Виды и параметры стабилизаторов напряжения

Многим владельцам домов приходилось замечать, что чем дальше их дома расположены от трансформаторной подстанции, тем ниже напряжение в их доме. И наоборот, чем ближе к подстанции находится дом, тем выше напряжение на его входе. Это явление объясняется тем, что в электросети наблюдается падение напряжения, связанное с протяженностью этой сети. В случае довольно длинной линии электропередач напряжение возле подстанции будет значительно выше номинального, а на другом конце этой же линии напряжение окажется заниженным. Однако как пониженное, так и повышенное напряжение являются опасными для многих электрических приборов, которые могут выйти из строя или просто не будут включаться. Часто возникают скачки напряжения, просадки напряжения и перенапряжения. Все это может привести к выходу из строя вашей нагрузки и приборов.

Для защиты нагрузки от колебаний напряжения применяются различные устройства, начиная от простых устройств защитного отключения до стабилизаторов напряжения. Новые технологии требуют строгого соблюдения правил эксплуатации и высокого уровня обслуживания. Дорогостоящий прибор может вывести из строя не только неумелое использование, но и плохое качество сетевого 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 надёжно защитят Вашу технику от повышенного или пониженного напряжения и сетевых помех. Они обеспечат качественное электроснабжение, что значительно увеличит срок службы Ваших электроприборов.

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

Стабилизаторы напряжения могут быть разделены по методу стабилизации напряжения.

Принцип работы и виды стабилизаторов напряжения

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются три вида стабилизаторов, различающихся между собой по принципу регулировки напряжения: сервоприводные, релейные и электронные. В последнее время появились еще инверторные стабилизаторы напряжения.

Стабилизаторы напряжения можно условно подразделить на следующие основные группы:

Электромеханические следящие системы

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. В сервоприводных стабилизаторах основу схемы составляет регулируемый автотрансформатор, включённый первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора. Вторичная обмотка включается в разрыв фазы сети. Данная схема позволяет плавно регулировать напряжение без прерывания фазы и без искажения синусоиды. Стабилизаторы такого типа достаточно компактны и пригодны для использования при любых нагрузках. Работа сервоприводных стабилизаторов обеспечивается за счет сервопривода, который перемещает бегунок вдоль витков трансформатора так, чтобы обеспечивалось постоянство напряжения на выходе. Стоимость подобных стабилизаторов ниже, чем остальных, но это же относится и к их надежности из-за большого числа механических узлов.
Среди преимуществ стабилизаторов напряжения на основе электромеханической системы можно выделить в несколько раз больший рабочий ресурс в отличие от корректоров на электронных ключах и реле, высокую точность удержания выходного напряжения в 220В (2%, плавность регулировки со скоростью от 20 до 50 в/сек, отсутствие помех при работе, отсутствие искажений формы напряжения, хорошая нагрузочная способность, широчайший диапазон коррекции 100 – 280В, возможность организации систем с широким рядом номинальных мощностей.

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.

Получили распространение как дешевые бытовые стабилизаторы для мощностей более 3 кВт.

Релейные стабилизаторы напряжения

(Корректоры напряжения или ступенчатые стабилизаторы) – самый дешёвый и массовый тип универсальных стабилизаторов. Схема основана на коммутации отводов автотрансформатора с помощью электронных коммутаторов. Напряжение на выходе стабилизатора изменяется ступенчато. Прерывание напряжения при переключении у разных моделей составляет от 2 до 12 мс (для реле – 5-7 мс). Корректоры напряжения имеют широкий диапазон входного напряжения, высокую точность поддержания выходного напряжения, не вносят искажений во внешнюю сеть и надёжно работают при любых изменениях нагрузки. Обеспечивают эффективную защиту от перегрузки, короткого замыкания и импульсных помех.
Релейные стабилизаторы являются средним звеном между электронными и сервоприводными. Коммутация обмоток в данных стабилизаторах напряжения происходит за счет блока силовых реле. Достоинством этих приборов является их сравнительная дешевизна, а недостаток заключается в ограниченности срока службы, что обусловлено наличием реле, являющимся по сути своей механическим элементом.

Электронные стабилизаторы (ступенчатого регулирования)

используют для своего регулирования переключение части обмоток трансформатора (или автотрансформатора) с помощью силовых тиристоров или других электронных ключей. Это 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). . Достоинства таких стабилизаторов — отсутствие контактов, и, как следствие, бОльшая надежность и срок службы, меньшая масса.
Достоинства: быстродействие, широкий диапазон входного напряжения, отсутствие искажения формы входного напряжения, высокое значение КПД. Эти приборы надежны в работе, имеют большое быстродействие и практически бесшумны.
Недостатки: ступенчатое изменение выходного напряжения, ограничивающее точность стабилизации в пределах 0,9%-7%, более высокая цена, для трехфазных стабилизаторов фактически необходимо 3 однофазных стабилизатора в одном устройстве.

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. Но стоят они почти вдвое дороже, чем их механические аналоги.

В силу ряда достоинств, электронные стабилизаторы напряжения нашли наибольшее распространение на рынке стабилизаторов.

Феррорезонансные стабилизаторы

один из самых старых типов стабилизаторов напряжения. 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.

Высокий уровень шума при работе, искажение синусоиды и помехи, недопустимость перегрузки и режима холостого хода, большой вес и габариты – компенсируются практически мгновенным быстродействием и надёжностью. Если напряжение в сети постоянно «скачет», то стоит подумать о возможности применения стабилизатора именно данного типа.

Инверторные стабилизаторы

Новейший тип электронных стабилизаторов, в которых происходит двойное преобразование энергии. Сначала напряжение из сети выпрямляется, и затем преобразуется в переменное напряжение. Этим достигается высокая стабильность параметров напряжения на выходе. Качество и форма напряжения зависит от качества исполнения выходного инвертора стабилизатора.

Перейти к покупке стабилизаторов в нашем Интернет-магазине

Критерии выбора стабилизатора напряжения

Для правильного выбора стабилизатора необходимо знать полную мощность, потребляемую всеми электроприборами вашего дома. Следует обратить внимание на то, что полная мощность каждого прибора указывается на прикрепленной к нему табличке в Ватт-Амперах (ВА). Если же на приборе мощность указывается только в Ваттах (Вт), то речь идет лишь об активной мощности, являющейся частью полной потребляемой мощности.

Определяя мощность стабилизатора, необходимо учесть наличие в доме электромоторов, которым в момент пуска необходим ток, превосходящий номинальный в 3-6 раз. Это относится к холодильникам, компрессорам и насосам. Выбирая трансформатор, необходимо учесть коэффициент трансформации, который снижается прямо пропорционально уровню падения напряжения. Поэтому стабилизаторы выбираются с запасом в 20-30%, а не впритык.

В любом случае, подбирая необходимый для вашего дома стабилизатор напряжения, вы должны пригласить квалифицированного специалиста, который произведет все необходимые точные замеры. Подключение стабилизатора для нужд всего дома производится, как правило, на выходе счетчика.

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 статье нашего Интернет-магазина «Выбираем стабилизатор напряжения».

Совместимость с солнечными батареями

Часто возникает необходимость стабилизировать напряжение в системах с солнечными инверторами. Возможно несколько конфигураций систем в зависимости от типа солнечной электростанции (см. по ссылке подробнее)

Сетевая солнечная электростанция + стабилизатор

Если используется сетевой инвертор и есть возможна отдача излишков энергии в сеть, то его можно присоединить сетевой инвертор до стабилизатора. В этом случае энергия от солнечных батарей будет подаваться на вход стабилизатора, а нагрузка будет питаться уже стабилизированным напряжением. В этом случае возможно применение любых стабилизаторов напряжения.

В сложных случаях очень нестабильного напряжения в централизованной сети может быть так, что сетевой инвертор будет отключаться от сети из-за того, что напряжение в сети будет выходить за пределы допустимого для сетевого инвертора напряжения. В таком случае может потребоваться переключить сетевой инвертор на выход стабилизатора, и в этом случае нужно применять стабилизатор, допускающий обратный ток от выхода на вход.

Батарейная солнечная электростанция + стабилизатор

При использовании солнечной энергосистемы с аккумуляторами обычно стабилизаторы подключаются до резервного солнечного инвертора. В большинстве случаев не требуется отдача излишков солнечной электроэнергии в сеть, потому что применяются инверторы без функции отдачи в сеть. В таком случае обеспечивается наибольшая эффективность при работе от аккумуляторов, потому что нет потерь в стабилизаторе. При такой схеме работы можно использовать любой стабилизатор напряжения.

Если используется гибридный инвертор с возможностью отдачи излишков солнечной электроэнергии в сеть, то, при наличии сети,  возможны режимы работы когда электроэнергия должна уходить в сеть через стабилизатор. В таком случае необходимо тщательно расспросить продавца (а в большинстве случаев производителя, потому что мало продавцов обладают такими знаниями) стабилизаторов допускает ли стабилизатор обратное направление энергии от нагрузки в сеть.

Простые и недорогие релейные и электромеханические стабилизаторы (Ресанта, Энергия, Русэлф, Ortea и т.п.) обычно не имеют проблем с обратным током энергии от нагрузки в сеть.

Некоторые электронные стабилизаторы с автотрансформаторами также могут отдавать в сеть энергию от солнечных батарей. Исключение — некоторые современные стабилизаторы с защитой от подачи напряжения на выход, они будут отключаться, если увидят напряжение на выходе выше, чем на входе. По нашему опыту, стабилизаторы Лидер и Прогресс без проблем работают с солнечными инверторами и передают энергию в обе стороны. Стабилизаторы Volta, и новые модели Энерготех имеют защиту от обратного тока.

Инверторные стабилизаторы точно нельзя использовать совместно с солнечными инверторами, потому что их электроника не допускает обратного тока энергии с выхода на вход. Поэтому стабилизаторы Штиль и А-Электроника нельзя подключать до сетевых солнечных инверторов.

Эта статья прочитана 12709 раз(а)!