Что такое байпас в стабилизаторе напряжения и для чего он

Что такое стабилизатор

Что такое стабилизатор – это прибор, основной задачей которого является поддержание постоянного значения напряжения на участке электросети, обеспечивая стабильную работу устройств-потребителей. Необходимость его применения обусловлена часто встречающимися нестабильными параметрами сети в некоторых городах.

Автоматический стабилизатор

Так для чего нужен стабилизатор напряжения? Перепады напряжения в сети пагубно влияют на бытовую технику, кроме того значительное превышение его в сети может вывести прибор-потребитель из строя. Для того чтобы избежать этого, на нестабильных участках электросети устанавливают этот прибор. Обычно в бытовых целях используется прибор для стабилизации, рассчитанный на работу с напряжением 220В.

Принцип действия устройства

Работа этого устройства основана на принципе электромагнитной индукции. Как работает стабилизатор напряжения? При резком изменении напряжения в сети он автоматически размыкает её. По этой причине скачок напряжения гасится в самом устройстве, не доходя до приборов-потребителей электроэнергии. Эмиттерный повторитель – транзистор, входящий в него, дублирует напряжение на выходе, повышая эффективность работы оборудования защиты.

В зависимости от типа устройства, они подразделяются:

Электронные, имеющие в основе трансформатор с большим количеством отводов, обладают высоким быстродействием и значительным КПД. Для переключения используется микро-контроллер. Среди достоинств приборов этого типа – долговечность, компактность и невысокий уровень шума при работе. В то же время это защитное оборудование стабилизировало напряжение с низкой точностью, кроме того отмечено прерывание его на выходе;
Электромеханические. Принцип действия основан на перемещении графитных щёток по обмотке трансформатора. Это позволило добиться высокой точности и надежности прибора, кроме того он может выдержать высокие нагрузки. В то же время введение в конструкцию механизмов уменьшило его долговечность и износостойкость. Движение щёток по поверхности трансформатора требует времени, это значительно снижает его быстродействие. Требуются периодическое техническое обслуживание и замена графитных щеток;
Феррорезонансный стабилизатор напряжения, принцип работы – эффект феррорезонанса. Наиболее простые и надежные устройства, имеющие в конструкции несколько катушек на ферромагнитных сердечниках-конденсаторах. Отличаются высокими эксплуатационными характеристиками, простотой и надёжностью, но в то же время эти приборы имеют низкий КПД, достаточно габаритны, тяжелы и издают громкий шум при работе.

Кроме принципа действия их можно классифицировать по фазам: одно,- и трехфазные. Однофазные – обычно используются в бытовых сетях 220В. Трёхфазные – рассчитаны на работу при 380В. Если первые используются обычно в жилых и офисных помещениях, то трёхфазные применяются, в основном, на производстве.

По типу подключения разделяют стационарные, подключаемые к участку электросети, и локальные, работающие с одним или несколькими приборами-потребителями.

Важно! Подбор прибора стоит производить, разобравшись в его параметрах и определившись с типом и мощностью подключаемого оборудования, это поможет сэкономить время и деньги.

В работе

Применение и характеристики

Что такое стабилизатор напряжения, и для чего он нужен? Его применение обосновано в сетях переменного тока, то есть там, где периодически изменяется его величина и частота. Нужно отметить, что используется это устройство и для постоянного тока. Кроме того существует два вида нестабильности подачи электроэнергии: постоянная и переменная нестабильность. Постоянная – вызвана причинами износа энергосети, её повреждениями или иными факторами, которые обеспечивают постоянное падение качества поставляемой электроэнергии. В отличие от нее, временная нестабильность – это резкий перепад значения, вызванный воздействием внешних факторов на электросеть: попадание молнии, короткое замыкание или перегрузка системы вследствие аварии на передающей станции. Именно этот перепад вольтажа наиболее опасен для электроприборов, так как пиковые нагрузки на сеть вызывают перегорание не рассчитанных на них деталей и элементов приборов-потребителей.

Нужно отметить! Зачастую высокая нагрузка на сеть видна невооружённым взглядом. Так, например, при включении в сеть сварочного аппарата в подъезде отмечается мигание и потускнение света в квартире, в холодное время года лампочки горят тусклее, чем обычно, это вызвано большим расходом электроэнергии на обогрев помещений. Это вызывает необходимость использовать стабилизатор для подключения дорогих электроприборов, в ином случае гарантирован быстрый выход их из строя, так как нагрузка на них не соответствует расчётной.

К сведению. При использовании устройства происходит стабилизация напряжения: во время скачка он просто отключает прибор-потребитель от сети.

Для правильного выбора устройства нужно обратить внимание на его эксплуатационные характеристики. Основными из них являются:

Мощность – выбирается, исходя из расчёта суммы мощностей приборов-потребителей электроэнергии, планируемых к подключению через него. Кроме того стоит учесть резерв (не менее 20%) на возможность пиковой нагрузки или подключение дополнительных устройств;
Точность и диапазон работы стабилизатора. Если для бытовых целей подойдёт устройство с классом точности У (узкий) и ПТ (повышенной точности), то при значительных колебаниях значений в энергосистеме стоит обратить внимание на стабилизаторы класса Ш, а для повышенной точности, например, при работе с чувствительными к колебаниям устройствами – класс точности ПТТ или ПТТТ.

Помимо этого, необходимо оценить и другие параметры изделия. Для жилого помещения важны малошумность устройства и его габариты. Кроме того стоит обратить внимание на наличие гарантии, срок службы и сложность установки оборудования. Для правильного включения стабилизатора в электросеть стоит пригласить специалиста. Имейте в виду потерю мощности тока в ходе работы прибора.

Не нужно забывать о достаточно интересной функции этих приборов – байпасе, от английского Bypass. Что такое байпас в стабилизаторе напряжения? Это схема подключения стабилизатора в сеть с возможностью обхода самого прибора. При подключении через байпас перепады не сглаживаюся. Это достаточно полезная функция, сберегающая само оборудование от износа в тот момент, когда его работа не нужна. Например, квартира пуста, потребители отключены от сети, на этот момент автоматически или вручную отключается и сам стабилизатор, ток подаётся напрямую, без выравнивания значения. В зависимости от способа управления, разделяют механический, то есть переключаемый вручную с помощью тумблеров или кнопок на устройстве, и электронный автоматический байпас.

Схема байпаса

Важно! При приобретении прибора обратите внимание на его функции, зачастую байпас может помочь при периодическом обслуживании стационарного оборудования или при значительной просадке напряжения в системе.

Стабилизатор напряжения: что же это такое? На этот вопрос ответ есть в статье, также понятно, для чего его применяют и принцип действия. Полезность этого устройства на настоящее время достаточно велика, но нужно отметить и ограниченность его применения. Он стабилизирует перепады и скачки, но современные электросети в основном стабильны. Использование этого устройства обосновано с применением чувствительных к перепадам приборов-потребителей и в случае низкого качества передающей сети. Кроме того, актуально это оборудование в случае опасности аварий на участке энергосистемы из-за погодных условий.

Для чего нужен байпас в стабилизаторе напряжения?

Обязательной частью практически любого источника бесперебойного питания высокой или средней мощности является механизм обходного пути, или так называемый байпас (англ. «bypass» означает «обход»).

Назначение и типы байпаса

Байпас в стабилизаторе напряжения играет роль управляемого рубильника, быстро и безопасно переключая энергоснабжение в обход стабилизатора напряжения (или пуская через него). Существуют такие способы переключения:

механический (ручной) – управляется пользователем при помощи тумблеров, кнопок, реле. Используется в случае неисправности оборудования, а также при проведении сервисных или диагностических работ;
электронный (статический) – активизируется при перегрузке устройства или неполадках в его узлах при помощи электронных ключей (ламповых, транзисторных и пр.). Они могут управляться программно или посредством механических переключателей, включаемых человеком.

При этом байпасы могут быть внутренними (изначально встроенными в оборудование) и внешними. Проходящая через байпас мощность подключенной нагрузки не должна превышать 12 кВА.

Случаи применения

Ручной байпас однофазный используется в случаях, когда:

мощность используемой нагрузки больше мощности стабилизатора (к примеру, использование трансформаторных сварочных аппаратов);
проводятся работы, вызывающие большую концентрацию строительной пыли (штукатурные и отделочные работы). Оседая на внутренних частях стабилизатора, строительная пыль может вывести агрегат из строя. А этот факт будет основанием для отказа в проведении гарантийного ремонта оборудования;
стабилизатору не хватает напряжения и он выключается по причине низкого напряжения питающей сети, что приводит к обесточиванию помещения. В этом случае напряжение через байпас переводится напрямую до восстановления его нормального уровня в сети;
необходимо провести профилактические работы со стационаром;
хозяева надолго покидают свой дом, в котором есть приборы, требующие постоянного электропитания. Переключая байпас в обход стабилизатора, техника продолжает работать;
желают уменьшить износ стабилизатора. При продолжительных и стабильных показателях напряжения сети, соответствующих ГОСТу, использование устройства нецелесообразно; и т.д.

Требования к установке

Подключение ручного однофазного байпаса к стабилизатору напряжения – процедура достаточная простая. Владея элементарными электромонтажными и строительными навыками, подключить устройство не составит никакого труда. Однако только специалист может провести данную операцию профессионально, гарантируя при этом бесперебойную и результативную работу оборудования и безопасность людей.

ВАЖНО! В случае выявления факта неквалифицированного подключения, вследствие чего стабилизатор вышел из строя, владельцу оборудования будет отказано в проведении гарантийного ремонта. Это повлечет за собой довольно существенные материальные затраты. Грамотное профессиональное подключение сэкономит ваши средства, время, силы и обеспечит эффективную работу оборудования

Что такое стабилизатор напряжения

Что такое стабилизатор напряжения (СН), и для чего он нужен, интересует многих людей, несведущих в такой области, как радиотехника. Стабилизатор это такое устройство, которое выравнивает напряжение входного тока и удерживает его в заданных пределах на выходе.

СН для дома и дачи

Для чего нужен стабилизатор напряжения

В современном мире появилось множество электронных устройств, чувствительных к колебаниям характеристик источника тока. При скачке напряжения в электросети компьютеры, различная радиотехника, бытовые электроприборы могут существенно пострадать и даже прийти в полную негодность. Тут становится понятно, для чего нужен стабилизатор напряжения.

Кому не нужен данный прибор

В крупных городах электроснабжение жилых домов, административных зданий и различных учреждений осуществляется током напряжением 220/230 в. Сетевой ток практически не испытывает скачков напряжения.

В таких условиях поставки энергии потребители электросети не нуждаются в стабилизации напряжения. Максимальный перепад в розетке может составлять ± 10 в. Большинству приборов такие отклонения нестрашны. Высокоорганизованная электротехника оснащена своими внутренними стабилизаторами напряжения.

Кому нужен обязательно

В отличие от крупных городов и мегаполисов, энергоснабжение в сельской местности, на дачах и небольших городках страдает низким качеством тока. Перепады напряжения в сети могут достигать больших величин. Особенно опасен верхний порог превышения стандартного уровня. Техника, запитанная от местной электросети, может не выдержать и просто сгореть.

Чтобы защитить бытовые электроустройства и электронную аппаратуру, обязательно используют стабилизаторы. Устройства индивидуального пользования подсоединяют к каждому потребителю тока. В то же время существует стабилизационное оборудование, которое может фиксировать напряжение выходного тока на требуемом уровне сразу во всём доме. Вот для чего нужны стабилизаторы напряжения.

Выгода использования стабилизатора

Использование стабилизаторов напряжения обеспечивает безопасное состояние всех работающих приборов в любом помещении. Барьер на пути искажений характеристик тока значительно продлевает срок службы электрооборудования.

Выгоду использования СН можно почувствовать от бесперебойной работы водонагревательного котла, тёплых полов, отсутствия «зависания» компьютеров, долгой эксплуатации осветительных приборов. Охранные системы очень чувствительны к резким скачкам напряжения питающей сети.

Принцип работы стабилизаторов напряжения заложен в микросхемах высокоточных электронных приборов. Именно СН обеспечивают точную работу компьютерной техники, безопасное функционирование всех составляющих деталей печатных плат.

Важно! Особенно ощутимо понимается выгода применения стабилизатора, когда ломается дорогая TV консоль или не менее ценный компьютер. При частых перепадах напряжения применение СН становится просто необходимостью.

Разновидности стабилизаторов

Из всей палитры разнообразных конструкций СН можно выделить следующие приборы.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Линейный стабилизатор

Устройство есть не что иное, как делитель напряжения. СН – это микросхема с тремя выводами. Две боковые клеммы предназначены для входного/выходного тока, средний контакт служит для заземления. Регуляция напряжения происходит путём изменения величины сопротивления одного из плеч делителя. Величина сопротивления выдерживается на постоянно заданном уровне напряжения на выходе микросхемы.

Надо отметить! При большом соотношении входных и выходных напряжений КПД устройств довольно низок. Из-за этого большая часть мощности входного тока рассеивается в виде тепла. Поэтому микросхему помещают на радиатор, который будет поглощать и рассеивать излишнюю тепловую энергию.

Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне

Один из типов линейных СН – это регулирующее устройство, включённое параллельно нагрузке. В этой схеме применяют полупроводниковый стабилитрон.

Обратите внимание! Стабилитрон (диод Зенера) функционирует по принципу обратного смещения в режиме пробоя. Ток, проходящий через радиодеталь, резко увеличивается, дифференциальное сопротивление резко падает. Из-за этого во время пробоя напряжение в стабилитроне выдерживается на одном уровне с высокой точностью.

Стабилитроны с интегральной структурой ценятся, как самые стабильные и точные поставщики опорного напряжения. СН с высокой дифференциальной величиной сопротивления применяют на участке ВАХ (вольт-амперная характеристика) в диапазоне рабочих токов.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе

Как работает компенсационный стабилизатор, можно понять из схемы ниже.

Схема ПСН

Входное напряжение стабилитрона Uz равно показателю базы транзистора. Напряжение на выходе Uout будет означает разницу:

где Ube – напряжение между эмиттером и базой.

В устройстве отсутствует контур авторегулирования. Схема последовательного стабилизатора повторяет параллельный параметрический СН, только подсоединённый к входу повторителя эмиттера. Такие радиодетали используют в платах с низкими токами нагрузки, измеряемыми в единицах мкА.

Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

Выходной показатель напряжения в таких стабилизаторах соразмеряется с величиной опорного напряжения. Их разница обрабатывается операционным усилителем рассогласования.

Несмотря на давность использования такого вида стабилизаторов (около 50 лет), эксплуатация их до сих пор актуальна. Примером может служить СН в интегральном виде – микросхема КР142ЕН22А.

Последовательный СН КР142ЕН22А

Импульсный стабилизатор

Внешняя энергия попадает серией коротких импульсов в накопитель (дроссель или конденсатор). Накопленная энергия затем подаётся в нагрузку. Применение накопителя даёт возможность влиять на величину выходного напряжения по отношению к входному показателю.

Импульсный СН отличается от линейного аналога более высоким КПД. Также он может быть как понижающим, так и повышающим стабилизатором.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие устройства разделяют на две группы.

Феррорезонансные стабилизаторы

ФС применялись в основном для ламповых телевизоров прошлого века. Конструкция приборов строилась на базе двух дросселей. Один был с ненасыщаемым сердечником, вторая катушка выступала в роли конденсатора.

Определённый подбор характеристик катушек (дросселей) позволяет стабилизировать напряжение при резких изменениях входного показателя. Недостатком феррорезонансного стабилизатора считается высокая чувствительность к колебаниям частоты напряжения сетевого тока.

Современные стабилизаторы

Радиотехническая промышленность выпускает несколько типов стабилизаторов:

электромеханические (автотрансформаторы);
феррорезонансные;
электродинамические;
электронные.

Электронные СН, в свою очередь, подразделяются на ступенчатые симисторные, тиристорные, релейные, а также плавные компенсационные и комбинированные.

Дополнительная информация. Различные модели СН предназначены как для однофазной сети (220 в), так и для трёхфазного тока (400 в). Их мощность варьируется от нескольких ватт до мегаватт.

СН трёхфазного тока

Какой стабилизатор выбрать

Выбор СН зависит от сферы его применения. Это может быть бытовой прибор, питающийся от обычной электросети однофазного тока. В печатных платах используют стабилизационные микросхемы, работающие на слабых токах. Промышленные предприятия устанавливают стабилизаторы для бесперебойной работы мощного трёхфазного электрооборудования.