Какие типы стабилизаторов напряжения бывают

Основные типы стабилизаторов напряжения

Общая классификация стабилизаторов сетевого напряжения по принципам действия

Существует следующая классификация стабилизаторов напряжения по принципам работы:

ступенчатые стабилизаторы напряжения релейного типа напряжения с двойным преобразованием энергии.

Наибольшую популярность в настоящее время имеют релейные, электромеханические и электронные стабилизаторы сетевого напряжения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа

Наибольшую популярность в настоящее время получили стабилизаторы напряжения релейного типа.

Основной принцип работы релейного стабилизатора — ступенчатая коммутация необходимого числа обмоток трансформатора посредством включения силового реле.

Количество ступеней регулирования напряжения определяется числом установленных силовых реле. Управление коммутацией осуществляется по аналоговой или цифровой микропроцессорной технологии.

фото стабилизаторов релейного типа

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения релейного типа

К преимуществам релейных стабилизаторов напряжения можно отнести: большую скорость срабатывания устройства:

большой диапазон допустимых входных напряжений;
возможность работы при условии отсутствия нагрузки;
стабилизаторы релейного типа не вносят искажений в форму графика напряжения;
высокий уровень полезного действия;
высокую перегрузочную способность стабилизатора;
способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
высокую надёжность работы, длительный срок эксплуатации.

К недостаткам релейных стабилизаторов напряжения можно отнести:

наличие шумов срабатывания реле;
генерирование электрических помех (в случае использования в конструкции стабилизатора некачественных силовых реле).

Стабилизаторы напряжения электромеханического типа

Большую популярность в настоящее время имеют и стабилизаторы напряжения электромеханического типа. Такая популярность объясняется более низкой ценой таких устройств при достаточно высокой мощности.

Принцип работы электромеханического стабилизатора напряжения основан на коммутации необходимого числа обмоток трансформатора путем механического перемещения токосъемника. Перемещение токосъемника осуществляется от сервоприводного мотора. В качестве токосъемника используются графитовые щетки или щетки со специальным напылением.

Стабилизаторы электромеханического типа

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения электромеханического типа

К преимуществам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

высокую точность регулирования значения напряжения;
высокую перегрузочную способность стабилизатора;
способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями.

К недостаткам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

низкую скорость срабатывания стабилизатора;
возможность некорректного снижения или повышения напряжения в случае быстрых изменений значения входного напряжения;
низкая надёжность конструкции стабилизатора и маленький срок эксплуатации;
генерирование электрических помех при перемещении подвижного контакта по обмоткам трансформатора;
наличие искрения, невозможность использования в опасных средах;
высокая аварийность работы стабилизатора напряжения.

Стабилизаторы напряжения симисторного или тиристорного типа

В настоящее время набирают популярность электронные стабилизаторы симисторного и тиристорного типа.

Основной принцип работы симисторных или тиристорных стабилизаторов заключается в ступенчатом переключении обмоток трансформатора посредством электронных ключей. В качестве электронных ключей могут быть использованы силовые симисторы или тиристоры.

фото и конструкция электронных тиристорных и симисторных стабилизаторов

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения симисторного и тиристорного типа

К преимуществам электронных (семисторных и тиристорных) стабилизаторов сетевого напряжения можно отнести:

высокую скорость стабилизирования напряжения;
высокую степень защиты нагрузки от внешних электрических помех;
большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями;
высокую способность работы в условиях высоких реактивных токов (при качественной защите электронных ключей);
отсутствие электрических помех при работе устройства;
высокую надёжность устройства и длительный срок эксплуатации.

К недостаткам электронных стабилизаторов напряжения можно отнести:

низкую способность работы в условиях высоких реактивных токов (при низкой защите электронных ключей);
высокую стоимость изделия;
сложность в проведении ремонтных работ.

Стабилизаторы напряжения инверторного типа

В настоящее время имеют малое распространение стабилизаторы напряжения инверторного типа. Однако технические характеристики таких устройств достаточно уникальны.

Принцип работы инверторного стабилизатора напряжения основан на двойном преобразовании энергии. Входное напряжение на первом этапе преобразуется в постоянный ток и накапливается в промежуточных ёмкостях, на втором этапе постоянный ток преобразуется в переменный со стабилизированным напряжением и стабилизированной частотой тока.

фото и конструкция инверторных стабилизаторов

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения инверторного типа

К преимуществам инверторных стабилизаторов напряжения можно отнести:

высокую точность регулирования значения напряжения;
высокую скорость регулирования напряжения;
большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с очень низкими и высокими входными напряжениями;
возможность стабилизирования частоты выходного сигнала;
возможность работы без нагрузки;
эффективное подавление любых импульсных и частотных помех;
формирование правильного синусоидального выходного сигнала.

К недостаткам инверторных стабилизаторов напряжения можно отнести:

низкий коэффициент полезного действия;
высокую стоимость изделия;
сложность в проведении ремонтных работ.

Стабилизаторы напряжения феррорезонансного типа

Стабилизаторы напряжения феррорезонансного или ферромагнитного типа были широко распространены двадцать, тридцать лет назад, в настоящее время такие устройства практически не производятся.

Основной принцип работы феррорезонансного стабилизатора напряжения основан на эффекте резонанса напряжения в электрическом контуре, состоящем из трансформатора и конденсатора.

Феррорезонансный стабилизатор напряжения включает в себя два дросселя и конденсатор. Один дроссель имеет насыщенный магнитный сердечник, а второй дроссель не имеет насыщенного сердечника. Путем подбора характеристик этих дросселей и конденсатора можно изменять соотношение входящего и выходящего напряжения. Данное устройство имеет достаточно высокую стоимость из-за использования дорогих металлоемких комплектующих.

фото и конструкция феррорезонасных стабилизаторов напряжения

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения феррорезонансного типа

К преимуществам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

высокую скорость срабатывания, высокую скорость стабилизирования напряжения;
длительный срок эксплуатации;
широкий диапазон допустимого входного напряжения.

К недостаткам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

высокую металлоёмкость и высокую стоимость устройства;
значительный уровень шумов в процессе работы устройства;
значительные искажения в форме графика напряжения выходного сигнала;
низкий коэффициент полезного действия стабилизатора;
существенные потери энергии на нагрев устройства;
недопустимость включения без полезной нагрузки;
низкая перегрузочная способность.

Выбор необходимого типа стабилизатора напряжения

Выбор типа стабилизатора определяется следующими критериями:

качество действующего сетевого электропитания;
требования электрических потребителей к качеству электропитания;
показатели надёжности стабилизаторов напряжения данного типа;
стоимость приобретения данного оборудования;
срок эксплуатации прибора.

Ниже приводим небольшой видеоролик об особенностях стабилизаторов напряжения различного типа.

Основные преимущества и недостатки стабилизаторов сетевого напряжения сведены в общую таблицу.

Таблица параметров работы стабилизаторов напряжения различных типов

Тип стабилизатора напряжения	Скорость стабилизации	Точность стабилизации	Диапазон входного напряжения	Перегрузочная способность	Надежность	КПД
Стабилизаторы релейного типа	высокая	средняя	широкий	высокая	высокая	высокий
Стабилизаторы электромеханического типа	низкая	высокая	широкий	средняя	низкая	средний
Стабилизаторы симисторного и тиристорного типа	высокая	средняя	широкий	средняя	средняя	высокий
Стабилизаторы инверторного типа	высокая	высокая	широкий	средняя	средняя	средний
Стабилизаторы феррорезонансного типа	высокая	высокая	средний	низкая	низкая	низкий

При выборе типа стабилизатора напряжения необходимо подробно изучить параметры существующего сетевого электропитания, изучить требования подключаемых электрических приборов и оборудования, использовать лучшую комбинацию свойств стабилизаторов различных типов.

Стабилизаторы напряжения – какой выбрать для дома и дачи

Устаревшее оборудование на подстанциях, а также низкое качество проводки в многоэтажных и индивидуальных домах часто приводит к скачкам напряжения.

Такие явления приводят к поломке техники и необходимости больших затрат, что заставляет задуматься над покупкой стабилизатора напряжения для дома и дачи.

В чем особенности этого устройства? Как оно работает? Какие модели пользуются наибольшим спросом сегодня? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Назначение

Стабилизатор напряжение — электрический или электромеханический аппарат (устройство), на который подается U сети с целью стабилизации этого параметра на выходе.

Задача заключается в поддержании выходного U в узком диапазоне для защиты питающихся потребителей от повреждения. При этом уровень частоты и напряжения (при нормальном входном сигнале) остается неизменным.

Выпускаются и источники стабилизированного питания — аппараты, в задачу которых входит преобразование входящей электрической энергии в пригодный для дальнейшего применения вид.

Стабилизаторы бывают двух видов (по типу Uвых) — переменного и постоянного тока. При этом параметры U на входе и выходе устройства, как правило, идентичны, но в некоторых моделях они могут различаться.

Актуальность применения стабилизаторов дома, в промышленности и на даче

Пользу стабилизаторов напряжения в разных сферах трудно переоценить. С помощью такого оборудования удается сохранить бытовую технику дома или на даче, а также дорогостоящее оборудование в промышленном производстве. Но как определить необходимость покупки?

Первый шаг — измерение уровня U, позволяющее узнать верхний и нижний порог его показаний в сети. Если претензии к стабильности сети отсутствуют, и измеряемый параметр на выходе колеблется в небольшом диапазоне, в покупке нет необходимости.

К примеру, для сети 220В допускается отклонение 5% в одну и другую сторону. Это значит, что разрешенный диапазон от 209 до 231 Вольт.

Если выходное напряжение в процессе проверки «переваливает» за указанные выше параметры, без покупки стабилизатора не обойтись.

Бывают еще более сложные ситуации, когда U отклоняется на 10% в сторону повышения или снижения. Здесь не обойтись без защитного оборудования, которое будет «отсекать» питание в случае резкого отклонения параметра U от нормы.

Это тот случай, когда экономия может вылиться в крупные расходы, связанные с покупкой нового оборудования.

Виды стабилизаторов напряжения, какие аппараты используются в быту

В зависимости от типа U выделяется два вида устройств:

Ферромагнитные — которые применяются в сетях с переменным напряжением. Главным элементом выступают стабилизаторы ферромагнитного типа, которые работают по принципу насыщения дроссельных или трансформаторных сердечников.
Электронные — аппараты, применяемые в сетях постоянного тока. Здесь работа производится путем регулировки по отклонению от требуемого уровня U.

Кроме того, стабилизаторы делятся на большее число видов (поговорим о них более подробно).

Феррорезонансные

Трансформаторные устройства, принцип действия которых построен на изменении магнитного потока с целью регулирования и выравнивания уровня напряжения. Здесь же предусмотрена защита от повышенного и пониженного U, перегрузки по току и КЗ.

Главной особенностью считается отсутствие инерционности в работе. Корректировка U на входе способствует внесению правок в форму синусоиды на выходе. При этом средний или действующий параметр не меняются.

Использование таких стабилизаторов актуально при защите приборов, которые чувствительны к резкому росту или снижению поступающего на вход напряжения. Кроме того, они устанавливаются в комплексе с оборудованием, которое создает помехи в процессе работы.

Минус в том, что U зависит от частоты питающего источника, несинусоидальной формы, а также типа нагрузки. Кроме того, феррорезонансные модели тяжело транспортировать из-за большого веса.

Несмотря на ряд недостатков, устройства активно применялись во времена Советского Союза, к примеру, при подключении телевизоров старого образца (с блоками питания на линейных стабилизаторах).

На фото модель Украина-2.

В новых ТВ серий УСЦТ и 4УПИЦТ устанавливались БП импульсно типа, поэтому необходимость в стабилизирующих выносных элементах отпала.

Стоит отметить, что феррорезонансные стабилизаторы применяются и сегодня в некоторых моделях ТВ и холодильниках. Более подробно на этом вопросе остановимся ниже.

Автотрансформаторы

Особенность автотрансформаторов заключается в плавном регулировании U без искривления синусоиды. Стабилизаторы такого типа имеют большую точность поддержания выходного параметра — в пределах 2-3 процентов, что гарантирует защиту подключенного оборудования или бытовой техники.

Такие устройства активно применяются для дома, дачи или в промышленном производстве.

Ниже не фото представлена модель АТР 250 СССР.

Но существует ряд ограничений, которые не дают в полной мере использовать функционал изделий:

Невозможность работы при температуре ниже нуля. Это связано с риском КЗ при появлении влаги на внутренних элементах.
Малый диапазон U на входе — от 150 до 260 В.
Задержка в регулировании из-за небольшой скорости движения сервопривода.

Одним из элементов аппарата являются графитовые ролики (щетки), имеющие специальное напыление. Съемники роликового типа более надежны и неприхотливы к появлению на поверхности пыли. Несмотря на это, периодическая профилактика им необходима.

При отсутствии должного обслуживания высок риск клина. Такие токосъемники, как правило, применяются в промышленных аппаратах, а классические щетки — в бытовой технике. Ресурс обоих элементов в среднем от 7 до 11 лет, после чего они нуждаются в замене.

Современная модель Ресанта TDGC2- 5K.

Ресанта TDGC2- 5K

Еще один вариант автотрансформаторов — со ступенчатым регулированием, которое осуществляется путем изменения числа обмоток с помощью электронных ключей (управляются процессором по спецпрограмме).

Электронные изделия делятся на два типа (в зависимости от типа ключей) — релейные и полупроводниковые.

Первые активно применяются в производстве и на жилых объектах. В целом, к плюсам электронных стабилизирующих аппаратов относится способность работы при температуре ниже 0.

Источники бесперебойного питания

К источникам бесперебойного электрического питания относится прибор, обеспечивающий требуемую мощность и защиту от помех при отсутствии основного питания.

На практике ИБП применяются как источники резервной электроэнергии. При этом преобразовываться может как качество электричества, так и его главные параметры, такие как частота и U.

Технология ИПБ продвигалась одновременно с ПК и прочими высокотехнологичными приборами, нуждающимися в защите и наличии постоянного питания.

Конструктивно такие изделия состоят из преобразователя постоянного напряжения и АКБ.

Сегодня мощность современных «бесперебойников» находится на уровне от 100 до 1000 Вт. При этом размер напряжения на входе может различаться.

Инверторные

Особенность инверторных стабилизаторов заключается в преобразовании тока из переменного в постоянный с последующим накоплением электроэнергии и зарядом промежуточных конденсаторов.

Впоследствии электронный генератор участвует в преобразовании U из постоянного в переменное (обратный процесс), но уже с лучшими параметрами. Такие устройства активно применяются в технике спортивного и медицинского назначения.

Прочие виды

Существуют и другие виды стабилизаторов, среди которых электромашинные, силовая электроника, вольтдобавочные трансформаторы и другое оборудование. Останавливаться на них подробно нет смысла из-за узкой специфики применения. Они используются в промышленности, в быту почти не применяются.

Виды стабилизаторов постоянного тока

В практике применяется два вида стабилизаторов, работающих на постоянном токе — линейный и импульсный. Ниже рассмотрим каждый из типов более подробно.

Линейный

Такие устройства представляют собой делители напряжения. С одной стороны (на вход) аппарата приходит меняющееся U, после чего оно стабилизируется и поступает к выходу с плеча делителя. Поддержание U в требуемом диапазоне происходит путем изменения параметра R (сопротивления) одного из плеч делителя.

Если разница U на входе и выходе существенна, КПД линейного стабилизатора снижается из-за потерь на тепло. Вот почему регулировочный элемент монтируется на специальном радиаторе, имеющем достаточную площадь для эффективного охлаждения.

Линейные устройства бывают двух видов (по типу включения) — с последовательным и параллельным подключением нагрузки. Кроме того, они делятся на два типа — на параметрические и компенсационные.

В первом случае принцип действия построен на использовании участка вольтамперной характеристики, где сопротивление дифференциального типа минимально в большом диапазоне токов нагрузки.

Второй тип приборов (компенсационный) подразумевает наличие обратной связи, когда выходное U сравнивается с эталонным показателем. Далее берется разница, из которой и создается сигнал для подачи на элемент регулировки.

Импульсный

Особенность импульсных устройств заключается в подаче тока на элемент, аккумулирующий энергию (дроссель или емкость) путем создания кратковременных импульсов (формируются с помощью электронного ключа).

Пока упомянутый узел находится в закрытом состоянии, происходит передача напряжения на выход стабилизирующего аппарата. Использование дросселя в роли накопителя позволяет менять U на выходе.

Преимущество импульсной модели заключается в большом КПД, благодаря работе в режиме ключа. Из минусов стоит выделить сложность организации и наличие помех.

В зависимости от схемы и режима ключевого управления выделяется пять видов импульсных стабилизаторов — инвертирующий (изменение полярности на выходе), повышающий, понижающий, с функций понижения и повышения, а также универсальный аппарат (совмещает опции перечисленных выше моделей).

Современные стабилизаторы

Сегодня для дома и дачи все чаще применяются электродинамические изделия двух видов:

Феррорезонансные.
С сервоприводом регулирующего элемента на электромеханической базе (здесь применяется автотрансформатор).

Сегодня производятся разные модели для 1-но и 3-фазной сети. Мощность на выходе составляет от десятков до миллионов Ватт.

Модели для трехфазной сети бывают двух видов — с независимым регулированием для каждой из фаз или с корректировкой U по среднему параметру U, поступающего на вход.

Кроме того, выпускаемые модели отличаются по диапазону U на входе. Здесь возможно много вариантов, к примеру, на 15%, 20, 25, 30 или 50 процентов в одну и другую сторону.

От ширины допустимого диапазона зависит вес и цена аппарата. Также при выборе современных изделия уделяется внимание быстродействию, точности и КПД, но об этом поговорим в разделе ниже.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома — критерии выбора

Простым обывателям трудно сориентироваться в многообразии приборов, стабилизирующих входное U. Чтобы упростить задачу, выделим критерии выбора и особенности популярных видов. При покупке важно обращать внимание на ряд критериев (поговорим о них ниже).

Тип оборудования — преимущества и недостатки

На рынке представлены электромеханические модели, а также устройства со ступенчатым регулированием, тиристорные, релейные, симисторные и сервоприводные аппараты.

Рассмотрим особенности каждого из них.

Тиристорный

Электронное устройство, которое состоит из автоматического трансформатора, схемы управления, тиристорных ключей и разных индикаторов, выполненных на светодиодах.

Работа модели заключается в изменении числа витков на обмотке низкого U с помощью тиристоров. При этом токи на входе и выходе меняются.

Такие устройства бывают одно и двухкасакдными. Во втором случае U регулируется в два этапа.

Преимущества — отсутствие постороннего звука, высокий срок службы, минимальное потребление энергии, малые габариты, большая скорость корректировки U.

Также выделяется высокая точность и способность работать при минимальном или завышенном уровне U.

Минусы — ступенчатый принцип работы, риск «подвисания» из-за наличия микроконтроллерного управления, а также завышенная стоимость.

Симисторные

Устройства электронного типа, которые отличаются надежностью и стабильностью работы. Они состоят из ключей силового типа, контроллеров и автотрансформатора.

Регулирование U проходит в несколько этапов — измерение U на входе, обработка поступивших сведений, принятие решения об актуальности преобразования поступившего сигнала.

На последнем этапе (при обнаружении отклонения) трансформаторная обмотка работает в режиме повышения или снижения параметров.

Плюсы — высокая точность (от 1 до 2,5%), быстродействие, бесшумность, срок службы от 15 лет и больше, отсутствие необходимости в сервисном обслуживании.

Минусы — высокая цена и дискретность изменения U на выходе (характерно для дешевых моделей).

Релейные

Модели, в которых напряжение поддерживается на требуемом уровне за счет специального коэффициента трансформации. После анализа U на входе подключается та или иная обмотка на автотрансформаторе. Переключение осуществляется с помощью реле, поэтому стабилизация имеет ступенчатый характер.

Управление обеспечивается с помощью контроллеров (процессоров) или специальной логики. Количество ступеней у таких моделей находится в пределах от 5 до 7%, а точность удерживания показаний на выходе составляет 6-8%.

Преимущества — быстрая реакция на изменение напряжения на входе, доступная цена, а также работа при U от 90 Вольт и более (для некоторых стабилизаторов).

Минусы — ступенчатость переключения (видно по миганию лампочек), наличие кратковременных скачков в сети, возможные провалы в питании нагрузки, высокий разбег по напряжению на выходе.

Кроме того, слабым местом считаются контакты реле, которые со временем покрываются нагаром, что требует периодической ревизии.

Сервоприводные

Электромеханические модели, которые получили наибольшее распространение и зарекомендовали себя с позиции надежности.

Главным узлом устройства является сервопривод, на который поступает входное напряжение. Он дает команду токоподающей щетке, которая перемещается между витками и занимает позицию, соответствующую определенному напряжению на входе.

Как результат, меняется коэффициент трансформации, и нагрузка получает стабильное U.

Особенность работы сервопривода и щетки заключается в том, что разрыва токовой цепи не происходит (принцип дешунтирования). Сначала замыкается новый, а потом размыкается старый контакт.

Преимущества — точность поддержания напряжения на выходе (2-3%), меньшая шумность (если сравнивать с релейным устройством), отсутствие всплесков U, наличие медного провода на автотрансформаторе и простота конструкции.

Недостатки — низкая скорость реакции (если сравнивать с релейной моделью). В среднем на восстановление U уходит от 0,5 до 1,0 секунды.

Устройство состоит из подвижных элементов, которые подвержены износу и требуют замены (от 3 до 7 лет). К минусам также стоит относится ограничение по входному U (от 140 до 260 В), а также высокая стоимость.

Тип сети

Не менее важный критерий — тип сети. Здесь доступно два варианта стабилизаторов:

1-ФАЗНЫЕ . Рабочее U составляет 220 Вольт. В продаже имеются устройства с общей мощностью до 30 кВт. Это оптимальный вариант для дома и для дачи.
3-ФАЗНЫЕ МОДЕЛИ . Особенность заключается в подключении к 3-фазному напряжению 380 В, применяются при наличии больших токовых нагрузках. Устанавливаются, как правило, в промышленности.

Мощность

Следующий критерий — параметр мощности, который выбирается с учетом суммарной нагрузки на выходе стабилизатора. Для надежности рекомендуется делать запас в 20%.

При определении этого показателя стоит ориентироваться на цели. К примеру, в случае использования станков или сварочного аппарата рекомендуется брать запас по мощности в 200% и 500% раз соответственно. На расчете мощности остановимся ниже.

Диапазон входного напряжения

Как отмечалось выше, важный нюанс при выборе — допустимый диапазон U на входе и выходе аппарата. Чем больше этого показатель, тем более высокую стоимость имеет прибор.

Сегодня в продаже легко найти изделия с диапазонами от 140 до 260 В, от 135 до 275 В, от 160 до 250 В и другие.

При выборе стоит ориентироваться на показатели напряжения на даче или в квартире дома. Стоит учесть, что от U на входе зависит параметр мощности аппарата. Чем больше этот показатель, тем выше S (Вт), и наоборот.

Скорость стабилизации

При рассмотрении видов стабилизаторов отмечалось, что разные виды устройств имеют различную задержку по времени при отклонении напряжения от безопасного уровня.

Чем выше скорость стабилизации, тем меньше воздействие скачков на бытовую технику в доме или на даче.

Быстрее всего работают симисторные и тиристорные аппараты. После них идут релейные изделия, а на последнем месте электромеханические приборы.

Анализируя скорость работы, важно учесть еще один показатель — время отклика, которое измеряется в миллисекундах. По этому критерию легко сделать вывод, как быстро устройство реагирует на колебания напряжения на входе. Почти во всех моделях, что находятся в продаже, время отклика гарантирует оптимальные условия.

Точность и КПД

Точность — показатель, характеризующий процент отклонения напряжения на выходе стабилизатора по отношению к номинальному параметру. Наибольшей точностью отличаются электромеханические модели, а после них идут электронные и релейные аппараты.

Что касается КПД, этот показатель зависит от типа устройства и производителя. Как правило, он колеблется в диапазоне от 90 до 98 процентов. Здесь стоит придерживаться той логики, что чем выше КПД, тем лучше.

Система охлаждения — плюсы и минусы

Стабилизирующие аппараты выпускаются с двумя видами охлаждения:

ЕСТЕСТВЕННОЕ . Преимущество способа заключается в отсутствии шума. Но имеется и недостаток — низкий уровень мощности, а также зависимость от температурного режима на улице.
ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ . В этом случае охлаждение обеспечивается дополнительными вентиляторами. Преимущество способа в высокой скорости охлаждения и увеличенных показателях мощности. Минус в том, что из-за работы вентиляторов такие устройства отличаются большей шумностью. Кроме того, они нуждаются в дополнительном обслуживании и потребляют больше электроэнергии.

Исполнение

По исполнению стабилизаторы бывают двух типов:

ДЛЯ НАСТЕННОГО КРЕПЛЕНИЯ . Такие модели компактны, удобны в применении, имеют продуманную индикацию и простое управление. Преимущество и в том, что они имеют меньшие размеры, чем напольные аппараты. Минус — в более низкой мощности.
ДЛЯ НАПОЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ . Плюс заключается в большем выборе модели и широком диапазоне мощностей. Минус заключается в громоздкости, из-за чего аппарат занимает большую площадь.

Подключение

Для применения стабилизатора дома, на даче или на производстве требуется его подключение к сети и нагрузке. Здесь возможно два варианта — клеммный и с применением штекера под евро розетку.

Защита

Современные устройства различаются и по наличию защиты от:

Перегрева;
Перегрузки (повышенного тока);
Короткого замыкания в сети;
Повышения или снижения U;
Скачков U.

В некоторых моделях применяется одновременно несколько вариантов защиты.

Подбираем стабилизатор напряжения для дома и дачи?

При выборе стабилизирующего аппарата для дома и дачи первое, что стоит учесть — мощность оборудования. Для корректного выбора важно посчитать общую нагрузку бытовой техники, которая будет подключена к устройству.

Также стоит учесть пусковую мощность некоторых аппаратов, к примеру, холодильника или станка (если он будет установлен). Перегружать стабилизатор нельзя, ведь он отключится от защиты и не запустится до устранения причины.

Не менее важный нюанс — диапазон напряжений на входе. Он должен быть больше, чем для аппаратов, применяемых в квартире. Чем меньше нижняя граница, тем лучше. На дачах или в частных домах бывает просадка U ниже допустимого уровня из-за применения сварочной техники или других устройств повышенной мощности.

Рекомендуется отдать предпочтение аппаратам с высокой точностью, стойкостью к нагрузкам и плавностью регулирования.

Кроме того, стоит брать устройства с низкой шумностью и способностью работать при условии низких температур. На даче или в доме часто монтируется индивидуальная система освещения, поэтому от качества стабилизатора зависит ее исправность и надежность работы.

Расчет мощности

Выше неоднократно отмечалось, что при выборе стабилизатор важно учесть такой критерий, как мощность.

Для получения стабильных 220В на выходе требуется зафиксировать два ключевых показателя — суммарную мощность электрических приборов, а также напряжение в сети.

Алгоритм действий имеет следующий вид:

Замеряем U в часы пиковых нагрузок (по вечерам), для этого можно воспользоваться мультиметром.
Вычисляем общую мощность имеющегося оборудования в доме, в квартире или на даче, учитывая пусковые токи. Номинальный параметр можно узнать из паспорта, посмотреть на самом приборе или в инструкции. При расчете важно учесть постоянно работающее оборудование, такое как холодильник, ТВ, бойлер и другое. Нельзя забывать и за другую технику, которая включается время от времени — фен, электрический чайник и другое. Если речь идет о частном доме или даче, стоит учесть уличное освещение, полив и привод открытия (закрытия) ворот с помощью электромагнитного замка. Как уже отмечалось, важно брать во внимание и пусковые токи, которые в 3-6 раз могут превышать номинальные. Такая особенность характерна для водяных насосов, сплит систем, холодильника и других аппаратов.

Итоговая мощность выбранного стабилизатора должна быть на 20% больше расчетного параметра. Это делается для того, чтобы в будущем иметь возможность подключить дополнительные приборы.

Стабилизатор напряжения — что это, какие бывают и в чем их отличия?

Допустим, напряжение в сети упало до 200 вольт, чтобы оно стало нормальным (220 вольт), стабилизатору надо добавить еще 20 вольт, что означает, что нужно к вторичной обмотке добавить ещё (3 х 20) = 60 витков.
Допустим, напряжение в сети повысилось до 250 вольт, чтобы оно стало нормальным (220 вольт), стабилизатору надо убавить его на 30 вольт, что означает, что от вторичной обмотки нужно убрать ещё (30 х 3) = 90 витков.

Теперь стало понятно, как трансформатор стабилизирует напряжение, он просто подключает и отключает обмотки на трансформаторе.

Но как происходит это подключение и отключение?
Это происходит благодаря специальному устройству, которое называется «реле». Это простое устройство выполняет только одну функцию: оно как «выключатель» замыкает, или размыкает электрическую цепь. Разница между «реле» и обычным «выключателем» в том, что реле можно управлять.

В упрощенном виде процесс управления можно представить так:
Послала плата управления стабилизатора «сигнал» реле, реле включилось, и замкнуло обмотку. Послала плата управления ещё один «сигнал» реле, реле выключилось и разомкнуло обмотку.

Теперь мы вплотную подошли, к ответу на вопрос, почему же этот тип стабилизаторов называется «ступенчатым корректором». Для начала вспомним, что допустимым напряжением по Российским и Международным стандартам является напряжение в интервале от 200 до 240 вольт. То есть, для нормальной и безопасной работы бытовых приборов напряжение ровно в 220 вольт не требуется. Исходя из этого норматива, был спроектирован такой вид стабилизаторов как «ступенчатые корректоры напряжения».

Большинство стабилизаторов данного типа имеют «шаг» в 15 вольт. Это означает, что если напряжение понизиться, например, более чем на 15 вольт, то есть, в сети было напряжение 220 вольт и вдруг упало до 205. Тогда стабилизатор подключит ещё одну обмотку, которая будет состоять из (3 витка х 15 вольт) = 45 витков, в этом случае напряжение, которое будет выходить из стабилизатора, станет 220 вольт. Если напряжение в сети опять упадет с 205 вольт уже до 190 вольт, тогда стабилизатор подключит ещё одну обмотку, ещё дополнительно 45 витков, тогда напряжение из стабилизатора опять станет 220 вольт и так далее. Соответственно, если напряжение в сети было 220 вольт, а стало 235 вольт, тогда стабилизатор отключит обмотку, и, тем самым, уменьшит напряжение до нормы.

Многие стабилизаторы имеют интервал входящих напряжений от 160 до 260 вольт. Это означает, если в вашей городской сети в вашей розетке будет напряжение от 160 до 260 вольт, тогда стабилизатор, пропуская напряжение через себя (через трансформатор), обязан скорректировать его до нормы, при этом нормой будет считаться напряжение от 200 до 240 вольт.
В реальности это будет выглядеть так. Допустим, напряжение в вашей розетке по причинам перегруженности по вечерам (все приходят домой с работы включают бытовые электроприборы и свет) будет понижаться с 220 до 176 вольт.

Стабилизатор «выравнивает» напряжение только после того как оно опуститься ниже определенного значения. В данном случае этим значением является 208 вольт. Как только напряжение опускается ниже нормы, стабилизатор подключает обмотку и выравнивает напряжение. Поэтому этот тип стабилизаторов получил название ступенчатый корректор.

Сразу возникает вопрос, а почему нельзя сделать много отдельных обмоток, и много реле, чтобы напряжение, которое выходит из стабилизатора, было всегда около 220 вольт, и не опускалось до 208? Сделать можно, но возникают следующие трудности:

1) Если сделать больше 5 отдельных обмоток, тогда при включении стабилизатора будет раздаваться очень сильный дребезжащий звук, который будет очень сильно нервировать. Причина этого явления в том, что многие обмотки, как правило, при включении не задействованы, они вносят дисбаланс в магнитное поле трансформатора.

2) Если сделать много реле, потребуется гораздо более сложная плата управления и много дополнительных реле, которые удорожат стабилизатор на столько, что цена для стабилизатора такой же мощности вырастет в 1.5 -2 раза, а какой смысл удорожать, если напряжение и так находиться в пределах нормы.

3) Существует зависимость, что чем ниже входящее напряжение, тем больше увеличивается ток. Об этом будет подробнее рассказано дальше, в данном случае это означает, что при пониженных напряжениях в сети (ниже 180 вольт), чем ближе выходящее напряжение из стабилизатора будет к значению 220 вольт, тем больше будет ток. Чем больше ток, тем мощнее требуется трансформатор.

При прочих равных условиях, потребуется на 25 % более мощный трансформатор, а это в свою очередь ещё больше удорожит стабилизатор.

Все типы стабилизаторов, относящиеся к ступенчатым корректорам, работают по этому принципу. В свою очередь, этот тип стабилизаторов подразделяется на два больших подвида, а именно.

Относительно низкая стоимость самих реле.
Возможность использовать простую недорогую и надежную аналоговую плату управления (без микроконтроллеров), благодаря которой стабилизатор может выдерживать десятки перепадов напряжения подряд, при этом он будет стабилизировать напряжение.
Сбалансированная скорость переключения реле (10 миллисекунд), позволяет переключать обмотки со скоростью достаточной, чтобы напряжение не пропало, и одновременно не позволяет им замкнуть более двух обмоток одновременно, если это произойдет, будет короткое замыкание.
Не вносят помех в момент переключения.

Максимальная мощность стабилизатора 10 кв. Это связанно с тем, что самое мощное из существующих реле пригодное для использования в стабилизаторах, не может выдерживать больше 10 кв. (около 12 000 вольт-ампер)
Шум (щелчки) в момент переключения реле.
Ресурс работы 10 тыс. циклов включения выключения (около 2 лет работы)
Из-за возникновения дугового разряда при переключении реле их нельзя использовать во взрывоопасной среде.

Ресурс работы более 1 млрд. срабатываний.
Отсутствие шума при работе
Отсутствие дугового разряда при размыкании. (Применение во взрывоопасной среде. Например, на заправке).
Относительно малое энергопотребление.
Возможность изготавливать стабилизаторы напряжения до 500 киловатт.

Высокое быстродействие (время переключения близкое к нулю), применительно к стабилизаторам является проблемой, потому что скоростисрабатывания почти мгновенны, возникает большой риск, что тиристоры замкнут несколько обмоток одновременно, в результате чего сгорит либо самстабилизатор, либо то что в него включено. Чтобы этого не произошло нужна сложная и дорогая микропроцессорная плата управления, которая искусственно «тормозит» и синхронизирует работу тиристоров. Поэтому фактическая скорость срабатывания в стабилизаторах тиристоров обычно сопоставима или ниже чем скорость срабатывания механических реле.
Микроконтроллерное управление (работой управляет микроконтроллер, можно представить как очень упрощенный вид процессора, стоящего в вашем компьютере ), в стабилизаторах имеет большой минус.

Сильное удорожание тиристорных стабилизаторов возникает не из-за того что напряжение становиться «качественнее», оно такое же как и у всех ступенчатых корректоров плавает в определенном диапазоне, а из-за того, что тиристоры сами по себе очень дороги, и ещё требуют дорогую и сложную плату управления с использованием очень качественных комплектующих. Из этого вывод, что использование тиристорных стабилизаторов, имеет смысл в трех случаях:

1) Требуемая мощность более 10 киловатт
2) Необходимо использовать стабилизатор во взрывоопасной среде
3) Требуется абсолютная тишина.

Поскольку, первый и второй пункт как правило в быту (дома) не требуется, то как мы уже и говорили, остается только плюс «тишины». Плюс, за который придется заплатить в 2.5 — 3 раза больше, по сравнения со стоимостью аналогичного по мощности стабилизатора на обычных электромагнитных реле.
Как отмечалось, срок службы тиристоров в сотни раз превосходит срок службы реле, но, к сожалению, у других элементов платы управления стабилизатором, как и у трансформатора, срок службы намного скромнее.
Тиристорные стабилизаторы твердо занимают рыночную нишу, в стабилизаторах мощностью от 10 до 100 киловатт, так как не имеют в этом диапазоне прямых аналогов. Для такой мощности тиристорный стабилизатор будет лучшим по соотношению цена – качество.

Стоит отметить, что общим «минусом» всех ступенчатых корректоров, является то, что в момент переключения реле (или тиристоров) происходит небольшой перепад напряжения в 10 — 15 вольт, при этом ваши лампочки накаливания будут слегка менять интенсивность свечения. Обычно это не заметно, но если такое обнаружиться, это является особенностью конструкции (ступенчатой коррекции), а не браком.

«Электромеханические стабилизаторы» — большой класс стабилизаторов, в свое время очень широко распространенных на рынке, но в последние годы очень сильно потесненные «ступенчатыми корректорами», которые в обиходе и для удобства обычно называют «релейными».
Принцип их работы такой же, как и у «релейных», то есть стабилизатор, чтобы скорректировать напряжение меняет количество обмоток, но делает он это весьма специфическим образом:

Принцип работы очень прост, плата управления (аналоговая) проверяет какое в данный момент напряжение попадает в стабилизатор. Затем, если оно выходит за пределы допустимого, дает команду электродвигателю, электродвигатель в свою очередь в зависимости от команды двигает угольный контакт (щетку) в нужную сторону.
Если нужно понизить напряжение (допустим, оно у вас в сети 240 вольт) – контакт перемещается влево, уменьшая количество обмоток, тем самым снижая напряжение. Если нужно повысить напряжение (допустим, оно у вас в сети 160 вольт) – контакт перемещается вправо, увеличивая количество обмоток, тем самым повышая напряжение, которые выходит из стабилизатора. Этот тип стабилизаторов напряжения имеет следующие плюсы и минусы.

Возможность изготавливать стабилизаторы практически без ограничений по мощности, то есть, теоретически можно изготовить сколь угодно мощный стабилизатор, что ценно для промышленного использования (но совершенно не ценно для использования в быту).
Очень высокая точность напряжения, которое выходит из стабилизатора,nbsp;максимальное отклонение от 220 вольт, обычно не превышает +\- 5 вольт.
Возможность настраивать уровень напряжения, которое выходит из стабилизатора, обычно есть переключатель, которым можно выставить нужное напряжение, например, 110 вольт или 220 вольт. Или для импортной техники 230 или 240 вольт.
Высокая надежность электронных компонентов стабилизатора, так как они очень простые и надежные по конструкции.

Удорожание на 20 – 25 % по сравнению со стабилизаторами на механических реле, связанное с тем, что по конструкции требуется гораздо более мощный трансформатор, чем потребовался бы на «релейный стабилизатор» такой же мощности.
Наличие механических частей (электродвигателя и трущихся частей), угольного контакта, приводит к относительно быстрому износу прибора (первые поломки могут начаться после полугода использования, зачастую, это не брак, а особенности конструкции). Двигатель (особенно если он китайского производства) начинает заклинивать от частых скачков напряжения, а, следовательно, частых перемещений щетки. Стирается угольный контакт, что в лучшем случае приводит к сильному искрения, а в худшем — к короткому замыканию. Эти стабилизаторы для безопасного использования необходимо регулярно (раз в полгода минимум) обслуживать, осматривать состояние механических (трущихся) частей и чистить от пыли.
Движения «щетки» при работе (поворотам вправо \ влево по катушке) зачастую сопровождаются неприятным звуком.
Очень низкая скорость быстродействия (при резких изменениях напряжения сети стабилизатор не успевает срабатывать), и очень низкое/высокое напряжение кратковременно подается на вашу бытовую технику.

Механический стабилизатор очень не желательно использовать с электродвигателями (особенно мощными), так как при включении таких двигателей на несколько секунд возникает такое явление как пусковые токи, которые приводят к тому, что на 1-2 секунды нагрузка на стабилизатор вырастает примерно в два раза. Что может привезти к разрушению угольного контакта и короткому замыканию.

Если у вас нет больших и регулярных перепадов напряжения, например, у вас в городской сети постоянно пониженное напряжение около 170 – 180 вольт, или постоянно повышенное более 240, тогда использование механического стабилизатора будет оптимальным. Так как напряжение, которое он будет выдавать, будет наиболее качественным (близким к 220 вольтам).
Если вам хочется, чтобы лампочки никогда «не моргали», механический стабилизатор будет также лучшим решением, так как регулировка (подключение и отключение витков) происходит очень плавно.

Полезный эффект этого явления состоит в том, что в такой конструкции стабилизатора напряжение, попадающее на трансформатор «А» из вашей сети, практически не влияет на напряжение, которое становится в трансформаторе «Б», из которого напряжение попадает в ваши приборы, при этом напряжение на трансформаторе «Б» практически не отклоняется от заданной величины.

Высокая точность выходного напряжения, отклонение не более 1-3%.
Высокая скорость регулирования, практически мгновенная.
Высочайшая надежность, поскольку внутри прибора нет электронных компонентов.
Срок работы более 20 лет.

Повышенный уровень шума.
Зависимость качества стабилизации от величины нагрузки.
Низкий коэффициент полезного действия
Очень большие габариты
Очень высокая цена, по сравнению с любыми другими типами стабилизаторов.

«Стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием» — по объективным причинам очень мало распространенный тип стабилизаторов напряжения не только в России, но и в мире.
Свое название этот прибор получил из-за своего принципа работы, а именно, потому, что прибор стабилизирует напряжение методом двойного преобразования электрического тока. Все знают, или во всяком случае слышали, что электрический ток бывает постоянный и переменный.

Если вы забыли, что такое электрический ток, можете посмотреть в начале нашей статьи. Самое главное это вспомнить, что ток по сути — это поток (как поток воды) электронов.

Переменным током называют такой ток, который периодически изменяется по величине, частоте и направлению. В нашей обычной розетке дома переменный ток, в высоковольтных электрических сетях тоже переменный ток.

Постоянным током называют такой ток, который никак не изменяется. Такой ток есть в обычных батарейках, в аккумуляторе вашей машины. Практически все электронные приборы (электронные схемы) работают на постоянном токе. Поэтому во всех устройствах есть блоки питания — внешние или внутренние, (например, как у вашего ноутбука или сотового телефона), которые как раз и преобразуют переменный ток в постоянный.

Два принципиальных отличия переменного и постоянного Ответы на, безусловно, интересные вопросы, почему же электроны движутся именно от «минуса» к «плюсу» и зачем люди используют два вида тока, можно найти в любом школьном учебнике физики.
Теперь, когда стало понятно, что же такое постоянный и переменный ток, рассмотрим принцип работы стабилизатора напряжения с двойным предобразованием.
Хотя в интернете можно найти много сложных схем подобных стабилизаторов, в большинстве своем трудных для понимания. Тем не менее, принцип работы таких стабилизаторов очень прост.

Схема работы стабилизатора с системой двойного преобразования:

По сути, переменный ток, попадая в стабилизатор, преобразуется в постоянный. В момент преобразования можно легко регулировать напряжение переменного тока. То есть, если напряжение в сети будет меняться от 160 до 240 вольт, то после преобразования в выпрямители, напряжение будет постойной величиной, допустим, напряжение станет 220 вольт, но уже постоянного тока.
Для многих приборов и бытовой техники постоянный ток не подходит, например, не подходит для электродвигателей и ламп накаливания. Они попросту сгорят, если подать на них постоянный ток. Поэтому, постоянный ток перед тем, как он выйдет из стабилизатора и попадет в ваши приборы надо преобразовать в переменный ток. Для этого используется устройство под названием инвертор, которое преобразует постоянный ток в переменный. (Про инверторы более подробно будет написано в других статьях).
В результате, на выходе из стабилизатора мы получаем напряжение, которое почти равно 220 вольтам переменного тока, то есть, такое, какое и было в городской сети.

Высокая точность выходного напряжения, отклонение не более 1%.
Высокая скорость регулирования

Очень высокая цена, сопоставимая с ценой феррорезонансных стабилизаторов. Это связанно с тем, что самой проблемной деталью такого стабилизатора является инвертор. Устройство очень сложное и очень дорогое, предназначенное для работы очень ограниченное время, от получаса до пары суток. А стабилизатор напряжения, должен работать непрерывно — годы. Так как в процессе преобразования постоянного тока в переменный, инвертор (а конкретно транзисторы в нем) очень сильно перегревается, если прибор не отключится, он просто сгорит. Чтобы этого не произошло, для использования в стабилизаторах инвертор надо делать с очень большим запасом по мощности, а также ставить мощную систему охлаждения. В результате чего получается очень сложное и крайне ненадежное устройство.
Максимальная мощность ограниченна 5 киловаттами, можно сделать больше, но цена будет такая, что проще будет купить автономный генератор и запас солярки на 3 года вперед.
Прибор очень сильно греется, поэтому требует постоянной работы охлаждающих систем. В случае их выхода их поломки прибор очень быстро выйдет из строя.
Крайне низкая надежность, сопоставимая с электромеханическими стабилизаторами. Так как в приборе очень много электронных компонентов, очень сложная система управления. В этом приборе огромная нагрузка на детали, которая требует очень качественных и очень дорогих комплектующих.
Зачастую, хоть это и отрицается или замалчивается производителями, данный тип стабилизатора существенно искажает форму синусоиды переменного тока, в результате чего получается нечто среднее между нормальным «волной» переменного тока и ровной линией постоянного. Такой ток быстро выводит из строя электродвигатели или любую другую аппаратуру или бытовую технику, рассчитанную на переменный ток. В очень дорогих моделях форма синусоиды наиболее приближенна к оригинальной, но, естественно, не является полностью идентичной.

«Компенсационные стабилизаторы напряжения» производятся, как правило, большой мощности — от 75 киловатт и выше (до 2000 киловатт). И используются для промышленности. В очень редких случаях люди покупают их для использования в коттеджах.
Этот тип стабилизатора можно отнести к дальним родственникам механических стабилизаторов, о которых рассказывалось ранее, но в отличие от них имеет несколько иное конструктивное исполнение, а самое главное избавлен от одного очень важно недостатка.