Типы стабилизаторов – достоинства и недостатки каждого вида

Содержание

плюсы и минусы каждой разновидности

На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить ее лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор напряжения (СН), который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также принципом работы каждого варианта исполнения. Далее мы рассмотрим плюсы и минусы основных типов стабилизаторов напряжения для дома, а именно: релейных, электронных, электромеханических, феррорезонансных и инверторных.

Релейные

Релейные или как их еще называют ступенчатые стабилизаторы, считаются самыми популярными для применения в доме и на даче. Связано это с низкой стоимостью устройств, а также высокой точностью регулирования. Принцип работы релейной модели заключается в переключении обмоток на трансформаторе при помощи силового реле, которое срабатывает в автоматическом режиме. Основными недостатками данного типа СН считается ступенчатое изменение напряжения (не плавное), искажение синусоиды и ограниченная мощность на выходе. Однако судя по отзывам в интернете, большинство покупателей довольны устройствами, т.к. цена в разы меньше более усовершенствованных моделей. Представителем стабилизаторов релейного типа для дома является Ресанта АСН-5000Н/1-Ц, который Вы можете увидеть на картинке ниже:

Электронные

Электронные СН могут быть симисторными и тиристорными. Принцип работы первых построен на переключении между обмотками автотрансформатора с помощью симистора, благодаря чему данный тип стабилизаторов напряжения имеет высокий КПД и быструю реакцию на срабатывание. Помимо этого симисторные модели бесшумно работают, что является еще одним плюсом СН данной разновидности. Что касается тиристорных, они также себя хорошо зарекомендовали и пользуются популярностью в быту. Единственный недостаток устройств электронного типа – более высокая стоимость.

Электромеханические

Электромеханические СН также принято называть сервомоторными или же сервоприводными. Работают такие стабилизаторы за счет передвижения угольного электрода по обмоткам автотрансформатора благодаря электроприводу. Электромеханические устройства также могут использоваться для защиты бытовых приборов в доме, квартире и на даче. Преимущество такого типа стабилизаторов – низкая стоимость, плавная регулировка напряжения и компактные размеры. Из минусов можно выделить повышенный шум при работе и низкое быстродействие.

Феррорезонансные

Принцип работы таких СН построен на эффекте феррорезонанса напряжения в цепи конденсатор-трансформатор. Данный тип защитных устройств не пользуется большой популярностью среди потребителей из-за шумности в работе, крупных габаритов (а, соответственно, и значительного веса), а также отсутствия возможности работать при перегрузках. Плюсами феррорезонансных стабилизаторов считаются длительный срок службы, точность регулировки и способность работать в помещениях с повышенной влажностью/температурой.

Инверторные

Наиболее дорогостоящий тип стабилизаторов напряжения, которые применяются не только в доме, но и на производстве. Принцип работы инверторных моделей заключается в преобразовании переменного тока в постоянный (на входе) и назад в переменный (на выходе) благодаря микроконтроллеру и кварцевому генератору. Безусловным плюсом инверторных СН с двойными преобразованием считается широкий диапазон входного напряжения (от 115 и до 290 Вольт), а также высокая скорость регулирования, бесшумность работы, компактные размеры и наличие дополнительных функций. Что касается последнего, то СН инверторного типа могут дополнительно защищать бытовые приборы от перенапряжения, а также остальных помех внешней электрической сети. Основным недостатком устройств считается самая высокая цена.

Узнать больше о разновидностях СН Вы можете на видео ниже:

Какие бывают типы стабилизаторов?

Вот мы и рассмотрели основные типы стабилизаторов напряжения. Хотелось бы также отметить, что бывают такие виды СН, как однофазные и трехфазные. В этом случае Вы должны выбрать модель, в зависимости от того, какое напряжение у Вас в сети – 220 или же 380 Вольт.

samelectrik.ru

Виды стабилизаторов напряжения. Их схемы, принцип работы, плюсы и минусы

13.04.2018

В настоящее время возрастает спрос на стабилизаторы напряжения. Это связано как с активным использованием этих электроприборов во всех сферах жизнедеятельности современного человека, так и с периодически возникающими в сетях проблемами с качеством электроэнергии.

Специализированные магазины и интернет-сайты предлагают большой выбор стабилизаторов отечественного и зарубежного производства, удовлетворяющих практически любые запросы покупателей. Однако следует понимать, что каждый стабилизатор, несмотря на его мощность и стоимость, построен по типовой схеме (топологии), в основе которой – определённый физический принцип стабилизации электрической энергии. Всего таких топологий пять:

  • феррорезонансная;
  • электромеханическая;
  • релейная;
  • полупроводниковая;
  • инверторная.

Практически все виды стабилизаторов напряжения имеют свои преимущества и недостатки, которые в основном обусловлены схемой их построения. Основные параметры устройств каждого типа требуют пристального изучения, так как именно от их значений зависит эффективность работы выбранной модели стабилизатора с различной современной аппаратурой.

Феррорезонансные стабилизаторы

Феррорезонансный стабилизатор

Это первые стабилизаторы, получившие широкое распространение в нашей стране. Начало их массового использования в 50-60-х годах ХХ века связано с появлением ламповых телевизоров и прочей бытовой техники, требующей защиты от сетевых колебаний.

Устройство и принцип работы. Стабилизаторы такого типа отличаются от большинства более современных моделей простотой электронной схемы и отсутствием автотрансформатора. Они понижают или повышают значение напряжения за счёт эффекта феррорезонанса – электромагнитного взаимодействия между двумя дросселями один из которых имеет ненасыщенный сердечник (входной), а второй насыщенный (выходной).

Преимущества. Феррорезонансные стабилизаторы не имеют склонных к поломкам подвижных компонентов, что обеспечивает их надёжность и большой ресурс безотказной работы – некоторые изделия советского производства до сих пор находятся в обиходе и исправно выполняют свою работу. Другие преимущества данной топологии:

  • надёжность и большой ресурс безотказной работы благодаря отсутствию склонных к поломкам подвижных компонентов;
  • высокая точность выходного напряжения за счёт плавного, безразрывного регулирования сетевого сигнала;
  • устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды;
  • быстродействие.

Недостатки. Отвечающее современному уровню комфорта бытовое использование феррорезонансных стабилизаторов осложняется рядом свойственных им недостатков:

  • шумность работы – гул от встроенных трансформаторов ощущается даже через стену;
  • повышенное тепловыделение;
  • большой вес и крупные габариты;
  • малый диапазон регулируемого входного напряжения – более узкий, чем предельные значения отклонений, встречающихся в отечественных сетях;
  • невысокий КПД вследствие значительных потерь энергии на нагрев;
  • неспособность работать при перегрузках и на холостом ходу;
  • искажения синусоиды.

Стоить отметить, что все указанные недостатки характерны в первую очередь для классических феррорезонансных стабилизаторов первых поколений, в устройствах нового образца они максимально снижены или полностью исключены. Существенный минус современных моделей этой топологии - это их высокая цена, превышающая не только стоимость изделий других типов, но и on-line ИБП соответствующей мощности.

Применение. Несмотря на серьезные сдвиги в разработке более производительных, мощных и надежных преобразователей напряжения, устаревшие феррорезонансные стабилизаторы все еще пользуются спросом при работе с неприхотливой техникой такого же старого поколения. Приборы этой группы - не самый удачный вариант для бытового пользования по причине высокого уровня шумов и громоздкости конструкции, однако вполне могут быть использованы в подсобных помещениях или на загородных усадьбах при плюсовых температурах.

Электромеханические стабилизаторы

Электромеханический стабилизатор

Устройство и принцип работы. Стабилизаторы данного типа появились практически одновременно с феррорезонансными, но имеют отличные от них конструкцию и принцип работы. Главные элементы любого устройства данной топологии – автотрансформатор и подвижный токосъёмный контакт, выполненный в виде ролика, ползунка или щетки. Указанный контакт перемещается по обмотке трансформатора, вследствие чего происходит плавное увеличение или уменьшение коэффициента трансформации и соответствующее изменение (коррекция) поступающего из сети напряжения. Первые электромеханические стабилизаторы имели ручную регулировку – специальный бегунок передвигался по катушке и отключал или подключал витки до количества, необходимого для достижения номинального значения выходного напряжения. В современных устройствах этот процесс автоматизирован: плата управления анализирует входной ток и в случае отклонения его параметров сигнализирует сервоприводу, перекатывающему коммутационный контакт на сегмент тороидальной обмотки автотрансформатора с напряжением, максимально приближенным к номинальному.

Рисунок 1 – Схема электромеханического стабилизатора напряжения

Преимущества. Основное достоинство электромеханического принципа стабилизации напряжения – непрерывное регулирование с высокой точностью и без искажения синусоидальной формы сигнала. Также ключевым преимуществом является самая низкая стоимость электромеханических стабилизаторов на отечественном рынке.

Недостатки. Эти устройства имеют и ряд существенных недостатков, делающих их не самым оптимальным решением для защиты многих видов нагрузки, а именно:

  • низкое (за исключением некоторых моделей) быстродействие – скорость реакции на изменение входного сигнала ограничивается временем, требуемым сервоприводу для срабатывания;
  • возникновение кратковременных скачков выходного напряжения при резких перепадах входного, что пагубно влияет на чувствительные электронные компоненты защищаемого оборудования и осложняет применение в сетях с сильными перепадами напряжения;
  • низкое качество фильтрации входных электромагнитных помех и трансляция возмущающего воздействия на выход устройства;
  • низкая надежность из-за механически движущихся деталей, что значительно сокращает срок эксплуатации устройства, из-за чего именно этот тип стабилизаторов чаще всего выходит из строя.

Дополнительные неудобства при эксплуатации электромеханических стабилизаторов в домашних условиях создают:

  • повышенный уровень шума и возможное искрение при работе – следствие движения сервопривода по виткам катушки;
  • громоздкая конструкция, большое количество механических узлов и деталей, и, соответственно, большой вес;
  • необходимость периодического обслуживания подверженного износу узла механического контакта, надёжность которого снижается пропорционально числу срабатываний.

Кроме того, приборы этой группы могут давать сбои при длительном использовании в условиях отрицательной температуры – такому оборудованию комфортнее в отапливаемых помещениях.

Применение. Перечисленные недостатки обуславливают ограниченную сферу применения электромеханических стабилизаторов - они все еще востребованы в сетях без молниеносных скачков напряжения. Разумеется, такие устройства не подходят для бытового использования в домашних условиях, но вполне удачно используются в качестве временной стабилизации напряжения в подсобном хозяйстве, гаражах, небольших мастерских - там, где снижение температуры незначительно. Хотя рассматриваемый тип преобразователей постепенно уходит в прошлое и уступает место более современным конструкциям на релейной и тиристорной основе.

Релейные стабилизаторы

Релейный стабилизатор

Устройство и принцип работы. Приборы этой топологии относятся к электронным устройствам, действие которых построено на базе дискретного (ступенчатого) принципа стабилизации электроэнергии. Он заключается в автоматическом переключении обмоток автотрансформатора и выбора той, напряжение на которой максимально близко к номинальному. Коммутация необходимых для повышения или снижения входного напряжения контуров происходит благодаря срабатыванию силовых электронных реле (отсюда и название данной разновидности стабилизаторов). Управление процессом осуществляет специальный блок. Он контролирует характеристики сетевого напряжения и при их отклонении от установленного значения включает в работу ту или иную ступень стабилизации (количество ступеней соответствует числу установленных реле).

Рисунок 2 – Схема релейного стабилизатора напряжения

Преимущества. Основное преимущество этих устройств перед электромеханическими аппаратами устаревших конструкций – повышенная скорость срабатывания (не более 10-20 мс). Кроме того, релейные стабилизаторы обладают простейшей структурой, в которой исключены сложные узлы и дорогостоящие компоненты, что упрощает их техническое обслуживание и ремонт. Ремонтные работы, как и сами приборы, отличаются низкой стоимостью. Релейные стабилизаторы не боятся перегрузок, чем и обусловлен их длительный срок эксплуатации. Также этот тип устройств выделяется сравнительно небольшими габаритами и малым весом. Они не требуют дополнительного охлаждения и отлично справляются со своими функциями в условиях отрицательных температур.

Недостатки. Главный недостаток релейных стабилизаторов напряжения – дискретное (неплавное) регулирование. Он обусловлен принципом работы и проявляется в виде мигания электрических ламп при переключении ступеней стабилизации. Cтупенчатая корректировка напряжения также:

  • снижает точность стабилизации (может достигать 10%), при этом рост быстродействия релейных устройств неминуемо повышает погрешность в их работе;
  • способствует трансляции искажений сетевой синусоиды на выход устройства.

Релейная топология сохраняет и ряд минусов присущих электромеханическим изделиям:

  • работа стабилизатора не бесшумна – срабатывание сопровождается звуковым эффектом подобным щелчку;
  • реле подвержены механическому износу, в меньшей степени чем элементы сервопривода, но тенденция к ухудшению качества работы с увеличением срока эксплуатации сохраняется.

Применение. Релейные стабилизаторы подходят для защиты маломощных приборов в сетях, характеризующихся небольшими колебаниями напряжения. Вышеперечисленные недостатки говорят о недостаточном соответствии приборов этой группы требованиям по защите современной электроники, чувствительной к малейшим отклонениям питающего напряжения.

Тиристорные стабилизаторы

Тиристорный стабилизатор

Устройство и принцип работы. Данные устройства можно рассматривать как результат развития и усовершенствования дискретного принципа стабилизации. Их конструкция и принцип работы схожи с аппаратами релейной топологии. Главное различие состоит в том, что переключение обмоток автотрансформатора выполняют не реле, а полупроводниковые силовые ключи – тиристоры, увеличивающие точность стабилизации и делающие работу устройства практически бесшумной.

Преимущества. Исполнительные блоки на базе полупроводниковых элементов не имеют механических деталей и обеспечивают минимальное время реакции на изменение входного напряжения (однако некоторая задержка всё-таки сохраняется). Кроме бесшумной работы, быстродействия и увеличенной (относительно релейных моделей) точности стабилизации тиристорные стабилизаторы обладают следующими преимуществами:

  • долговечность и надежность – полупроводниковые компоненты не подвержены механическому износу и имеют большой рабочий ресурс;
  • широкий диапазон сетевого напряжения – возможна работа с большинством предельных отклонений;
  • отсутствие генерации электромагнитных помех при работе;
  • устойчивость к низким и высоким температурам окружающей среды;
  • скромные габариты и небольшой вес;
  • высокий КПД - отсутствие обмоток, реле и движимых элементов снижает уровень собственного энергопотребления.

Недостатки. Применение тиристорных ключей не способно полностью исключить основной недостаток дискретного принципа работы – ступенчатые скачки напряжения. Они неминуемо возникают при переключении трансформаторных обмоток и снижают точность стабилизации, повышение которой, как и в релейных моделях, негативно влияет на быстродействие устройства. Даже самые современные стабилизаторы на полупроводниковых элементах не гарантируют безразрывное электропитание и сигнал идеальной синусоидальной формы. Определённые проблемы могут возникнуть, например, при работе с профессиональным аудио-видео оборудованием – помехи создаваемые при ступенчатом переключении отрицательно скажутся на качестве картинки и звука. Ещё один минус тиристорных стабилизаторов – чувствительность к перегрузкам, которые могут привести к выходу из строя электронных ключей и дорогостоящему ремонту.

Рисунок 3 – Схема электронного стабилизатора напряжения

Симисторные стабилизаторы

Симисторный стабилизатор

Поскольку симисторы являются одним из типов тиристоров, то и принцип работы стабилизаторов на их базе существенно не различаются. Разница заключается в том, что в отличие от тиристоров, симисторы способны пропускать ток в обоих направлениях, поэтому нет необходимости в параллельно-встречном подключении двух тиристоров. Также при подключении индуктивной нагрузки симисторы более уязвимы для скачков напряжения, нежели тиристоры, и требуют дополнительной защиты. Хотя этот недостаток компенсируется тем, что в симисторных устройствах применяется более простая электронная схема.

В целом же симисторные стабилизаторы обладают теми же преимуществами, что и тиристорные:

  • низкий уровень шума при работе;
  • быстрое реагирование на сетевые изменения, скорость составляет 10-20 мс;
  • высокий уровень КПД, достигающий 98%, что выделяет их среди конкурентов более старых поколений;
  • устойчивость к перегрузкам - например, тиристорные стабилизаторы способны проработать до 12 часов при перегрузке в 20%;
  • долговечность прибора при работе на износ, но в то же время дорогостоящий ремонт в случае выхода из строя одного из компонентов;
  • способность выдерживать температурные перепады, но уязвимость для повышенных уровней влажности.

Также устройства не лишены некоторых недостатков:

  • низкая точность регулирования, обусловленная ступенчатой стабилизацией;
  • более габаритная конструкция, по сравнению с тиристорными стабилизаторами;
  • высокая стоимость в сравнении с релейными моделями.

Подводя итог по тиристорным и симисторным моделям следует уточнить, что по параметрам они не намного превосходят релейные стабилизаторы, хотя их стоимость выше и в случае возникновения неисправности замена электронных компонентов обойдется дороже. Тем не менее, такие приборы пользуются спросом и в домашних условиях, и на даче, поскольку неприхотливы к окружающей среде и в то же время не создают шума. Однако крайне не рекомендуется подключать высокоточное оборудование к тиристорным/симисторным стабилизаторам.

Инверторные стабилизаторы

Современные инверторные стабилизаторы Штиль серии "Инстаб"

Это наиболее «молодой» вид стабилизаторов – серийное производство начато в конце 2000-х годов. Инновационная конструкция и характеристики, недоступные для моделей других топологий, делают данные устройства прорывом в стабилизации электрической энергии.

Устройство и принцип работы. Принцип действия данных устройств схож с on-line ИБП и построен на базе прогрессивной технологии двойного преобразования энергии. Сначала выпрямитель превращает входное переменное напряжение в постоянное, которое затем накапливается в промежуточных конденсаторах и подаётся на инвертор, осуществляющий обратное преобразование в переменное стабилизированное выходное напряжение. Инверторные стабилизаторы кардинально отличаются от релейных, тиристорных и электромеханических по внутреннему строению. В частности, в них отсутствует автотрансформатор и любые подвижные элементы, в том числе и реле. Соответственно, стабилизаторы двойного преобразования избавлены от недостатков, присущих трансформаторным моделям.

Преимущества. Алгоритм работы этой группы устройств исключает трансляцию любого внешнего возмущающего воздействия на выход, что обеспечивает полную защиту от большинства проблем электроснабжения и гарантирует питание нагрузки напряжением идеальной синусоидальной формы со значением максимально приближенным к номинальному (точность ±2%). Кроме того, инверторная топология устраняет все недостатки характерные другим принципам стабилизации электрической энергии и обеспечивает моделям, реализованным на её базе, уникальное быстродействие – стабилизатор реагирует на изменение входного сигнала мгновенно, без задержек во времени (0 мс)!

Другие важные преимущества инверторных стабилизаторов:

  • максимально широкие границы рабочего сетевого напряжения – от 90 до 310 В, при этом идеальная синусоидальная форма выходного сигнала сохраняется во всем указанном диапазоне;
  • непрерывное бесступенчатое регулирование напряжения – исключает ряд неприятных эффектов, связанных с переключением порогов стабилизации в электронных (релейных и полупроводниковых) моделях;
  • отсутствие автотрансформатора и подвижных механических контактов – повышает ресурс работы и снижает массу изделия;
  • наличие входного и выходного фильтров высоких частот – эффективно подавляют возникающие помехи (присутствуют не во всех моделях, характерны в частности для продукции ГК «Штиль» – ведущего производителя инверторных стабилизаторов).

Возникает закономерный вопрос - есть ли недостатки у инверторных устройств? Единственным и в то же время спорным недостатком является более высокая цена. Но учитывая технические требования современной бытовой техники и одновременно сохраняющуюся тенденцию перепадов сетевого напряжения, инверторные стабилизаторы сегодня являются самым экономически оправданным вариантом для постоянного пользования как в частных домах и загородных коттеджах, так и на промышленных объектах. Они гарантируют устойчивое, корректное функционирование дорогостоящей бытовой техники и чувствительных электронных устройств при любом качестве питающей электросети.

Рисунок 4 – Схема инверторного стабилизатора напряжения

Подробнее по этой теме читайте ниже:

Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль». Модельный ряд.

Технические преимущества инверторных стабилизаторов «Штиль»

www.shtyl.ru

Какие бывают типы стабилизаторов напряжения?

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения

Феррорезонансные – один из самых старых и надежных видов стабилизаторов напряжения. Физический принцип работы состоит в протекании рабочего тока через комбинацию линейного и нелинейного дросселей, последний из которых входит в насыщение при напряжении близком к 220 В (либо 230В), а для исправления формы синусоиды, искаженной при процессе стабилизации, используется эффект резонанса.

Преимущества данного вида стабилизаторов – высокая надежность и долговечность, возможность исправления несинусоидальной формы тока, плавность регулирования выходного напряжения и высокая точность, довольно высокая скорость реакции на изменение входного напряжения. Возможность изготовления приборов на очень большую мощность.

Недостатки: большие габариты и масса, вследствие этого высокая стоимость, характерный низкочастотный гул при работе, искажение формы выходного напряжения

Производители: стабилизаторы этого вида фактически исчезли с рынка, в виде исключения могут встретиться промышленные модели производства Тирасполя и КНР.
Резюме — на рынке фактически отсутствуют

Сервоприводные стабилизаторы напряжения

Сервоприводные – один из самых распространенных типов стабилизаторов напряжения. Причина — отработанная конструкция и довольно неплохие характеристики. Принцип работы весьма прост – съем необходимого нам напряжения прямо с катушки автотрансформатора с помощью графитового токосъемника, скользящего по зачищенной от изоляции дорожке на поверхности обмотки. Автотрансформатор может быть тороидального типа (бытовые версии) либо стержневого (промышленные версии). Токосъемник движется по зачищенной от изоляции дорожке с помощью сервомеханизма, управляемого блоком слежения за выходным напряжением. Фактически это обычный ЛАТР с сервоприводом, отсюда и название.

Преимущества: компактность, высокий КПД, плавность регулирования выходного напряжения, довольно высокая точность, возможность изготовления изделий на очень большую мощность. На мощностях свыше 100 кВа имеют мало конкурентов. Не влияют на форму сетевой синусоиды.

Недостатки: искрение контактного ролика и вследствие этого помехи в сети, низкая надежность сервопривода, необходимость обслуживания и замены контактных щеток\роликов, наличие движущихся частей, акустический шум, высокая сложность и дороговизна сервоприводного механизма в промышленных моделях, малый ресурс работы в «неспокойных» сетях, медленная реакция на изменение входного напряжения (как правило около 50В/сек) и самое неприятное — возможность создания скачка напряжения на выходе при слабых сетях и присутствии на линии мощных потребителей. Эту проблему производители решают с помощью дополнительного реле напряжения, устанавливаемого на выходе стабилизатора, но такое решение создает дополнительные проблемы – провалы напряжения на выходе при срабатывании защиты. Так же недостатком может считаться очень высокая стоимость изделий европейского производства.

Производители: стабилизаторы такого типа производятся в Италии, Германии, России — продукция как правило высокого качества и с отличными характеристиками с соответствующей ценой, но основная масса сервоприводных стабилизаторов производится в Китае.

Резюме: в качестве промышленных стабилизаторов эти изделия еще долго будут самыми популярными типами на рынке, но бытовые модели активно вытесняются другими типами стабилизаторов

Релейные стабилизаторы напряжения

Релейные — автотрансформаторные с релейной коммутацией отводов — принцип стабилизации аналогичен сервоприводному стабилизатору, разница в способе коммутации — в автотрансформаторе есть группа отводов с различными напряжениями. Коммутацией этих отводов электромагнитными реле под управлением процессора достигается нужное напряжение на выходе автотрансформатора.

Преимущество данного вида стабилизаторов — дешевизна, компактность, достаточно высокая скорость реакции на изменение входного напряжения – 50-60 мс, высокий КПД (98-99%), отсутствие влияния на форму сетевой синусоиды.

Недостатки: Множество. Основной недостаток — малый ресурс контактов силовых реле — в неспокойных сетях могут износиться за несколько месяцев и даже недель. Так же крайне нежелательна работа на индуктивные нагрузки – электромоторы, трансформаторы и т.д. Дуга, возникающая при коммутации контактов реле, может их сжечь за считаные дни. Следующий серьезный недостаток — ступенчатость переключения (соответственно и регулирования) выходного напряжения, наглядно выражается в мерцании ламп накаливания при изменении сетевого напряжения. Еще один серьезный недостаток — помехи и коммутационные перенапряжения, возникающие при работе силовых контактов реле (уважающие себя производители с этим эффектом пытаются бороться). Точность поддержания выходного напряжения +- 7% .. +- 10% .

Производители: стабилизаторы такого типа производят множество китайских фабрик. Есть так же украинские и российские производители подобной техники. Возможно, это самый распространенный на рынке вид бытовых стабилизаторов напряжения.

Резюме: типичный бытовой прибор самого дешевого ценового диапазона.

Автотрансформаторные стабилизаторы напряжения с тиристорной (симисторной) коммутацией отводов

Это один из самых популярных видов стабилизаторов с отличными потребительскими свойствами. Физический принцип работы – коммутация отводов автотрансформатора с помощью электронных ключей – симисторов или тиристоров под управлением микропроцессора.

Преимущества: очень высокое быстродействие ( 10-20 мс), высокая точность поддержания выходного напряжения – может достигать +- 0.5% !!!!!, что практически не хуже, а, зачастую, даже лучше, чем в плавно регулируемых стабилизаторах. Отсутствие искажения формы сетевой синусоиды. Компактность, относительно невысокая стоимость, хороший КПД (обычно около 98%), возможность эффективной работы в сетях любого типа и с любой нагрузкой. Ресурс работы может достигать 15-20 лет за счет отсутствия движущихся частей и узлов, которые необходимо обслуживать. Управление процессом стабилизации с помощью микроконтроллера повышает эффективность стабилизации и по факту сегодня является стандартом для этого типа стабилизаторов.

Недостатки: основной недостаток – дискретность (ступенчатость) регулирования выходного напряжения. Вызывает заметное мерцание ламп накаливания и галогеновых ламп. С увеличением количества ступеней этот эффект снижается и при 36 ступенях становится малозаметным даже на лампах накаливания. При применении светодиодных светильников и ламп «экономок» этот побочный эффект фактически отсутствует. Еще одна особенность такого типа стабилизаторов — нагрев силовых ключей при работе на полную мощность и необходимость в активном охлаждении с помощью вентиляторов либо развитых охладителей (радиаторов). Высокая сложность изделия и дороговизна изделий большой мощности являются относительными недостатками и нивелируются высококлассными рабочими характеристиками.
Производители – в основном на наших рынках присутствуют изделия производства Украины и России, также есть в незначительных количествах изделия производства Италии, Великобритании, КНР.

Резюме: оптимальный выбор на сегодняшний день. Есть возможность выбора от бюджетных 9-и ступенчатых моделей до флагманских высокоточных 36-и ступенчатых моделей различных производителей.

  • Стабилизатор напряжения АМПЕР Э 12-1/25 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    5,5 кВт

    Рабочий ток, А:

    25 А

    Количество ступеней стабилизации:

    12

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    100-295 В

    Точность стабилизации, %:

    3,5 %

    Время реакции, мс:

    20 мс

    Байпас:

    электронный

    Гарантия, лет:

    5 лет

  • Стабилизатор напряжения АМПЕР Э 12-1/32 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    7 кВт

    Рабочий ток, А:

    32 А

    Количество ступеней стабилизации:

    12

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    100-295 В

    Точность стабилизации, %:

    3,5 %

    Время реакции, мс:

    20 мс

    Байпас:

    электронный

    Гарантия, лет:

    5 лет

  • Стабилизатор напряжения АМПЕР-Т Э 16-1/25 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    5,5 кВт

    Рабочий ток, А:

    25 А

    Количество ступеней стабилизации:

    16

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    100-295 В

    Точность стабилизации, %:

    2,7 %

    Время реакции, мс:

    20 мс

    Байпас:

    электронный

    Гарантия, лет:

    5 лет

  • Стабилизатор напряжения АМПЕР-Т Э 16-1/32 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    7 кВт

    Рабочий ток, А:

    32 А

    Количество ступеней стабилизации:

    16

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    100-295 В

    Точность стабилизации, %:

    2,7 %

    Время реакции, мс:

    20 мс

    Байпас:

    электронный

    Гарантия, лет:

    5 лет

Автотрансформаторные с косвенной тиристорной коммутацией отводов

Данный тип стабилизаторов — идеальный вариант для промышленности. Отличие их состоит в том, что основной поток энергии идет не через силовые ключи, а через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, отводы первичной обмотки которого коммутируются с помощью тиристоров.

Достоинства: все достоинства тиристорных автотрансформаторных стабилизаторов + возможность делать изделия большой мощности – до нескольких МВт.

Недостатки: все недостатки опять же тиристорных стабилизаторов

Гибридные стабилизаторы напряжения

Гибридные стабилизаторы – один из самых новых типов стабилизаторов. По сути это автотрансформаторный стабилизатор напряжения с симисторной коммутацией и релейным удержанием комбинации отводов автотрансформатора. Объединяет в себе преимущества релейного стабилизатора – быстроту, дешевизну, компактность и надежность тиристорного стабилизатора при работе с нагрузками любого типа.

Преимущества: низкая цена, быстрота, надежность при работе с любыми нагрузками.

Недостатки: дискретность стабилизации (ступенчатое изменение выходного напряжения), легкий акустический шум при коммутации.

Производители: этот тип стабилизатора был разработан в КБ Силовой Электроники НПО Вольт в 2012-2013 годах, конструкция и принцип защищены патентом, производится в России исключительно НПО Вольт.

Резюме: новое изделие, стремительно набирающее популярность на рынке в силу уникальных характеристик по надежности и великолепному соотношению потребительские характеристики/цена.

  • Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/10 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    2,2 кВт

    Рабочий ток, А:

    10 А

    Количество ступеней стабилизации:

    9

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    130-310 В

    Точность стабилизации, %:

    7,5 %

    Время реакции, мс:

    100 мс

    Байпас:

    нет

    Гарантия, лет:

    2 года

  • Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/25 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    5,5 кВт

    Рабочий ток, А:

    25 А

    Количество ступеней стабилизации:

    9

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    110-325 В

    Точность стабилизации, %:

    7,5 %

    Время реакции, мс:

    100 мс

    Байпас:

    электронный

    Гарантия, лет:

    2 года

  • Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/32 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    7 кВт

    Рабочий ток, А:

    32 А

    Количество ступеней стабилизации:

    9

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    110-325 В

    Точность стабилизации, %:

    7,5 %

    Время реакции, мс:

    100 мс

    Байпас:

    электронный

    Гарантия, лет:

    2 года

  • Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/40 v2.0

    Количество фаз:

    однофазный

    Мощность, кВА/кВт:

    9 кВт

    Рабочий ток, А:

    40 А

    Количество ступеней стабилизации:

    9

    Тип ключа:

    симистор

    Диапазон работы, B:

    110-325 В

    Точность стабилизации, %:

    7,5 %

    Время реакции, мс:

    100 мс

    Байпас:

    электронный

    Гарантия, лет:

    2 года

Автотрансформаторные тиристорные с плавной регулировкой

Автотрансформаторные тиристорные с плавной регулировкой — один из мало популярных вариантов автотрансформаторного стабилизатора, в котором напряжение грубо регулируется с помощью коммутации небольшого количества отводов и точно подстраивается с помощью метода фазового управления тиристором в течении полупериода (ФИМ стабилизаторы).

Преимущества: дешевизна при неплохой точности (достигает 1 %), плавность регулирования, небольшое количество ключей.

Недостатки: существенное искажение формы сетевой синусоиды, шумная работа трансформатора из-за фазового управления тиристором, невозможность работы с индуктивными нагрузками и с некоторыми видами бытовой техники.

Резюме: по причине большого количества создаваемых проблем при эксплуатации этот вид стабилизаторов развития не получил.

Автотрансформаторные с ШИМ управлением

Автотрансформаторные с ШИМ управлением – один из вариантов плавно регулируемых электронных стабилизаторов. Физический принцип состоит в подаче генерируемого ШИМ инвертором напряжения на первичную обмотку трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора включена в сеть последовательно с нагрузкой. Управляя фазой и выходным напряжением инвертора с помощью микропроцессорной системы управления добиваются эффекта стабилизации на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Преимущества: плавность, высокая точность регулировки, отличное время реакции – 20 мс.

Недостатки: высокая цена, сложность, не высокая надежность.

Резюме: перспективный вид стабилизаторов, на сегодняшний день редко встречается в силу не отработанности конструкции.

Электронные безтрансформаторные стабилизаторы с ШИМ

Электронные безтрансформаторные стабилизаторы с ШИМ – еще один из вариантов электронных стабилизаторов сетевого напряжения. Работает на принципе накопления и отдачи в сеть энергии, запасенной в последовательно включенном дросселе. В качестве коммутирующих ключей служат IGBT транзисторы большой мощности, схема работает на высокой частоте – 20-30 кГц.

Преимущества: возможность исправления формы сетевой синусоиды, очень маленькое время реакции – мкс (µs), ограничение токов КЗ, возможность компенсации в режиме реального времени быстрых бросков напряжения в сети (при работе сварочных аппаратов на линии).

Недостатки: очень высокая сложность и стоимость, низкая технологичность.

Производители: единичные компании в России.

Резюме: интересный вид стабилизаторов, развитие которых к сожалению, ограничивает высокая сложность и стоимость комплектующих.

Электронные стабилизаторы с двойным преобразованием

Электронные стабилизаторы с двойным преобразованием – один из вариантов электронных стабилизаторов сетевого напряжения. Физический принцип заключается в выпрямлении входного переменного тока в постоянный и формировании синусоиды заново с помощью инвертора.

Преимущества: 100% фильтрация входных помех, исправление формы сетевой синусоиды, отличное качество выходного напряжения.

Недостатки: низкий КПД, высокая стоимость, большие габариты и масса, акустические шумы от вентиляторов и преобразователя, необходимость периодического обслуживания.

Производители: единичные компании в России.

Резюме: довольно редкий и дорогой вид стабилизаторов, популярности на рынке не имеет.

Электродинамический стабилизатор напряжения

Электродинамический стабилизатор – очень редкий вид электромеханического стабилизатора напряжения, ранее применялся исключительно в промышленности. Физически состоит их электромотора, маховика, синхронного генератора и системы управления.

Преимущества: надежность

Недостатки: очень низкий КПД, шум, масса, стоимость, необходимость обслуживания. Стабилизаторы промышленного типа со стержневым автотрансформатором некоторые производители называют электродинамическим стабилизатором, что, очевидно, не совсем верно

Резюме: в наше время фактически не встречается.

npo-volt.ru

Типы стабилизаторов напряжения — обзор

Категория: Поддержка по стабилизаторам напряжения
Опубликовано 09.03.2015 20:07
Автор: Abramova Olesya


На сегодняшний день производится большое множество стабилизаторов напряжения самых разных типов и видов, которые предназначены для работы в сетях с нестабильным напряжением. Каждый вид стабилизаторов обладает уникальными и свойственными ему особенностями, которые обязательно следует учесть в процессе выбора. Ниже будут рассмотрены основные типы стабилизаторов напряжения.

Электронный тип – стабилизаторы этой категории не имеют механических составляющих, которые принимают участие в автоматической регулировке напряжения. Микропроцессор производит замер входного напряжения и контролирует полупроводниковые элементы, благодаря которым происходит управление автотрансформатором.Стабилизаторы напряжения электронного типа также могут называть «тиристорными» или «симисторными», в сущности, данные устройства не имеют кардинальных отличий и обладают одинаковыми свойствами.

Преимущества стабилизаторов электронного типа:

  • Высокая скорость регулирования – как правило, любой всплеск напряжения регулируется в течении 20 мс (0,02 секунды). Другими словами, если по соседству будут проводиться сварочные работы, то стабилизатор успешно нивелирует колебания в электрической сети.

  • Широкий диапазон входного напряжения – как правило, стабилизаторы электронного типа обладают одним или несколькими диапазонами входного напряжения, которые могут корректироваться на стадии производства. К примеру, стандартный диапазон серии NORMIC составляет 132 … 258 Вольт, но может быть смещен на пониженное 93 … 228В или на повышенное 168 … 303В.

  • Низкий уровень шума – качественно собранные электронные стабилизаторы практически не излучают шум. Однако стоит отметить, что при недостаточном запасе мощности или перегрузке устройства может возникать небольшой гуд, издаваемый автотрансформатором. Правильный выбор стабилизатора исключает вероятность недостатка мощности.

  • Система защиты – все или практически все устройства электронного класса обладают надежной защитой от распространенных аварийных ситуаций в сети (короткое замыкание, перенапряжение). Некоторые стабилизаторы снабжены специальными фильтрами, которые подавляют электрический шум, тем самым улучшая работу чувствительной к ним аппаратуры.

  • Размеры устройства – принцип работы электронных нормализаторов позволяет компактно расположить все элементы, благодаря чему корпус зачастую имеет небольшие размеры и легко крепится на стене.

  • Длительный срок эксплуатации – сам по себе принцип работы достаточно прост, поэтому электронный тип стабилизаторов имеет достаточно продолжительный срок службы, нередко – до 20 лет. Также производители предоставляют длительные гарантийные обязательства, которые на сегодняшний день могут достигать до 60 месяцев, а иногда даже 120.

Недостатки стабилизаторов электронного типа:

  • Дискретное (ступенчатое) регулирование – все без исключения электронные стабилизаторы имеют ограниченное количество обмоток автотрансформатора. Чем больше ступеней, тем выше точность выходного напряжения и плавность работы. Недостаток ступенчатого регулирования проявляется в бюджетных моделях (7 – 12 ступеней), где количество обмоток автотрансформатора минимально. Однако в моделях среднего и высокого класса (16 – 48 ступеней) данный недостаток практически не проявляется.

  • Отсутствие запаса мощности – как правило, электронный тип стабилизаторов имеет установленную номинальную выходную мощность, которая соответствует действительности при входном напряжении 220В или выше. При входном напряжении ниже 220В происходит прямо пропорциональное падение мощности. Поэтому для нормальной работы стабилизатора необходимо рассчитывать запас, что ведет к повышению стоимости устройства.
    Стоит отметить, что некоторые производители комплектуют стабилизаторы элементами со значительным запасом по мощности, благодаря чему во всем диапазоне входного напряжения мощность остается неизменной.

Тиристоры и симисторы применяемые в электронных стабилизаторах

Semikron, Германия

Запорожье, Украина

STMicroelectronics, Швейцария

 

Электродинамический (сервоприводный) тип – устройства этой категории работают при помощи электродвигателя, расположенного внутри тороидального трансформатора, управление которым осуществляется при помощи электронной платы на основе микропроцессора. При изменении входного напряжения контроллер подает соответствующий сигнал электродвигателю, который перемещает графитовый ролик в нужную область на окружности тороидального трансформатора, тем самым изменяя выходное напряжение до необходимого значения.

Более мощные модели работают при помощи колоновидных регуляторов, на которых закреплены подвижные элементы с графитовым токосъемным роликом. Такой принцип работы применяется на мощности свыше 200кВА.

Преимущества стабилизаторов электродинамического типа:

  • Плавное регулирование – главной особенностью сервоприводных стабилизаторов напряжения является плавная регулировка напряжения. Такой эффект достигается при помощи механического перемещение графитового ролика по виткам тороидального трансформатора или колоновидного регулятора.

  • Высока точность выходного напряжения – даже недорогие модели с сервоприводным принципом регулирования обладают достаточно высокой точностью выходного напряжения, как правило, погрешность не превышает ±1%.

  • Широкий диапазон входного напряжения – важный показатель для украинских потребителей, где уровень напряжения электрической сети может ощутимо снижаться в часы пик и, наоборот, повышаться в глубокое ночное время и рабочее дневное.

  • Запас мощности – большое количество европейский производителей выпускает стабилизаторы с достаточным запасом мощности и поэтому даже при минимальном значении входного напряжения пользователь получает для использования заявленную выходную мощность.

  • Высокая перегрузочная способность – электродинамические нормализаторы нередко имеют высокие показатели перегрузочной способности на уровне 300 – 500% кратковременной перегрузки и 150 – 200% перегрузки в течении нескольких минут.

  • Система защиты – сервоприводные нормализаторы имеют надежную токовую защиту (КЗ), а также защиту от перенапряжения. Кроме этого, внутри корпуса расположено несколько датчиков температуры, которые контролируют уровень нагрева силовых элементов и исключают возможность самовозгорания.

  • Условия работы – очень полезным свойством является работа при отрицательных температурах и высокой влажности. Электродинамические стабилизаторы европейского производства успешно работают при температуре до –25 °С.

  • Длительный срок эксплуатации – как и электронные устройства, электродинамические имеют продолжительный срок использования. Правда, стоит оговориться, что это относится к европейскому, а не китайскому производству. Поскольку во втором случае токосъемный механизм представляет собой не графитовый ролик, а некачественную щетку, которая имеет свойство стираться.


Стабилизаторы напряжения ORTEA (Италия)

 

VEGA GEMINI ANTARES
220В±0,5% 220В±0,5% 220В±0,5%
Итальянские стабилизаторы напряжения для частного и промышленного применения в сетях 220/230В, где требуется непревзойденное европейское качество и максимальная защита.

Недостатки стабилизаторов электродинамического типа:

  • Средняя скорость регулирования – принцип работы с применением электродвигателя не позволяет достичь показателей скорости работы, схожей с электронным типом. Однако устройства европейского производства имеют весьма приемлемые показатели скорости работы на уровне от 8 до 18 мс/В в зависимости от мощности.

  • Средний уровень шума – при работе электродвигателя, который входит в состав нормализатора, возникает негромкий, но ощутимый звук. Установку таких устройств лучше произ

best-energy.com.ua

Виды стабилизаторов напряжения: краткий обзор

В этой статье мы вкратце раскроем суть устройства стабилизатора напряжения, а также коснёмся самых важных отличительных черт, плюсов и минусов каждого из его видов.

Грубо говоря, стабилизатор представляет собой катушку с двумя мотками проволоки. Катушка – это автотрансформатор, а мотки проволоки – это первичная и вторичная обмотки.

Первичная обмотка – входное напряжение, а вторичная – выходное. При равном количестве витков на обеих обмотках они выдают одинаковое напряжение на входе и на выходе. Напряжение на выходе можно менять, увеличивая или уменьшая количество витков на вторичной обмотке.

Чтобы сделать это возможным, один из контактов в устройстве трансформатора делают подвижным. Напряжение увеличивается или уменьшается в зависимости от того, в какую сторону двигается контакт.

Решение, куда же двигаться контакту принимается электронным блоком управления, который снимает показания с вольтметра. Как правило, в современных стабилизаторах таким блоком является микропроцессор.

Есть стабилизаторы напряжения для однофазных (220 В) и трёхфазных (380 В) сетей. Не всегда для трёхфазной сети нужно брать только трёхфазный стабилизатор. Об этом читайте в статье «2 причины брать однофазные стабилизаторы для трёхфазной сети».

От того, каким способом происходит изменение числа витков вторичной обмотки, зависит, какой это тип стабилизатора. В настоящее время активно используются 4 вида стабилизаторов:

  • электромеханические
  • релейные 
  • гибридные
  • тиристорные

 

Тип стабилизаторов напряжения: электромеханические

Эти стабилизаторы еще называются сервоприводными. Они стабилизируют напряжение с помощью контакта-щётки, а иногда двух, которая двигается по катушке за счёт электродвигателя (именно его называют сервоприводом):

  1. Блок управления анализирует показания вольтметра, который измеряет входное напряжение. Если напряжение отличается от нормального, он посылает сигнал.
  2. Сигнал получает сервопривод и начинает вращаться в нужную для данного случая сторону.
  3. Вращение двигателя заставляет двигаться щётку. Щётка будет двигаться по виткам обмотки до тех пор, пока блок управления не отправит двигателю сигнал, что напряжение нормализовано и можно останавливаться.

ПЛЮСЫ:

- высокая точность стабилизации, подходят даже для чувствительной аппаратуры

- плавно регулируют напряжение

МИНУСЫ:

- скорость регулировки в 2 раза ниже, чем у релейных стабилизаторов

- работают только при положительных температурах

- движущиеся щётки, при помощи которых осуществляется стабилизация, подвержены физическому износу

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

  1. для загородных домов с отапливаемыми техническими помещениями
  2. для районов, где проблемы с напряжением – не скачки, а постоянно пониженное или повышенное напряжение.
  3. если планируется подключать осветительное оборудование – прожекторы, люстры и др. Для их нормальной работы важна плавность регулировки напряжения.
  4. для подключения высокочувствительного оборудования. К такому могут относиться как дорогостоящие бытовые приборы, так и медицинское или звуковое оборудование. 
     
Тип стабилизаторов напряжения: релейные

Релейные стабилизаторы регулируют напряжение ступенчато, при помощи системы реле. Обычно бывает от 4 до 9 ступеней. Чем больше ступеней, тем более плавно происходит процесс стабилизации. Устройство релейного стабилизатора составляют реле, плата – «мозг» устройства и вольтодобавочный трансформатор, который добавляет или отключает дополнительные обмотки катушки, тем самым стабилизируя напряжение. Ход процесса:

  1. Плата считывает данные, измеряет входной ток и определяет его «нормальность», так рассчитывается величина в вольтах, на которую должно повыситься или понизиться выходной ток
  2. Плата посылает сигнал на вольтодобавочный трансформатор, он подключает необходимое количество обмоток, задействуя реле.
  3. Подключение обмоток происходит ступенчато, сначала срабатывает реле на одной обмотке, добавляя определённое количество вольт. Затем, если уровень выходного напряжения еще не соответствует норме, срабатывает другое реле и происходит подключение еще одной обмотки.

 ПЛЮСЫ:

- высокая скорость срабатывания, независимо от того, насколько большой скачок напряжения зафиксирован

- широкий диапазон входного напряжения

- морозостойкость – релейные стабилизаторы выдерживают морозы до -30˚C

- более доступные цены по сравнению с другими типами стабилизаторов

МИНУСЫ:

- точность стабилизации релейных стабилизаторов обычно ниже, чем у других видов. Погрешность в среднем может составлять от 5 до 10%

- ступенчатое переключение реле. Лампы накаливания и галогенные лампы чувствительно реагируют на переключение реле и могут помаргивать или немного приглушаться в моменты подключения дополнительных обмоток

- некоторые пользователи относят к минусам слышимость работы релейных стабилизаторов. При переключении реле раздаются характерные щелчки и чем больше в сети скачков напряжения, тем больше щелчков будет издавать стабилизатор.

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ релейные СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

  1. релейные стабилизаторы небольших мощностей – прекрасное решение для защиты газовых котлов.
  2. для дач, здесь пригодятся такие плюсы релейников, как морозостойкость и невысокая цена.
  3. для районов, где проблемы с напряжением – не постоянно пониженное или повышенное напряжение, а скачки в сети.
  4. если скачки в сети достигают экстремальных значений и скорость реакции стабилизатора имеет важное значение.
  5. для защиты большинства бытовой техники и другого оборудования, которые не требуют высокой точности выходных показателей сети.  
     
Тип стабилизаторов напряжения: гибридные

Этот вид стабилизаторов напряжения относительно новый и подразумевает в себе сочетание двух принципов стабилизации напряжения – электромеханического и релейного. Это позволило расширить диапазон входного напряжения и сочетать положительные стороны обоих типов стабилизаторов.

  1. В основном диапазоне напряжения (140 – 260В) гибридный стабилизатор работает как электромеханический, то есть регулирует напряжение плавно при помощи щёток.
  2. Если же напряжение выходит за пределы основных значений, то подключается система реле и моментально реагирует на эти экстремальные скачки, выводя эти показатели из критических значений.

ПЛЮСЫ:

- широкий диапазон входного напряжения

- плавность работы в основном диапазоне и мгновенная реакция на сильные перепады напряжения

- высокая точность стабилизации в основном диапазоне напряжения

МИНУСЫ:

- возможность эксплуатации только при положительных температурах

- повышение погрешности, когда подключается релейный принцип

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ гибридные СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

  1. для загородных домов с отапливаемыми техническими помещениями
  2. для районов, где в основном наблюдается стабильно низкий или повышенный уровень напряжения, но иногда бывают большие скачки, которые вредят бытовой технике
  3. если планируется подключать осветительное оборудование – прожекторы, люстры и др. Для их нормальной работы важна плавность регулировки напряжения.
  4. для подключения высокочувствительного оборудования. В этих случаях обращайте внимание насколько часто случаются скачки в сети и насколько они велики.

 

Тип стабилизаторов напряжения: тиристорные

Тиристорные стабилизаторы работают по той же схеме, что и релейные, с разницей в переключении, которое выполняется тиристорами (симисторами). Работа этих стабилизаторов построена полностью на электронном управлении и регулировании напряжения

ПЛЮСЫ:

- высокая точность стабилизации позволяет использовать их даже с самым чувствительным медицинским и лабораторным оборудованием

- высокая скорость реакции стабилизирует напряжение практически незаметно для техники

- морозостойкость. Стабилизаторы можно устанавливать даже в неотапливаемых помещениях

- стабилизаторы работают бесшумно, в них ничего не гудит и не щелкает

- так как в тиристорных стабилизаторах нет движущихся деталей, изнашиваться нечему и потому срок их беспроблемной эксплуатации, как и гарантийный срок – дольше, чем у других типов стабилизаторов.

МИНУСЫ:

- цена на тиристорные стабилизаторы заметно выше, чем на другие их виды, потому конструкция этих стабилизаторов сложнее и для их производства требуются высококачественные дорогостоящие детали

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ тиристорные СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

  1. долгосрочная защита техники в загородных домах и коттеджах
  2. для разных проблем с напряжением – тиристорные стабилизаторы надёжно выровняют как скачки, так и постоянно пониженное/повышенное напряжение.
  3. если планируется подключать чувствительное к качеству напряжения оборудование и дорогостоящую бытовую технику.

 

Источник изображения: http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1000710/

Тэги: стабилизаторы напряжения, стабилизаторы, виды стабилизаторов, обзоры, плюсы и минусы, полезно знать, советы по выбору

www.stabilizator.spb.ru

Типы стабилизаторов напряжения: плюсы и минусы видов

В последнее время многие люди сталкиваются с проблемами низкого напряжения в сети. Проблема считается достаточно популярной и поэтому для ее решения вам потребуются стабилизаторы напряжения (СН). Они способны защитить всю технику, которая находится в вашем доме. Перед тем как совершать покупку вам необходимо узнать, типы стабилизаторов напряжения.

В этой статье мы рассмотрим плюсы и минусы стабилизаторов напряжения. Также мы предоставили картинки, благодаря которым вы сможете узнать больше информации об этих устройствах. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть, как защитить проводку стабилизатором.

Релейные

Ступенчатые стабилизаторы на сегодняшний день пользуются высокой популярностью. Обычно их применяют в частном доме или на даче. Релейные модели для стабилизации напряжения переключают обмотки на трансформаторе с помощью силового реле. Это устройство способно срабатывать в автоматическом режиме.

Это устройство также может иметь и ряд недостатков. К основному недостатку относится то, что устройство регулирует напряжение ступенчатым типом. В результате этого может образовываться значительное искажение синусоиды на выходе. Если изучить отзывы, тогда можно понять, что это устройство считается достаточно популярным. Многие люди выбирают именно этот тип продукции. Популярным изготовителем этой продукции считается компания Ресанта.

Электронные

Электронные СН могут быть симисторными или тиристорными. Они имеют простой принцип работы, который построен на переключении обмотки автотрансформатора. Переключение обмотки происходит с помощью симистора. Благодаря этому производителю удалось достичь быстрого срабатывания.

Кроме этого, симистроные стабилизаторы работают практически бесшумно. Тиристорные модели также хорошо себя зарекомендовали. Единственным недостатком этой продукции считается высокая стоимость. При необходимости можете прочесть про стабилизаторы для дачи.

Электромеханические

Электромеханические стабилизаторы считаются сервоприводными. Они выполняют свою работу за счет электрода, который передвигается по обмоткам трансформатора.

Эти устройства способны защитить бытовые приборы не только на даче, но и в частном доме. Преимущество стабилизаторов этого типа низкая стоимость продукции и плавная регулировка напряжения. К минусу этого товара считается повышенный шум при работе.

Феррорезонансные

Феррорезонансные стабилизаторы считаются достаточно популярными. Принцип их работы основан на эффекте феррорезонанса напряжения в сети конденсатор-трансформатор. Этот тип стабилизатора имеет слишком высокий шум во время своей работы.

К плюсу этого устройства можно отнести длительный срок работы и высокую точность регулировки. Также использовать эти устройства можно в помещениях с повышенной влажностью.

Инверторные

Этот тип стабилизаторов считается дорогостоящим, так как применять его можно не только в частном доме, но на производстве. Принцип их работы заключается в том, что устройства проводят нормализацию входного напряжения. Процесс стабилизации напряжения происходит благодаря микроконтроллеру и кварцевому генератору.

Преимуществом этого устройства считается то, что они имеют широкий диапазон входного напряжения и компактные размеры. При необходимости вы также сможете найти устройства, которые будут иметь дополнительные функции. Основным недостатком этого устройства считается высокая цена.

Если вы желаете найти больше информации о стабилизаторах напряжения, тогда вам необходимо посмотреть видео, которое мы поместили ниже.

Это основные типы стабилизаторов напряжения. Также вам следует знать, что стабилизаторы могут быть однофазные и трехфазные. Выбирать подобные модели вам необходимо в зависимости от того, какое напряжение в вашей сети.

Рекомендуем прочесть: электромеханический стабилизатор напряжения.

vse-elektrichestvo.ru

Стабилизатор напряжения — Википедия

Стабилиза́тор напряже́ния (англ. Voltage regulator) — электромеханическое[1] или электрическое (электронное) устройство, имеющее вход и выход по напряжению, предназначенное для поддержания выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки.

Источник стабилизированного питания (англ. Power conditioner) — оборудование, применяемое для преобразования электрической энергии в форму, пригодную для последующего использования.[2]

Стабилизатор переменного напряжения

По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного напряжения и переменного напряжения. Как правило, вид напряжения на входе стабилизатора и на его выходе совпадают (постоянное либо переменное), но в некоторых типах стабилизаторов их виды разные.

Стабилизаторы постоянного напряжения[править | править код]

Микросхема линейного стабилизатора КР1170ЕН8

Линейный стабилизатор[править | править код]

Линейный стабилизатор напряжения представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах.

При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть входной мощности рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе, мощность потерь в последовательном стабилизаторе PL{\displaystyle P_{L}}:

PL=(Uin−Uout)⋅Iout,{\displaystyle P_{L}=(U_{in}-U_{out})\cdot I_{out},}
где Uin{\displaystyle U_{in}} — входное напряжение стабилизатора,
Uout{\displaystyle U_{out}} — выходное напряжение стабилизатора,
Iout{\displaystyle I_{out}} — выходной ток стабилизатора.

Поэтому регулирующий элемент в стабилизаторах такого типа и повышенной мощности должен рассеивать значительную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади.

Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых электронных компонентов.

В зависимости от включения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы классифицируются на два типа:

  • Последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.
  • Параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.

В зависимости от способа стабилизации:

  • Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, где дифференциальное сопротивление прибора мало в широко диапазоне изменения токов, протекающих через прибор.
  • Компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.
Параллельный параметрический стабилизатор на полупроводниковом стабилитроне[править | править код]

В этой схеме может быть применён как полупроводниковый стабилитрон, так и газоразрядный стабилитрон тлеющего разряда.

Простейшая схема параметрического стабилизатора

Такие стабилизаторы применяется для стабилизации напряжения схем с малым потребляемым током, так как для стабилизации напряжения ток через стабилитрон D1{\displaystyle D1} должен в несколько раз (3 — 10) превышать ток потребления от стабилизатора в присоединённой нагрузке RL{\displaystyle R_{L}}. Обычно такая схема линейного стабилизатора применяется в качестве источника опорного напряжения в более сложных схемах регулирующих стабилизаторов.

Для снижения нестабильности выходного напряжения, вызванной изменениями входного напряжения, вместо резистора RV{\displaystyle R_{V}} включают двухполюсник с высоком дифференциальным сопротивлением на участке ВАХ в диапазоне рабочих токов, работающий как источника тока. Однако эта мера не уменьшает нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением сопротивления нагрузки.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе[править | править код]

В этой схеме напряжение на базе регулирующего транзистора равно напряжению на стабилитроне Uz{\displaystyle U_{z}} и выходное напряжение будет: Uout=Uz−Ube, {\displaystyle U_{out}=U_{z}-U_{be},\ } Ube{\displaystyle U_{be}} — напряжение между базой и эмиттером транзистора. Так как Ube{\displaystyle U_{be}} мало зависит от тока эмиттера, — выходного тока стабилизатора, и невелико (0,4 В для германиевых транзисторов и 0,6—0,65 В для кремниевых транзисторов) приведённая схема осуществляет стабилизацию напряжения.

Фактически схема представляет собой рассмотренный выше параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет контура авторегулирования, обеспечивающего практически полную компенсацию изменений выходного напряжения и изменений выходного тока.

Выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину Ube{\displaystyle U_{be}}, которая мало зависит от величины тока, протекающего через транзистор. Некоторая зависимость Ube{\displaystyle U_{be}} от величины тока и температуры ухудшает стабильность выходного напряжения, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне.

Эмиттерный повторитель здесь является усилителем тока и позволяет увеличить максимальный выходной ток стабилизатора, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне, в Bst{\displaystyle B_{st}} раз, Bst{\displaystyle B_{st}} — статический коэффициент передачи тока транзистора в режиме с общим коллектором. Так как Bst{\displaystyle B_{st}} в несколько десятков раз больше 1, малый ток, отбираемый от параметрического стабилизатора усиливается в Bst{\displaystyle B_{st}} раз. Если такого усиления тока недостаточно для обеспечения заданного выходного тока, то применяют составной транзистор, например, пару Дарлингтона.

При очень малом токе нагрузки, порядка единиц — десятков мкА, выходное напряжение такого стабилизатора (напряжение холостого хода) возрастает на примерно 0,6 В, так как Ube{\displaystyle U_{be}} при таких токах становится близким к нулю. В некоторых применениях это нежелательно, тогда к выходу стабилизатора подключают дополнительный нагрузочный резистор, обеспечивающий в любом случае минимальный ток нагрузки стабилизатора в несколько миллиампер.

Последовательный компенсационный стабилизатор с контуром авторегулирования[править | править код]
Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

В таких стабилизаторах выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением, разность этих напряжения усиливается усилителем сигнала рассогласования, выход усилителя сигнала рассогласования управляет регулирующим элементом.

В качестве примера приведена схема на рисунке. Часть выходного напряжения Uout{\displaystyle U_{out}}, снимаемая с резистивного делителя напряжения, состоящего из потенциометра R2{\displaystyle R2} и постоянных резисторов R1, R3{\displaystyle R1,\ R3} сравнивается с опорным напряжением Uz{\displaystyle U_{z}} от параметрического стабилизатора — стабилитрона D1{\displaystyle D1}. Разность этих напряжений усиливается дифференциальным усилителем на операционном усилителе (ОУ) U1{\displaystyle U1}, выход которого изменяет базовый ток транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя[3].

В этой схеме имеется контур авторегулирования, — петля отрицательной обратной связи. Если выходное напряжение меньше заданного, то через обратную связь регулирующий транзистор открывается больше, если выходное напряжения больше заданного, — то наоборот.

Для устойчивости контура авторегулирования петлевой сдвиг фазы должен быть близок к 180°. Так как часть выходного напряжения Uout{\displaystyle U_{out}} подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1{\displaystyle U1}, сдвигающего фазу на 180°, а регулирующий транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, который при низких частотах фазу не сдвигает, это обеспечивает устойчивость контура авторегулирования, так как петлевой сдвиг фазы близок к 180°.

Опорное напряжение Uz{\displaystyle Uz} зависит от величины тока, протекающего через стабилитрон. Основной источник нестабильности опорного напряжения — изменения входного напряжения, так как при таких изменениях изменяется ток стабилитрона. Для стабилизации тока при изменениях Uin{\displaystyle U_{in}} вместо резистора RV{\displaystyle R_{V}} иногда включают источник тока.

В этом стабилизаторе ОУ включён по схеме неинвертирующего усилителя (с эмиттерным повторителем, для увеличения выходного тока). Соотношение сопротивлений резисторов в цепи обратной связи задают его коэффициент усиления, определяющий во сколько раз выходное напряжение будет выше входного (то есть опорного, поданного на неинвертирующий вход ОУ). Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя всегда больше единицы, величина опорного напряжения Uz{\displaystyle U_{z}} (напряжение стабилизации стабилитрона) должна быть выбрана меньше, чем Uout{\displaystyle U_{out}}, либо опорное напряжение снимают с резистивного делителя, подключённого к стабилитрону.

Нестабильность выходного напряжения такого стабилизатора практически полностью определяется нестабильностью опорного напряжения, так как за счёт большого коэффициента усиления современных ОУ, достигающих 105…106, остальные источники нестабильности выходного напряжения оказываются скомпенсированными.

Параметры такого стабилизатора оказались подходящими для многих практических нужд. Поэтому уже почти полвека выпускаются, и на сегодня имеют широчайшее применение, такие стабилизаторы в интегральном исполнении: КР142ЕН5А, 7805 и мн. др.

Импульсный стабилизатор[править | править код]

В импульсном стабилизаторе напряжение от нестабилизированного внешнего источника подаётся на накопитель энергии (обычно конденсатор или дроссель) короткими импульсами формируемыми посредством электронного ключа. Во время замкнутого состояния ключа в накопителе запасается энергия, которая затем передается в нагрузку. Применение в качестве накопительного элемента дросселя позволяет изменять выходное напряжение стабилизатора относительно входного без использования трансформаторов: увеличивать, снижать или инвертировать. Стабилизация осуществляется должным управлением длительностью импульсов и пауз между ними с помощью широтно-импульсной модуляции, частотно-импульсной модуляции или их комбинации.

Импульсный стабилизатор по сравнению с линейным обладает значительно более высоким КПД, так как регулирующий элемент работает в ключевом режиме. Недостатки импульсного стабилизатора - импульсные помехи в выходном напряжении и относительная сложность.

В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом, зависящим от схемы стабилизатора и режима управления его ключами:

  • Понижающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.
  • Повышающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.
  • Повышающе-понижающий стабилизатор: выходное напряжение в зависимости от режима управления ключами может быть как выше, так и ниже входного и имеет ту же полярность. Такой стабилизатор применяется в случаях, когда входное напряжение может отличаться от выходного напряжения в любую сторону.
  • Инвертирующий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение входного напряжения может быть любым.
  • Универсальный - выполняющий все функции перечисленных.

Стабилизаторы переменного напряжения[править | править код]

Подразделяются на два основных вида

1) Однофазные стабилизаторы напряжения на 220-230 вольт- предназначение, бытовые, офисные и промышленные нагрузки небольших мощностей.

2) Трехфазные стабилизаторы напряжения на 380-400 вольт- предназначение, промышленные нагрузки средних и больших мощностей.

Феррорезонансные стабилизаторы[править | править код]

Феррорезонансный стабилизатор для питания цветных ламповых телевизоров, СССР, 1970-е — 1980-е гг.

Во времена СССР получили широкое распространение бытовые феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Обычно их использовали для питания телевизоров. В телевизорах первых поколений применялись сетевые блоки питания с линейными стабилизаторами напряжения (а некоторые цепи телевизора, например, цепи анодного напряжения и накала электровакуумных приборов питались нестабилизированным напряжением), что при суточных колебаниях и резких скачках сетевого напряжения, особенно в сельской местности, приводило к ухудшению качества изображения и требовало предварительной стабилизации переменного сетевого напряжения.

С появлением телевизоров более поздних поколений, например, 4УПИЦТ и УСЦТ, имевших импульсные блоки питания, исчезла необходимость во внешней дополнительной стабилизации напряжения сети.

Феррорезонансный стабилизатор состоит из двух дросселей: с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и насыщенным, а также конденсатора. Особенность насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него, так как его ферромагнитный сердечник периодически насыщается. Подбором параметров дросселей и конденсаторов можно обеспечить стабилизацию напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах. Недостатком таких стабилизаторов является чувствительность к частоте напряжения в питающей сети. Незначительное отклонение частоты питающей сети существенно влияет на выходное напряжение феррорезонансного стабилизатора.

Современные стабилизаторы[править | править код]

В настоящее время основными типами стабилизаторов являются:

  • электродинамические
  • с электромеханическим сервоприводом регулирующего элемента, например, автотрансформатора
  • феррорезонансные
  • электронные разных типов
    • ступенчатые (силовые электронные ключи, симисторные, тиристорные)
    • ступенчатые релейные (силовые релейные ключи)
    • компенсационные (электронные плавные)
    • комбинированные (гибридные)

Промышленностью производятся разнообразные модели с входным напряжением однофазной сети, (220/230 В), так и трёхфазной (380/400 В) исполнении, с выходной мощностью их от нескольких единиц ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.

Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15 %, ±20 %, ±25 %, ±30 %, ±50 %,−25 %/+15 %, −35 %/+15 % или −45 %/+15 %. Чем шире диапазон (особенно в сторону снижения входного напряжения), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности. В настоящее время существуют модели стабилизаторов напряжения с нижним допустимым входным напряжением 90 вольт.

Важной характеристикой стабилизатора напряжения является его быстродействие, - скорость отклика на возмущение. Чем выше быстродействие, тем быстрее стабилизатор отреагирует на изменения входного напряжения. Быстродействие определяется как промежуток времени, за которое стабилизатор способен изменить выходное напряжение на один вольт. У разного типа стабилизаторов разная скорость быстродействия. -->

Важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения стабилизатора переменного сетевого напряжения. Согласно ГОСТ 13109-97 предельно допустимо отклонение выходного напряжения на ±10 % от номинального. Точность стабилизации современных стабилизаторов напряжения колеблется в диапазоне от 0,5 % до 8 %.

Точности в 8 % вполне хватает для обеспечения исправной работы подавляющего большинства современной бытовых и промышленных электротехнических устройств со встроенными инверторными и импульсными блоками питания. Так как мощность оборудования напрямую зависит от напряжения, то для обеспечения корректной (заявленной производителем) работы с прогнозируемым результатом и расходом электроэнергии необходимо точное напряжения (0,5-1 %).[источник не указан 1419 дней] Более жесткие требования (точность стабилизации лучше 1 %) предъявляются для питания сложного оборудования (медицинское, высокотехнологичное и подобное). Важным потребительским параметром является способность стабилизатора отдавать номинальную мощность во всем диапазоне входного напряжения, но не все стабилизаторы обладают таким свойством.

КПД сервоприводных стабилизаторов большой мощности более 98 %, а электронных большой мощности - 96 %.

  • Вересов Г. П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с.
  • Китаев В. В. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз.
  • Костиков В. Г., Парфенов Е. М., Шахнов В. А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.
  • Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения. — Киев: Техніка, 1976.
  • Лепаев Д. А. Электрические приборы бытового назначения. — М.: Легпромбытиздат, 1991. — 272 с. — 20 000 экз.

ru.wikipedia.org

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о