Мережеві стабілізатори напруги 220В – порівняння різних типів, переваги і недоліки

У кожного будинку є маса побутової техніки, вартістю починаючи від одиниць до десятків і навіть сотень тисяч гривень. Щоб вона служила якомога довше за неї потрібно стежити, доглядати і виконувати всі роботи по обслуговуванню, якщо вони є. Однак, небезпекою залишаються лише скачки напруги.

У побутових електромережах вони відбуваються часто, можуть бути викликані комутацією потужного електрообладнання, а також проблемами на лініях, типу поганого контакту, старих опор і так далі. Щоб зменшити ризик виходу з ладу техніки через погану електромережі можна використовувати стабілізатори напруги 220В. У цій статті ми розглянемо якими вони бувають і чим відрізняються.

автотрансформатор

Перш ніж приступити до огляду типів електричних стабілізаторів ми розглянемо, що таке автотрансформатор, тому що він лежить в основі більшості сучасних стабілізаторів.

Автотрансформатор – відрізняється від звичайного приставкою «авто» в назві, вона розшифровується як «сам». Принциповою відмінністю від звичайного трансформатора є те що у нього одна обмотка, вона ж і первинна, і вторинна. На малюнку нижче ви бачите його схему.

Якщо умовно розділити автотрансформатор на первинну і вторинну боку – то напруга подається не на кінці обмоток, а між одним кінцем і відведенням. Тоді між крайніми кінцями обмоток напруга буде вище, ніж вхідний.

Автотрансформатори можуть виконуватися або з декількома відводами від обмотки, для реалізації ступеневої перемикання вихідної напруги. Але більшість лабораторних автотрансформаторів забезпечують плавне регулювання «виходу», як це організовано?

Для цього вихідні клеми з’єднані зі змінним контактом – графітової щіткою, яка знімає напругу з його витоків. Цей вузол зображений на фото нижче.

Типи і характеристики

Для початку розглянемо класифікацію за типами та їх характеристики. Стабілізатори розрізняють за способом стабілізації і регулювання напруги:

1. Феррорезонасние.

2. Релейні.

3. Електромеханічні або сервоприводні;

4. Електронні або інверторні, з напівпровідниковими ключами.

При виборі стабілізатора будь-якого типу в першу чергу потрібно дивитися на його характеристики. Мабуть, основною є потужність, вона вказується в ВА – вольт-ампер або кВА – кіловольт-ампер.

Зверніть увагу:

Вольт-ампер – це одиниця виміру повної потужності, яка складається з суми активної і реактивної потужностей. Ви платите за активну потужність, яка вимірюється в Ватах (Вт) або кіловатах (кВт), а спожита потужність – кВт / год відповідно.

Крім потужності також потрібно звертати на похибка регулювання вихідної напруги і діапазон вхідних, а також швидкість реакції на зміни напруги.

Це потрібно враховувати при виборі прилад, адже якщо ви порахуєте суми активний потужностей, споживаних приладами і купіть стабілізатор «впритул» – він може не витримати. Щоб визначити повну потужність слід активну помножити на косинус фі – це коефіцієнт потужності, дорівнює відношенню активної потужності до повної, тоді повна потужність дорівнює приватному від активної і коефіцієнта:

Повна потужність = активна потужність / cosФ

Також потрібно враховувати ККД і пускові струми. У будь-якому випадку беріть стабілізатор з запасом повної потужності в 30-40% в ідеальному випадку в 50% від запланованої потужності споживачів.

наприклад:

Якщо загальна потужність захищаються приладів дорівнює 3 кВт, то краще придбати стабілізатор на 4-4.5 кВА.

Розрізняють однофазні та трифазні стабілізатори напруги, але так, як в побутових електромережах частіше поширений однофазний ввід, – то далі ми зробимо акцент на таких стабілізаторах.

ферорезонансний стабілізатор

Ферорезонансний стабілізатор захистить електрообладнання від стрибків напруги. Він складається з двох дроселів і конденсатора, приблизна його схема зображена на малюнку нижче.

Вони дешеві, але не забезпечують реальну стабілізацію вихідної напруги, хоча і дають певний захист електрообладнання. В даний час на ринку зустрічаються не дуже часто. Для нормальної і безпечної роботи вашої техніки їх розглядати не варто. На малюнку нижче зображено його зовнішній вигляд.

Слід пам’ятати, що його достоїнствами є довговічність, так як немає ніяких виконавчих механізмів і швидкодія.

релейний стабілізатор

В основі релейного стабілізатора лежить автотрансформатор і система управління на базі реле і мікроконтролера. Принцип роботи полягає в перемиканні відводів від витоків автотрансформатора для досягнення стабільного напруги вихідний мережі. Орієнтовна схема такого стабілізатора зображена нижче:

У схемі видно, що релейний стабілізатор забезпечує ступінчасте регулювання вихідної напруги. Звідси є похибка в регулюванні вихідного напруги близько 8%. Фактично похибка залежить від числа ступенів.

Як було сказано відводи від обмотки трансформатора комутуються за допомогою електромеханічних реле, і для забезпечення роботи як на підвищення, так і на зниження автотрансформатор виконується таким чином, щоб було допустимо 4 відводу на зниження вихідної напруги, і 3 відведення на підвищення.

Реле спрацьовують досить швидко, швидкість реакції стабілізатора. Залежно від типу конкретних реле вони спрацьовують за 2-7 мілісекунди. Сам прилад забезпечує перемикання ступенів і підсумкову реакцію в 2-12 мілісекунди.

На фото видно сам трансформатор і переключають реле – це блоки в корпусах чорного кольору за ним.

Чим в більшій кількості встановлені реле, тим більша точність регулювання і діапазон робочих напруг. Деякі моделі працюють в діапазоні напруг 100-290В. 

Їх переваги:

  • дешевизна;

  • надійність;

  • не створюють перешкод в мережі;

  • більшість моделей має додатковими функціями, типу захисту від імпульсних перенапруг, подачі напруги з входу на вихід безпосередньо. цей режим називається байпасом (обхід), потрібен для зменшення втрат на трансформаторі при нормальному значенні напруги мережі живлення. Також може бути вбудована захисту від КЗ і перегріву;

  • термін служби 8-15 років;

  • відмінна ремонтопридатність – якщо реле вийдуть з ладу їх можна легко, швидко і дешево замінити. критичним є вихід з ладу трансформатора або плати управління;

  • високий ККД – 97-99%.

Недоліком є ​​ступінчастість регулювання. Деяких можуть не влаштовувати регулярні клацання при перемиканні реле. Однак вони не надто гучні.

Релейні стабілізатори добре підходять для харчування холодильників, пральних машин та інших приладів з двигунами і нагрівачами.

Електромеханічні або сервоприводні стабілізатори напруги

Сервопривідні стабілізатори напруги принципом дії нагадують лабораторний автотрансформатор, відмінність лише в тому, що напруга регулюється автоматично, за допомогою сервоприводу.

З такою конструкцією можна забезпечити різкої реакції на зміну напруги, швидкість реакції знаходиться в межах 10-15 вольт за 1 секунду. Тому він добре підходить для районів де постійно спостерігається знижений або підвищена напруга, або взагалі плаває протягом дня. Таке часто буває в селах і приватному секторі. Вони зреагують на плавні зміни напруги живлення і забезпечать стабільну вихідну на рівні 220 В.

переваги:

  • плавне регулювання напруги;

  • точність регулювання.

недоліки:

  • знос рухомих частин, і необхідність їх регулярної профілактики або заміни;

  • робота стабілізатора досить гучна через звуків від сервоприводу і руху токос’емника по обмотці, це означає що при змінах вхідної напруги ви будете чути дзижчання;

  • пил і вологість – злі вороги будь-якого електроприладу, але у випадку з сервопривідного стабілізатором це особливо критично, так як фактично основний функціональний вузол всередині знаходиться у відкритому стані.

Електронний стабілізатор напруги

Фактично це той же релейний стабілізатор, але замість реле використовуються напівпровідникові ключі – тиристори або сімістори. Це забезпечує тихе перемикання і більш швидке спрацьовування.

Моделі з тиристорів мають аналогічний пристрій:

Якщо напруга в мережі в нормальних межах, то система управління електронним стабілізатором включить режим «байпас», і пустить струм в обхід трансформатора. Це потрібно для підвищення ККД.

На цьому відео порівнюють роботу релейного і електронного стабілізатора напруги:

переваги:

1. Надійність. Напівпровідникових ключах не властивий механічний знос контактів.

2. Швидкодія на порядок вище.

3. Безшумність.

недоліки:

1. Вартість вище ніж у релейних моделей.

2. Здатність до короткочасних перевантажень у напівпровідникових ключів нижче, ніж у електромеханічних реле.

3. Також сіммістори можуть вийти з ладу, при пробої імпульсним високої напруги, але виробники мінімізують ці проблеми.

інверторний стабілізатор

Інша назва цього типу приладів – стабілізатори з подвійним перетворенням. Структурна схема пристрою зображена на малюнку нижче.

Тобто в цій схемі напруга надходить на вхідний фільтр електромагнітних завад, далі на коректор коефіцієнта потужності (його може не бути в дешевих моделях) після цього випрямляється і надходить на інвертор і на вихідну ланцюг – до навантаження. Таким чином вихідна напруга не впливає на вихідний і швидкість реакції стабілізатора з подвійним перетворювачем вище ніж у інших типів.

Єдине обмеження – діапазон вхідних напруг, – він обмежений характеристиками схеми інвертора. У подвійному перетворенні бере участь інвертор з трансформатором, тому забезпечується і гальванічна розв’язка вхідний і вихідний ланцюга. Більш наочно це показано на схемі нижче, хоча це схема джерела безперебійного живлення, але зміст той самий.

Нижче зображений приклад електричної принципової подібного пристрою.

Відповідно умовний графік напруги на вході і виході стабілізатора з подвійним перетворенням.

переваги:

  • безшумність;

  • Точність і швидкість регулювання;

  • Великий діапазон вхідних напруг.

Недолік – вартість.

висновок

Всі стабілізатори по-своєму гарні, і установка будь-якого з них поліпшить умови роботи електроприладів і продовжить їх термін служби. Однак слід враховувати швидкодію і робити висновки, якщо у вашій електромережі часто відбуваються імпульсні сплески напруги.

Для того щоб підвести підсумки і зробити правильний вибір ознайомтеся з таблицею, я підібрав кілька моделей різних типів приблизно однакової потужності. Ціни взяті з “Яндекс.Маркет” і вказані на липень 2018.

Олексій Бартош

Ссылка на основную публикацию