Виды и типы стабилизаторов напряжения

Нестабильная электросеть - весьма распространенное явление. В основном, проблема касается пониженного напряжения. Если вожделенные 220 Вольт опускаются процентов на 10, то это еще норма. Но, если вольтаж начинает садиться ниже, а при пиковых нагрузках (вечером, в зимнее время) едва достигает 120-130 Вольт, то ситуация плохая. Многие приборы вообще отказываются включаться, иные работают на пределе, что дает их быстрый износ. А, если просаженная сеть дает резкий скачок, то чувствительная электроника легко выходит из строя. При сильных отклонениях от нормы, вам даже вольтметр включать не нужно. Недостаток напряжения виден невооруженным глазом, при нем обычные лампочки мигают и темнеют.

Хорошая домашняя проводка ситуации не спасет. Ведь проблемы возникают не в доме, а на магистральной сети, а повлиять на нее мы, увы, не в силе. Зато мы можем защитить свои электроприборы, используя такой прибор, как стабилизатор напряжения.

На современном рынке подобных устройств очень много. Задача у них всех одна - выровнять напряжение, поэтому и работа их похожа и заключается в стабилизации параметров сети. Но сам принцип работы, схема, строение, рабочие параметры - все это сильно отличается у разных видов стабилизаторов. Данная статья нацелена то, чтобы помочь вам разобраться, какие бывают стабилизаторы напряжения, в чем их особенности. Получив нужную информацию, вы сможете легко определить, какой стабилизатор лучше всего подойдет для дома, офиса, квартиры.

Содержание:

• Разные типы стабилизаторов и классификация их по схеме действия.
• Феррорезонансные устройства.
• Сервоприводные стабилизаторы.
• Стабилизаторы, оснащенные силовым реле.
• Стабилизаторы на ключах тиристорах.
• Стабилизаторы на симисторах.
• Инверторные стабилизаторы

Основные виды стабилизаторов напряжения

Поскольку качество электрической энергии в украинских сетях не радует, то стабилизаторы напряжения пользуются повышенным спросом , как у населения, так и у бизнесовых структур. Это единственно правильны способ защиты своих электроприборов. Разные виды стабилизаторов напряжения рассчитаны на определенные ситуации. Они имеют различную точность стабилизации, скорость выравнивания вольтажа. Эти устройства могут быть включены только к одному прибору (самому важному и дорогостоящему, например, к компьютеру, модему) или же создавать своеобразный купол защиты для одной комнаты, или для всего дома, квартиры.

Исходя из параметров мощности и точности, стабилизаторы отличаются ценой. Она напрямую зависит от того, какая типовая схема стабилизации вольтажа задействована в данном приборе. Такая схема именуется топологией, и мы рассмотрим пять их разновидностей:

• Феррорезонансную.
• Электромеханическую..
• С использованием реле.
• На полупроводниках.
• Инверторную.

Каждая из них имеет свои плюсы и минусы, что обусловлено конструкцией и способом работы.. Главные рабочие показатели стабилизаторов каждого типа и их особенности очень важны при выборе. Поскольку параметры прибора, выравнивающего напряжения в дальнейшем скажутся на работе вашего электрооборудования в доме. Поэтому рассмотрим их подробнее.

Что такое феррорезонансные стабилизаторы

Это, фактически, первейшие выравниватели напряжения, созданные еще в средине прошлого века. Тогда их задача была - привести в норму напряжение, чтобы обеспечить работу бытовых потребителей тока в доме ( в частности лампового телевизора). Топология у них самая простая. В основу ее положен эффект феррорезонанса. Это когда есть два дросселя, входной и выходной. Один из них с ненасыщенным сердечником ( на входе) , а другой - с насыщенным - на выходе. Между ними возникает электромагнитная сила. Поскольку трущихся и двигающихся механизмов внутри нет, автотрансформатора тоже нет, то поломки в таких устройствах очень редки. Срок службы их очень и очень длительный, исчисляется многими десятками лет.

Итак, что ж мы имеем в плюсах:

• Надежный и неприхотливый прибор, безотказно работающий долгие десятилетия.
• Выходной вольтаж высокой точности, благодаря плавному выравниванию.
• Высокая скорость срабатывания.

Но устройства эти большие и тяжелые. А еще очень шумные. Имеют и много минусов:

• Шумят и гудят очень громко, а это сильный дискомфорт.
• Нагреваются при работе, в связи с чем, теряют КПД..
• Выравнивают входной вольтаж в узком диапазоне и искажают синусоиду тока.
• При перегрузках не работают вообще.

Перечисленные минусы, конечно, впечатляют. Но они в большей степени относятся к старым моделям. Сегодня они считаются уже несовременными, морально устаревшими. Есть на рынке и новые модели - они намного лучше и по параметрам, и по габаритам, и по шумности, но стоят они недешево. Применяются феррорезонансные типы стабилизаторов сегодня не очень часто. Старые образцы нередко подключают к такой же устаревшей технике. Новые - дорогие, используются на предприятиях. В доме их ставить не рекомендуем - очень сильно гудят, разве что в подсобном помещении загородного дома.

Электромеханические выравниватели напряжения

Электромеханика - тоже топология не новая. Первые электромеханические стабилизаторы применялись еще в 60-ых годах прошлого столетья. Фактически, они были созданы тогда же, когда и феррорезонансные. Но устройство их и принцип функционирования - совсем другой. У них составляющим элементом является двигатель ( привод) и автотрансформатор. Отсюда еще одно их название - сервоприводные.

Суть работы в том, что двигатель перемещает токосъемный бегунок (щетку или ролик) по обмоткам трансформатора. При этом отключаются витки ( или подключаются, если нужно повысить напряжение). В результате, входной вольтаж плавно регулируется и корректируется к нужному показателю. Процесс происходит автоматически, благодаря встроенной плате управления. Она анализирует вольтаж на входе, и если он не отвечает норме, то к сервоприводу идет сигнал. Тогда он включается в работу и начинает переключать витки. Принцип работы хорошо продуман таким образом, что выравнивание идет непрерывно, синусоида правильная, хотя по быстродействию эти приборы «пасут задних».

Плюсы сервопривода:

• Недорогие.
• Синусоиду тока не искажают.
• Действуют плавно и постоянно.

Но электромеханика, хоть и стоит дешево, имеет много минусов. К ним относятся.

• Низкая скорость срабатывания. Объясняется тем, что выравнивание идет в несколько этапов. Сначала реагирует плата управления, затем идет сигнал к приводу, потом он включается и начинает перемещать бегунок.
• Иногда дают скачки выходного вольтажа, поэтому к дорогостоящей компьютерной технике подключать не рекомендуем.
• Слабое место - сервопривод. Он очень повержен износу и поэтому часто ломается.
• Громоздкие, имеют солидный вес и размеры.
• Дают шум. Не гудят так сильно, как феррорезонансные, что через стену слышно, но переключение витков бегунком слышится.
• Не любят холода - при низкой температуре дают сбои в работе.

Минусов много, но на сети, где сильных скачков нет, в помещениях типа гаража, склада, мастерской и т.д. - такие стабы весьма хороши, потому что экономны. Нужно лишь следить, чтобы прибор зимой стоял в отапливаемом помещении.

Электронное реле - в чем особенности, преимущества и недостатки.

Релейные стабилизаторы очень популярные из-за их простого строения. Стабилизация напряжения выполняется ступенчатым способом. Витки трансформатора переключаются силовым электронным реле. Небольшая релюшка выбирает ту обмотку, которая максимально отвечает норме напряжения.

Управление производится контрольным блоком. Он анализирует показатели сетевого вольтажа. И, если есть отклонение от 220 Вольт, то в работу включается реле, их несколько, каждое отвечает за определенную ступень стабилизации. Поскольку прибор несложный, то процесс контроля и переключения идет очень быстро. Отсюда и главное преимущество - скорость срабатывания. Показатель 10-20 миллисекунд, это очень быстро.

Кроме высокой скорости переключения, в плюсах имеем еще и:

• Несложную конструкцию, недорогой ремонт и неприхотливое обслуживание.
• Невысокую цену.
• Маленькие размеры.
• Эффективную работу при любой температуре воздуха.

То есть, релейный стаб - это небольшой и недорогой прибор с великолепной скоростью переключения. Но вот со вторым важным параметром - точностью - у него не очень хорошо. Точность выходного напряжения у релейных приборов находится в пределах 10 процентов. Таким образом, в минусах имеем:

• Невысокая точность стабилизации.
• Сетевая синусоида искажается из-за того, что переключение ступенчатое.
• Недолгий срок службы.
• Ну и, конечно же, щелчки. Сработало реле - щелчок, сработала еще одна ступень - щелчок. И так постоянно. Не слишком приятно для слуха.

Получается, что релейные стабилизаторы очень хорошо подойдут для защиты какого-то одного прибора. Или же нескольких маломощных, но таких, которые не сильно чувствительны к точности выходного напряжения. К дорогостоящей современной электронике лучше не подключать.

Тиристорные стабилизаторы

Тиристорные устройства на порядок выше по своему строению, чем релейные. Если рассматривать схему, по которой стабилизируется напряжение, то она такая же, как и у релейных. То есть, есть какой-то элемент, который переключает витки трансформатора. Но это не силовое реле, а полупроводник. В данном случае это электронный ключ - тиристор. Что же меняется, благодаря такой усовершенствованной конструкции? Как раз тот показатель, который у релейных стабов не на высоте. Это точность стабилизации. Причем, время реакции на изменение параметров электросети еще больше сокращается и становится молниеносным. А еще исчезает всем известный недостаток «релюшки» - щелчки при переключении обмотки.

Итак, купив тиристорный стабилизатор, получаем вот какие плюсы:

• Высокая скорость срабатывания.
• Высока точность выходного вольтажа.
• Бесшумная работа.
• Увеличенный рабочий ресурс ( поскольку полупроводникам износ не страшен)
• Отличный КПД, который объясняется отсутствием трансформаторной обмотки.
• Работа при любой температуре окружающей среды.
• Расширенный диапазон отклонений вольтажа, как пониженного, так и повышенного.
• Компактность и легкость.

Минусы:

• Ключи тиристоры устойчивы к износу, но на перегрузки реагируют плохо. А ремонт их или замена - весьма недешевые удовольствия.
• Поскольку топология дискретная, как и у реле ( ступенчатая), то внезапные скачки напряжения в электросети несут определенную угрозу прибору. Точность и скорость срабатывания снижается, возникают помехи. Наиболее ярко это отражается при подключении через тиристорный стабилизатор профессиональной аудио- и видео-аппаратуры ( звук и изображение портятся).

Симисторные стабилизаторы

Симистор - это тоже электронный ключ, полупроводникового типа. Схема стабилизации у них одинаковая - переключение витков. Однако симистор - более функционален, нежели тиристор. Он может пропускать электрический ток в обе стороны. А поэтому может работать один, а тиристоров всегда нужно два, подключенных параллельно. Получается менее сложная электросхема, что повышает устойчивость к перегрузкам..

Тиристорные и симисторные устройства работают по одной и той же схеме, принцип работы у них един, поэтому плюсы и минусы имеем те же.

В преимущества симисторов засчитываем:

• Тихую работу.
• КПД 98-99 процентов.
• Великолепную скорость срабатывания - около 10 миллисекунд.
• Устойчивость к износу, перегрузкам и перепадам температур окружающей среды.

К минусам можно отнести высокую стоимость и немного заниженную, по сравнению с тиристорами точность выравнивания напряжения.

И тиристоры, и симисторы - системы электронные и дорогие. Они, конечно же, обладают массой преимуществ перед простыми релейными приборами, маленькие, тихие, могут создавать защитный купол для всех потребителей тока в доме, на даче, в квартире, офисе. Но при их поломке вы потратите много денег, чтобы вернуть стабилизатор к работе. Да и особо чувствительное оборудование, требующее точного показателя напряжения, к ним лучше не подключать.

Инверторные - самый новый тип стабилизаторов.

Разработаны эти выравниватели напряжения были около двадцати лет назад. Поэтому, по сравнению с феррорезонансными и сервопрнводными устройствами, они совсем «юные» на рынке стабилизаторов. Но при этом - это самые лучшие стабилизаторы . Их топология ( схема стабилизации) основана на инверторной технологии. Инвертор - это инновационная схема, которая заключается в двойном преобразовании напряжения. Сначала переменное - в постоянное. Затем улучшение его параметров, доведение синусоиды до идеального построения, а потом снова преобразование. Теперь у же в перемеенное выходное напряжение.

Таким образом, на выходе из стабилизатора получаем идеально ровное и точное напряжение. Без скачков, практически без отклонений. Самые важные технические характеристики стабилизаторов ( точность и скорость срабатывания) лучше всех.

Это и есть главное преимущество. Еще большой плюс заключается в том, что инвертор работает без трансформатора. Огромный трансформатор заменен маленькой инверторной платой, размером со спичечный коробок. Получаем невообразимо компактное и очень эффективное устройство. Топология в нем бесступенчатая к скачкам напряжение оно равнодушно, к перегрузкам тоже.

Инверторный прибор выровняет напряжение к идеальному 220 ( или 380 для трехфазного оборудования) мгновенно. Выбрав для своей электротехники стабилизатор-инвертор, мы получаем:

• Мизерные отклонения вольтажа на выходе - около 2%.
• Молниеносное срабатывание, то есть - вообще без задержки. Показатель 0 миллисекунд

Эти два параметра гарантируют, что инверторный стабилизатор навсегда избавит вас от большинства проблем, которыми грешат наши отечественные электросети. Кроме того, он «вытянет» к норме низкий порог от 99 Вольт и высокий - 310. А это предельный диапазон колебаний вольтажа в сетях.

По поводу минусов инверторных стабилизаторов, то их просто не существует. Разве что высокая цена. Но, согласитесь, заплатить есть за что. За саму современную технологию, великолепные рабочие показатели, крохотные размеры и отличный результат при любом качестве питающей магистральной сети.