Главная > Хитрости электрика > Что дает стабилизатор. Стабилизаторы напряжения: типы, достоинства, выбор


Что дает стабилизатор. Стабилизаторы напряжения: типы, достоинства, выбор




Качество электроэнергии в наших сетях оставляет желать лучшего. Она часто не соответствует ГОСТУ: резко скачет и колеблется напряжение, появляются высоковольтные импульсы и помехи высокой частоты.

Это может отрицательно сказаться на бытовой технике, поэтому необходимо приобрести стабилизатор напряжения, что можно сделать с помощью сайта profstab.ru .

Что такое стабилизатор

Современная бытовая техника облегчает множество довольно тяжелых, но необходимых операций в доме и делает жизнь комфортнее. Речь идет о стиральной машине, холодильнике, пылесосе, посудомоечной машине, телевизоре, компьютере и т.п.

Однако проблемы с электропитанием может им сильно навредить – попросту сломать, причем так, что починке они подлежать не будут. То есть, урон владельцам будет нанесен не только моральный, но и материальный – стоит хорошая техника немало.

Жалобы поставщику электроэнергии вряд ли принесут желаемый результат – только лишние нервы и потерю времени.

Спасти от таких рисков может особый прибор – стабилизатор напряжения. С его помощью домашняя электросеть всегда будет стабильной.

Типы

Существует несколько видов стабилизаторов напряжения:

  • ступенчатые, созданные на основе обычного трансформатора, поэтому имеющие твердотельные или механические реле. Стабилизация происходит таким образом – ток поступает на первичную обмотку, а снимается выходное напряжение со вторичной (напряжение переключает реле). Показатель переключения довольно слабый, но зато такие приборы сейчас самые распространенные, потому что дешевые;
  • электромеханические — тоже имеется трансформатор, но витки вторичной обмотки переключает специальная щетка, которая по ней перемещается. Эти устройства дороже первых, но они отличаются надежностью. При этом реакция на скачки напряжения у них не мгновенная, поэтому не всегда сглаживаются;
  • феррорезонансные – редко применяются в быту в силу значительных габаритов. Но они самые точные и надежные, поэтому их спокойно можно использовать вместе с дорогой и очень чувствительной техникой;
  • приборы на базе двойного преобразования тока – тоже весьма недешевые, но могут похвастаться эффективностью. Они преобразуют переменный ток в постоянный, и наоборот. Таким образом сглаживаются самые мелкие колебания напряжение.

Самым приемлемым вариантом для жилища являются электромеханические стабилизаторы.

Стабилизатор сетевого напряжения 220В - это устройство, которое выравнивает напряжение из питающей сети, до определенного значения, и отдаёт потребителям стабильные 220 вольт, независимо от скачков и просадок на линии. Установка такого прибора обеспечит защиту электрических приборов от ненормальных режимов работы, таких как и высокий или низкий его уровень. В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип работы стабилизаторов напряжения, а также разновидности данных устройств и область их применения.

Определение

Стабилизатор напряжения (СН) - это устройство, предназначенное для преобразования входного нестабильного напряжения из электросети: заниженного, завышенного или с периодическими скачками, в стабильное по величине на выходе устройства и подключенных к нему электроприборах.

Перефразируем для чайников: стабилизатор делает так, чтобы для подключенных к нему приборов напряжение всегда было одинаковым и близким к 220В независимо от того, каким оно поступает на его вход: 180, 190, 240, 250 Вольт или вообще плавает.

Отметим, что 220В или 240В это стандартная величина для РФ, Беларуси, Украины и так далее. Но в некоторых странах ближнего и дальнего зарубежья оно может быть другим, например 110В. Соответственно «наши» стабилизаторы там работать не будут.

Стабилизаторы бывают разных : как для работы в цепях постоянного тока (линейные и импульсные, параллельного и последовательного типов), так и для работы в цепях переменного тока. Последние часто называют «стабилизаторы сетевого напряжения» или просто «стабилизаторы 220В». Если говорить простым языком, то такие стабилизаторы подключают к электросети, а уже к нему подключают потребители.

В быту СН используют для защиты как отдельных приборов, например, для холодильника или компьютера, так и для защиты всего дома, в этом случае мощный стабилизатор устанавливается на ввод.

Классификация

Конструкция стабилизаторов зависит от физических принципов, на которых они работают. В связи с этим они подразделяются на:

  • электромеханические;
  • феррорезонансные;
  • инверторные;
  • полупроводниковые;
  • релейные.

По количеству фаз могут быть однофазными и трехфазными. Большой диапазон мощностей позволяет выпускать стабилизаторы как для дома, так и для небольших бытовых приборов:

  • для телевизора;
  • для газового котла;
  • для холодильника.

Так и для для крупных объектов:

  • промышленных агрегатов (например, трехфазные промышленные стабилизаторы Сатурн);
  • цехов, зданий.

Стабилизаторы достаточно энергоэффективны. Потребление электроэнергии составляет от 2 до 5%. Некоторые стабилизирующие устройства могут иметь дополнительные защиты:

  • от ;
  • от ;
  • от ;
  • от перепадов частоты.

Принцип действия

Стабилизаторы напряжения бывают разных типов, каждый из которых отличается принципом регулирования. Эти отличия мы рассмотрим далее. Если обобщить принцип работы и структуру всех типов, то стабилизатор сетевого напряжения состоит из 2 основных частей:

  1. Система управления - отслеживает уровень входного напряжения и даёт команду силовой части увеличить или уменьшить его, чтобы на выходе получились стабильные 220В в пределах установленной погрешности (точности регулирования). Эта погрешность лежит в пределах 5-10% и у каждого прибора отличается.
  2. Силовая часть - в сервоприводных (или сервомоторных), релейных и электронных (симисторных) - это автотрансформатор, с помощью которого входное напряжение повышается или понижается до нормального уровня, а в инверторных стабилизаторах, или как их еще называют «с двойным преобразованием» - используется инвертор. Это устройство, которое состоит из генератора (ШИМ-контроллер), трансформатора и силовых ключей (транзисторов), которые пропускают или отключают ток через первичную обмотку трансформатора, формируя выходное напряжение нужной формы, частоты и, что самое главное - величины.

Если напряжение на входе в норме, то у некоторых моделей стабилизаторов есть функция «байпас» или «транзит», когда входное напряжение просто подаётся на выход до тех пор, пока не выйдет из заданного диапазона. Например, от 215 до 225 вольт будет включен «байпас», а при больших колебаниях, допустим, при просадке до 205-210В - система управления переключит цепь на силовую часть и начнет регулировку, повысит напряжение и на выходе будут уже стабильные 220В с заданной погрешностью.

Плавная и самая точная регулировка выходного напряжения у инверторных СН, на втором месте - сервоприводные, а у релейных и электронных регулировка происходит ступенчато, и точность зависит от количества ступеней. Как упоминалось выше, лежит в пределах 10%, чаще около 5%.

Кроме упомянутых выше двух частей в стабилизаторе напряжения 220В есть и блок защиты, а также источник вторичного электропитания для цепей системы управления, тех же защит и других функциональных элементов. Общее устройство наглядно демонстрирует картинка ниже:

В то же время схема работы в простейшей форме выглядит так:

Вкратце рассмотрим, как работают стабилизаторы напряжения основных типов.

Релейные

В релейном стабилизаторе регулирование происходит за счет переключения реле. Эти реле замыкают определенные контакты трансформатора, повышая или понижая выходное напряжение.

Контролирующим органом выступает электронная микросхема. Элементы на ней сравнивают опорное и сетевое напряжение. При несоответствии отдается сигнал переключающим реле на подключение повышающих или понижающих обмоток автотрансформатора.

Релейные СН обычно регулируют электроэнергию в пределах ± 15% с точностью на выходе от ± 5% до ± 10%.

Преимущества релейных стабилизаторов:

  • дешевизна;
  • компактность.

Недостатки:

  • медленная реакция на колебания напряжения;
  • небольшой срок службы;
  • низкая надежность;
  • при переключениях возможны кратковременное отключение питания приборов;
  • неспособны выдерживать перенапряжения;
  • шум, щелчки при переключениях.

Сервоприводные

Основные элементы сервостабилизаторов это автотрансформатор и сервомотор. При отклонении напряжения от нормы контроллер отдает сигнал сервомотору, который переключает нужные обмотки автотрансформатора. В итоге применения такой системы обеспечивается плавное регулирование и точность до 1% от общего диапазона.

В сервоприводном СН один конец первичной обмотки трансформатора подключен к жесткому ответвлению автотрансформатора, а второй конец первичной обмотки подключен к подвижному контакту (графитовой щетке), который передвигается серводвигателем. Один вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к входному источнику питания, а второй вывод подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Плата управления сравнивает входное и опорное напряжение. При любых отклонениях от заданных вступает в работу сервопривод. Он перемещает щетку по ответвлениям автотрансформатора. Серводвигатель будет продолжать работать, пока разность между опорным и выходным напряжением станет равным нулю. Весь этот процесс, от поступления электроэнергии плохого качества до выхода стабилизированного тока, проходит за десятки миллисекунд и ограничен скоростью перемещения щетки сервоприводом.

Сервоприводные стабилизаторы сетевого напряжения производят в различном исполнении.

  1. Однофазные. Состоят из одного автотрансформатора и одного сервопривода.
  2. Трехфазные. Подразделяются на два типа. Сбалансированные – имеют три трансформатора и один сервопривод и одну цепь управления. Регулирование осуществляется на всех трех фазах одновременно. Используются для защиты трехфазных электрических аппаратов, станков, приборов. Несимметричные – имеют три автотрансформатора, три серводвигателя и три цепи управления. То есть стабилизация происходит в каждой фазе, независимо друг от друга. Область применения: защита электрооборудования зданий, цехов, промышленных объектов.

Достоинства сервоприводных стабилизирующих устройств:

  • быстродействие;
  • высокая точность стабилизации;
  • высокая надежность;
  • стойкость к перенапряжениям;

Недостатки:

  • нуждаются в периодическом обслуживании;
  • требуют минимальных навыков настройки устройства.

Инверторные

Основным отличием этого типа СН является отсутствие подвижных частей и трансформатора. Регулирование напряжения осуществляется методом двойного преобразования. На первом этапе входной переменный ток выпрямляется и проходит через фильтр пульсаций, состоящий из . После этого выпрямленный ток поступает на инвертор, где опять преобразуется в переменный и подаётся в нагрузку. При этом выходное напряжение стабильно как по величине, так и по частоте.

В следующем ролике вы узнаете о принципе работы одного из вариантов реализации преобразователя напряжения из 12В постоянного тока, в 220В переменного тока. Который от инверторного стабилизатора напряжения отличается в первую очередь входным напряжением, в остальном принцип работы во многом похож и видео позволит понять как работает этот тип устройств:

Достоинства:

  • быстродействие (самое высокое из перечисленных);
  • большой диапазон регулируемого напряжения (от 115 до 300В);
  • высокий коэффициент полезного действия (более 90%);
  • бесшумная работа;
  • малые габариты;
  • плавное регулирование.

Недостатки:

  • уменьшение диапазона регулирования при увеличении нагрузки;
  • высокая стоимость.

Вот мы и рассмотрели, как работает стабилизатор напряжения, для чего он нужен и где применяется. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы

Стабилизаторы напряжения приобретают не от хорошей жизни, и раз вы это сделали, то у вас, скорее всего уже есть или были проблемы с напряжением.

Стандартный уровень напряжения согласно норм, должен быть 230 вольт (не 220, как многие до сих пор считают).

Но в зависимости от места проживания (протяженность и загруженность линий электропередач) и возможных аварий в электросетях (обрыв нулевого провода, перегрузка), напряжение может быть либо стабильно заниженным-повышенным, либо просто ”скакать” в произвольных величинах.

Когда приобретается маленький аппарат для защиты одного конкретного прибора – компьютер, холодильник, телевизор, котел, то с подключением проблем не возникает.

На стабилизаторе имеется вилка и розетка. Тут разберется даже школьник.

А вот если вы хотите установить мощный аппарат, для защиты электроприборов всего дома одновременно, тогда придется повозиться со схемой подключения.

Что нужно для подключения

Помимо самого стабилизатора, вам понадобится ряд дополнительных материалов:


Сечение провода должно быть точно таким же, как и на вашем вводном кабеле, который приходит на рубильник или автомат главного ввода. Так как через него будет идти вся нагрузка дома.

Данный выключатель в отличие от простых, имеет три состояния:

1 включен потребитель №1 2 выключено 3 включен потребитель №2

Можно использовать и обычный модульный автомат, но при такой схеме, если понадобится отключиться от стабилизатора, придется каждый раз полностью обесточивать весь дом и перекидывать провода.

Есть конечно же режим байпас или транзит, но чтобы перейти на него, нужно соблюдать строгую последовательность. Подробнее об этом будет сказано ниже.

С данным переключателем, вы одним движением целиком отсекаете агрегат, а дом остается со светом напрямую.


Вы должны четко понимать, что стабилизатор напряжения устанавливается строго до электросчетчика, а не после него.

Ни одна энергоснабжающая организация вам не разрешит подключиться по другому, как бы вы не доказывали, что тем самым, кроме эл.оборудования в доме, вы хотите защитить и сам прибор учета.

Стабилизатор имеет свой холостой ход и также потребляет эл.энергию, даже работая без нагрузки (до 30Вт/ч и выше). И эта энергия должна быть учтена и подсчитана.

Второй важный момент – крайне желательно, чтобы в схеме до места подключения прибора стабилизации было либо УЗО, либо дифф.автомат.

В ниже описываемом способе как раз и будет рассматриваться такой вариант. Ведь очень часто эти аппараты вешают на стене в комнатах, прихожих, в свободном доступе для прикосновения.

А пробой обмоток трансформатора на корпус, не такая уж и редкая вещь.

Инструкция по подключению в щитке

Первым делом монтируете в электрощитке, сразу после вводного автомата трехпозиционный переключатель.


Вдруг он у вас вышел из строя или нужно провести какие либо ревизионные работы. Не будете же каждый раз откидывать провода и обесточивать всю квартиру.



Выбираете место установки стабилизатора напряжения. Ставить где попало его тоже нельзя. Существуют определенные правила, которых следует придерживаться.

Прокладываете от щитка до этого места два кабеля ВВГнГ-Ls.

Каждый из них желательно промаркировать и сделать соответствующие надписи с обоих концов:

  • вход на стабилизатор


Снимаете изоляцию с жил и сначала подключаете кабель в электрощитке. Фазу с того провода, что идет на вход стабилизатора, подсоединяете к выходным зажимам вводного автомата.

Далее разбираетесь с кабелем стабилизатор-выход. Фазную жилу (пусть это будет белый провод), подключаете к контакту №2 на трехпозиционном выключателе.

Ноль и землю с обоих кабелей сажаете на соответствующие шинки.

Теперь нужно подать фазу непосредственно с вводного автомата на трехпозиционный. Зачищаете монтажный провод ПУГВ, оконцовываете жилы наконечниками НШВИ и заводите его с фазного выхода вводного автомата на зажим №4 выключателя.

Все что остается сделать в щитке – запитать все автоматы с клеммы №1 трехпозиционника.

Проделываете эту операцию опять же гибкими монтажными проводами.

Таким образом по схеме вы подали фазу с вводного автомата на 3-х позиционный, а уже далее через его контакты распределили нагрузку, путем подключения через стабилизатор (контакт №2-№1) и напрямую без него (контакт №4-№1).

В вашем конкретном случае данные номера контактов могут не совпадать с указанными здесь цифрами! Обязательно уточняйте все в инструкции или в паспорте на автомат.

Подключение стабилизатора

Теперь переходим к непосредственному подключению самого стабилизатора. Для того, чтобы подобраться к его контактам, может понадобиться снять внешнюю крышку.

Пропускаете два кабеля (вход и выход) через отверстия и зажимаете под клеммы по следующей схеме:

  • фазную жилу входного кабеля стабилизатора затягиваете на клемме ВХОД (Lin)
  • нулевую жилу (синего цвета) к клемме N (Nin)
  • заземляющую жилу к винтовому зажиму с обозначением ”земля”

Кстати, отдельной клеммы ”земля” может и не быть. Тогда данную жилу закручиваете под винт на самом корпусе аппарата.

Есть модели с клеммниками всего под 3 провода. В них назад возвращается только фаза.

Ноль на питание электроприборов берется с общего щитка.

Теперь когда вы подали напряжение от щитка до стабилизатора, вам нужно вернуть это напряжение, но уже стабилизированное обратно в общий щит.

Для этого подсоединяете кабель - выход со стабилизатора.

  • его фазную жилу к зажиму ВЫХОД (Lout)
  • нулевую к N (Nout)
  • жилу заземления, туда же где и заземляющая жила от входного кабеля

Еще раз визуально проверяете всю схему и закрываете крышку.

Проверка схемы

Первое включение нужно осуществлять без нагрузки. То есть все автоматы кроме вводного и того, что идет на стабилизатор должны быть отключены.

Запускаете его на холостой ход и контролируете работу. Входные и выходные параметры, нет ли посторонних шумов или писка.

Также не помешает проверить правильность и точность тех.данных, что высвечиваются на электронном табло.

Если у вас дома трехфазная сеть 380В, то для такого подключения рекомендуется использовать 3 однофазных стабилизатор напряжения, с подключением каждого по отдельной фазе.

Более подробно о преимуществах трехфазных и однофазных аппаратов и когда какой нужно выбирать, можно ознакомиться в статье ” ”.

Ошибки подключения

1 Неправильное расположение и место установки

У вас может быть все идеально подключено и соблюдена схема, но стабилизатор будет постоянно греться и отключаться, либо на его табло выскакивать ошибки.

2 Подключение через простой автомат, а не трехпозиционный

Безусловно, данный пункт и ошибкой то трудно назвать. Тем более 90% потребителей именно так и делают.

Однако, этот выключатель может реально спасти ваш прибор от выхода из строя.

Дело в том, что переключение стабилизатора напряжения из обычного режима в режим “транзит”, должно выполняться с определенной последовательностью.

Сначала вы отключаете автоматы на панели стабика.

Потом сам переключатель переводите в положение ТРАНЗИТ или БАЙПАС.

И только затем снова включаете автоматы.

Многие забывают об этом и делают переключение под нагрузкой. Что в итоге приводит к поломкам.

С 3-х позиционным автоматом такое исключено. Вы автоматически переключаете напряжение, без каких либо манипуляций на стабилизаторе. И все это одной клавишей!

Никакой последовательности запоминать не нужно. Так что данную процедуру можно смело доверять любому члену семьи.

3 Использование для подключения кабеля меньшего сечения чем вводной

Вы можете выбирать меньшее сечение, только когда запитываете отдельные электроприемники.

Если же у вас на стабилизаторе сидит весь дом, то будьте добры соблюдать параметры по вводу согласно всей общедомовой нагрузке.

4 Отсутствие наконечников на многожильных проводах

Почему-то многие забывают, что зачастую через стабилизатор проходит вся нагрузка вашего дома. Ровно такая же как и на вводом автомате.

При этом в электрощите все провода обжаты, даже на выключателях освещения с минимальными токами, а вот на клеммниках стабилизатора или его автоматах, постоянно можно встретить голый провод просто поджатый винтом.

Поэтому не скупитесь, и заранее вместе с аппаратом приобретайте соответствующие наконечники.

5 Выбивает общий автомат в щитке

Иногда после подключения стабилизатора, начинает выбивать вводной автомат. При этом без стабилизатора, все нормально и ничего не отключается.

Многие сразу грешат на неправильную схему подключения или дефект аппарата. Везут его на гарантийный ремонт и т.п.

А причина может быть совсем в другом. Если у вас через чур низкое напряжение 150-160В, то при его повышении до стандартных 220-230В, ток в сети значительно вырастет.

Отсюда и все проблемы. Обращайте на это внимание, прежде чем нести его обратно в магазин.

В статье расскажем что такое стабилизатор напряжения, применение, как работает и его различные типы с принципиальными схемами, а также мы поможем вам в выборе стабилизатора напряжения.

Применение стабилизаторов напряжения стало необходимостью для каждого дома. Различные типы стабилизаторов напряжения доступны в настоящее время с различными функциями и работами. Последние достижения в технологии, такие как микропроцессорные чипы и силовые электронные устройства, изменили стабилизаторы напряжения. Теперь они полностью автоматические, интеллектуальные и оснащены множеством дополнительных функций. Они также имеют сверхбыструю реакцию на колебания напряжения и позволяют своим пользователям дистанционно регулировать требования к напряжению, включая функцию пуска или выключения. Большой выбор стабилизаторов напряжения вы можете посмотреть и приобрести на Алиэкспресс, выбирайте любой подходящий.

Что такое стабилизатор напряжения

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

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

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения). Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне. Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Мы можем увидеть различные типы стабилизаторов напряжения, доступных на рынке. Аналоговые и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения доступны от многих производителей. Благодаря растущей конкуренции и повышению осведомленности о безопасности устройств. Эти стабилизаторы напряжения могут быть однофазными (выход 220-230 вольт) или трехфазными (выход 380/400 вольт) в зависимости от типа применения. Регулирование желаемой стабилизированной мощности осуществляется методом понижения и повышения напряжения в соответствии с его внутренней схемой. Трехфазные стабилизаторы напряжения доступны в двух разных моделях, то есть моделях с сбалансированной нагрузкой и моделях с несбалансированной нагрузкой.

Они доступны в различных рейтингах и диапазонах
КВА. Стабилизатор напряжения нормального диапазона может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 200-240 вольт с усилением 20-35 вольт при питании от входного напряжения в диапазоне от 180 до 270 вольт. Принимая во внимание, что широкий диапазон стабилизатора напряжения может обеспечить стабилизированное напряжение 190-240 вольт с повышающим сопротивлением 50-55 вольт при входном напряжении в диапазоне от 140 до 300 вольт.

Они также доступны для широкого спектра применений, таких как специальный стабилизатор напряжения для небольших устройств, таких как телевизор, холодильник, микроволновые печи, для одного огромного устройства для всей бытовой техники.

В дополнение к своей основной функции стабилизаторы текущего напряжения оснащены многими полезными дополнительными функциями, такими как защита от перегрузки, переключение нулевого напряжения, защита от изменения частоты, отображение отключения напряжения, средство запуска и остановки выхода, ручной или автоматический запуск, отключение напряжения и так далее.

Стабилизаторы напряжения являются очень энергоэффективными устройствами (с эффективностью 95-98%). Они потребляют очень мало энергии, которая обычно составляет от 2 до 5% от максимальной нагрузки.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

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

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


Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Помните, нет ничего более важного для электронного устройства, чем отфильтрованный, защищенный и стабильный источник питания. Правильное и стабилизированное напряжение питания очень необходимо, чтобы устройство выполняло свои функции наиболее оптимальным образом. Это стабилизатор напряжения, который обеспечивает то, что устройство получает желаемое и стабилизированное напряжение, независимо от того, насколько сильно колебание. Таким образом, стабилизатор напряжения является очень эффективным решением для тех, кто хочет получить оптимальную производительность и защитить свои устройства от непредсказуемых колебаний напряжения, скачков напряжения и шума, присутствующих в источнике питания.

Как и источник бесперебойного питания, стабилизаторы напряжения также являются активом для защиты электронного оборудования. Колебания напряжения очень распространены независимо от того, где вы живете. Могут быть различные причины колебаний напряжения, такие как электрические неисправности, неисправная проводка, молнии, короткие замыкания и так далее. Эти колебания могут быть в форме перенапряжения или пониженного напряжения.

Эффекты повторяющегося перенапряжения в бытовой технике

  • Необратимые повреждения подключенного устройства
  • Повреждения изоляции обмотки
  • Перебои в нагрузке
  • Перегрев кабеля или устройства
  • Ухудшится срок полезного использования устройства
  • Неисправность оборудования
  • Низкая эффективность устройства
  • Устройство в некоторых случаях может занять дополнительные часы, чтобы выполнить ту же функцию
  • Ухудшить производительность устройства
  • Устройство будет потреблять больше электричества, что может привести к перегреву

Как работает стабилизатор напряжения, принцип работы понижения и повышения напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения. Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения. Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

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

Стабилизация напряжения включает в себя сложение или вычитание напряжения из первичного источника питания. Для выполнения этой функции стабилизаторы напряжения используют трансформатор, который подключен к переключающим реле в различных требуемых конфигурациях. Немногие из стабилизаторов напряжения используют трансформатор, имеющий различные отводы на своей обмотке, для обеспечения различных коррекций напряжения, в то время как стабилизаторы напряжения (такие как Servo стабилизатор напряжения) содержат автоматический трансформатор для обеспечения желаемого диапазона коррекции.

Как работает функция понижения и повышения в стабилизаторе напряжения

Для лучшего понимания обеих концепций мы разделим его на отдельные функции.

Функция понижения в стабилизаторе напряжения

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

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

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

Функция повышения в стабилизаторе напряжения


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

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

Как конфигурация повышения и понижения работает автоматически

Вот пример 02 Stage Voltage Stabilizer. Этот стабилизатор напряжения использует 02 реле (реле 1 и реле 2) для обеспечения стабилизированного источника питания переменного тока для нагрузки в условиях перенапряжения и понижения напряжения.


На принципиальной схеме 02-ступенчатого стабилизатора напряжения (изображенного выше) реле 1 и реле 2 используются для обеспечения конфигурации понижения и повышения во время различных условий колебаний напряжения, то есть перенапряжения и пониженного напряжения. Например — предположим, что вход переменного тока 230 В переменного тока, а требуемый выход также постоянный 230 В переменного тока. Теперь, если у вас есть +/- 25 Вольт понижения & повышения стабилизация, это означает, что ваш стабилизатор напряжения может обеспечить вам постоянное требуемое напряжение (230 В) в диапазоне от 205 В (пониженное напряжение) до 255 В (повышенное напряжение) входного источника переменного тока.

В стабилизаторах напряжения, в которых используются трансформаторы с отводом, точки ответвления выбираются на основе требуемого количества напряжения, которое должно быть подавлено или повышено. В этом случае у нас есть разные диапазоны напряжения для выбора. Принимая во внимание, что в стабилизаторах напряжения, в которых используются автотрансформаторы, серводвигатели вместе со скользящими контактами используются для получения необходимого количества напряжения, которое необходимо стабилизировать или повысить. Скользящий контакт необходим, поскольку автотрансформаторы имеют только одну обмотку.

Различные типы стабилизаторов напряжения

Первоначально на рынке появились ручные / селекторные переключатели напряжения. В этих типах стабилизаторов используются электромеханические реле для подбора желаемого напряжения. С развитием технологий появились дополнительные электронные схемы и стабилизаторы напряжения стали автоматическими. Затем появился Servo стабилизатор напряжения, который способен стабилизировать напряжение непрерывно, без какого-либо ручного вмешательства. Теперь также доступны стабилизаторы напряжения на базе микросхем / микроконтроллеров, которые также могут выполнять дополнительные функции.

Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа:

  • Стабилизаторы напряжения типа реле
  • Servo стабилизаторы напряжения
  • Стабилизаторы статического напряжения

Стабилизаторы напряжения типа реле

В релейных стабилизаторах напряжения напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичного трансформатора в различных конфигурациях для достижения функции понижения и повышения.

Как работает релейный стабилизатор напряжения

Рисунок выше показывает, как стабилизатор напряжения типа реле выглядит изнутри. Он имеет трансформатор с ответвлениями, реле и электронную плату. Печатная плата содержит схему выпрямителя, усилитель, микроконтроллер и другие вспомогательные компоненты.

Электронные платы выполняют сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает любое увеличение или уменьшение входного напряжения выше эталонного значения, он переключает соответствующее реле для подключения требуемого постукивания для функции понижения и повышения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа обычно стабилизируют входные колебания на уровне ± 15% с точностью на выходе от ± 5% до ± 10%.

Использование и преимущества релейных стабилизаторов напряжения

Этот стабилизатор в основном используется для приборов / оборудования с низким номинальным энергопотреблением в жилых / коммерческих / промышленных целях.

  • Они стоят дешевле
  • Они компактны по размеру

Недостатки релейных стабилизаторов напряжения

  • Их реакция на колебания напряжения немного медленнее по сравнению с другими типами стабилизаторов напряжения
  • Они недолговечны
  • Они менее надежны
  • Они не способны выдерживать скачки напряжения, так как их предел допуска на колебания меньше
  • При стабилизации напряжения переход тракта электропитания может обеспечить незначительное прерывание электропитания

Серво стабилизаторы напряжения

В servo стабилизаторах напряжения регулирование напряжения осуществляется с помощью серводвигателя. Они также известны как сервостабилизаторы. Это замкнутые системы.

Как работает серво стабилизатор напряжения?

В системе замкнутого контура отрицательная обратная связь (также известная как ошибка подачи) гарантируется от выхода, чтобы система могла гарантировать, что был достигнут желаемый результат. Это делается путем сравнения выходных и входных сигналов. Если в случае, если желаемый выход превышает / ниже требуемого значения, то регулятором источника входного сигнала будет получен сигнал ошибки (Выходное значение — Входное значение). Затем этот регулятор снова генерирует сигнал (положительный или отрицательный в зависимости от достигнутого выходного значения) и подает его на исполнительные механизмы, чтобы привести выходное значение к точному значению.

Благодаря свойству замкнутого контура стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов используются для приборов / оборудования, которые очень чувствительны и нуждаются в точном входном питании (± 01%) для выполнения намеченных функций.

Рис. 10 — Внутренний вид серво стабилизатора напряжения

Рисунок выше показывает, как серво стабилизатор напряжения выглядит изнутри. Он имеет серводвигатель, автотрансформатор, трансформатор понижения и повышения, двигатель, электронную плату и другие вспомогательные компоненты.

В стабилизаторе напряжения на основе сервопривода один конец первичной обмотки трансформатора понижения и повышения (отвод) подключен к фиксированному ответвлению автотрансформатора, а другой конец первичной обмотки соединен с подвижным рычагом, который контролируется серводвигателем. Один конец вторичной катушки трансформатора
понижения и повышения подключен к входному источнику питания, а другой конец подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Электронные платы выполняют сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает любое увеличение или уменьшение входного напряжения выше контрольного значения, он начинает работать с двигателем, который еще больше перемещает рычаг на автотрансформаторе.

При перемещении рычага на автотрансформаторе входное напряжение на первичной обмотке трансформатора понижения и повышения изменится на требуемое выходное напряжение. Серводвигатель будет продолжать вращаться, пока разность между значением опорного напряжения и выход стабилизатора становится равным нулю. Этот полный процесс происходит за миллисекунды. Современные серво стабилизаторы напряжения поставляются с микроконтроллерной / микропроцессорной схемой управления для обеспечения интеллектуального управления пользователями.

Различные типы серво стабилизаторов напряжения

Различные типы серво стабилизаторов напряжения:

Однофазные серво стабилизаторы напряжения

В однофазных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к переменному трансформатору.

Трехфазные сбалансированные серво стабилизаторы напряжения

В трехфазных стабилизированных стабилизаторах напряжения с сервоуправлением стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам, и общей цепи управления. Выходные данные автотрансформаторов варьируются для достижения стабилизации.

Трехфазные несбалансированные серво стабилизаторы напряжения

В трехфазных несимметричных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и 03 независимым цепям управления (по одной на каждый автотрансформатор).

Использование и преимущества серво стабилизатора напряжения

  • Они быстро реагируют на колебания напряжения
  • Они имеют высокую точность стабилизации напряжения
  • Они очень надежные
  • Они могут выдерживать скачки напряжения

Недостатки серво стабилизатора напряжения

  • Они нуждаются в периодическом обслуживании
  • Чтобы обнулить ошибку, серводвигатель должен быть выровнен. Выравнивание сервомотора требует умелых рук.

Стабилизаторы статического напряжения



Рис. 13 — Статические стабилизаторы напряжения

Статический выпрямитель напряжения не имеет движущихся частей, как в случае серво стабилизаторов напряжения. Для стабилизации напряжения используется силовая электронная схема преобразователя. Эти статические стабилизаторы напряжения имеют очень высокую точность, а стабилизация напряжения находится в пределах ± 1%.

Стабилизатор статического напряжения содержит трансформатор понижения и повышения, силовой преобразователь с изолированным затвором (IGBT), микроконтроллер, микропроцессор и другие необходимые компоненты.


Как работает статический стабилизатор напряжения

Микроконтроллер / микропроцессор управляет IGBT-преобразователем питания для генерации требуемого уровня напряжения с использованием метода «широтно-импульсной модуляции». В методе «Импульсная широтно-импульсная модуляция» преобразователи питания в режиме переключения используют силовой полупроводниковый переключатель (например, MOSFET) для управления трансформатором для получения требуемого выходного напряжения. Это сгенерированное напряжение затем подается на первичную обмотку трансформатора понижения & повышения. Преобразователь мощности IGBT также контролирует фазу напряжения. Он может генерировать напряжение, которое может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе по отношению к входному источнику питания, что, в свою очередь, позволяет ему контролировать, нужно ли добавлять или вычитать напряжение в зависимости от повышения или понижения уровня входного питания.

Рис. 15 — Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения

Как только микропроцессор обнаруживает падение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT, соответственно, генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшился входной источник питания. Это генерируемое напряжение находится в фазе с входным источником питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Понижения & Повышения. Поскольку вторичная катушка трансформатора Понижения & Повышения подключена к входному источнику питания, напряжение, наведенное во вторичной катушке, будет добавлено к входному источнику питания. И поэтому стабилизированное повышенное напряжение будет затем подаваться на нагрузку.

Аналогично, как только микропроцессор обнаруживает повышение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Соответственно, IGBT-преобразователь мощности генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшился входной источник питания. Но на этот раз генерируемое напряжение будет на 180 градусов не в фазе по отношению к входному источнику питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Понижения & Повышения. Поскольку вторичная катушка трансформатора Понижения & Повышения подключена к входному источнику питания, напряжение, которое было наведено во вторичной катушке, теперь будет вычитаться из входного источника питания. И поэтому стабилизированное пониженное напряжение будет подаваться на нагрузку.

Использование / Преимущества статических стабилизаторов напряжения

  • Они очень компактны по размеру.
  • Они очень быстро реагируют на колебания напряжения.
  • Они имеют очень высокую точность стабилизации напряжения.
  • Поскольку нет движущейся части, она почти не требует технического обслуживания.
  • Они очень надежные.
  • Их эффективность очень высока.

Недостатки статического стабилизатора напряжения

Они дорогостоящие по сравнению со своими аналогами.

В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения?

Оба звучат одинаково. Они оба выполняют одинаковую функцию стабилизации напряжения. Однако то, как они это делают, приносит разницу. Основное функциональное отличие стабилизатора напряжения от регулятора напряжения:

Стабилизатор напряжения — это устройство, которое подает постоянное напряжение на выход без каких-либо изменений входного напряжения. В то время как,

Регулятор напряжения — это устройство, которое подает постоянное напряжение на выход без каких-либо изменений тока нагрузки.

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для вашего дома? Руководство по покупке

При покупке стабилизатора напряжения необходимо учитывать различные факторы. В противном случае вы можете столкнуться со стабилизатором напряжения, который может работать хуже или лучше. Чрезмерное выполнение не повредит, но это будет стоить вам лишних долларов. Так почему бы не выбрать такой стабилизатор напряжения, который может удовлетворить ваши требования и сохранить ваш карман тоже.

Различные факторы, которые играют важную роль в выборе стабилизатора напряжения

Различные факторы, которые играют жизненно важную роль и требуют рассмотрения перед выбором стабилизатора напряжения:

  • Требуемая мощность прибора (или группы приборов)
  • Тип прибора
  • Уровень колебаний напряжения в вашем районе
  • Тип стабилизатора напряжения
  • Рабочий диапазон стабилизатора напряжения, который вам нужен
  • Перегрузка по повышению / пониженному напряжению
  • Тип схемы стабилизации / управления
  • Тип монтажа для вашего стабилизатора напряжения

Пошаговое руководство по выбору и покупке стабилизатора напряжения для вашего дома

Вот основные шаги, которые вы должны выполнить, чтобы выбрать лучший выпрямитель напряжения для вашего дома:

  • Проверьте номинальную мощность устройства, для которой вам нужен стабилизатор напряжения. Номинальная мощность указана на задней панели устройства в виде наклейки или фирменной таблички. Это будет в киловаттах (KW). Обычно номинальная мощность стабилизатора напряжения указывается в кВА. Переведите его в киловатт (кВт).

(КВт = кВА * коэффициент мощности)

  • Подумайте о том, чтобы сохранить дополнительную маржу в 25-30% от номинальной мощности стабилизатора. Это даст вам дополнительную возможность добавить любое устройство в будущем.
  • Проверьте предел допуска колебаний напряжения. Если это соответствует вашим потребностям, вы готовы идти вперед.
  • Проверьте требования к монтажу и размер, который вам нужен.
  • Вы можете спросить и сравнить дополнительные функции в одном и том же ценовом диапазоне разных марок и моделей.

Практический пример для лучшего понимания

Предположим, вам нужен стабилизатор напряжения для вашего телевизора. Давайте предположим, что ваш телевизор имеет номинальную мощность 1 кВА. Допустимая надбавка 30% на 1 кВА составляет 300 Вт. Добавляя оба варианта, вы можете приобрести стабилизатор напряжения мощностью 1,3 кВт (1300 Вт) для вашего телевизора.

Самый важный совет при покупке стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения – это довольно интересные приборы. Когда давным-давно, еще в советскую эпоху массового строительства «хрущевок» и «брежневок» такой прибор был почти обязательным соседом телевизора: считалось, что включать «квадратного друга» прямо в розетку чревато. Потом телевизоры все-таки стали включать в сеть «прямо так» - и ничего... Стабилизаторы превратились в реликты – но ненадолго. С появлением в обиходе бытовых компьютеров стабилизаторы вернулись и вновь заняли свое почетное место – на этот раз в виде колодок с несколькими розетками. Зачем же нужны стабилизаторы напряжения и почему они вернулись? Попробуем ответить на этот вопрос...

Зачем они были нужны вчера...

Начнем с того, зачем стабилизаторы напряжения были нужны когда-то... Тут ответ более-менее прост – те, кто заселялся в новые квартиры в 60-70-х годах прошлого века, возможно и сами еще помнят, что в первые несколько месяцев (а то и лет) колебания напряжения в бытовой сети сильно отклонялись от положенных 220 вольт. Что было заметно невооруженным глазом – лампочки время от времени начинали светить вполсилы, а иногда перегорали; изображение на экране черно-белых еще телеприемников при этом тоже бледнело и становилось едва различимым.

Причиной таких неприятностей было, как правило, подключение к сети массы новых потребителей, при котором выходное напряжение с трансформаторных подстанций делилось на сильно большее число – и оттого падало с 220 до 210, а то и 200 вольт. И наоборот – когда потребители от сети массово отключались (например – выключали все, что можно, уходя на работу), то напряжение в сети могло надолго подскочить до 240, а то и 250 вольт.


В таких условиях стабилизаторы напряжения были и в самом деле необходимы. Причем самые первые из них не были даже автоматическими – они представляли собой обычный трансформатор, по внешней обмотке которого надо было вручную перемещать клемму.

Со временем они уступили место феррорезонансным стабилизаторам, а когда в цветных телевизорах стали монтировать импульсные блоки питания, нужда в таких стабилизаторах напряжения и вовсе отпала – благо, что и сильные колебания напряжения в городской электросети ушли в прошлое. Сейчас эти колебания не превышают, как правило 5% , длятся не более минуты и наблюдаются, в основном, в сельской местности.

Зачем они нужны сегодня

Тем не менее, в конце 90-х стабилизаторы напряжения вернулись вновь. Их возвращение было связано с массовым распространением бытовых компьютеров, для которых даже и недолгие колебания напряжения могли оказаться фатальными. На стабилизаторы напряжения вновь возник спрос – и в многочисленных магазинах компьютерных аксессуаров вновь появились многорозеточные колодки...

...которые на самом деле сплошь и рядом стабилизаторами напряжения вовсе не были, поскольку отличались от набора обычных розеток только наличием параллельно вставленного конденсатора (иногда в сочетании с катушкой индуктивности). Который и в самом деле мог «подрезать» отдельные колебания напряжения при общей частоте 50 Гц – но и только. Впрочем, для большинства персональных компьютеров, тоже оснащенных импульсными блоками питания (ИБП), этого было достаточно.


Парадоксально, но факт – как раз самые, на первый взгляд «нежные» приборы – компьютеры и телевизоры - переносят колебания напряжения в сети лучше всего и менее всего нуждаются в настоящих стабилизаторах напряжения.

Тем не менее, электроприборы, которым нужен стабилизатор напряжения, в наших домах имеются – и в немалых количествах. Это прежде всего новые холодильники последних моделей – они часто имеют микропроцессорное управление, которое должно обеспечивать эффективную работу компрессора. А микропроцессоры весьма плохо переносят перепады напряжения. Та же картина наблюдается и со стиральными машинами – особенно с теми, которые рассчитаны на работу при напряжении 380 вольт. Плохо переносят перепады напряжения также микроволновки и посудомоечные машины. Ну и не стоит забывать еще и об электроприборах на дачах и в загородных домах - в том числе и тех, что отвечают за работу отопительных котлов.

Как работают стабилизаторы?

В общем, принцип работы стабилизаторов напряжения остался таким же, как и был: они по-прежнему представляют собой трансформатор, на одну обмотку которого подается электричество из розетки (которое может иметь напряжение и 198 и 240 вольт), а с другой – «снимается» именно 220 вольт. Нужное напряжение при этом получается за счет изменения числа витков на «домашней» обмотке, с которого напряжение подается.

Поэтому по сути главное различие между стабилизаторами напряжения сводится к том, как именно будет меняться рабочее число витков на «домашней» обмотке – плавно или скачками.

Регулирование напряжения «скачками» обеспечивают релейные стабилизаторы.

В таких стабилизаторах на «домашней» обмотке делаются выводы к реле, рассчитанным на 220 вольт. Если «домашнее» напряжение оказывается выше 220 – то несколько реле отключаются, уменьшая количество рабочих витков на домашней обмотке – и «домашнее» напряжение падает. Скорость срабатывания реле составляет от 10 до 20 миллисекунд, а повышение-понижение напряжения при каждом срабатывании может быть в разных моделях стабилизаторов от 1 до 5 вольта.

Главным достоинством релейных стабилизаторов является надежность и простота конструкции, а главным недостатком – некоторое собственное потребление. Ведь «домашний» ток проходит через обмотки всех реле и при этом расходуется – и чем больше реле в схеме, тем больше расход.

Плавное регулирование напряжения могут обеспечить тиристорные стабилизаторы, схема которых будет выглядеть примерно так.


По схеме нетрудно заметить, что тиристорный стабилизатор – это, по сути, тоже преобразователь переменного тока в постоянный и обратно. Плавность его работы покупается за счет использования гораздо большего количества гораздо более дорогих деталей.
Так что какой из стабилизаторов напряжения предпочесть в конкретных условиях – решать вам.