Релейный или сервоприводный?
Рекламные проспекты вовсю «кричат» на улицах наших городов о необходимости покупки телевизора, бойлера или шикарной посудомоечной машины.
» Купите мультиварку и забудьте о часах, проведенных на кухне!» или » Только сегодня при покупке холодильника — пылесос в подарок!» Ну как отказаться от таких предложений? Ведь действительно, бытовая техника очень облегчает наш труд, экономит время и сохраняет самое ценное — гармонию в семье. Но вся эта техника требует одного: БЕСПЕРЕБОЙНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ.
Какую функцию выполняет стабилизатор напряжения.
СТАБИЛИЗАТОР — это электромеханическое или электронное устройство, имеющее вход и выход по напряжению, предназначенное для поддержания выходного напряжения в узких пределах при существенном изменении входящего напряжения и выходного тока нагрузки. ( см.Википедия ).
Т.е. стабилизатор следит за отклонениями напряжения в сети и при необходимости либо его понижает, либо повышает. Идеальная работа всех приборов в квартире или доме возможна при напряжении в 220V ( а на деле скачет от 170V до 230V ). Сегодня сети очень перегружены, ведь прокладывались они еще в 70-е.
Итак, цель стабилизатора напряжения состоит в понижении или повышении напряжения в сети, что приводит к стабилизации работы всех электроприборов в помещении.
Релейный или сервоприводный?
Релейные стабилизаторы (со ступенчатой регулировкой напряжения).
У релейных стабилизаторов точность выходного напряжения напрямую зависит от колличества ступеней регулировки. Чем их больше, тем точнее напряжение на выходе. Такие стабилизаторы имеют высокую скорость реакции на изменение напряжения. Релейные стабилизаторы отлично себя показывают при установке в сетях с нечастыми и резкими скачками напряжения. Отлично себя зарекомендовали такие аппараты, как Ресанта
Сервоприводные стабилизаторы ( с плавной регулировкой напряжения).
Эти стабилизаторы являются наиболее распространенными и популярными. Плавная регулировка напряжения возможна благодаря перемещению силовых ключей вдоль обмотки трансформатора с помощью электромотора. На выходе мы получаем высокую точность напряжения до 2% и хорошую устойчивость к коротким замыканиям и перегрузкам. Рекомендуется для сетей с частыми и нерезкими скачками напряжения. Отлично себя зарекомендовали такие аппараты, как Энергия
За что можно по достоинству оценить и сервоприводные, и релейные стабилизаторы, так это за долговечность и невысокую цену. Значительным же минусом будет «клацание» прибора. Этот минус совершенно незаметен в собственном доме, так как обычно располагают стабилизатор в бытовых помещениях. А вот квартира — помещение небольшое и звук может мешать.
Что нужно знать перед покупкой стабилизатора?
- Необходимо измерить напряжение в вашей сети. Желательно измерять в разное время суток, чтобы определить рабочий диапазон входных напряжений (нижний и верхний пределы), а также скачки напряжения (их частоту).
- Как будет использоваться стабилизатор: для питания всего дома или какого-то определенного прибора.
- Напольный или настенный. Если у вас дом, то подойдет напольный (он дешевле). А настенный , в основном, берут в квартиры (экономия места).
- Низкое напряжение губительно для мотора электротехники, а высокое — для электроники.
- Правильно рассчитать мощность стабилизатора.
Как рассчитать мощность стабилизатора?
Релейные и сервоприводные стабилизаторы бывают таких мощностей: 500VA, 1000VA, 2000VA, 3000VA, 5000VA, 8000VA,10000VA. Как же рассчитать мощность стабилизатора, который подойдет именно вам? Для этого суммируйте мощность всех электроприборов , которые вы будете использовать одновременно и добавьте 20%, так как сам стабилизатор тоже потребляет энергию для выравнивания тока.
стиральная машина 2500 Вт
телевизор 300 Вт
холодильник 600 Вт
компьютер 500 Вт
кофеварка 1000 Вт
Общая мощность составляет 7400 Вт, значит, стабилизатор выбираем не менее 8000 VA или 8кВт.
Виды стабилизаторов и их отличия, устройства, функции
Стабилизаторы напряжения обеспечивают постоянство питающего тока при изменениях в электрической сети. Они одинаково хорошо выполняют эту функцию, независимо от того, как меняются показатели: быстро или медленно. Причем к характеристикам сети относится не только напряжение. Приборы эффективны при изменениях силы тока и сопротивления. Поэтому они обеспечивают не только сохранность техники, но и пожаробезопасность в помещении. Например, возросшее сопротивление нагрузки может привести к перегреву проводов, расплавлению изоляции и к короткому замыканию.
Устройства для регулирования напряжения известны более 60 лет. Первоначально, особенно в быту, чаще встречались электромагнитные стабилизаторы. В настоящее время в продаже в основном представлены устройства электромеханического и электронного типа.
Электромеханические стабилизаторы
В основе конструкции — автотрансформатор с отводами, переключение которых происходит автоматически. По сути, он представляет собой катушку с витками медной проволоки. Второй элемент — электромагнитный механизм с ползунком. Схематично его работу можно описать следующим образом: если входное напряжение сети снижено, ползунок движется вверх по отводам до тех пор, пока на выходе не будет получено нормальное значение. Если оно повышено, он перемещается вниз. Роль ползунка-токосъемника в стабилизаторах выполняют графитовые щетки. Они поддерживают выходное напряжение с высокой точностью (до 2%), и его регулировка производится плавно. Это их главные преимущества. В отдельных стабилизаторах, например, у выпускаемых компанией «Ресанта», используется не одна, а две графитовые щетки. Благодаря этому увеличивается площадь контакта. Такой прибор быстрее регулирует напряжение.
Некоторые модели электромеханического типа с мощностью свыше 30 кВт могут оснащаться дополнительным трансформатором. Не смотря на наличие движущихся частей, устройства этого типа работают бесшумно. Они обладают высокой перегрузочной способностью.
Выбирая данное оборудование, можно значительно упростить расчет: к полученной средней мощности оборудования добавить ее четвертую часть и получить, таким образом, характеристику будущего стабилизатора. Это значит, что допустимо взять минимальный запас по мощности стабилизатора и заплатить при этом меньшую стоимость при покупке. Техническое преимущество заключается в том, что устройство не вносит искажений в сеть и само не чувствительно к подобным явлениям. Благодаря высокой точности оно подходит для защиты аудиоаппаратуры, медицинских и измерительных приборов.
Недостатками электромеханических стабилизаторов является износ движущихся частей. Эти детали требуют регулировки, ухода и замены в процессе эксплуатации. Отмечается небольшое отставание в их реагировании на изменения показателей сети. Мощные устройства имеют большие габариты и значительный вес. Они требовательны к условиям эксплуатации. Температура воздуха в помещении, где находится стабилизатор, не должна опускаться ниже -5 и не подниматься выше 40 градусов.
| Производитель | Мощность, кВт | Входное напряжение, Вт |
| Ресанта | 0,5-100 | 140-260 240-430 (трехфазный) |
| Elitech | 0,5-30 | 160-250 280-430 |
| Калибр | 0,5-30 | 160-250 |
| Sturm | 0,5-30 | 140-250 |
Электронные стабилизаторы
Приборы этого типа называют дискретными, так как они ступенчато регулируют входное напряжение. В их конструкцию также заложен автотрансформатор, но вместо графитовых щеток применяют реле или полупроводники (тиристоры и симисторы).
Работают электронные стабилизаторы следующим образом: каждая обмотка на трансформаторе добавляет на выходе определенное напряжение (4,4 — 22 В для однофазных). Для регулировки входного напряжения реле или электронные ключи быстро включают соответствующую обмотку. Из-за ступенчатого регулирования точность у разных приборов составляет от 2 до 10%. Эта величина зависит от количества обмоток. Допустим, каждая прибавляет по 17,6 В (точность стабилизатора 8%) при входном напряжении 195 Вт переключаются две обмотки и на выходе получится 230,2 Вт. Такой стабилизатор регулирует быстро, но не точно. Если в характеристиках указано 2%, то в том же примере мы получим на выходе 221,4 Вт. Правда, обмоток уже получается 6, и поэтому регулировка в этом случае происходит дольше. Кроме того, большее число электронных ключей повышает стоимость системы, не увеличивая ее надежности.
Невысокая точность не говорит о том, что одни модели значительно уступают другим. Для бытовой техники десятипроцентное отклонение входящего напряжения не нарушает нормального рабочего режима. Через такие устройства можно подключать холодильники, плиты, насосы, т. е. все, что работает с электродвигателем или нагревательным элементом. Если защита требуется для домашнего кинотеатра или компьютера, рекомендуется выбрать более точное устройство.
Электронные стабилизаторы имеют цифровое управление. Все необходимые элементы находятся на одной микросхеме, это позволяет уменьшить вес и габариты прибора. На корпусе есть цифровой дисплей, на котором отображаются входное и выходное напряжение.
Преимущества электроники — в отсутствии движущихся деталей, что снимает проблему механического износа. Долговечность зависит только от качества тиристоров или симисторов, принцип работы надежен. Условия эксплуатации позволяют пользоваться некоторыми моделями при низких температурах: от -20 и ниже.
Существенный недостаток электронных стабилизаторов в низкой перегрузочной способности. Короткое замыкание или большие нагрузки могут вывести электронные ключи из строя. Поэтому выбирать стабилизатор рекомендуется с хорошим запасом мощности.
| Параметры сравнения | Электромеханические | Электронные |
| Коммутирующий элемент | графитовые щетки | реле, тиристоры, симисторы |
| Регулирование | плавное | ступенчатое |
| Мощность, кВт | 0,5-100 | 0,5-36 |
| Точность | 2-3% | 1,2-10% |
| Механический износ | есть | отсутствует |
| Перегрузочная способность | высокая | низкая |
| Диапазон входного напряжения, Вт | 140-260 240-430 (трехфазный) |
140-260 |
| Условия эксплуатации, градусы | -5 — +40 | -20 — +45 |
| Уровень шума | низкий | |
Общие элементы конструкции
- защита по выходному напряжению — если напряжение сети меньше или больше рабочего диапазона стабилизатора, нагрузка отключается. Стабилизатор продолжает работать, а после того, как напряжение изменится, включает нагрузку,
- защита от превышения тока — не позволит подключить к стабилизатору нагрузку, которая будет больше, чем его мощность,
- защита от грозовых разрядов,
- защита от короткого замыкания,
- тепловая защита от перегрева обмотки трансформатора отключает устройство, что предупреждает возможные повреждения,
- байпас — проводит ток напрямую без стабилизации, позволяет экономить электроэнергию, когда техника отключена,
- вольтметр определяет входное и выходное напряжение, амперметр измеряет ток на выходе, пользователь может контролировать работу прибора,
- фильтрация сетевых помех,
- мониторинг работы сети с компьютера, подключение пульта дистанционного контроля — предусмотрен разъем для подключения с помощью кабеля (некоторые модели Штиль).
Однофазные и трехфазные
Стабилизаторы применяют в квартирах, на дачах, в коттеджах. По типу сети их подразделяют на две группы. В каждой группе есть модели электромеханического и электронного типа.
Там, где напряжение 220 В, используют однофазные стабилизаторы напряжения. Их мощность от 0,5 до 30 кВт. Такой диапазон позволяет выбрать устройство для защиты одного прибора или всей техники в доме. В сети 380 В возможны комбинации из трехфазных и однофазных стабилизаторов. Мощность первых составляет от 3-30 кВт и выше. Такие устройства представляют собой три однофазных стабилизатора, которые могут быть скомпонованы под одним корпусом или раздельно. Техническое решение модели более 100 кВт представляет собой три трансформатора на одном сердечнике. Устройства предназначены для защиты отдельных единиц техники, а так же они могут устанавливаться в загородных домах, офисах, на предприятиях для защиты всей сети.
Стабилизатор напряжения для дома Статья
Стабилизатор напряжения это электромеханическое, либо электрическое устройство, в котором предусмотрены входы и выходы напряжение, при этом выходное контролируется в узких пределах. Проще говоря, стабилизатор напряжения может получать в качестве входного любое напряжение (в пределах его характеристик) и выдавать стабильные значения.
Нужен он потому, что устройства, которые работают от электричества, чаще всего имеют определенные требования по эксплуатации, к которому относится и рабочий диапазон напряжения. Да, они допускают определенные отклонения, но этот показатель редко когда превышает 10%. Поэтому и важно использовать стабилизаторы, которые не пропускают колебания и предохраняют электроприборы от повреждения.
Особенно проблема становится актуальной в дачных поселках, где электросети зачастую очень устарели и попросту не способны стабильно поддерживать параметры, которые требуются современным приборам. Кроме того, растет и энергопотребление, а увеличение нагрузки приводит и к большему количеству проблем. Помимо защитной функции, стабилизатор напряжения также способствует экономии электричества. Ведь при снижении напряжения бытовые приборы начинают расходовать больше электричества: им необходимо возместить потерю. И если у вас есть энергоемкая техника (вроде обогревателей и т.д.), то счет за электричество может вырасти очень значительно.
Принцип работы стабилизаторов напряжения
Существуют разные типы стабилизаторов, о чем мы еще поговорим ниже, но в целом, принцип их работы примерно одинаковый и не меняется уже более 50 лет. По факту это трансформатор, на одну обмотку которого идет электричество из розетки, а на другой обмотке снимаются излишки. Параметры трансформатора могут меняться в автоматическом или в ручном режиме, это зависит от сложности самого стабилизатора напряжения. Чем современнее устройство, тем больше у него функций и возможностей.
У каждого типа стабилизатора напряжения есть свои конструктивные особенности, которые накладывают те или иные ограничения на параметры эксплуатации. Также у всех типов есть свои преимущества и недостатки, поэтому люди зачастую не могут быстро выбрать то, что им подходит лучше всего. Что бы лучше понять принцип работы, мы коротко опишем каждый вид стабилизаторов напряжения.
Отметим, что главный параметр любого стабилизатора – это допустимый диапазон изменения входного напряжения. Его обозначают в процентах и он может быть как в сторону повышения, так и сразу в обе стороны. Например, +20%/-15% или только +45%. Вне зависимости от типа и принципа работы, устройство любого стабилизатора подразумевает прямую зависимость между этим параметром и размером (а также и стоимостью). При этом, разумеется, выходная мощность будет одинаковой, разница лишь в допустимом входном диапазоне.
Виды стабилизаторов напряжения
Чтобы понять, какой стабилизатор напряжения лучше всего выбрать именно для вашего дома, нужно разобраться, каких видов они вообще бывают. Отметим, что мы расскажем про все типы, но не все из них имеет смысл использовать дома. Да и в продаже некоторые найти довольно сложно. Их разделяют на две большие группы: для постоянного и для переменного напряжения. Стабилизация постоянного тока требуется в том случае, если входящее напряжение очень мало или велико для потребителя. Выделяют два типа стабилизаторов постоянного тока.
Линейные
Принцип работы основан на изменении сопротивления, благодаря чему на выходе получаются стабильные значения. Выделяют три типа: параметрический со стабилитроном, последовательный, в котором используется биполярный транзистор, а также последовательный компенсационный. Все характеризуются относительной простотой конструкции, но также показывают не слишком высокий КПД при очень большом различии входного и выходного напряжения. Больше всего это относится к обычным линейным, которые считаются самыми простыми.
Импульсные
В импульсных стабилизаторах напряжения используется накопитель (это может быть либо конденсатор, либо индуктивная катушка), на которые входящий ток подается короткими импульсами. Накопленная электроэнергия выходит с уже стабильными параметрами. Саму стабилизацию могут осуществлять двумя способами:
Управление частотой и длительностью импульсов;
Прекращение работы накопителя в том случае, если выходное выше максимального и возобновление и отдача накопленной энергии тогда, когда выходное ниже.
К преимуществам импульсных стабилизаторов относят очень низкие потери энергии, ну а главный минус в появлении импульсных помех на выходе. Отметим, что мы описываем все типы очень коротко, подробные схемы с детальным описанием вы всегда сможете найти на сайтах, которые посвящены электротехнике. А теперь перейдем к устройствам для переменного напряжения.
Феррорезонансый
Довольно старый тип, который, тем не менее, востребован и сегодня. Во времена СССР их использовали в телевизорах. Состоит из двух индуктивных катушек, в одной насыщенный сердечник, в другой нет, а также из конденсатора. Принцип работы феррорезонансного стабилизатора основан на том, что катушка с насыщенным сердечником всегда имеет постоянное напряжение, а с помощью подстройки параметров конденсатора и другой катушки, добиваются стабилизации. Говоря простыми словами, все это выглядит как качели, которые не получится сразу остановить или заставить быстро увеличить амплитуду раскачивания.
Феррорезонансные стабилизаторы напряжения допускают очень сильные изменения в параметрах напряжения. Кроме того, реагируют на изменение параметров они очень быстро, что относят к их ключевым преимуществам.
Инверторный
Более сложной устройство, чем у предыдущего типа, которое включает в себя: конденсаторы, преобразователь, выпрямитель, микроконтроллер и входные фильтры. Переменный входящий ток преобразуется в постоянный, энергия скапливается в конденсатора, после чего, по мере выхода, она обратно преобразовывается в переменный, который уже выходит из стабилизатора. У инверторного стабилизатора напряжения коэффициент полезного действия близок к 100. Данную схему считают одно из самых удачных, минус в том, что устройство дороже многих других вариантов.
Сюда можно отнести и ИБП (источники бесперебойного питания). Собственно, три типа стабилизаторов для переменного напряжения, о которых мы говорили выше, как раз и работают по данному принципу: они накапливают энергию. Да, они не способны поддерживать непрерывную работу устройств, так как в них, в отличие от ИБП, используются конденсаторы, а не аккумуляторы. Но основной принцип – накопление энергии, пусть и в незначительных количествах. Именно поэтому данный тип стабилизаторов характеризуется высоким КПД.
А теперь мы поговорим про некоторые виды стабилизаторов для переменного тока, которые являются корректирующими. Они преобразовывают напряжение за счет добавочного потенциала. Основных типов – пять. Кстати, именно эти типа чаще всего можно встретить в быту.
Электромагнитный
Его могут называть ферромагнитным. В отличие от феррорезонансного, в нем нет конденсатора, мощность меньше, а размеры больше. Работаю на принципе магнитного насыщения, где используются несколько обмоток. Данный тип характеризуется невысокой инерционностью, простотой в обслуживании, а также высокой надежностью.
Электромеханический
В электромеханическом стабилизаторе используются щетки, которые отвечают за управление узлом, который снимает входящий ток. Собственно говоря, данные щетки являются слабым звеном: они со временем изнашиваются и требуют замены. Эту проблему отчасти решили в электродинамическом стабилизаторе, где щетки заменили на ролики, которые более надежны и значительно долговечнее.
К недостаткам данного типа относят низкую скорость реакции и невозможность работать в широком диапазоне температур (отрицательные температуры недопустимы). Преимущества это устойчивость к помехам, способность выдерживать кратковременные двукратные перегрузки, а также достаточно широкий диапазон входного напряжения (от 130 до 260 вольт).
Релейный
Самый распространенный тип. Принцип работы основан на включении или выключении ряда обмоток, поэтому его выводимое напряжение меняется не плавно, а ступенями. Кроме того, этот параметр можно контролировать, например, если установить диапазон от 210 до 220 В, то напряжение будет меняться в этих параметрах, при этом входное может отличаться гораздо сильнее. Параметр ступени зависит от числа обмоток, здесь, чем их больше, тем ровнее будет выходное напряжение.
Главный недостаток как раз и есть эта ступенчатая стабилизация. Говоря простыми словами, если диапазон ступени будет большим, то свет будет моргать. Но даже если обмоток много, то это приводит к снижению скорости реагирования. К преимуществам релейных стабилизаторов относят бесшумную работу, широкий температурный диапазон эксплуатации, небольшие размеры и низкую стоимость. Также он способен выдерживать перегрузку до 110% на протяжении 4 секунд. Для условной дачи этого вполне достаточно, поэтому данный тип именно там встречается очень часто.
Электронный
Является аналогом релейного, но в электронном стабилизаторе вместо реле используются симисторы. То есть, в нем нет механических деталей, благодаря чему срок его службы значительно дольше. Остальные преимущества и недостатки в целом совпадают. Отметим, что данный тип лучше подходит для электросетей с очень неустойчивыми параметрами, что как раз и встречается очень часто в садоводствах.
Какой стабилизатор выбрать для дома
Если начать с типа стабилизатора, то выбирать придется между релейным, электромеханическим или электронным. Объективно говоря, для дома это самые оптимальные типы по соотношению цены и их параметров. Но нужно обратить внимание и на характеристики устройства.
В первую очередь выбор нужно делать между трехфазным и однофазным. Хотя, если сеть однофазная, то выбора нет, придется покупать именно такой стабилизатор напряжения. А вот с трехфазной все несколько сложнее, ведь для такой сети можно использовать и однофазный стабилизатор, это вполне допускается. Дело в том, что можно использовать три однофазных, вместо одного трехфазного и это будет стоить дешевле. Кроме того, вся система не отключится, если напряжение пропадет на одной фазе. Однако, если среди электроприборов есть трехфазный, то придется покупать именно такой стабилизатор.
Мощность – ключевая характеристика, которая должна превышать суммарную мощность потребления. В данном случае единицей измерения являются вольт-амперы. А как рассчитать мощность стабилизатора напряжения для частного дома? Не слишком сложно. Сперва вам нужно посчитать энергопотребление (Вт) всех электроприборов в доме, считать нужно все, что может работать в один момент. Допустим, вы получили 3000 Вт, значит ли это, что вам нужен стабилизатора на 3600 ВА (мы берем с запасом мощности)? Нет, ведь вольт-амперы не равны ваттам.
Для точного вычисления используют формулу: ВА=Вт/cos(φ). Бояться косинуса не нужно, на самом деле, это коэффициент мощности, который в документации электроприборов указывается как «Power Factor». В принципе, смотреть документацию совсем не обязательно, обычно для бытовых приборов это диапазон от 0,7 до 0,8, а для устройств, которые преобразовывают электроэнергию в тепло (утюг, лампа) от 0,9 до 1. То есть, можно брать среднее значение 0,85. Таким образом, при потреблении в 3000 Вт нам необходим стабилизатор: 3000В/0,85= 3500 ВА. Если брать с запасом, то смотреть нужно в сторону моделей с 4000 ВА.
Но, это актуально только в том случае, если указанны именно вольт-амперы. У разных производителей разная политика, многие для простоты указывают сразу ватты, что значительно упрощает выбор. Тем не менее, учитывайте этот момент, ведь если вы примете вольт-амперы за ватты, у вас есть шанс купить стабилизатора напряжения меньшей мощности, чем вам необходимо.
Также обратите внимание на точность стабилизации. Чем она выше, тем меньше вероятность появления мерцания освещения. Нормальным показателем считается 3% и выше. Также значением может иметь скорость реакции на перепады напряжения. Конечно, это зависит от типа самого устройства, выше мы разбирали разные виды, где для накопительных это не слишком актуально, а вот для других видов (вроде релейных или электромеханических) уже важно. Обычно измеряется в миллисекундах. Чем меньше значение, тем лучше, но обычно у современных стабилизаторов этот показатель всегда на очень хорошем уровне.
Обзор популярных моделей
Quattro Elementi Stabilia 500
Недорогая модель невысокой мощности. Ее можно использовать в домах, где используют только освещение и телевизор (с не очень высоким энергопотреблением). Либо его покупают для стабилизации напряжения для конкретных потребителей, например, для системы отопления. Не смотря на низкую цену, отличается высокой скоростью реагирования, долговечностью и точностью. КПД до 98%