Sfera-perm.ru

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

Стабилизатор напряжения сила тока

Выбор стабилизатора напряжения и расчет мощности

Для чего нужен стабилизатор напряжения?

Не секрет, что в России существует большая проблема с качеством электроснабжения потребителей. Это связанно с большой изношенностью сетей, районные распределительные трансформаторы не справляются с нагрузкой, часто встречаются несанкционированные подключения. Если к одной линии подключено много потребителей, то у ближайших домов к районному трансформатору будет повышенное напряжение, а у удалённых домов будет напряжение меньше нормы. Скачки напряжения, пониженное или повышенное напряжение – вот главные проблемы электроснабжения. Без стабилизатора напряжения, бытовой или профессиональной электрической техники угрожает быстрый выход из строя.

Стабилизатор напряжения как раз и предназначен для нормализации сетевого напряжения на уровне 220 Вольт в однофазной сети или 380 Вольт в трёхфазной сети. Помимо функции стабилизации выходного напряжения, устройство защитит Вашу технику от короткого замыкания, от кратковременных бросков напряжения, от критически низкого или очень завышенного напряжения.

При расчёте мощности следует упомянуть о таких важных определениях, как «cos φ» и «пусковые токи»

Так что же такое «cos φ»?

Данный показатель отражает отношение активной мощности к полной. В наименовании любой модели стабилизатора напряжения есть цифры, например, ЭНЕРГИЯ Ultra 20000, они показывают мощность в Вольт / Амперах (20000 В/А). Мощность потребления все привыкли измерять в Ваттах, вот тут-то и возникает потребность в использовании значения cosφ. Если стабилизатор в основном работает с нагревательными элементами, электроплита, чайник, нагревательный тэн, источники света (только активная нагрузка), то значение угла cosφ равно 1. Формула перевода: Ватты = В/А х cosφ (1). Рассмотрим на практике устройство Энергия АСН 8000:

8000 ВА х 1 =8 кВт.

Если к стабилизатору в основном подключена техника с электродвигателями, насосами и компрессорами (активно/реактивная нагрузка), то в данном случае cosφ будет равен 0.8 или 0.7. Это зависит от конкретного случая (лучше использовать показатель 0.7). У Энергии HYBRID СНВТ 5000 полная мощность равна 5000 В/А. Чтобы понять сколько может выдать данная модель, необходимо 5000 (В/А) х 0.7 = 3.5 кВт. Если у вас будет подключена техника, как с нагревательными элементами, так и с двигателями, тогда cosφ нужно принимать значением 0,8.

А, что такое пусковые токи?

Если в конструкции техники есть электромотор, насос или компрессор (холодильник, стиральная машина, СВЧ печь, циркуляционный и погружной насос, пылесос), то во время включения такой техники данные приборы потребляют мощность в 3 – 7 раз больше своего номинала. Как только электрический двигатель выйдет на рабочие обороты, его потребляемая мощность будет равна номиналу. Длятся пусковые токи максимум несколько секунд, но пренебрегать ими во время расчёта суммарной мощности техники в помещении нельзя. Например, холодильник потребляет во время работы 300 Вт, а во время запуска в работу компрессора, его мощность увеличивается до 1 кВт. Значит, считать мощность холодильника нужно не по номинальному значению, а с учётом пусковых токов.

Как понять какую мощность нужно выбрать?

Стабилизаторы напряжения можно применять как для защиты всей техники в доме или в коттедже, так и для питания одного или нескольких бытовых электроприборов.

Рассчитаем мощность для дома. Как понять, сколько потребляет вся техника в доме?

Первый источник: разрешение на электроснабжение дома, там указана мощность, выделенная на участок.

Второй способ, посмотреть мощность у входных автоматов защиты по току (фото справа). На них указана — сила тока в амперах. Например, 25 Ампер, чтобы перевести силу тока в мощность в Ваттах, нужно (25Ампер х 220 Вольт = 5.5 кВт). Если к дому подходит трёхфазная сеть, то умножив силу тока на напряжение, получим мощность на каждую фазу. При подключении трёхфазной нагрузки мощность всех трёх фаз суммируется, и получается общая трёхфазная мощность.

Третий способ узнать, какой мощности требуется стабилизатор, посчитать всю суммарную нагрузку электрической техники (с учётом пусковых токов), которая находится в помещении и умножить на 0,7. Обычно все электроприборы и источники света не включаются одновременно. Коэффициент 0.7 показывает, что по статистики может в одну единицу времени работать максимум 70 % электроприборов в доме.

Если вы желаете защищать только определённые приборы, то можно проложить выделенную линию от стабилизатора, куда будет подключена такая группа техники.

Разделение стабилизаторов на группы по мощности

От 500 Ватт до 2 кВт

Стабилизаторы данной мощности применяют для защиты от некачественного напряжения отдельных бытовых электроприборов:

  • автоматика котлов отопления;
  • циркуляционные насосы;
  • холодильник;
  • телевизор;
  • СВЧ печь.

В качестве примера можно рассмотреть аппарат Энергия Voltron 2000.

От 3-х до 5 кВт

Чаще всего аппаратами данной мощности пользуются для работы с мощной техникой:

  • глубинный насос;
  • стиральная машина;
  • компрессор септика;
  • мойка высокого давления.

В данном диапазоне мощностей рассмотрите устройство Энергия Classic 5000.

От 8 до 20 кВт

Устройства данной мощности применяют для защиты дома, коттеджа или квартиры. Стабилизатор устанавливается сразу после автоматов защиты по току. Через клеммную колодку осуществляется вод сети, также подключается и нагрузка.

Самой популярной мощностью для дачных домов являются стабилизаторы в 10000 ВА, например, модель Voltron 10000.

От 30 кВт

Мощные трехфазные стабилизаторы напряжения на 30 кВт предназначенные для работы с профессиональным оборудованием. Так же их устанавливают в коттеджи с большим энергопотреблением.

Как продлить срок службы стабилизатора напряжения?

Чтобы ваш стабилизатор прослужил долгое время его не рекомендуется часто перегружать. При покупке важно правильно подобрать мощность стабилизатора. Мощность аппарата должна быть на 30 % больше, чем суммарная нагрузка, подключённой техники с учётом пусковых токов. При выборе модели аппарата нужно, хотя бы в общих чертах, знать насколько сильно напряжение отличается от нормы. Дело в том, что при больших просадках или всплесках сетевого напряжения, выходная мощность стабилизатора снижается, в этом случае важно брать устройство с запасом по мощности. Как узнать напряжение в сети? Самый простой способ купить вольтметр и измерить напряжение в розетке. Напряжение лучше смотреть на пиках потребления электричества: в сильные морозы, вечером, в выходные дни.

Способен ли стабилизатор экономить электричество?

Несмотря на то, что стабилизатор, бесспорно, является полезным прибором для каждого дома, где есть проблемы с перепадами напряжения, маркетологи зачастую приписывают ему дополнительные свойства. Ну а наш доверчивый народ, в свою очередь, верит байкам пиарщиков, чей доход напрямую зависит от успеха рекламной компании, да ещё и помогает им, распространяя многочисленные байки, в беседах с друзьями и знакомыми.

Одним из примеров является вопрос: «Может ли стабилизатор напряжения экономить электричество?». Понятно, что практически каждый здравомыслящий человек, который помнит школьный курс физики, ответит: «Конечно, нет! Это противоречит Закону сохранения энергии!». Но в душу всё-равно закрадываются сомнения, а может быть современные стабилизаторы действительно хоть немного способны сэкономить электричество, за счёт более продуктивной работы бытовых приборов? Чтобы раз и навсегда поставить точку в этом вопросе, постараемся рассмотреть проблему с разных сторон.

Читайте так же:
Ен18а стабилизатор тока схема включения

Существует ли экономия электроэнергии с точки зрения законов физики?

Ни для кого не секрет, что напряжение в наших сетях отличается от номинала, причём зачастую невозможно предугадать будет ли оно сегодня высоким или низким. Поэтому, чтобы глубже вникнуть в проблему, нам необходимо рассмотреть два случая: работу стабилизатора при пониженном входном напряжении и при повышенном.

Напряжение меньше 220V

Предположим что ваша квартира, загородный дом или дача подключены к морально устаревшим электросетям, которые не способны передать то количество энергии, которое необходимо потребителям. В таком случае входное напряжение должно находиться на уровне 180-200V (в некоторых случаях бывает и меньше). Последствия такой разбалансировки очевидны: тусклый свет в комнатах, самопроизвольный перезапуск бытовой техники, а когда соседи приходят с работы, техника вообще может отказаться включаться.

И вот вы, наконец, приобрели новенький стабилизатор. После установки прибора внутреннее убранство вашего жилья моментально преображается: в комнатах неожиданно становится светло, техника работает как часы, а чтобы вскипятить воду, оказывается надо подождать всего минуту, вместо привычных пяти. Но вот через недельку-другую, когда эйфория прошла, счастливый обладатель стабилизатора вспоминает, как пару месяцев назад один знакомый говорил, что стабилизаторы напряжения позволяют экономить электричество. Бедняга начинает сравнивать показатели счётчика до покупки и после и не получив от такого сравнения никаких заметных результатов, утешает себя, что экономия всё-таки есть, но она настолько мала, что заметить её очень сложно.

На самом деле, к данной проблеме можно подойти с другой стороны. Если вспомнить школьный курс физики, несложно понять что энергия не может браться из воздуха, а значит, как только стабилизатор поднимает напряжения до заветных 220V, сила тока увеличивается прямо пропорционально величине корректировки напряжения. Чтобы обосновать данное утверждение научно, вспомним простейшую формулу: «Потребляемая мощность равняется произведению тока на величину его напряжения». Если мы представим, что купленный стабилизатор представляет собой идеальный прибор, который преобразует ток без малейших потерь энергии (КПД=100%, но об этом мы поговорим ниже), то вполне логично, что мощность на выходе должна равняться потребляемой мощности на входе. Таким образом, скорректированное за счёт работы стабилизатора напряжение может быть компенсировано только увеличением потребляемого тока. Увы, но другого не дано.

Напряжение больше 220V

Аналогичная ситуация складывается, когда входное напряжение слегка завышено. Хотя именно эту ситуацию любят описывать сторонники псевдотеории об экономии электричества. Как правило, в большинстве российских электросетей повышенное напряжение не превышает 240-250V, поэтому для рассматриваемого примера мы возьмём именно этот параметр. В процессе работы электростабилизатор понижает напряжение до номинальных 220V. Взяв за основу всё ту же формулу «Потребляемая мощность равняется произведению тока на величину его напряжения», несложно понять, что после установки стабилизатора ток на входе уменьшится пропорционально степени снижения напряжения. И вот именно на этом моменте большинство рядовых покупателей ловят на удочку. Дворовые сплетники, а иногда и солидные с виду консультанты в магазинах с пеной у рта рассказывают, что с уменьшением потребления тока снизятся и ежемесячные показания электросчётчика. Открывший от удивления рот покупатель забывает, что счётчик меряет мощность потребления, а не силу тока. Иначе показания измерялись бы в Амперах, а не Киловатт/часах. В результате, если мы вернёмся к заветной формуле, то путём несложных вычислений получим, что мощность тока на входе равняется мощности тока на выходе. Другими словами, никакой экономии и в помине нет.

Приведём ещё один пример, более приближённый к жизни. Применяемые в большинстве домов обычные лампы накаливания прекрасно сигнализируют о перепадах напряжения: так если они горят очень тускло, значит, напряжение пониженное, а если чересчур ярко – соответственно, повышенное. Что же касается потребляемой энергии, то при любом напряжении лампы требуют одинаковое количество электричества. То есть если у вас стоит лампа мощностью сто Ватт, то она будет потреблять установленную мощность и при напряжении 180V, и при напряжении 240V. «Почему же тогда такая разница в яркости освещения? Не значит ли это, что при низком напряжении лампы потребляют меньше энергии?». Конечно же, нет! Дело в том, что вольфрамовая нить в лампе рассчитана на определённый интервал напряжений. Для бытовых лампочек он обычно составляет 220-240V. Когда такая лампа работает при более низком напряжении, нить из-за своей толщины производит больше тепловой энергии, чем света. С другой стороны, повышенное напряжение, особенно когда оно превышает допустимые пределы, приводит к чрезмерному накаливанию нити, что приводит к её быстрому изнашиванию.

Немного о КПД и потерях энергии при использовании стабилизатора напряжения

Представим, что отечественные электросети неожиданно модернизировали и напряжение в сети теперь составляет стабильные 220V. Несмотря на то, что стабилизатор теперь в принципе-то и не нужен, мы не будем его отключать. В таком режиме он будет работать как трансформатор с коэффициентом трансформации 1. И вот теперь, когда стабилизатор фактически не работает, а просто «прогоняет» через себя электричества, возникает вопрос: за счёт какой энергии он нагревается?

Секретов тут никаких нет. Вспомнив из того же школьного курса физики известную аксиому, что устройств со стопроцентным коэффициентом полезного действия (без потерь энергии в процессе работы) в природе не существует, несложно догадаться, что часть электричества попросту преобразуется в тепло. Это связано с тем, что катушка, которая содержится в стабилизаторе, обладает хоть и сравнительно небольшим, но всё же ненулевым сопротивлением. Большинство качественных устройств обладают КПД около 95%. Отсюда можно сделать вывод, что при использовании стабилизатора напряжения, вы будете потреблять на 5% больше электроэнергии, которая будет уходить на обогрев окружающей среды или, если вам так приятней, вашего жилища. Данный вывод актуален как при «холостой» работе, так и при корректировке характеристик тока.

За счёт чего стабилизатор действительно поможет сэкономить?

Во-первых, установка стабилизатора напряжения продлевает срок службы всех бытовых электроприборов. Вам не придётся тратиться на регулярный ремонт техники и покупку новой при возникновении серьёзной поломки. Сэкономленная сумма в несколько раз превысит затраты на те злополучные 5% мощности, которые мы теряем.

Но вернёмся всё же к главной теме нашей статьи – экономии электричества. Возьмём всё те же лампы накаливания. Если местные электросети поставляют электричество с низким напряжением они, как мы говорили выше, будут вырабатывать больше тепла, а свет, из-за некоторых конструктивных особенностей, станет тусклым. Если вы всё-таки пренебрежёте покупкой хорошего стабилизатора электричества, для обеспечения нормального уровня освещения придётся покупать более мощные лампочки или устанавливать дополнительные. Несложно догадаться, что в таком случае ваше жилище станет потреблять гораздо больше энергии.

Читайте так же:
Микросхема импульсного стабилизатор напряжения тока

В качестве ещё одного примера возьмём бытовой электрочайник. Во время его работы, вода не только нагревается, но и, взаимодействуя с окружающей средой, понемногу остывает. Другими словами часть тепла, вырабатываемая нагревательным элементом, уходит в окружающее пространство. Таким образом, если чайник нагревает воду до 100 градусов за пять минут, вместо положенных двух, в окружающее пространство уходит гораздо большее количество тепла, а значит затраты электроэнергии немного превышают номинальные показатели.

Хуже всего ведут себя при пониженном напряжении холодильники. Современные холодильные камеры оснащаются чувствительными элементами, которые очень болезненно переносят работу в нестандартных условиях. При пониженном напряжении компрессор холодильника работает на износ: он то надолго выключается, то наоборот не может выключиться, то не может выработать достаточную мощность для нормальной циркуляции хладагента. Из-за недостаточного давления хладагента серьёзно страдают показатели теплоотдачи, и как следствие общее время работы электродвигателя компрессора возрастает. В итоге, как вы уже, наверное, догадались, это приводит к потреблению большего количества электроэнергии.

На загородных участках стоит обратить внимание на работу вибрационного насоса. Из-за низкого напряжения производительность агрегата заметно уменьшится, а в некоторых случаях он может даже полностью остановиться, так как слишком большая сила тока может привести к перегреву обмоток электромагнита. Не самым лучшим образом будет вести себя насос при повышенном напряжении. В таких условиях якорь магнита привода будет сильно ударяться о корпус устройства. При этом вы ощутите заметное усиление звука при работе насоса. Но это не главное. Дело в том, что при высоком напряжении насос не станет качать больше воды, ввиду заложенных конструктивных и рабочих характеристик: частота колебаний сохранится, так как не зависит от напряжения подаваемого электричества, объём поршня, естественно также останется неизменным, зато коэффициент полезного действия устройства может снизиться на 5-10%. Отсюда делаем вывод – при любом напряжении отличном от номинального вибрационный насос потребляет больше электроэнергии.

Заключение

Если рассматривать только физические аспекты работы стабилизаторов напряжения, то в ходе нехитрых вычислений несложно понять, что никакой экономии электричества не существует в природе. Наоборот, из-за того, что стабилизатор, как и любой другой электроприбор не может обладать коэффициентом полезного действия равным 100%, вы будете терпеть некоторые убытки.

Что же касается практической стороны вопроса, то за счёт более эффективной работы большинства бытовых электроприборов удаётся устранить потери электроэнергии, которые возникают в результате функционирования в нештатном режиме. Однако данный фактор сложно назвать экономией, скорее вы устраните ненужные потери. Кроме того, если перейти к абсолютным показателям, то величина такой «экономии» скорее всего лишь компенсирует пятипроцентные потери, возникающие в результате работы стабилизатора.

Самым же главным на наш взгляд экономическим преимуществом является продление срока службы домашних электроприборов, начиная лампочкой и заканчивая персональным компьютером. Здесь вы действительно сэкономите довольно солидную сумму средств, которую могли бы потратить на ремонт или покупку новой техники. В среднесрочной перспективе экономия за счёт этого фактора полностью окупает приобретение стабилизатора, а временами даже позволяет получить некоторую выгоду.

Что такое стабилизатор напряжения и зачем он нужен?

Перепады и скачки напряжения в российских электросетях отнюдь не редкость. Они могут вывести из строя дорогостоящую технику и даже угрожать жизни и здоровью людей. Для предотвращения таких последствий на рынке представлены различные устройства защиты от скачков напряжения. Одним из таких устройств является стабилизатор напряжения. Предлагаем рассмотреть, что такое стабилизатор переменного напряжения, в чём особенности устройств разных типов и в каких случаях они применяются.

Что такое стабилизатор переменного напряжения?

Стабилизатор переменного напряжения – это преобразующее устройство, главным назначением которого является защита электроприборов (например, холодильника, телевизора, стиральной, машинки, сплит-системы) от воздействий колебаний и скачков напряжения в питающей сети, способных привести их к поломке и выходу из строя.

Первые стабилизаторы появились в середине прошлого века. Это были устройства электромагнитного типа, работа которых основана на явлении электромагнитной индукции – возникновении электрического тока в замкнутом контуре автотрансформатора. Они не отличались высокими значениями таких показателей эффективности работы как точность стабилизации напряжения, скорость реагирования на его изменение в сети, КПД, перегрузочная способность. К тому же, даже маломощные устройства тех времен были громоздкими и тяжёлыми.

Во многих современных автоматических регуляторах напряжения (AVR – Automatic Voltage Regulator) в качестве устройства преобразования до сих пор применяется автотрансформатор. В наиболее продвинутых инверторных устройствах нового поколения используется технология двойного, бестрансформаторного преобразования электроэнергии.
В зависимости от типа напряжения питающей сети, на которую рассчитаны стабилизаторы, существуют однофазные, трехфазные и устройства, имеющие конфигурацию 3:1 («три в один»). Первые применяются только для стабилизации питания однофазных электроприборов. Трехфазные стабилизаторы предназначены для работы в трехфазных сетях для питания оборудования, рассчитанного на 380 В, но при пофазном распределении нагрузки могут быть использованы и для питания однофазных электроприборов.

Отличительной особенностью устройств конфигурации 3:1 является возможность работы в цепях с разным типом напряжения: входное напряжение трехфазное, а на выходе стабилизатора – однофазное. Их применение предпочтительно для подключения однофазных нагрузок большой мощности – это обеспечит равномерность распределения токов потребления по всем трем фазам, исключив возможность возникновения перекоса фаз.

По принципу построения защиты стабилизаторы переменного напряжения могут быть локального типа (для индивидуального подключения отдельных электроприборов) и магистрального типа, рассчитанные на подключение всей имеющейся нагрузки в помещении. Первые – это, как правило, устройства небольшой мощности для установки по месту расположения электроприбора, подключение к входной сети и нагрузке которых выполняется при помощи штепсельных соединений (вилка-розетка). В более мощных магистральных стабилизаторах (обычно, это устройства мощностью свыше 4000 ВА) для подключения предусматривается клеммная колодка.

Назначение и функции стабилизаторов сетевого напряжения.

Любое электрическое устройство, бытовой электроприбор или оборудование промышленного назначения, рассчитаны на подключение к сети переменного тока со стандартным (номинальным) значением напряжения. Эффективность и безопасность эксплуатации устройства гарантируется производителем при условии его работы в заявленном диапазоне рабочего напряжения.

Многим из нас, наверняка, приходилось сталкиваться с низким качеством электропитания: повышенным или пониженным значением напряжения питающей сети, его нестабильностью, а также искаженной формой сигнала и наличием импульсных (коммутационных) и высокочастотных помех. Это обусловлено ненадлежащим техническим состоянием сетей, их износом или несоответствием мощности устаревшего на сегодня оборудования систем электроснабжения фактическим объемам потребления электроэнергии. К сожалению, отклонения напряжения от нормы, нестабильность его значения – нередкие явления не только в сельских или дачных, но и в городских электрических сетях.

Эксплуатация бытовых электроприборов или промышленного электрооборудования в сетях с низким качеством электроэнергии может привести не только к их поломкам с последующим дорогостоящим ремонтом, но и к полному выходу из строя. Эффективным решением организации качественного электропитания нагрузки в быту и на производстве является применение стабилизаторов напряжения. Основным назначением этих устройств является коррекция и постоянное поддержание требуемого уровня напряжения на выходе как при изменении его значения в питающей электросети, так и при возможном изменении тока нагрузки.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для сварки

Многие современные стабилизаторы переменного напряжения также имеют ряд дополнительных функций:

  • коррекция формы сигнала напряжения на выходе;
  • защита от перегрева и коротких замыканий в цепи питания нагрузки;
  • защитное отключение устройства при недопустимых значениях напряжения входа (требуемый порог по верхней и нижней границе может быть задана пользователем самостоятельно);
  • подавление ВЧ- и импульсных помех выходным фильтром;
  • возможность задать требуемые значения выходного напряжения, отличные от стандартных;
  • возможность реализации мониторинга параметров и дистанционного управления стабилизатором.

Необходимо также отметить, что коррекция и стабилизация электропитания могут быть востребованы не только в случаях серьезных отклонений напряжения от нормы или при недопустимых колебаниях его значений. В соответствии с действующим в РФ ГОСТом 13109-97, определяющим качество электроэнергии, допустимые отклонения нормального напряжения в сети составляют ±10% от номинального значения. Таким образом, фазное напряжение в диапазоне 198–242 В, согласно данному стандарту, считается нормальным.

Действительно, такое напряжение обеспечит нормальную работу большинства электроприборов. Однако, для питания чувствительной к напряжению техники во избежание сбоев и ошибок в работе рекомендуется использование стабилизаторов. Так, например, для питания современных газовых котлов с электронным управлением установка стабилизатора сетевого напряжения точно не будет лишней. То же самое можно сказать относительно чувствительных к питанию электроприборов, изготовленных в странах с более жесткими требованиями стандартов качества электроэнергии.

Основные типы стабилизаторов переменного напряжения.

В зависимости от принципа работы существуют следующие типы стабилизаторов:

  • феррорезонансные;
  • электромеханические (сервоприводные);
  • релейные;
  • электронные (полупроводниковые);
  • инверторные.

Далее кратко рассмотрены их основные отличия.

Феррорезонансные

В основе преобразование напряжения лежит явление электромагнитного феррорезонанса – магнитного насыщения ферромагнитных сердечников дросселей. Благодаря статичности и простоте своей конструкции эти устройства отличаются высокими показателями безотказности и долговечности эксплуатации.

Небольшое их распространение в применении в наше время обусловлено такими недостатками как низкий КПД, модифицированность синусоиды на выходе, шум в работе, довольно узкий диапазон рабочих напряжений сети.

Электромеханические

Альтернативное название – сервоприводные, так как в их устройстве имеется сервопривод, обеспечивающий перемещение токосъемных щеток, снимающих вторичное напряжения с витков обмотки автотрансформатора. Наличие вращающихся и движущихся деталей в стабилизаторах представляет определенную уязвимость их конструкции: эксплуатация связана с частым износом деталей, расходных материалов и необходимостью регулярного технического обслуживания.

Имея неплохие технические характеристики и находясь в нижней ценовой категории, устройства востребованы как бюджетное решение задач защиты нетребовательного к питанию оборудования.

По принципу преобразования напряжения могут быть отнесены к аналогам сервоприводных устройств. Разница между ними заключается в способе передачи вторичного напряжения с автотрансформатора. Коммутация осуществляется не токосъемными щетками с витков трансформатора, а силовыми реле, установленными на отпайках его обмотки.

Как и электромеханические, релейные устройства относятся к бюджетной категории стабилизаторов. Выигрывая в быстродействии и имея большую износостойкость, они уступают сервоприводным в точности и плавности коррекции напряжения.

Электронные

Отличаются от релейных полным отсутствием механических деталей. Коммутация выходного напряжения осуществляется полупроводниковыми силовыми ключами – тиристорами или симисторами. Главным преимуществом этих более совершенных устройств является высокое быстродействие. К сожалению, ступенчатость коррекции существенно снижает точность стабилизации напряжения.

Инверторные

На сегодняшний день этот тип стабилизаторов по праву считается наиболее «продвинутым». Упрощенно, не вдаваясь в технические подробности работу инверторного стабилизатора можно описать как преобразование выпрямителем переменного напряжение в постоянное с последующим преобразованием в стабилизированное переменное синусоидальное выходное переменное.

Развитие технологий не обошло стороной и производителей стабилизаторов напряжения. Ведущие бренды уже несколько лет назад начали выпускать устройства нового инверторного типа, использующие схему двойного преобразования напряжения. Инверторные стабилизаторы, благодаря применению в них микропроцессорных чипов и электронных ключей, превосходят ранние трансформаторные модели по техническим характеристикам, функциональным возможностям и эффективности работы.

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения «Штиль»

Преимуществом стабилизаторов с двойным преобразованием, даже при использовании их в сетях с низким качеством электроэнергии, безусловно, является неизменное качество выходного напряжения как по точности приближения к номинальному значению и стабильности, так и по быстродействию и форме сигнала (идеальная синусоида).
Не будет преувеличением назвать инверторные стабилизаторы универсальными источниками питания для любой, даже особо требовательной к качеству напряжения нагрузки.

Купить инверторные стабилизаторы «Штиль» можно в сети магазинов «Электромастер» и в нашем интернет-магазине.

Описание стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения — это устройства для автоматического поддержания постоянства значения электрического напряжения на входах приёмников электрической энергии (стабилизатор напряжения) или силы тока в их цепях (стабилизатор тока) независимо от колебаний напряжения в питающей сети и величины нагрузки. Стабилизатор напряжения обеспечивает нагрузку стабилизированным напряжением только в том случае, если сетевое напряжения находится в определённых пределах. Если сетевое напряжение выйдет за эти пределы (значительные превышения напряжения, равно как его кратковременные глубокие провалы или полное отсутствие), стабилизатор отключит питаемые электроприборы и они обесточатся.

Стабилизаторы напряжения бывают одно- и трёхфазные с мощностями от 100 ВА до 250 кВА и выше.

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения бывают следующих типов:

Феррорезонансные. Были разработаны в середине 60 годов прошлого века, действие их основано на использовании явления магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей. Применялись такие устройства для стабилизации напряжения питания бытовой техники (телевизор, радиоприёмник, холодильник и т.п.).

Достоинства феррорезонансных стабилизаторов: высокая точность поддержания выходного напряжения (1-3%), высокая (для того времени) скорость регулирования. Недостатки: повышенный уровень шума и зависимость качества стабилизации от величины нагрузки.

Современные феррорезонансные стабилизаторы лишены этих недостатков, но стоимость их равна или выше стоимости ИБП (Источника Бесперебойного Питания) на такую же мощность. Вследствие этого феррорезонансные стабилизаторы широкого распространения в качестве бытовых не получили.

Электромеханические. В 60-80-е годы прошлого века для регулирования напряжения применялись автотрансформаторы с ручным регулированием выходного напряжения, вследствие чего приходилось постоянно следить за прибором, показывающим выходное напряжение (стрелочный или светящаяся линейка) и, при необходимости, вручную выставлять номинальное. В настоящее время коррекция выходного напряжения осуществляется автоматически, с помощью электродвигателя с редуктором.

Достоинство таких электромеханических стабилизаторов — высокая точность поддержания выходного напряжения (2-3%). Недостатки — повышенный уровень шума (шумит двигатель, и практически постоянно, т.к. отслеживается изменение напряжения на (2-4 В) и низкая скорость регулирования из-за инерционности двигателя. При резком увеличении напряжения может кратковременно отключать нагрузку, т.к. напряжение на выходе может превысить максимально допустимое значение. При этом, в большинстве случаев, такая высокая точность не требуется, достаточно 5-7%, как указано в паспортах на самые широкораспространённые бытовые электроприборы общего назначения.

Читайте так же:
Стабилизатор напряжения с защитой по току схема

Получили распространение как дешевые бытовые стабилизаторы.

Электронные (ступенчатого регулирования). Наиболее широкий класс стабилизаторов, обеспечивающих поддержание выходного напряжения с определенной точностью в широких пределах входного напряжения. Принцип стабилизации основан на автоматическом переключении секций трансформатора с помощью силовых ключей (реле, тиристоров, симисторов). В силу ряда достоинств, электронные стабилизаторы напряжения нашли наибольшее распространение на рынке стабилизаторов.

Достоинства: быстродействие, широкий диапазон входного напряжения, отсутствие искажения формы входного напряжения, высокое значение КПД. Недостаток — ступенчатое изменение выходного напряжения, ограничивающее точность стабилизации в пределах 0,9%-7%.

Данные стабилизаторы напряжения – оптимальное соотношение цена/качество при применении в промышленности и быту. Некоторые модели допускают возможность коррекции выходного напряжения в пределах 210-230 В.

Климатическое исполнение

Климатическое исполнение большинства предлагаемых стабилизаторов IP20, они предназначены для установки в помещениях с температурой окружающей среды +5…+35°С, с относительной влажностью воздуха 35-90%, с атмосферой, не содержащей пыли, водяных брызг и т.д. Если в помещении под установку стабилизаторов температура будет опускаться ниже 0°С, возможно исполнение в корпусах с подогревом.

Основные параметры и функции

Диапазон входного напряжения. Наряду с точностью стабилизации, является важнейшей его характеристикой. Этот диапазон состоит из двух категорий:

  • рабочий – когда входное напряжение находится в пределах, при которых на выходе обеспечивается заявленная величина стабилизации, например 220±5%;
  • предельный – когда стабилизатор сохраняет работоспособность, но напряжение на выходе отличается от заявленной величины в большую или меньшую стороны до 15-18%). При напряжении на входе, выходящем за рамки предельного, стабилизатор отключает электроприборы, сам оставаясь подключенным к сети для контроля с возможностью подключения электроприборов вновь в работу при возвращении питающей сети в рабочий (предельный) диапазон напряжений.

Точность стабилизации выходного напряжения зависит от величины входного напряжения, если оно находится в рабочем диапазоне, то точность стабилизации составляет 0,9-5% в зависимости от модели стабилизатора.

Перегрузочная способность – способность выдерживать кратковременные перегрузки от электроприборов, имеющих высокие пусковые токи (например, электродвигатель погружного насоса, холодильника и т.п.).

Защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе. В случае перегрузки стабилизатора напряжения, когда со стабилизатора начинает сниматься мощность на 5-50% превышающая номинальную в течение продолжительного периода времени (от 0,1сек. до 1мин. или немного более), срабатывает система защиты (время срабатывания защиты зависит от величины перегрузки), которая отключит стабилизатор и тем самым предотвратит его выход из строя. При наличии в стабилизаторе напряжения функции однократного повторного включения через 10 сек. после его отключения по перегрузке, он снова включится. Если перегрузка при повторном включении стабилизатора отсутствует, то стабилизатор продолжает штатно работать. В случае короткого замыкания в цепи подключенных к стабилизатору электроприборов, стабилизатор отключится. После чего обязательно необходимо выявить и устранить причину короткого замыкания и только потом включить стабилизатор.

Система контроля выходного напряжения. В случае выхода стабилизатора напряжения из строя или мгновенного увеличения входного напряжения такая система отключает электроприборы от стабилизатора и предотвратит их выход из строя.

Регулировка выходного напряжения. Наличие в некоторых моделях стабилизаторов возможности регулирования выходного напряжения в диапазоне 210-230В, что помогает решить одновременно несколько проблем:

  • возможно установить на выходе стабилизатора западные стандарты напряжения 230В для импортных электроприборов. Без подобной функции стабилизатор постоянно будет выходить за заданный для данных электроприборов нижний диапазон напряжения, что может вызвать сбои в их работе;
  • для ламп накаливания можно установить напряжение около 210В, что значительно увеличит срок их службы, световой же поток останется в пределах, заявленных производителем.

Автоматическое включение стабилизатора напряжения при возврате входного напряжения в установленный диапазон. Т.к. стабилизатор отключает нагрузку в случае выхода входного напряжения за установленные пределы, он должен автоматически включаться и подключать нагрузку, если входное напряжение вернулось в установленный диапазон, иначе придётся следить за сетевым напряжением, включать стабилизатор напряжения вручную.

Наличие на входе и выходе стабилизатора напряжения фильтров подавления импульсных помех. Это полезная функция, которая защитит электроприборы от помех в радиочастотном диапазоне.

Подробнее о принципах работы стабилизаторов напряжения конкретного производителя Вы можете прочитать в соответствующем разделе.

Как выбрать стабилизатор напряжения в квартиру для бытовой техники

Здесь речь пойдет о стабилизаторах напряжения в квартиру. Если же вы проживаете в частном доме (в коттедже, на даче), то ознакомьтесь лучше вот с этой статьей, так как электрическая сеть в загородной местности все-таки имеет свою специфику.

Прежде чем приступать к выбору конкретной модели, неплохо было бы задать себе вопрос: а нужен ли стабилизатор напряжения в квартире? Может, достаточно сетевого фильтра или реле напряжения?

Так нужен стабилизатор или нет?

Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно померять напряжение в розетке в разное время суток. Особенно в вечернее, когда большинство жителей вашего дома приходят с работы и включают свои чайники, микроволновки и сварочные инверторы.

В соответствии с требованиями Международной электротехнической комиссии IEC 60038:2009 (ГОСТ 29322-2014), напряжение бытовой сети должно лежать в диапазоне 230В±10%. Но так как на данный момент во многих регионах до сих пор действуют устаревшие нормы (220В±10%), то фактически «разрешенным» является интервал 198…253 Вольта.

Для получения достоверной картины необходимо проводить замеры напряжения в течении длительного времени. Измерения обязательно должны попадать во все части суток — утро, день, вечер и ночь. Если есть возможность, лучше пригласить специалиста из компании, проводящей энергоаудит. Он установит специальное оборудование, которое соберет и проанализирует информацию за сутки.

Однако, если результаты наблюдений показали наличие продолжительных периодов, когда напряжение превышает 253В или находится ниже 198В, то проблема действительно существует. Но не следует сразу же отправляться в магазин за стабилизатором.

Во-первых, имеет смысл написать жалобу в вашу местную энергоснабжающую организацию, сославшись на несоответствие напряжения стандартам (ГОСТ 29322-2014).

Во-вторых, конкретно ваша бытовая техника, возможно, совсем не критична к величине питающего напряжения.

Бытовая техника, которой все равно

Примерный перечень оборудования, которое без проблем переносит серьезные отклонения сетевого напряжения, представлен ниже.

  • Современные холодильники. Почему так можно узнать здесь.
  • Современные телевизоры. Об этом мы подробно говорили в этой статье.
  • Компьютеры и мониторы. Наличие собственного преобразователя напряжения (импульсного блока питания) сводит к минимуму влияние сетевого напряжения на их работоспособность. Подробнее тут.
  • Активная нагрузка: утюги, щипцы и фены, обогреватели, проточные водонагреватели, электроплиты, сушилки для обуви и т.п. Работать будет в любом случае, правда количество выделяемого тепла находится в квадратичной зависимости от напряжения.
  • Звуковоспроизводящая аппаратура: музыкальные центры, домашние кинотеатры, усилители, электрические звонки и прочее. Аудиофилы со мной, конечно же, не согласятся. На эту тему даже есть отдельная статья.
  • Светодиодные лампы. Благодаря встроенному в лампу драйверу тока, яркость свечения не зависит от питающего напряжения.
Читайте так же:
Стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием

Приборы, чувствительные к питающему напряжению

А эта бытовая техника плохо реагирует на колебания напряжения в сети. В запущенных случаях возможен выход из строя.

  • Кондиционеры и пылесосы. В этих приборах стоят асинхронные двигатели, которые при пониженном напряжении* начинают жрать ток больше положенного, из-за чего обмотки двигателя сильно разогреваются. В таких случаях вся надежда ложится на тепловое реле. Если оно не обесточит схему, то из-за сильного перегрева возможна поломка. А если двигатель все-таки стартанет, то работать будет не на полную мощность.
  • Старые холодильники. Имеют точно такой же недостаток, как и кондиционеры. При низком напряжении в сети двигатель гудит и перегревается.
  • Древние телевизоры. От перепадов сетевого напряжения меняется размер растра и яркость изображения. Но таких телевизоров сейчас почти не осталось.
  • Люминесцентные и энергосберегающие лампы. При пониженном напряжении могут не зажжеться.
  • Лампы накаливания. Яркость свечения очень сильно зависит от величины напряжения в сети: снижение напряжения всего на 10% приводит к 25%-ому снижению яркости, а при 180 вольтах 60-ваттная лампочка превращается в 25-ваттную.
  • Микроволновые печки. При понижении напряжении питания мощность СВЧ-излучения падает настолько, что микроволновкой фактически становится невозможно пользоваться.
  • Стиральные машины. При понижении напряжении ниже критичного уровня, контроллер останавливает программу стирки и выводит соответствующую ошибку на индикатор. В старых стиралках «без мозгов» может сгореть двигатель.
  • Посудомоечные машины. При «неправильном» напряжении в розетке просто не включатся.
  • Навороченные бойлеры. Напичканные электроникой бойлеры просто отключаются при выходе напряжения за допустимые пределы.

*под «пониженным напряжением» понимается напряжение 180В или ниже.

Выбор стабилизатора

Если стабилизатор все-таки необходим, то прежде, чем отправляться в магазин следует хотя бы немного изучить матчасть. Не стоит полагаться на слащавых продавцов, которым, по сути, плевать, как оно потом будет работать. Гораздо надежнее будет самому во всем разобраться и сделать осознанный выбор. Ниже представлена вся необходимая информация о том, как выбрать стабилизатор напряжения для квартиры.

Итак, подбор конкретной модели квартирного стабилизатора напряжения можно разбить на три этапа — выбор типа устройства и количества фаз, а также нахождение минимально необходимой мощности. Остановимся на этих этапах подробнее.

Тип стабилизатора

Современные стабилизаторы бывают 4 типов*:

  1. Релейные. Наиболее дешевые приборы, имеющие ступенчатую регулировку. Явный недостаток только один — щелкает во время работы (подробнее см. здесь).
  2. Электромеханические (они же сервоприводные или «латерные»). Работают по принципу ЛАТРа, имеют плавную регулировку, но наименьшую скорость реакции. Требуют тех. обслуживания раз в год-полтора.
  3. Электронные (они же симисторные или тиристорные). Бесшумные и быстрые, но дорогие и не слишком надежные. Регулировка выходного напряжения — ступенчатая.
  4. Двойного преобразования. Наиболее дорогостоящие, но обладающие максимальной точностью стабилизации и фильтрации от входных помех. Подходит для лабораторного и медицинского оборудования. Применение в быту нецелесообразно.

*Раньше, в советские времена, были еще феррорезонансные стабилизаторы, но такую экзотику мы даже не будем рассматривать. Их время безвозвратно прошло.

Электромеханические стабилизаторы всем хороши: недорогие, свет не моргает во время переключения, надежные и простые как три копейки. Но я бы все равно не стал их рекомендовать, т.к. они требуют периодического обслуживания (замена токосъемных щеток), а это дополнительные временнЫе и финансовые затраты. В электродинамических стабилизаторах проблема износа графитовых щеток решена их заменой на износостойкий ролик, но и цена на устройства такого типа существенно возросла.

В стабилизаторах с двойным преобразованием выходное напряжение формируется схемой стабилизатора. Благодаря такому схемотехническому решению обеспечивается максимальная точность стабилизации — 1% и даже выше. У сетевых помех также нет шансов просочиться к защищаемой нагрузке. Отличные стабилизаторы, но цена… Покупать такой для дома — это все равно, что стрелять из пушки по воробьям.

Стабилизаторы электронного типа, в принципе, годятся для домашнего применения. Быстрые, бесшумные, не требуют никакого оперативного вмешательства. Но, на мой взгляд, пока все-таки дороговаты. Думаю, лучше подождать, пока мощные симисторы существенно подешевеют.

Исходя из своего опыта работы, могу сказать, что наиболее подходящим вариантом для квартирной техники является стабилизатор релейного типа. Качественные реле обеспечивают хорошую наработку на отказ и очень высокую скорость переключения (порядка 20 мс), что ничуть не хуже, чем у электронных стабилизаторов. Несомненный плюс стабилизаторов на реле — полное отсутствие каких-либо искажений входного синуса, что очень ценится аудиофилами и прочими эстетами.

При этом схемотехника релейных стабилизаторов проще, чем у электронных, так как исключаются дополнительные схемы защиты и теплоотвода нежных тиристоров/симисторов. В конечном итоге это положительным образом сказывается на надежности устройства в целом и его цене.

Чтобы не быть голословным, привожу сравнительную стоимость одного киловатта выходного (стабилизированного) напряжения для стабилизаторов разного типа:

Тип стабилизатораСтоимость киловатта
Релейныйот 850 руб
Электромеханическийот 1050 руб
Электронныйот 3000 руб
Двойного преобразованияот 5000 руб

Учитывая вышесказанное, вывод очевиден — идеальным вариантом для квартиры является релейный стабилизатор.

Количество фаз

С принципом действия определились, теперь надо решить, сколько должно быть фаз у стабилизатора напряжения 220В для квартиры.

Тут вообще все просто: для бытовой техники однозначно нужен однофазный стабилизатор. В нормальных квартирах просто не бывает трехфазных потребителей.

По правде говоря, в негазифицированных домах иногда можно увидеть большую мощную 4-х конфорочную плиту, рассчитанную на 3-фазное подключение. Под нее в квартиру делают отдельный вводной кабель и монтируют специальную нестандартную розетку на кухне. Но, понятное дело, такую электроплиту нет смысла питать стабилизированным напряжением.

Какая мощность нужна?

Итак, теперь самый главный вопрос: какой мощности покупать стабилизатор в квартиру?

В целом тут все очень индивидуально и зависит от вашей бытовой техники, ее мощности и количества. Если вы хотели бы поставить стабилизатор только на освещение, то хватит каких-нибудь 500-600 Вт. А если есть необходимость запитать через стабилизатор всю квартиру, то тут уже понадобится прибор мощностью 10-15 или даже 20 кВт.

Чтобы не переплачивать за лишние киловатты, придется немного потрудиться и произвести некоторые вычисления.

Алгоритм расчета мощности стабилизатора напряжения в квартиру следующий:

  1. Необходимо просуммировать номинальные мощности всех устройств в квартире. Точные значения мощности можно взять из паспорта к устройству или поискать на корпусе. Ориентировочные значения мощностей приведены в таблице 1 (см. ниже).
  2. Определить прибор, обладающий наибольшей пусковой мощностью (скорее им окажется кондиционер или электромясорубка). Вычислить для этого прибора разницу между пиковой и номинальной мощностью. Прибавить полученную разницу к значению, полученную в п.1.
  3. Полученное в предыдущем пункте значение необходимо умножить на 1.2.

Таблица 1. Приблизительные значения потребляемой мощности для современной бытовой техники.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector