепи теплового контроля, защищающие устройство и нагрузку в аварийных ситуациях. И хотя конструкторы могут разработать, и разрабатывают дискретные регуляторы на основе источников опорных напряжений, часто бывает практичнее и экономичнее использовать один из множества доступных сегодня интегральных стабилизаторов напряжения.

В следующий раз, когда вам понадобится слаботочная шина питания, не торопитесь подбирать стабилитрон; вместо этого рассмотрите вопрос об использовании источника опорного напряжения.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments ATL431
  2. Datasheet Texas Instruments LM385
  3. Datasheet Texas Instruments LM4040
  4. Datasheet Texas Instruments TPS2513

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Как выбрать стабилизатор напряжения для электроприборов?

Чтобы при скачках электрической энергии не пострадал ТЭН или панель управления электроустройства, рекомендуется приобретать и устанавливать стабилизатор напряжения. Есть приспособления разной мощности, рассчитанные на защиту всей электросети в доме, а также менее мощные, те, что берут под защиту особо подверженные опасности приборы.

Общие примечания

Прежде чем отправиться на поиски стабилизатора, обратите внимание на такие показатели:

  1. высшие и низшие точки показателей напряжения сети (для измерения понадобится тестер);
  2. скачки напряжения (для измерения потребуется цифровой анализатор);
  3. мощность электроприбора, которая указана в паспорте (стоит учитывать, что в момент подключения показатель будет выше указанного);
  4. диапазон температур в помещении, где планируется подключение регулятора тока.

Выбор стабилизатора для газового котла

Долговечная работа газового котла невозможна без стабилизатора. Так как прибор подвергается риску сгорания уже при погрешности больше 5 % в случае с 220 В напряжением. Стабильный показатель подаваемого тока – залог долговечности газового котла.

Котел на газу – это взрывоопасная система, которая требует наличия предохранителя в виде электронного или релейного стабилизатора. Электронный стабилизатор выбирают в случае с дорогой категорией котлов, чувствительных к перепадам напряжения. Чаще всего такое оборудование производится за рубежом, и показатель возможных погрешностей колеблется от 2 % до 5 %. Электронный стабилизатор способен оперативно среагировать на повышение или понижение напряжения и сохранить прибор от негативных последствий. Релейный стабилизатор подключается к менее чувствительным электроприборам. Механические стабилизирующие устройства не используются для регулирования подачи тока к газовому котлу из-за риска возникновения искры.

В зависимости от мощности котла, а также мощности всей системы (если вы приобретаете стабилизатор и для насосов), выбирается стабилизатор определенной мощности. Чтобы узнать требуемый показатель, показатель мощности из паспорта электроприбора умножается на 5, к результату добавляют запас 10 %. Насос в момент включения системы поглощает электрической энергии в 3 раза больше указанной в паспорте цифры.

Читайте так же:
Принцип работы стабилизаторов переменного тока

На нашем сайте существует категория, в которую специально отобраны стабилизаторы напряжения для газового котла.

Выбор стабилизатора для холодильника

Современные холодильники отличаются чувствительностью к разницам в напряжении электросети. Падения напряжения на 50 В уже негативно сказывается на работе электрического прибора. Если устройством предусмотрена автоматика, то электродвигатель при перегревании отключается, если же нет, он выходит из строя. Когда напряжение выше нормы, платы микропроцессорного управления перегреваются и перестают функционировать.

Холодильники с одним компрессором подключаются к релейным и электронным регуляторам напряжения. Оптимальным вариантом с учетом высокого уровня пусковых токов и постоянного роста уровня реактивных токов будет релейный стабилизатор. Релейный тип приборов срабатывает с задержкой, а также может функционировать в помещении с низкой температурой воздуха.

Мощность однокомпрессорных холодильников составляет 250-350 Вт. Показатели мощности стабилизатора при этом должны составлять 1000-1500 Вт. Мощность двухкомпрессорных холодильных камер составляет 300-500 Вт. Такие холодильники подключаются к стабилизаторам мощностью 1500-2000 Вт. При расчете конечной мощности регулятора тока учитывают также то, что во время включения холодильник требует в 2-3 раза больше электроэнергии, чем в процессе стабильной работы.

Подходящие для холодильника стабилизаторы — это например Ресанта АСН-1000 Н2/1-Ц, Ресанта С2000 или Энергия АСН-1500.

Выбор стабилизатора для компьютера

В качестве предохранителя для компьютерной техники используется источник бесперебойного питания или стабилизатор. Стабилизатор является бюджетной альтернативой.

Для плавной регулировки подачи электричества, с максимальной точностью, используется электромеханический стабилизатор. Это недорогой, но эффективный прибор. В случае с интервальными, длительными спадами и повышениями напряжения к компьютеру подключают релейный стабилизатор. Стоимость такого типа регулятора приемлемая. Электронный стабилизатор – современный и усовершенствованный. Высокая цена на регулятор обоснована максимальной эффективностью в процессе работы. Он убережет от негативного влияния скачков напряжения не только компьютер, но и гаджеты, которые будут подключены к нему.

К компьютерному оборудованию, которое включает в себя процессор, монитор, принтер, колонки и т.д. подключают стабилизаторы напряжения с показателем мощности 1000-1500 Вт. Для защиты ноутбука приобретают регуляторы тока с мощностью 500 Вт.

Для компьютера прекрасно подходят стабилизаторы Ресанта C1000 или Энергия Люкс 1000.

Выбор стабилизатора для телевизора

Часть производителей оснащает телевизоры встроенными приборами регуляции напряжения. Не всегда они обеспечивают 100 % защиту, поэтому для минимизации рисков поломки дорогостоящей техники следует подключить стандартное устройство. Существует большое количество моделей от различных производителей, которые созданы специально для взаимодействия с ТВ-техникой.

Если помехи в электросети наблюдаются импульсные, рекомендуется установка электромеханического стабилизатора. Он позволяет плавно отрегулировать напряжение сети. Стоимость электромеханического стабилизатора невысокая.

Мощность телевизора прямо пропорциональна размеру его экрана. Показатель мощности указан в паспорте оборудования, а также на задней панели. Небольшие экраны подключаются к регуляторам с показателем мощности 350 Вт, большие – к регуляторам 400-700 Вт.

Итак, правильно подобранный стабилизатор напряжения позволяет предотвратить поломку электроприбора, а также будет функционировать долго и исправно. Подключенный к технике регулятор напряжения избавит вас от необходимости дорогостоящего ремонта, который не предусматривается гарантийным талоном. Даже самый дорогой стабилизатор обойдется вам дешевле ремонтов, которые гарантированы в случае его отсутствия.

В качестве стабилизатора напряжения для телевизора рекомендуем рассмотреть модели Ресанта C500 или Энергия Люкс 500.

Похожие статьи

Виды стабилизаторов напряжения и их отличия, устройство и функции

В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип действия электронных, релейных и электромеханических стабилизаторов напряжения. Также подробно разберем полюсы и минусы того или иного типа стабилизаторов напряжения, а также определимся со сферой применения тех или иных видов стабилизаторов напряжения. Рассмотрим меры электробезопасности, возможные проблемы, от которых защищают стабилизаторы напряжения. Если вы думаете о покупке стабилизатора напряжения — обязательно прочитайте эту статью.

Стабилизатор напряжения: какой выбрать?

Нестабильное напряжение в электросети оказывает пагубное действие на всю технику. Скорее всего, Вы наблюдали ситуацию, когда лампочки мигают и их свет угасает – это прямой сигнал о том, что идет колебание напряжения. Высокие перепады наносят вред оборудованию, уменьшая их производительность на 25%. Экономные лампы при данных условиях «летят» гораздо раньше. В современных мегаполисах, как бы удивительно это не звучало, нестабильность напряжения постоянно присутствует. Согласно статистике, в среднем по России, зарегистрировано 5 заявок в неделю в сервисные центры по причине перегоревших электрических приборов.

В этой статье мы рассмотрим виды стабилизаторов напряжения, потребляемую мощность основных приборов и другую важную информацию, знание которой поможет в выборе стабилизатора напряжения.

Как выбрать стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения — необходимое устройство, если вы пользуетесь электроникой в условиях очень нестабильной электросети. Во многих деревнях можно столкнуться с тем, что напряжение тока в розетке сильно варьируется и «скачет», а стабилизатор обезопасит ваши электроприборы, и они не пострадают от случайного повышения или понижения вольтажа.

В продаже представлены как профессиональные модели, так и модели для использования в быту, и нужно четко понимать разницу между ними, чтобы не переплатить за ненужные функции.

Читайте так же:
Стабилизатор постоянного тока п138 содержание драгметаллов

Следующая часть нашей статьи будет посвящена важным техническим характеристикам стабилизаторов напряжения, на которые нужно обратить внимание при выборе. Затем мы предложим вам выбрать из десяти отличных моделей, которые можно купить у магазинов в нашем каталоге.

Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание

Тип

Типов стабилизаторов напряжения несколько, но в быту почти всегда используются два — релейные и электромеханические.

Релейные модели очень быстро срабатывают и имеют высокий КПД (о нем позже), благодаря чему и популярны в обычных условиях. Их недостаток — ступенчатая регулировка выходного напряжения, что в быту не слишком важно. Кроме того, релейные стабилизаторы обычно имеют широкий диапазон входного напряжения. Их вариант — электронные стабилизаторы, которые для переключения вольтажа используют более надежные полупроводники, а не реле. Стоят электронные модели заметно дороже.

Электромеханические стабилизаторы регулируют напряжение очень точно и отлично защищены от перегрузок, но срабатывают медленнее из-за своего механического устройства. Кроме того, они требуют бережного обслуживания из-за износа щеток. Такие модели используются для работы с большим количеством электроприборов и мощным оборудованием.

Полная мощность (ВА)

Полная мощность в Вольт∙Амперах складывается из реактивной (для нагрузки с входящими элементами индуктивности и конденсаторами (лампочки, утюги)) и активной (для нагрузки с резистивными элементами (бытовая техника)) мощностей стабилизатора.

Мощность стабилизатора всегда должна превышать мощность нагрузки хотя бы на 20% — чтобы на всякий случай был запас. Перед покупкой конкретной модели посчитайте максимальную активную и реактивную нагрузки в вашей сети и сопоставьте их с характеристиками выбранного стабилизатора.

Эффективная мощность (Вт)

Эффективная мощность определяет максимальную мощность нагрузки, которую стабилизатор может выдержать. Именно этот показатель должен быть выше, чем общий показатель мощности вашей сети. Эффективная мощность всегда ниже полной.

Тип входного напряжения

В большинстве случаев используются стабилизаторы для 220-вольтных однофазных сетей, но иногда требуется покупка специальной модели для 380-вольтной трехфазной сети — например, для использования в гараже. Трехфазные сети нужны для питания мощного оборудования с большой нагрузкой.

Рабочее и предельное напряжение

Чем больше диапазон рабочего напряжения стабилизатора, тем большие перепады он сможет спокойно выдержать. Выбирать конкретную модель нужно с учетом того, насколько стабильна электросеть там, где вы будете его использовать — проконсультируйтесь с местным электриком или представителями компании, которая занимается обеспечением электроэнергией.

Предельное напряжение выше рабочего, но стабилизатор не рассчитан на работу в таких условиях на протяжении долгих периодов времени — если предельное или близкое к нему напряжение держится долго, он быстро выйдет из строя.

Точность стабилизации

Чем точнее стабилизатор, тем ближе этот показатель к нулю. Для использования в квартире или на даче достаточно отклонения 5-8%, которое обеспечивают даже бюджетные модели. Бытовая техника, правда, гораздо лучше переживает отклонения в 2-5%. Высокоточные стабилизаторы (меньше 2%) нужны для работы медицинских приборов, профессиональной видео- и аудиотехники и прочего профессионального оборудования.

КПД

Коэффициент полезного действия определяет количество энергии, которое теряется при стабилизации. Чем он выше, тем меньше дополнительный расход энергии, и тем больше вы на ней сэкономите. КПД в 95% и выше — это вполне приемлемо.

Размещение

Стабилизаторы напряжения могут устанавливаться на пол или на стену. Первые чаще всего используются в быту, а вторые (с небольшим весом и компактными размерами) — например, для обеспечения безопасного питания котла в подвале, где ограничена площадь.

Существуют и универсальные модели, которые могут как работать, стоя на полу, так и работать, вися на стене. Крепления, как правило, поставляются в комплекте.

Охлаждение

Чаще всего стабилизаторы охлаждаются естественно (пассивно) — с помощью радиаторов внутри корпуса и вентиляционных отверстий на нем. Такая система охлаждения обеспечит более тихую работу, но может не справиться со своей задачей при высокой температуре окружающей среды.

Принудительное (активное) охлаждение обеспечивается вентиляторами. Такой тип охлаждения гораздо эффективнее, но дороже и приводит к более высокому уровню шума в работе стабилизатора.

Задержка запуска

Стабилизаторы с этой функцией нужны для работы с приборами, которые используют двигатели асинхронного типа. После внезапного отключения тока такие приборы должны полностью остановить свою работу, для чего на выходе стабилизатора полностью отключается подача напряжения.

Bypass

Режим bypass позволяет обойти стабилизацию и подключить электросеть напрямую. Это может помочь тогда, когда стабилизатор не требуется, когда он сломан или не может выполнять свою работу (например, в сильную жару).

Контроль и защита

Защитой от короткого замыкания, перегрева и повышенного напряжения оснащены практически все модели. Очень полезна и более редко встречающаяся защита от помех, но ее необходимость обусловлена параметрами конкретной электросети — опять-таки, по этому поводу лучше поговорить с местным электриком, который обязательно даст нужные советы.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для литиевых аккумуляторов

Также обратите внимание на диапазоны влажности и температуры воздуха, в котором может штатно работать стабилизатор. В Беларуси это особенно важно — зимы у нас бывают весьма холодные, а летом температура и влажность на протяжении нескольких дней тоже могут держаться на высоком уровне.

Топ-10 стабилизаторов напряжения

Powercom TCA-2000

Очень доступный вариант, который поможет обезопасить, к примеру, газовый котел.

Особенности:

РЕСАНТА ACH-1000/1-Ц

Популярная бюджетная модель из Латвии.

Особенности:

RUCELF SRWII-12000-L

Отличный стабилизатор с высоким КПД для сетей с большой нагрузкой (много бытовой техники в доме).

Особенности:

РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц

Популярная «дачная» модель латвийской компании, но китайского производства.

Особенности:

RUCELF SRWII-9000-L

Среднебюджетный стабилизатор напряжения, которого вполне хватит на не слишком большую квартиру.

Особенности:

Sven AVR PRO LCD 5000

Еще одна недорогая «дачная» модель от проверенного производителя.

Особенности:

Defender AVR Initial 1000

Дешевая модель для тех случаев, когда обезопасить от скачков напряжения нужно одно не слишком «прожорливое» устройство.

Особенности:

SVEN VR-P10000

Качественная и не слишком дорогая модель с высоким показателем эффефктивной мощности.

Особенности:

Daewoo Power Products DW-TM10kVA

Отличный вариант для установки в загородном доме без мощного электрооборудования.

Особенности:

Калибр Мастер АСН-20000/1ЦДМ

Мощная напольная модель для использования с электродвигателями и другим оборудованием.

Стабилизаторы напряжения и их сравнительные характеристики

Для того чтобы избавить свое жилище, офис или производственный объект от подобных неприятностей, достаточно установить стабилизатор напряжения. Стабилизатор напряжения — автоматическое устройство, которое в непрерывном режиме поддерживает напряжение в вашей электросети на уровне 220/380 Вольт с заданной точностью.

ГОСТ регламентирует допустимое отклонение напряжения питающей сети в пределах 10% от нормы.

На практике это должно составлять 220 Вольт +/- 22 Вольта = диапазон 198. 242 В. Требования ГОСТа конечно же устарели, и современная техника предъявляет более жесткие требования в напряжению в сети.
Однако и такие отклонения часто кажутся идеалом для многих — нам не редко встречаются объекты, напряжение в сети которых в течении суток колеблется в пределах 170 — 250 Вольт. Реже, но тоже не диковинкой является напряжение в сети 140-280 Вольт. Особенно большим перекосом напряжения может похвастаться частный сектор.
Предложения нашего магазина:

Выбрать стабилизатор напряжения Вы сможете в нашем каталоге: стабилизаторы напряжения
Если Вам нужна консультация, то свяжитесь с нашим специалистом: страница контактов

Сравнительная таблица разных типов стабилизаторов переменного напряжения:

Типы стабилизаторовСервоприводныеРелейныеСимисторныеТранзисторные
Основные силовые элементыТрансформатор 50ГцТрансформатор 50ГцТрансформатор 50Гц и фильтрующие дросселиТрансформатор 50Гц и высокочастотные дроссели
Точностьбольшаямалаясредняябольшая
Регулировкаплавнаяступеньчатаяступеньчатаяплавная
Помеха при переключениималаяестьмалаяНет
Генерация помехнетнетмалаямалая
Чувствительность к помехамнетнетестьесть
Искажения формы синусоидынетнеточень малыенет
Уровень шума при работесреднийнизкийнизкийнизкий
Быстродействиеочень низкоесреднеевысокоеочень высокое
КПД97-98%98-99,9%96-97%95-97%
Себестоимостьочень низкаянизкаявысокаяочень высокая
Системная надежностьнизкаяочень высокаяочень
высокая
очень высокая
Ремонто пригодностьнизкаяочень высокаясредняясредняя
Перегрузочная способностьочень высокаяочень высокаявысокаявысокая
Диапазонбольшойбольшойбольшойбольшой

ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР
Не рекомендуется при малых нагрузках, так как нелинейный дроссель рассеивает большую избыточную энергию и перегревается (у газовых котлов нагрузка постоянно изменяется от 10 Вт до 200 Вт). Хорошо работает на нагрузках близких к максимальной. Относительно легко переносит короткое замыкание по выходу.

СЕРВОПРИВОДНЫЕ
Состоят из автотрансформатора, по обмотке которого, зачищенной от изоляции, электроприводом перемещается подвижный контакт. Этот контакт сделан, как щетка в электродвигателе или в виде ролика. Перемещение контакта изменяет коэффициент трансформации, чем и обеспечивается плавное регулирование напряжения. Автотрансформатор по мощности наиболее оптимален по сравнению со всеми остальными типами стабилизаторов. Основной недостаток — медленная реакция и необходимость периодичной чистки места контакта и, как следствие, невозможность работы в пыльном помещении или в условиях агрессивной среды.

РЕЛЕЙНЫЕ
Состоят из автотрансформатора с отводами. Реле под управлением электронной схемы подключают нужный отвод на выход, чем и обеспечивается ступенчатая стабилизация. Очень похожи на сервоприводные, но быстрая реакция и герметичные контакты. Реле изнашиваются гораздо меньше. У реле основной недостаток — разрыв цепи тока при переключении. Сейчас некоторые производители релейных стабилизаторов говорят о ноль-переключении, о том, что они переключают реле в ноле тока, но это, к большому сожалению авторов, только рекламный ход и не более. Единственный положительный момент это отсутствие дуги. контакты не подгорают и не изнашиваются, надежность увеличивается в 10 и более раз. Долговечность контактов будет определяться только механическим износом, а он составляет 10 миллионов переключений. Еще одним существенным преимуществом релейного стабилизатора напряжения является его способность работать при отрицательных температурах. Это удалось добиться благодаря тому, что в релейных стабилизаторах отсутствуют открытые контакты.
Основным недостатком релейных стабилизаторов является ограниченная выходная мощность. Это связано с тем, что у реле токи ограничены 40-80А, причем быстрые реле до 40А. И реле практически трудно запараллелить, поэтому мощность ограничена 5-10 кВт на одном выходе. То есть релейные стабилизаторы отлично работают до мощностей 5кВт на один выход. Для увеличения мощности предлагается применить несколько выходов параллельно (двухканальные или многоканальные стабилизаторы). При этом нагрузка по электрической разводке должна быть разбита на группы до 5 кВт. У транзисторных стабилизаторов такая же проблема, но транзисторы легко включаются параллельно.

Читайте так же:
Стабилизатор с ограничителем тока

СИМИСТОРНЫЕ ИЛИ ТИРИСТОРНЫЕ СТУПЕНЧАТЫЕ
Есть много типов стабилизаторов, но принцип тот же, что и у релейных, только переключение бесконтактное. Есть много модификаций, например, тиристорами управляют с помощью реле или разрыв тока при переключении достигает 7-10 миллисекунд (полпериода) — такие здесь не рассматриваем, потому что релейные лучше таких тиристорных. И еще важный момент: возле каждого симистора должен стоять дроссель иначе при резких скачках будут короткие замыкания переключаемых симисторов на полупериода, и это приведет к ударным перегрузкам. То есть будет потеряно главное преимущество тиристорных стабилизаторов над релейными — способность к частым переключениям без помех. Дроссели надо ставить, потому что при переключении симисторы дают взаимные помехи друг на друга! И возникают короткие замыкания которые длятся всего пол периода но трансформатор и тиристоры подвергаются большим ударным перегрузкам что снижает надежность стабилизатора и сопровождается большими помехами. Главным недостатком такой структуры является то, что при выходе из строя одного тиристора без специально принятых мер сгорают все следом открывающиеся тиристоры и силовой трансформатор. При большом количестве ступеней (тиристоров) получается практически плавная регулировка.

СТАБИЛИЗАТОРЫ С ФАЗО­ВЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ
Тиристорные плавнорегулируемые — стабилизируют напряжение за счет искажения формы синусоиды. Очень распространенный тип — их достоинством является то, что необходимо всего два симистора (тиристора) Главный недостаток связан с искажением формы синусоиды, они могут сильно гудеть, также могут гудеть и приборы, подключенные на выход такого стабилизатора.

ТРАНЗИСТОРНЫЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
Практически мало распространены из-за большой себестоимости. Их принцип работы — из сетевого напряжения! высокочастотным способом формируется корректирующее синусоидальное напряжение и с помощью трансформатора суммируется с входным напряжением и стабилизированное напряжение подается на выход. Трансформатор в данном случае, используется как универсальный смеситель переменного напряжения. Их дополнительное преимущество состоит и в том что, через транзисторы идет не (полная мощность, а только добавочная, что улучшает надежность.

ON-LINE
Эти высокочастотные стабилизаторы могут полностью восстанавливать форму синусоиды и могут иметь гальваническую развязку входа и вывода. Их главным недостатком является очень большая себестоимость на единицу мощности. Сейчас на рынке есть промежуточный вариант — On-line-стабилизаторы без применения трансформаторов, относительно недорогие. Это — единственный тип, где возможны неисправности которые приведут к постоянной составляющей на выходе 4- трансформаторы и двигатели сгорают сразу (может спасать только малая мощность стабилизаторов).

К сожалению практически невозможно разработать идеальный тип стабилизатора, все имеют и достоинства и недостатки.

Например, большая скорость реакции — как правило, и большая чувствительность к помехам. Малая скорость — входной сигнал может быть заинтегрирован и не будет чувствительности к помехам. При большой скорости стабилизации напряжения надо оперативно принимать решения или использовать очень сложный алгоритм для подавления помех. Особенно важно определение начала синусоиды, и только ошибка определения начала синусоиды может вызвать сбой всего стабилизатора.

Если есть постоянные скачки напряжения более 20 — 30 В то необходимо выбирать бесконтактные быстродействующие стабилизаторы.

Если напряжение просто низкое или высокое, то контактные стабилизаторы (релейные или сервоприводные) имеют преимущества хотя бы по КПД.

Если рассматривать вопрос выбора стабилизатора напряжения через призму тематики журнала — котлы отопления, то у котлов отопления есть внутренний стабилизатор, который обеспечивает работу в диапазоне более 190 -255В, поэтому диапазон стабилизатора может быть очень широким (195- 245В). Платы управления выдерживают паузу до 10 миллисекунд, поэтому помеха (разрыв цепи) до 4 миллисекунд не будет влиять на работу котла. То есть недостатки релейных стабилизаторов вообще не будут проявляться и останутся только одни преимущества. Что и подтверждает 7-летний опыт эксплуатации релейных стабилизаторов для котлов отопления.

При необходимости восстановления синусоиды можно применить Оn-Linе-стабилизатор или более надежный резонансный фильтр 50 Гц.

Получается, что нет одного идеального типа стабилизатора, все имеют свои достоинства и недостатки, и это естественно.

Для конкретных условий эксплуатации при учете многих потребительских критериев лучшим данного конкретного случая может оказаться абсолютно любой тип стабилизатора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector