С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Как работает стабилизатор


Конструктивные особенности и принцип работы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения – это устройство, к входу которого подается напряжение с неустойчивыми или неподходящими параметрами для потребителя электроэнергии. На выводе стабилизатора напряжение уже обладает нужными (устойчивыми) параметрами, которые делают возможным снабжение электроэнергией восприимчивых к изменению вольтажа потребителей. А как работает стабилизатор напряжения, и для чего он нужен?

Стабилизаторы постоянного напряжения

Стабилизация напряжения постоянного тока требуется, если входящий вольтаж слишком мал или велик для потребителя. При прохождении через поддерживающее устройство оно становится больше или меньше до нужного значения. При необходимости схема стабилизатора может быть составлена так, чтобы выводимое напряжение имело полярность, противоположную поступающему.

Линейные

Линейный стабилизатор – делитель, в который подается неустойчивое напряжение. Выходит оно уже выравненное, со стабильными характеристиками. Принцип работы заключается в постоянном изменении сопротивления для поддержания на выводе постоянного вольтажа.

Преимущества:

  • Простая конструкция с небольшим количеством деталей;
  • В работе не наблюдаются помехи.

Недостатки:

  • При большом различии входящего и выходящего вольтажа линейный преобразователь тока выдает слабый КПД, поскольку большая часть вырабатываемой мощности превращается в тепло и рассеивается на регуляторе сопротивления. Поэтому появляется необходимость в установке контролирующего устройства на радиаторе достаточного размера.
Параметрический со стабилитроном, параллельный

Для схемы стабилизирующего ток устройства, в котором контролирующий работу элемент расположен параллельно нагруженной ветви, подходят газоразрядные и полупроводниковые стабилитроны.

Через стабилитрон должен проходить ток, превышающий от 3 до 10 раз ток в RL. Поэтому механизм подходит для выравнивания напряжения только в механизмах со слабым током. Обычно его используют как составной элемент преобразователей тока с более сложной начинкой.

Последовательный с биполярным транзистором

Принцип работы стабилизатора напряжения можно рассмотреть с помощью схемы устройства.

Видно, что она объединяет в себе два элемента:

  1. Уже известный нам параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне;
  2. Биполярный транзистор, который увеличивает ток с постоянным коэффициентом. Его еще называют эмиттерным повторителем.

Выводимое напряжение определяется по формуле: Uout = Uz — Ube. Uz – напряжение, поддерживаемое стабилитроном. Оно почти не зависит от тока, идущего через стабилитрон. Ube – разница вольтажа выходящего и стабилизируемого стабилитроном. Она почти не зависит от тока, который подается на p-n переход. Однако разница зависит от природы вещества (для кремния Ube – 0,6 В, для германия – 0,25 В). Именно из-за сравнительной независимости этих значений выводимое напряжение устойчиво.

При прохождении через трехслойный транзистор напряжение на выводе стабилизатора увеличивается. Если использование одного транзистора не удовлетворяет запросам потребителя энергии, то берется конструкция из нескольких транзисторов для увеличения тока до нужного значения.

Последовательный компенсационный на операционном усилителе

Компенсационный – значит с обратной связью. В этом стабилизаторе выводимое напряжение всегда сопоставляется с тем, что принято за эталон. Отличие между ними необходимо для формирования и передачи сигнала механизму, контролирующему вольтаж.

С резистора R2 снимается часть выходящего напряжения Uout, которая сравнивается с Uz (напряжение опорное) на стабилитроне, обозначенном на схеме как D1. Полученная разность проходит через операционный усилитель (на схеме U1) и передается управляющему транзистору.

Устойчивая работа обеспечивается при петлевом сдвиге фаз, который приближается к 180°+n*360°. Поскольку часть выходящего напряжения подается на усилитель, то последний сдвигает фазу на развернутый угол. Транзистор, включенный по схеме усилителя тока, не вызывает сдвига фаз. При этом петлевой сдвиг остается равным 180о.

Импульсный

Электрический ток с неустойчивыми параметрами посредством коротких импульсов подается на накопительное устройство стабилизатора (в его роли выступает индуктивная катушка или конденсатор). Запасенная электроэнергия впоследствии выходит в нагрузку уже с другими параметрами. Возможно два варианта стабилизации:

  1. Путем управления продолжительностью импульсов и пауз между ними (принцип широтно-импульсной модуляции);
  2. Путем сравнивания выходящего напряжения с минимально и максимально допустимыми значениями. Если оно выше максимального, то накопитель перестает накапливать энергию и разряжается. Тогда на выводе напряжение становится меньше минимального. При этом накопитель снова начинает работать (принцип двухпозиционного управления).

В зависимости от схемы импульсный выравниватель тока может преобразовывать напряжение до достижения разных результатов. Поэтому различают его разновидности:

  • Понижающий (напряжение на выводе меньше, чем на вводе, но с той же полярностью);
  • Повышающий (напряжение на выводе больше, чем на вводе, но с той же полярностью);
  • Понижающе-повышающий (напряжение на выводе может быть больше или меньше, чем на вводе, но полярность та же). Устройства применяется, когда U на вводе и выводе сильно отличаются, но на вводе возможны нежелательные отклонения в большую или меньшую сторону;
  • Инвертирующий (напряжение на выводе больше или меньше, чем на вводе, полярность противоположная).

Преимущества:

Недостатки:

  • Импульсные помехи на выводе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Стабилизатор переменного напряжения предназначен для поддержания постоянного тока на выводе, независимо от того, какими параметрами он обладает на вводе. Выводимое напряжение должно описываться идеальной синусоидой даже при резких скачках, падении или даже обрыве на вводе. Различают накопительные и корректирующие стабилизирующие устройства.

Стабилизаторы-накопители

Это устройства, которые сначала накапливают электроэнергию от входящего источника питания тока. Затем энергия генерируется заново, но уже с постоянными характеристиками, ток направляется к выходу.

Система «двигатель – генератор»

Принцип работы заключается в преобразовании электрической энергии в кинетическую с помощью электродвигателя. Затем генератор обратно преобразует ее из кинетической в электрическую, но ток уже обладает конкретными и постоянными характеристиками.

Клюевой элемент системы – маховик, который накапливает в себе кинетическую энергию и стабилизирует выводимое напряжение. Маховик жестко соединен с подвижными частями двигателя и генератора. Он очень массивный и обладает большой инерцией, сохраняющей скорость, которая зависит только от фазной частоты. Поскольку скорость вращения маховика относительно постоянна, напряжение остается постоянным даже при значительных провалах и скачках на вводе.

Система «двигатель-генератор» подходит для напряжения с тремя фазами. Сегодня она используется только на стратегических объектах. Ранее применялась для запитывания быстродействующих электронных вычислительных машин.

Феррорезонансный

Устройство включает в себя:

  • Индуктивная катушка с насыщенным сердечником;
  • Катушка индуктивности с ненасыщенным сердечником (внутри есть магнитный зазор);
  • Конденсатор.

Поскольку катушка с насыщенным сердечником имеет постоянное напряжение, независимо от тока, который по нему идет, путем подбора характеристик второй катушки и конденсатора можно добиться стабилизации напряжения в нужных пределах.

Принцип действия полученного механизма можно сравнить с качелями, которые трудно резко остановить или заставить качаться с большей скоростью. Даже нет необходимости каждый раз подталкивать качели, потому что колебательное движение – инерционный процесс. Поэтому допустимы сильные провалы и обрывы напряжения. Частоту колебаний тоже трудно поменять, поскольку у системы собственная установившаяся частота.

Феррорезонансные стабилизаторы были популярными в советские времена. Их использовали для снабжения электроэнергией телевизоров.

Инверторный

В схему инверторного стабилизатора включаются:

  • Входные фильтры;
  • Выпрямитель с устройством, изменяющим мощностной коэффициент;
  • Конденсаторы;
  • Микроконтроллер;
  • Преобразователь напряжения (из постоянного в переменное).

Принцип работы основан на двух процессах:

  1. Сначала входящий переменный ток преобразуется в постоянный при проходе через корректор и выпрямитель. Энергия накапливается в конденсаторах;
  2. Затем постоянный ток преобразуется в переменный выходящий. Из конденсатора ток идет к инвертору, который трансформирует ток в переменный, но с неизменными параметрами.

Пример (принцип работы стабилизатора напряжения 220В): на вводе напряжение меньше или больше 220В, его форма не соответствует синусоиде. После прохождения через выпрямитель и корректор ток становится постоянным, форма напряжения – идеальная синусоида. После прохождения через инвертор к выходу устремляется переменный синусоидальный ток с частотой 50 Гц и напряжением 220В.

Благодаря высокой отдаче механизма (КПД близко к 100%) такой стабилизатор используют для дорого оборудования медицинского и спортивного назначения.

ИБП

Источники бесперебойного питания по конструкции и принципу действия аналогичны инверторным преобразующим устройствам. Сходство заканчивается на том, что накопление электроэнергии происходит не в конденсаторе, а в аккумуляторе, из которого выходит ток с нужными для потребителя параметрами.

ИБП необходимы для запитывания вычислительной техники, поскольку они не только стабилизируют напряжение, но и исключают сбой работы программ при аварийном отключении. Пример: если произойдет обрыв вольтажа, то накопленной в аккумуляторе энергии хватит для правильного завершения работы компьютера. Все данные будут сохранены, а компьютерная «начинка» останется целой.

Корректирующие

К корректирующим стабилизаторам относят преобразователи напряжения, которые изменяют его за счет добавочного потенциала, которого не доставало для получения необходимого для потребителя значения.

Электромагнитный

Другое название – ферромагнитный. От феррорезонансного отличается отсутствием конденсатора, более низкой мощностью и большими размерами.

Если линейный реактор (на схеме L1) включить последовательно с резистором Rh, а нелинейный реактор L2 включить параллельно Rh, то как бы ни менялось входящее напряжение, выводимое будет постоянным. Это обусловлено работой второго реактора в режиме насыщения, отчего вольтаж на нем не меняется при меняющемся токе. В связи с этим меняющееся напряжение на вводе не оказывает влияние на значение на выводе. Оно лишь перераспределяется между L1 и L2. Прирост от входящего значения полностью уходит на L1.

Электромеханический и электродинамический

Это два схожих по конструкции вида стабилизаторов, представляющих собой вольтодобавочный трансформатор. В них напряжение преобразуется за счет перемещения узла, снимающего ток у входа, по трансформаторной обмотке. В результате коэффициент стабилизации меняется мягко до той величины, которая нужна для выходящего напряжения.

В электромеханическом выравнивателе управление реализовывается щетками, которые быстро изнашиваются, поскольку это подвижные элементы. Снизить изнашиваемость удается в электродинамическом аналоге, в котором щетки заменены роликом.

Это единственные преобразователи тока, которые не только обеспечивают гладкую его трансформацию, но и формируют из него синусоиду. На выводе значение относительно неизменно, максимальное отклонение от номинала не превышает 3%. Такая подача энергии оптимальна для бытовой и производственной техники.

Преимущества:

  • Широкий диапазон входящего напряжения (130-260В);
  • Отсутствие помех на выводе;
  • Возможность перегрузки до 200% на полсекунды;
  • Бесшумная работа (если нет перегрузки);
  • Отличная помехоустойчивость.

Недостатки:

  • Нельзя применять при морозах (конструкция может работать только при непродолжительных легких заморозках и до 40 градусов тепла);
  • Низкая скорость стабилизации (проблема решается путем добавления количества щеток).

К преимуществам электродинамического аналога стоит отнести его способность работать при отрицательных температурах (не более 15 градусов мороза). Еще один плюс: конструкция выдерживает перегрузки на 200% до 120 секунд.

Релейный

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения схож с работой других автотрансформаторных преобразователей с регулировкой по ступеням за счет включения/выключения отдельных обмоток силового автоматического трансформатора с помощью электромеханических реле. Поэтому повышение и понижение выходящего напряжения – это параллельный процесс повышения и понижения на вводе поддерживающего устройства.

Особенность релейного преобразователя – выводимое значение всегда меняется в пределах ступени. Например, задан диапазон допустимых значений от 215 до 220 Вольт. Это значит, что напряжение будет постоянно меняться в этих рамках, в то время как на вводе этот диапазон может составлять 200-230 Вольт. Размах ступени зависит от количества обмоток: чем их больше, тем меньше диапазон, и тем более ровное будет напряжение на выводе.

Из этого можно сделать вывод, что качественный стабилизатор не может показывать на экране только 220 Вольт. Если же значение не меняется, можно сделать вывод, что светодиоды расположены именно в форме числа «220» и никакого другого числа они показать не могут. Так делают недобросовестные производители для уменьшения себестоимости преобразователей переменного тока.

Преимущества:

  • Высокая скорость стабилизации;
  • Небольшие размеры;
  • Большой диапазон напряжения на вводе (от 140 до 270 Вольт);
  • Низкая восприимчивость к изменениям входящего напряжения;
  • Допустимая перегрузка в 110% на 4 секунды;
  • Бесшумная работа;
  • Возможность работы от -20 до +40 градусов Цельсия.

Недостатки:

  • Ступенчатая (а не плавная) стабилизация (свет моргает при большом диапазоне ступени);
  • Скорость стабилизации зависит от точности выходящего напряжения: чем точнее вольтаж, тем меньше скорость.
Электронный

Если вам нужно преобразовывать ток с неустойчивыми параметрами, то обратите внимание на электронный стабилизатор. Электронное устройство стабилизатора напряжения 220 вольт – это аналог релейного преобразователя. Разница между ними заключается только в способе смены включенной в нагруженную цепь трансформаторных обмоток.

В данной конструкции переключение происходит не благодаря наличию реле, а за счет симисторов или тиристоров. Так как механические детали отсутствуют, срок службы устройства резко возрастает. В сочетании с приемлемой стоимостью этот вариант для бытовой техники является оптимальным. В остальном преимущества и недостатки совпадают с теми, что указаны для релейного преобразователя.

Гибридный

В 2012 году в продаже появился новый вид стабилизатора – гибридный. Он представляет собой электромеханическое устройство, в конструкцию которого дополнительно входят два релейных преобразователя.

Основной элемент — электромеханический. Релейные элементы включаются в работу только тогда, когда последний уже не может выдать на выводе 220 Вольт. Это бывает, если входящее напряжение либо слишком низкое, либо слишком высокое. Так, электромеханический преобразователь работает при 144-256В. А релейный включается, когда значение опускается ниже 144В или поднимается выше 256В. Максимальный диапазон составляет 105-280 Вольт.

Гибридные преобразователи подходят для бесперебойного энергоснабжения потребителей электроэнергии в частном доме, квартире, офисе или даже магазине.

Качество и срок службы электроприборов зависит от параметров подаваемой энергии. При резких скачках, обрывах или провалах вольтажа техника выходит из строя. Противостоять этому может только бесперебойное энергоснабжение с напряжением условленного значения. Именно его позволяют получить стабилизаторы напряжения, без которых невозможна современная жизнь.

electricdoma.ru

Как работает стабилизатор напряжения - принцип действия

Стабилизатором напряжения называется устройство, к которому подключается напряжение на его вход, с неустойчивыми и нестабильными свойствами для нормальной работы потребителей. На выходе прибора напряжение имеет необходимые качества и свойства, способствующие нормальному функционированию нагрузки потребителей.

Стабилизаторы постоянного тока

Питание сети постоянного тока требует выравнивания при входном напряжении ниже или выше допустимого предела. При протекании тока по стабилизатору, оно выравнивается до необходимой величины. Также схему стабилизатора можно выполнить со сменой полярности питания.

Линейные

Такой прибор является делителем, на который поступает нестабильное напряжение, а на его выходе напряжение выравнивается и имеет необходимые свойства. Его принцип действия состоит в постоянном изменении значения сопротивления для создания выровненного питания на выходе.

Достоинства:

  • При эксплуатации отсутствуют помехи.
  • Простое устройство с малым числом деталей.

Недостатки:

  • При значительной разнице выходящего и входящего питания линейный стабилизатор показывает малый КПД, так как значительная часть производимой мощности переходит в тепло и расходится на сопротивлении.

Параметрический

Такое исполнение прибора с контрольным элементом, подключенным параллельно нагрузке, выполнено на полупроводниковых и газоразрядных стабилитронах.

По стабилитрону проходит ток, который выше в десять раз тока на резисторе. Поэтому такая схема подходит для стабилизации питания только в маломощных устройствах. Чаще всего его применяют в качестве составного компонента преобразователей тока со сложной конструкцией.

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.

Эта схема соединяет два компонента:

  1. Биполярный транзистор, повышающий ток. Он является эмиттерным повторителем.
  2. Параметрический стабилизатор, рассмотренный выше.

Выходное напряжение не зависит от проходящего по стабилитрону тока. Однако оно зависит от вида вещества полупроводника. По причине сравнительной независимости этих величин выходное напряжение получается устойчивым.

При протекании по транзистору напряжение на выходе прибора повышается. При применении одного транзистора напряжение может не удовлетворить потребителя. В этом случае выполняют прибор из нескольких транзисторов, чтобы повысить ток до необходимой величины.

Компенсационный последовательный

Компенсационный последовательный стабилизатор имеет обратную связь. В нем выходное напряжение сравнивается с эталоном. Разница между ними нужна для создания сигнала устройству, контролирующему напряжение.

С сопротивления снимается некоторое количество выходного напряжения, сравнивающееся с основным значением стабилитрона. Эта разница поступает на усилитель и подается на транзистор.

Устойчивое функционирование создается при сдвиге фаз. Так как часть напряжения на выходе поступает на усилитель, то оно сдвигает фазу на угол 180 градусов. Транзистор, подключенный по типу усилителя, фазы не сдвигает, и петлевой сдвиг равен 180 градусов.

Импульсные

Электрический ток, обладающий неустойчивыми свойствами, с помощью коротких импульсов поступает на устройство накопления стабилизатора, которым является конденсатор или катушка.

Накопленная энергия далее выходит на потребитель с другими свойствами. Есть два способа стабилизации:

  1. Управление длиной импульсов.
  2. Сравнение выходного напряжения с наименьшим значением.

Импульсный стабилизатор может изменять напряжение с разными результатами. Их делят на виды:

  • Инвертирующий.
  • Повышающе-понижающий.
  • Повышающий.
  • Понижающий.

Достоинства:

Недостатки:

  • Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

  • Конденсатор.
  • Катушка с ненасыщенным сердечником.
  • Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

  • Преобразователь напряжения.
  • Микроконтроллер.
  • Емкость.
  • Выпрямитель с регулятором мощности.
  • Фильтры входа.

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

  1. Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
  2. Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.

Корректирующие

  • Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
  • Электромеханический и электродинамический.
  • Релейный.

Конструкция стабилизатора напряжения …

(3 оценок, среднее: 5,00 из 5)

ostabilizatore.ru

Выбираем электронный стабилизатор напряжения: принцип работы и характеристики

Электронный стабилизатор напряжения по популярности и уровню продаж занимает следующее место после релейного стабилизатора. Широкий ассортиментный ряд электронных стабилизаторов позволяет выбрать необходимое по мощности устройство. Стабилизатор надёжен, обладает хорошими характеристиками и может использоваться в большом диапазоне температур.

Конструкция электронного стабилизатора

Электронный стабилизатор предназначен для нормализации напряжения при отклонении его от номинала, и защиты потребителей от негативных факторов. К таким факторам относятся очень низкое или высокое напряжение, а так же короткие импульсы высокого напряжения, которые иногда возникают в бытовой сети.

В отличие от стабилизаторов других типов, где могут применяться механические и электромеханические компоненты схемы, в электронном стабилизаторе кроме электроники ничего нет.

Электронный стабилизатор состоит из следующих узлов:

  • Входной фильтр;
  • Трансформатор;
  • Плата измерения напряжения;
  • Плата управления;
  • Силовые ключи;
  • Схема защиты;
  • Блок индикации;
  • Байпас.

Роль фильтра заключается в подавлении сетевых помех. Это могут быть высокочастотные наводки или короткие импульсы. Трансформатор имеет обмотку, состоящую из отдельных секций, переключением которых и осуществляется изменение напряжения на выходе.

Плата измерения напряжения осуществляет контроль не только за напряжением сети, но и за нормализованным напряжением на выходе устройства. Плата управления собрана на транзисторах. На ней формируется сигнал, подаваемый на управляющие электроды силовых ключей.

Силовые ключи переключают обмотки трансформатора для выравнивания напряжения. Схема защиты предохраняет нагрузку от возможных повреждений из-за слишком больших перепадов напряжения, а так же предохраняет стабилизатор от перегрузки. Электронный стабилизатор напряжения 220В оборудуется устройством индикации на светодиодных матрицах.

Важным элементом электронного стабилизатора напряжения является «Байпас» или «Транзит». Это устройство позволяет питать нагрузку непосредственно от сети в том случае, если напряжение на входе находится в допустимых пределах. В случае выхода напряжения из допуска, потребитель практически мгновенно подключается к стабилизатору.

«Байпас» входит в плату измерения напряжения и реализуется с помощью обычного реле. Так же режим «Транзит» может включаться вручную переключателем на корпусе стабилизатора.

Принцип работы электронного стабилизатора

Электронный стабилизатор работает по следующему принципу. Плата контроля напряжения сканирует напряжение сети. Как только его величина выйдет из допустимых стандартом 10%, подаётся сигнал на плату управления. Она состоит из транзисторных Усилителей Постоянного Тока. УПТ формируют потенциал, открывающий полупроводниковые вентили. Напряжение на выходе стабилизатора приближается к номиналу. Управление всеми электронными компонентами осуществляется с помощью микропроцессора.

Большим плюсом электронных стабилизаторов можно считать исключительно малое собственное энергопотребление, поскольку в них отсутствуют индуктивные элементы типа обмоток реле или серводвигателя.

Поскольку число секций ограничено, то изменение напряжения осуществляется ступенями, то есть дискретно. Чем большее количество электронных ключей входит в схему устройства, тем выше точность установки напряжения. В качестве силовых ключей применяются мощные полупроводниковые приборы – тиристоры и симисторы.

Тиристор проводит ток только в одном направлении, а симистор (симметричный тиристор), в обе, поэтому для коммутации цепи с переменным напряжением, требуется два тиристора во встречно-параллельном включении или один симистор.

Принцип действия стабилизаторов, собранных на разных полупроводниковых приборах, абсолютно одинаковый, но однофазный автоматический стабилизатор напряжения электронного типа, выполненный на симисторах, имеет существенный недостаток. Это слабая устойчивость при работе с индуктивной (реактивной) нагрузкой. Симисторы просто выходят из строя. Это сильно ограничивает сферу применения стабилизаторов такого типа. Вообще, электронные стабилизаторы, благодаря хорошим характеристикам и высокой надёжности, находят самое широкое применение в любых сферах.

Преимущества и недостатки

По сравнению с аналогичным по принципу работы релейным стабилизатором, электронное устройство обладает гораздо большими преимуществами:

  • Высокая скорость коммутации;
  • Большее количество ступеней регулирования;
  • Более высокая точность;
  • Отсутствие шума;
  • Большой разброс напряжения на входе;
  • Возможность работы при низких температурах;
  • Надёжность.

В отличие от электромеханических реле, время срабатывания которых может достигать 40-60 мс, тиристорные ключи выполняют коммутацию за гораздо более короткий срок, не превышающий 10-12 мс, а у некоторых моделей он может составлять 2-4 мс. Увеличение количества реле ведёт к увеличению энергопотребления самого стабилизатора и снижению времени нормализации напряжения. Электронные стабилизаторы позволяют без особого ущерба увеличить число дискретных ступеней, что положительно сказывается на точности установки.

Тиристорный стабилизатор бесшумен в работе, и может использоваться при низких температурах, что выгодно  отличает его от стабилизаторов других моделей. Схемные решения допускают работу устройства при большом диапазоне напряжения сети. Надёжность электронного стабилизатора определяется в основном надёжностью тиристоров, а они допускают до 109 переключений. Недостатком можно считать только высокую цену электронного стабилизатора.

Критерии выбора

Выбрать электронный стабилизатор напряжения 220В для дома необходимо по  следующим параметрам:

  • Мощность;
  • Диапазон входных напряжений;
  • Скорость выравнивания;
  • Точность регулирования;
  • Число дискретных ступеней;
  • Дополнительные параметры.

Мощность стабилизатора является главным фактором, определяющим выбор устройства. Если потребителями будет только активная нагрузка, то требуемая мощность вычисляется легко. Нужно суммировать мощность всех потребителей и прибавить 20-30%.

Если к стабилизатору будут подключены стиральная машина или холодильник (реактивная нагрузка с электромотором), то расчёт мощности выполняется по несложной формуле — просто делим мощность прибора на cos ϕ, который должен быть указан в паспорте, либо на коэффициент 0,7. Подробные расчеты мы приводили в статье по выбору стабилизатора для домашних нужд.

Если сеть в конкретном населённом пункте очень нестабильна, то следует выбирать стабилизатор, имеющий как можно больший диапазон напряжения на входе. Для электронных тиристорных стабилизаторов скорость выравнивания напряжения практически одинакова у всех моделей и если имеются небольшие отличия, то они не критичны. От количества ступеней зависит точность напряжения на выходе, но, естественно, от количества тиристоров зависит и стоимость изделия.

При выборе устройства нужно обязательно ознакомиться с уровнями срабатывания защиты. Электронный однофазный стабилизатор напряжения может иметь как настенное, так и напольное исполнение. Нижним пределом рабочей температуры обычно является -40°C, что вполне достаточно для работы в любых условиях.

Бытовой стабилизатор средней мощности

Стабилизаторы «Энергия» пользуются неизменно высоким спросом из-за отличных параметров и надёжности. Однофазный тиристорный стабилизатор «Энергия Classic 5000», представляет собой модель, предназначенную для непрерывной длительной эксплуатации.

Прибор работает при токе нагрузки до 27А. Уровни напряжения сети, при которых срабатывает защита, составляют 60 и 265В, а нормальный рабочий интервал от 125 до 254В. В приборе имеется функция «Байпас», фильтр подавления всех видов помех, и аварийное отключение при нагреве трансформатора до температуры 120 градусов. Стабилизатор имеет 36 месяцев гарантии.

В заключение можно отметить, что электронные стабилизаторы надёжны и неприхотливы, и при соблюдении указанных в документации правил эксплуатации, они проработают очень длительное время.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

nabludaykin.ru

Нюансы выбора релейного стабилизатора напряжения: принцип работы и характеристики

Релейный стабилизатор напряжения – оптимальный выбор для выравнивания сетевых параметров тока в пределах, необходимых для нормальной работы бытовой, компьютерной и оргтехники, а также различных видов производственного оборудования с небольшими пусковыми токами.

Стабилизирующие устройства этого класса обеспечивают высокую точность поддержания заданных характеристик выходного напряжения и эффективную защиту потребителей от перегрузок, импульсных помех, короткого замыкания и других аномалий рабочих токов.

Устройство релейных стабилизаторов

Основа стабилизатора релейного типа – автоматический вольтодобавочный трансформатор. Работой устройства управляет электронная схема.  Коммутационные реле подключают трансформаторные витки в соотношении, необходимом для обеспечения номинальных выходных параметров тока.

Число ступеней регулировки выходного напряжения определяет соотношение количества обмоток трансформатора и количества реле. В среднем, это число равно 5-7, но может увеличиваться до 9. Чем меньшим оно будет, тем большей будет погрешность выходного вольтажа.

Необходимое количество комбинаций и алгоритм переподключения витков задействованных обмоток задаёт схема релейного стабилизатора напряжения. Она может быть одно- или многопроцессорной, то есть иметь 1 или несколько блоков управления и защиты.

Последние являются главными узлами схемы и отвечают за выполнение следующих функций:

  • Контроль параметров входного и выходного тока;
  • Формирование импульсов, управляющих работой реле;
  • Отслеживание критических значений сетевого напряжения и температуры коммутационных контактов и обмоток;
  • Отключение при необходимости (в случае короткого замыкания, длительных избыточных импульсов или нехватки напряжения) сетевой нагрузки до момента нормализации характеристик входного тока.

Релейные устройства стабилизации оснащаются трансформаторами с 4-9 обмотками. Подключение последних осуществляется последовательно, а значит, характеристики тока на выходе регулируются ступенчато. Это значит, что при задействовании обмоток выходное напряжение возрастает или снижается на определённую величину, стабилизируясь на выходе до значения, близкого к номинальному.

Релейные стабилизаторы в большинстве случаев имеют защищённое от воды и пыли исполнение. Они могут размещаться как на корпусе стабилизатора (в моделях мощностью выше 5 кВА), так и непосредственно на плате управления (в устройствах мощностью 500-5000 ВА).

Принцип работы и область применения

Релейные устройства функционируют на основе следующего принципа:

  1. Входной ток подаётся на электронную схему, которая выполняет сравнение его параметров с требуемыми на выходе;
  2. Вычислив разницу характеристик входного и выходного напряжения, управляющий блок подбирает необходимое для стабилизации число обмоток и количество их витков, которые нужно задействовать;
  3. С помощью реле осуществляется последовательное переподключение витков каждой из трансформаторных обмоток;
  4. В результате последовательного увеличения и уменьшения вольтажа на обмотках трансформатора на выход стабилизатора подаётся ток, параметры которого находятся в допустимых для нормальной работы подчинённой сети пределах.

Стабилизаторы релейного типа осуществляют переключение между обмотками достаточно быстро. Но чем интенсивнее будут скачки входного напряжения, тем заметнее будут отличаться от номинальных значений параметры выходного тока.

Релейные устройства стабилизации часто используется для защиты:

  • Бытовых электроприборов;
  • Систем освещения (кроме светодиодных);
  • Инженерных сетей с автоматизированными системами контроля и управления;
  • Лабораторного, медицинского, испытательного, электросварочного оборудования;
  • Ретрансляционных и локационных станций;
  • Систем навигации;
  • Систем зарядки аккумуляторных батарей;
  • Компьютерных и телекоммуникационных сетей.

Наиболее целесообразно использовать релейные стабилизаторы напряжения для дома или офиса, где к электросети подключены потребители с низкой чувствительностью к отклонениям выходных токовых характеристик. Во многих случаях вместе со стабилизаторами этого типа стоит дополнительно использовать блоки бесперебойного питания.

Достоинства и недостатки в сравнении с электронными

Список плюсов стабилизаторов напряжения релейного типа содержит:

  1. Компактность;
  2. Широкий диапазон входных параметров тока (100-280 В для однофазных сетей);
  3. Широкий диапазон рабочей температуры (-40…+40оС);
  4. Относительно небольшой шум при работе;
  5. Невысокую чувствительность к искажениям и частотным изменениям входного тока;
  6. Долговечность (срок службы около 10 лет);
  7. Невысокая стоимость.

К основным недостаткам релейных стабилизаторов относят:

  1. Высокую погрешность стабилизации (+/-5-8% от номинального значения);
  2. Быстрый износ релейных коммутаторов под воздействием механических и импульсных токовых нагрузок;
  3. Ступенчатое выравнивание напряжения;
  4. Обострение скачков выходного напряжения при значительных проседаниях или всплесках характеристик тока на входе;
  5. Снижение скорости реакции стабилизатора при повышении точности выравнивания параметров тока.

Какой стабилизатор напряжения лучше – релейный или электронный? Точно ответить на этот вопрос позволит сравнение их плюсов и минусов.

Достоинства электронных стабилизаторов:

  1. Отсутствие механических элементов в электронных стабилизаторах обеспечивает бесшумность работы и исключает преждевременный износ основных узлов устройства;
  2. Почти мгновенную реакцию на изменения параметров входного тока;
  3. Высокая точность стабилизации выходного напряжения.

Недостатками стабилизаторов этого типа являются:

  1. Высокая чувствительность сетевым помехам;
  2. Слабая перегрузочная способность;
  3. Сложность конструкции;
  4. Высокая стоимость.

Таким образом, релейные стабилизаторы являются оптимальным вариантом для защиты сетей с незначительными колебаниями входного тока (не более +/- 10-30 В), а электронные нужны там, где необходима высокая точность стабилизации.

Основные характеристики релейного стабилизатора

Стабилизаторы релейного типа подбираются по следующим параметрам:

  1. Пиковая мощность — суммарная активная (кВт) и реактивная (кВА) мощность потребителей;
  2. Активная нагрузка — полезная мощность, потребляемая электрооборудованием, которое преобразовывает нагрузку в энергию другого типа – механическую, тепловую и т.д;
  3. Допустимые отклонения входного напряжения и время срабатывания устройства — чем значительнее всплески или проседания входного тока, тем быстрее должен срабатывать стабилизатор;
  4. Пороги защиты от всплесков и проседаний входного тока — при преодолении пороговых значений параметров тока на входе система защиты стабилизатора на несколько секунд отключает нагрузку, после чего возобновляет подачу тока при условии нормализации входного напряжения;
  5. Наличие «байпаса» — режим «байпас» или «обход» позволяет подачу напряжения напрямую на выход стабилизатора в обход его схемы, что упрощает сервисное обслуживание устройства, которое в этом случае выполняется без отключения потребителей;
  6. Наличие тепловой защиты — при нагреве трансформатора до критической температуры система отключает питание стабилизатора на время, необходимое для остывания трансформаторных обмоток;
  7. Диапазон и временный интервал защиты от всплесков и проседаний выходного напряжения — если отклонения параметров выходного тока превышают допустимые пределы, срабатывает защитное реле, которое отключает питание нагрузки.

Дополнительные рекомендации по выбору

Релейный стабилизатор напряжения имеет ещё один важный параметр. Это рабочий диапазон вольтажа, при котором сохраняется заявленная производителем погрешность стабилизации. Некоторые производители указывают нижний порог входного напряжения и верхний порог выходного, оставляя без внимания их противоположные значения на входе и выходе устройства.

Подробное знакомство с устройством и принципом работы релейных стабилизаторов, а также внимательное уточнение перед покупкой всех значимых характеристик, а также сути и параметров дополнительных опций позволят выбрать стабилизатор, который обеспечит надёжную защиту потребителей от перегрузок и их стабильную работу.

voltobzor.ru


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости