Типы стабилизаторов напряжения: правильный выбор прибора

Типы стабилизаторов напряжения: правильный выбор прибора

Насыщенность современного жилища разнообразной электротехникой давно вошла в противоречие с нормами электроснабжения, которые регламентируют качество подаваемой потребителю энергии. Нестабильность номиналов по амплитуде и частоте, кратковременные отключения (порой на несколько секунд) быстро выводят из строя дорогостоящие холодильники, стиральные машины и компьютерную технику, а массовая газификация и установка на котлах контроллеров с микропроцессорным управлением делают подобные «неприятности» опасными для жизни. В этой статье будет рассказано о том, какой стабилизатор напряжения выбрать, исходя из условий эксплуатации и типа подключаемой нагрузки.

Объекты, подлежащие защите

Стабилизатор напряжения – это прибор, относящийся к категории защитной электротехнической арматуры. В большинстве случаев он является универсальным и выполняющим несколько функций, помимо основной – удержания номиналов напряжения и тока в заданных границах. Например, при критическом падении или всплеске напряжения он отключает электропитание, а по возвращении к норме возобновляет его. По степени возрастания необходимости защиты и требовательности к качеству электроэнергии приборы располагаются следующим образом:

  • Нагреватели резистивного типа. Например, электрические котлы с механическим управлением. Самые индифферентные устройства, которые при больших мощностях сами могут играть роль стабилизатора напряжения при кратковременных (до секунды) и незначительных (отклонение не более 1% от номинала) перепадах в сети.
  • Электромоторы, лампы накаливания. Допускают падение напряжения до 10% от номинала, кратковременное отключение.
  • Бытовые приборы с аналоговыми системами управления. Например, холодильники, насосные станции, стиральные машины с механическими программаторами. Допускают падение напряжения не более чем на 3 процента и кратковременные отключения, если они происходят не чаще, чем 1 раз за полчаса.
  • Современные источники света – люминесцентные и в большей степени светодиодные лампы. Телевизоры на микросхемах, микроволновые печи, стиральные машины с цифровым программным управлением. Допускают падение напряжения не более чем на 1 процент. Чувствительны к импульсным помехам. Обычно в их схему включается автономный стабилизатор.
  • Компьютерная техника, а также все микроконтроллеры, устанавливаемые, например, на газовых котлах. Чувствительны к малейшим перепадам напряжения и токов, предъявляют высокие требования и к форме синусоиды. Не допускают перерыва в электроснабжении более чем на 10 миллисекунд.

Конструктивные особенности приборов стабилизации

Типы стабилизаторов напряжения определяются исходя из того, как они реагируют на отклонение тока от номинальных значений.

  1. Индукционные, изменение величины напряжения на их выходе происходит с меньшей скоростью, чем на входе.
  2. Коммутационные – регулировка производится подключением к точке с заданными параметрами.
  3. Электромеханические.
  4. Компенсационные – плавное возвращение к заданным параметрам за счет особенностей конструкции.
  5. Автономные источники электропитания.

Индукционные стабилизаторы

Индукционный стабилизаторЭто так называемые автотрансформаторы – катушка индуктивности на металлическом сердечнике. Их коэффициент трансформации, равен единице. Эффективно компенсируют кратковременные флуктуации небольшой амплитуды. Напряжение на выходе автотрансформатора не успевает вырасти или упасть до значения на входе за счет противодействия, возникающего в сердечнике магнитного потока. Выходное напряжение снимается со щетки или токопроводящего колесика, перемещаемого вручную по поверхности катушки посредством ползунка.

Эти приборы способны сгладить пульсацию напряжения, равную не более 3% от номинального значения. Оптимальный стабилизатор напряжения 220 В для дома или квартиры в городе. Они не искажают синусоиду, просты по устройству, надежны и относительно недороги. К недостаткам стоит отнести немалые габариты и вес.

Компенсационные стабилизаторы

Феррорезонансный стабилизатор переменного напряжения. Он похож на автотрансформатор и действует по подобному принципу – росту напряжения противодействует магнитный поток в сердечнике. Отличается тем, что у него нет управляющего «бегунка», напряжение на выходе регулируется автоматически. Точность регулировки – не более трех процентов. Работают в диапазоне от 176 до 256 вольт. Их преимуществом является быстрота реакции. А недостатком – высокий уровень радиопомех (частично компенсируется встроенным LC-фильтром) и искажение формы синусоиды. В последнее время практически не производятся, встречаются как раритетные образцы времен СССР.

Коммутационные

В основе их конструкции все тот же автотрансформатор. Но вот выходное напряжение снимается не «бегунком», а с нескольких точек-выводов, припаянных к основным виткам. По способу коммутации бывают двух видов:

  1. Релейные.
  2. На полупроводниковых ключах – тиристорах и семисторах.

Регулировка напряжения производится путем дискретного переключения между точками обмотки трансформатора, с которых (по теоретическому расчету) при заданной силе тока можно снять напряжение требуемого значения. Количество выводов не может быть бесконечным, поэтому такие приборы компенсируют нестабильность с точностью не более 8 процентов.

Особенностью работы является прекращение подачи электричества потребителю на время коммутации. В зависимости от схемного решения и типа используемых приборов, оно бывает от 4 до 20 миллисекунд. Поэтому такой стабилизатор напряжения для котла с микроконтроллерным управлением непригоден.

Наличие схемы управления делает этот прибор уязвимым от качества электричества в сети. Что само по себе парадоксально.

Электромеханические

Электромеханический стабилизатор напряженияАвтотрансформатор, у которого бегунок съема напряжения вращает электромотор постоянного тока – сервопривод. Его достоинством является плавность регулировки и отсутствие момента прерывания подачи электроэнергии потребителю. Недостатком – сложность конструкции, наличие подвижных частей. Уязвимость от низкокачественного электричества еще большая.

Инверторные блоки питания

Сложное устройство, преобразующее электрический ток дважды: сначала из переменного в постоянный, а потом снова в переменный. Генерирует не синусоиду, а последовательность прямоугольных импульсов чередующейся полярности. На его входе обычно ставят автотрансформатор, который стабилизирует напряжение на входе генератора автоколебаний.

Инверторный блок питания

Если питание отключается, напряжение становится критически высоким или низким, он переходит на работу от аккумуляторов. Прямоугольность квазисинусоиды воспринимается большинством потребителей – компьютеров, микропроцессорных контроллеров и другой сложной техники положительно, а у электродвигателей отмечается небольшое повышение мощности.

Применение инверторного блока питания обеспечивает полную защиту электроприборов всех типов. Это самый лучший стабилизатор напряжения 220 В для дачи. Однако они дороги, их применение нецелесообразно, если в доме нет микроэлектронной техники.

Проблемы выбора

Вопрос о том, как выбрать стабилизатор напряжения для дома, широко освещается в Сети. Большинство советов начинается с того, что надо определить суммарную мощность потребления. Такой подход к делу нельзя считать вполне правильным, если прибор будет устанавливаться в загородном доме. Ведь и вы, и ближайший сосед может пользоваться сварочным аппаратом и другими электрическими установками, вызывающими перегрузку в сети и сильное падение напряжения.

В ряде СНТ (cадоводческое некоммерческое товарищество), расположенных рядом с железными дорогами и подключенных к трансформаторам тяговых подстанций, лампочки горят вполнакала с периодичностью движения поездов. Поэтому для загородной резиденции вряд ли подойдет автотрансформатор, даже если его мощность соответствует примерному уровню потребления энергии. Стоит выбирать модели, работающие автоматически – коммутационные и электромеханические.

Стабилизатор для котла отопления резистивного типа не нужен совсем, его балластное сопротивление эффективно сгладит нестабильность в сети. Аналоговые схемы управления защищаются моделями индукционного или коммутационного типа. Если установлен микроконтроллер, то используется электромеханический, не допускающий перерыва в электроснабжении, или инверторный блок питания.

Стабилизатор напряжения трехфазный применяется только на строительных и промышленных площадках, поскольку он контролирует все три линейных напряжения и при пропадании одной фазы отключается. В трехфазных сетях допускается использование однофазного стабилизатора на каждую из трех линий, но задача усложняется тем, что требуется синхронизация нагрузки на них, иначе произойдет отключение питания.

Оптимальным вариантом защиты можно считать следующий: подключение стабилизатора напряжения мощностью 15 кВа (норма для трехкомнатных квартир с электроплитами) сразу после прибора учета и развод линий по потребителям от него; установка индивидуального стабилизатора для каждого особенно ценного или ответственного устройства.

Стабилизатор напряжения – это очень полезное устройство, использование которого может уберечь вас не только от преждевременных поломок бытовой техники, но и более серьезных аварийных ситуаций. Поэтому не стоит пренебрегать его установкой.