Как выбрать однофазный стабилизатор напряжения: типы и характеристики устройств

odnofaznye stabilizatoryВ сетях энергоснабжения может применяться однофазное или трёхфазное напряжение. Трёхфазное напряжение 380В используется на производстве, а однофазное 220В повсеместно применяется в быту. На это напряжение рассчитана практически вся бытовая техника и электроника.

Приборы, используемые в быту, могут быть критичны к броскам или «плаванию» напряжения сети. Чтобы избежать негативных последствий от такого электроснабжения, бытовая техника подключается через однофазный стабилизатор напряжения.

Особенности однофазного стабилизатора

Стабилизатор напряжения, работающий в однофазной сети, применяется для коррекции напряжения при изменениях его в определённых пределах. В однофазной сети энергоснабжения используется только два провода, один из которых фаза, а второй – ноль, поэтому электрические схемы стабилизаторов достаточно просты.

Схема контроля постоянно фиксирует уровень напряжения сети и в случае отклонения подаёт команду на исполнительный механизм, который увеличивает или уменьшает его величину. В результате работы стабилизирующего устройства на выходе возникает напряжение, подходящее для корректной работы потребителей.

Чтобы на выход прибора не попадали импульсные помехи и высоковольтные короткие выбросы, все типы стабилизаторов имеют в составе схемы индуктивно-ёмкостной фильтр, подавляющий эти компоненты.

Однофазные стабилизаторы широко применяются на следующих объектах:

  • Жилые квартиры;
  • Частные загородные дома;
  • Медицинские учреждения;
  • Системы связи и телекоммуникаций;
  • Офисы;
  • Небольшие производственные мощности.

Стабилизатор однофазного типаВ условиях больших городов энергоснабжение жилых районов почти всегда отличается хорошим качеством напряжения сети. Другое дело посёлки городского типа или загородные территории. Там напряжение сети часто бывает нестабильным, что заставляет жильцов приобретать домашние стабилизаторы напряжения. Это касается и медицинских учреждений, где для работы специальной аппаратуры требуется очень качественная сеть.

Стабильная и надёжная сеть требуется предприятиям обеспечивающим связь, системы кабельного телевидения и интернет. На небольших частных предприятиях, где используется техника, питающаяся от однофазной сети, используются выравнивающие приборы с мощностью 10-30 кВт.

Виды однофазных стабилизаторов

Промышленность выпускает модели стабилизаторов, в которых используются различные исполнительные механизмы выравнивающие напряжение сети:

  • Релейные устройства;
  • Электродинамические (сервоприводные) стабилизаторы;
  • Полупроводниковые приборы.

Во всех трёх типах стабилизаторов используется принцип изменения напряжения с помощью трансформатора.

Релейный стабилизатор состоит из следующих элементов:

  • Индуктивно-ёмкостной фильтр подавления помех;
  • Электронная плата;
  • Силовой трансформатор;
  • Электромагнитные реле;
  • Схема защиты;
  • Устройство индикации.

Релейное стабилизирующее устройство

Устройством, регулирующим напряжение, в данном приборе является силовой трансформатор, который ещё называют катушкой вольтодобавки. Напряжение сети приходит на индуктивно-ёмкостной фильтр и далее на первичную обмотку  трансформатора.

Вторичная обмотка имеет большее число витков для возможного увеличения напряжения, когда его величина снижается до минимума. Обмотка выполнена в виде отдельных секций.

Электронная плата включает в себя микроконтроллер, который оценивает величину напряжения сети. Пока его величина остаётся в допуске регламентированным государственным стандартом (220В ± 10%), потребитель получает питание непосредственно от сети. Если величина напряжения вышла из допуска происходит следующее. Контроллер определяет величину девиации напряжения и даёт команду на блок реле, которые своими контактами подключает секцию обмотки для повышения или уменьшения напряжения сети. Релейный стабилизатор является самым недорогим устройством.

Он имеет следующие недостатки:

  • Большое время переключения;
  • Искажённую синусоиду на выходе;
  • Дискретные величины напряжения, то есть низкую точность.

Электромеханический или сервоприводной стабилизатор обеспечивает регулирование напряжения за счёт скользящего контакта, который перемещается по неизолированной обмотке трансформатора. Трансформатор имеет тороидальную форму. В центре конструкции установлен серводвигатель, на роторе которого находится графитовый контакт. При отклонении напряжения сети от номинала, микроконтроллер даёт команду на поворот ротора, что позволяет увеличить или уменьшить поступающее напряжение.

Электромеханический стабилизатор

Электромеханический стабилизатор обеспечивает самую высокую точность установки. Она может достигать 2-3%. Прибор допускает большой диапазон напряжения на входе и перегрузки по мощности, которые в непродолжительном  режиме могут достигать 120%.

Вместе с тем стабилизатор с электродвигателем обладает серьёзными недостатками:

  • Самая медленная скорость реагирования на девиацию;
  • Низкая надёжность;
  • Необходимость в техническом обслуживании;
  • Постоянный шум от работающего электродвигателя.

Несмотря на недостатки, однофазные динамические стабилизаторы находят широкое применение в самых разных областях.

Стоимость полупроводниковых стабилизаторов превышает цену предыдущих моделей. Их устройство практически не отличается от конструкции релейных стабилизаторов, и в них используются те же элементы, только вместо электромагнитных реле в данных приборах применяются силовые полупроводниковые вентили. Это многослойные элементы – тиристоры и симисторы. Каждый из них имеет три электрода – анод, катод и управляющий электрод.

Стабилизатор электронного типа

Поскольку они по аналогии с диодами пропускают ток только в одном направлении, в качестве ключа в цепи переменного тока может использоваться один симистор (симметричный тиристор) или два тиристора во встречно параллельном включении, когда анод одного прибора соединён с катодом другого, а управляющие электроды объединены.

Однофазный тиристорный стабилизатор напряжения обладает высокой скоростью реагирования на изменения сетевого напряжения. Полупроводниковые приборы допускают эксплуатацию в холодных помещениях при низких температурах. Прибор очень надёжен, поскольку полупроводниковые ключи, в отличие от электромагнитных реле, не имеют подгорающих контактов и допускают до 109, то есть миллиард переключений.

Но вместе с тем прибор имеет ряд недостатков, которые ограничивают его применение:

  • Дискретная величина напряжения;
  • Аппроксимированная синусоида на выходе;
  • Негативная реакция на перегрузку.

Как и у релейного стабилизатора, величина напряжения на выходе изменяется ступенями, поэтому точность установки достаточно низкая и может достигать 6-8 %. Тиристорные ключи вносят сильные изменения в форму тока на выходе. Это может быть ступенчатая синусоида или меандр.

Формы тока

Стабилизаторы с силовыми полупроводниковыми вентилями плохо выдерживают перегрузку. В этом отношении однофазный симисторный стабилизатор напряжения гораздо хуже тиристорного устройства, поэтому приборы для коррекции напряжения на симметричных тиристорах применяются крайне редко.

Критерии выбора стабилизатора для однофазной сети

Существует ряд параметров, по которым осуществляется выбор стабилизатора напряжения:

  • Выходная мощность;
  • Скорость коррекции;
  • Точность установки;
  • Диапазон входного напряжения;
  • Функция «Байпас»;
  • Вариант исполнения.

Мощность стабилизатора можно считать самым важным параметром. Она определяет, какое количество бытовой техники может быть подключено. Ориентироваться можно на приблизительную таблицу мощности бытовой техники:

  • LCD телевизор – 100-200 W;
  • Стиральная машина – 1 500-2 500 W;
  • Холодильник – 200-300 W;
  • Персональный компьютер – 100-200 W;
  • Система отопления с циркуляционным насосом – 150-200 W;
  • Освещение – 500 W.

Сюда можно добавить электрическую плиту, если она имеется, видеонаблюдение,  охранную сигнализацию и приборы разового подключения, такие как утюг, фен, миксер, тостер и так далее. Таким образом, мощность однофазного стабилизатора для качественной работы всей бытовой техники в частном доме должна составлять не менее 5 кВт.

По скорости корректирования, лидирующее место отводится тиристорным стабилизаторам, а медленнее всего работают электродинамические устройства с сервоприводом. Их нельзя использовать при работе с техникой, которая критична даже к небольшим перерывам в электроснабжении. Но эти стабилизаторы обеспечивают высокую точность установки.

Сравнение характеристик стабилизаторов

С другой стороны стандарт отечественной сети допускает ± 10% отклонения от величины 220В, поэтому точность в 1-3% не очень и востребована. Современные стабилизаторы различных типов обеспечивают достаточно широкий диапазон напряжения на входе, поэтому отличия у отдельных моделей не слишком значительны.

Практически все модели оснащены функцией «Байпас» или обход. При напряжении сети не выходящем за пределы допуска, потребитель получает электропитание от сети напрямую, минуя стабилизатор. Большее отклонение сети определяется платой контроля, и нагрузка автоматически переключается на выход стабилизирующего устройства.

Стабилизатор от компании «Энергия

«Энергия» Voltron РСН 8 000Однофазный стабилизатор напряжения «Энергия» Voltron РСН 8 000 представляет собой  прибор, рассчитанный для работы с потребителями большой мощности.

Стабилизатор выполнен по релейной схеме с семью ступенями регулировки и обеспечивает на выходе 220 В ± 10 %. Диапазон нагрузок от 5 600 до 8 000 Вт.

Устройство выдаёт ровную синусоиду, что позволяет использовать его при работе с реактивной нагрузкой, к которой относятся асинхронные электродвигатели насосов отопления.

Скорость переключения не превышает 10 мс. Стабилизатор допускает кратковременную перегрузку до 150 %. Рабочее напряжение 105-265 В. При напряжениях  95 и 280 В, срабатывает система защиты. Данный стабилизатор однофазного типа оборудован функцией «Байпас» и сегментным светодиодным индикатором параметров. Максимальный ток нагрузки устройства составляет 36 А.

Поделиться:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *