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…+40^оС);
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.