Мы стремимся быть лучше!
050-677-79-49
067-105-41-41

Стабилизаторы напряжения однофазные

Стабилизаторы напряжения однофазные

Правильному выбору стабилизатора посвящен этот материал.

 

apteka80% всех возникающих неисправностей связано с резким перепадом. Причем, не важно, перепадом чего. Температура, давление, влажность, напряжение – все это если изменится резко, то произойдет неприятность. Человек, вышедший из тепла на сильный мороз – может простудится, тоже и с электроникой. Резкий скачек напряжения, и блок питания современного телевизора (компьютера, плеера) этого не переживет, хотя на нем и написано что рабочий диапазон напряжения от 115-240 Вольт. Да, он будет работать при 115 вольтах, но при резком скачке до 240, а потом обратно до 115 – на 80 % сгорит вместе с платой управления. Старые телевизоры, имеющие линейный, а не импульсный блок питания такие скачки переживали нормально, однако не работали при постоянно низком напряжении (менее 180 вольт).

Электродвигатели, наоборот, хорошо выдерживают скачки напряжения , но как и старые телевизоры, перегорают при длительной работе в условиях пониженного напряжения. А список бытовой техники, в которой стоят электродвигатели очень обширен: холодильник и кондиционер(компрессор – это электродвигатель), стиральная машина (привод барабана), насосная станция и циркуляционные насосы в системе отопления, минимойки, и.т.д.
Таким образом получается, что защищать свое электрооборудование нужно от всего. Но, (применительно к человеку) нет таблеток, лечащих от всех болезней. Так и нет стабилизаторов, спасающих от всей гаммы нестабильности электропитания. Поэтому, в вопросе выбора стабилизатора напряжения необходимо в первую очередь собрать статистику отклонений от нормы Вашей питающей сети, а уже потом собирать на него денежную сумму. Если Вы именно так поступите, то не переплатите за излишне «навороченный» стабилизатор и не купите вещь, которая в Вашем случае будет бесполезной, потратив деньги в пустую. Об этом и пойдет речь в следующих главах.

iCAIQ5MS0Минимальное и максимальное напряжение в сети.
Измеряется при помощи тестера. В течении суток и лучше всего в выходные дни (дни максимального разбора электроэнергии) измеряете напряжение в любой розетке Вашей электросети. Как правило, вечером с 19 до 23 часов оно будет минимальным. Косвенным образом, сильно пониженное напряжение можно определить по снижению светового потока ламп накаливания (не энергосберегающих ламп), по долгому разогреву еды в микроволновой печи или еле теплому электронагревателю.

Наличие резких скачков напряжения.
Измеряется при помощи цифрового анализатора. В бытовых условиях косвенно можно определить по кратковременному изменению яркости ламп накаливания, по наличию рядом расположенных строительных площадок с ведущимися сварочными работами и по частым поломкам Вашей техники (связанными с перегоранием предохранителей или входных каскадов блоков питания).

Суммарная мощность подключаемой нагрузки.
Измеряется при помощи мощного амперметра или токовых клещей. В бытовых условиях можно определить суммированием мощностей одновременно включаемых потребителей. Мощность потребителя (электрооборудования) можно посмотреть в паспорте этого оборудования, однако следует учесть, что в паспортах к холодильникам, насосам и кондиционерам часто указывается средняя мощность и не указывается пиковая (иногда можно заметить, что в момент включения холодильника лампочки на несколько секунд притухают). Пиковая мощность в момент запуска холодильника или газонокосилки, превышает заявленную в паспорте в 4-5 раз! Это необходимо учитывать обязательно, ибо именно в этот момент стабилизатор начинает работать с перегрузкой в 4-5 раз и часто выходит из строя. Кроме этого мощность может быть указана не в Ваттах, а в ВольтАмперах. В случае электродвигателей 1Ватт соответствует 1.3 ВольтАмперам, а в случае любого другого оборудования, не содержащего в себе электродвигателя, пересчет не требуется.

Диапазон температур в помещении где установлен стабилизатор .
Рабочая температура любого стабилизатора, кроме уличного исполнения (в специальном кожухе) лежит в диапазоне от +5 до +40 оС. Пожалуйста учитывайте этот аспект.

Устройство стабилизаторов напряжения.

transСердце любого стабилизатора – это трансформатор. Точнее автотрансформатор. В случае релейных и электронных стабилизаторов трансформатор имеет обмотку и несколько отводов от обмотки (4-20). Мозги стабилизатора дают команду подключить или отключить определенную обмотку исходя из величины напряжения на входе стабилизатора. Коммутацией занимаются силовые ключи (реле или тиристоры). В случае электромеханических – напряжение снимает подвижная угольная щетка, которая перемещается по трансформатору под управлением мозга. Таким образом, по способу коммутации производят следующие типы стабилизаторов:

Все стабилизаторы напряжения делятся по устройству на четыре типа:
• Релейные (цифровые)

• Электронные (тиристорные)
• Электромеханические и гибридные.

 

Релейные стабилизаторы напряжения.

electron(2)Как описывалось ранее, релейный стабилизатор имеет 4-5 обмоток от автотрансформатора. Посредством их коммутации и происходит ступенчатое регулирование напряжения на выходе. Реле выполнены в закрытых корпусах, что предотвращает попадание пыли и влаги.

Достоинства такого типа стабилизаторов в следующем:
не требуют обслуживания

хорошая скорость реакции на изменение входного сигнала (реле переключаются быстро)
невысокая стоимость
Существенным недостатком является ступенчатое регулирование напряжение на выходе, что ограничивает область их применения.

shtilwork(1)На графике представлен 4-х обмоточный стабилизатор релейного типа. Как видно при переключении с одной обмотки на другую происходит скачек в пределах (25-20 вольт). Если напряжение растет или убывает плавно, для потребителя это незаметно, однако при резких скачках входного напряжения будут наблюдаться и не менее резкие скачки выходного напряжения. Это происходит из-за того, что стабилизатор, пытаясь скомпенсировать резкое изменение входного напряжения, будет давать команду на переключение между двумя–тремя обмотками сразу и тем самым вносит еще и свои импульсные скачки в выходную сеть. Напряжение в диапазоне он удержет конечно, но эти двойные скачки могут пагубно отразится на работе чувствительных к электропитанию приборов.
Такие стабилизаторы имеют низкую точность 5-8% от напряжения 220Вольт, а это означает, что на выходе стабилизатора напряжение будет в пределах 203-237 вольт. На графике это соответствует Uвыхмин — Uвыхмах.
Uвхмин — Uвхмах соответствуют минимальному и максимальному входному напряжению, при котором стабилизатор удерживают напряжение на выходе в пределах своей точности (5-8%).
Uвх пр.мин — Uвх пр.мах соответствуют мин. и мак. входному напряжению, при котором стабилизатор уже не способен удержать напряжение на выходе в пределах своей точности, но при этом еще не отключает напряжение на своем выходе.
Если напряжение на входе стабилизатора выходит за границы диапазона Uвх пр.мин — Uвх пр.мах, стабилизатор для предотвращения повреждения подключенных к нему потребителей отключает их от питания.
При возвращении входного напряжения в этот диапазон автоматически, через задержку в 6 секунд на выходе появляется напряжение. Задержка необходима для того, что бы прошли опасные переходные процессы в электросети.

Электромеханические стабилизаторы напряжения.

emex(1)У электромеханических стабилизаторов по обмотке автотрансформатора катается угольная щетка или ролик. Перемещением ее заведует электромоторчик, который получает команду с блока управления. Через этот контакт осуществляется съем напряжения с трансформатора и протекают значительные токи.

Достоинства такого типа стабилизаторов в следующем:
высокая точность стабилизации (обычно 2-3%) 214-226 Вольт.

плавность регулировки выходного напряжения
невысокая стоимость.
Существенным недостатком является крайне низкая скорость регулировки выходного напряжения, шумность и необходимость периодического обслуживания.

GrafEM(1)Иными словами такие стабилизаторы не способны быстро скомпенсировать резкое изменение входного напряжения.
Открытый контакт щетки, через который протекает ток, через некоторое время из-за попадания пыли и износа начинает искрить, внося помехи в выходную цепь стабилизатора. При заклинивании электропривода щетки возможно разрушение контакта и при наличии пыли – возгорание трансформатора. Поэтому в зависимости от условий эксплуатации, необходимо проводить техническое обслуживание и замену токосъемных щеток примерно один раз в год.
Повышенный шум при отработке электроприводом положения щетки на трансформаторе может быть дискомфортным, особенно в ночное время.

Электронные (тиристорные) стабилизаторы напряжения.

cxematiristorЭлектронные (тиристорные) стабилизаторы
Принцип действия тиристорных стабилизаторов аналогичен релейным. Но в силу высокого быстродействия тиристоров стало возможно манипулировать большим кол-вом отводов у автотрансформатора. Поэтому точность и быстродействие таких стабилизаторов существенно выше, а соответственно ступенька регулировки напряжения меньше. По сравнению с релейными, она может составлять от 10 до 2 вольт!
Uвыхмин — Uвыхмах соответственно составляют уже 214-226 Вольт.
Однако, в силу усложнения технологии и увеличения кол-ва электронных компонентов внутри стоимость электронных стабилизаторов на порядок выше.

Сводная таблица достоинств и недостатков релейных, электронных и электромеханических стабилизаторов.

ОБЩИЙ ИТОГ:

  • Для квартиры в городе или коттеджа – электронный тип (надежность, максимум защиты для дорогой техники, пожаробезопастность, бесшумность).
  • Для загородного дома, дачи, строительного оборудования, включая сварочные аппараты – релейного типа. Но перед телевизорами и компьютерами настоятельно рекомендуем ставить сетевые фильтры, они сгладят скачки напряжения. Лучшей защитой для такой техники всегда являлся хороший источник бесперебойного питания.
  • Для сетей с незначительным отклонением напряжения 190-250 вольт – электромеханический или электронный тип.
  • Для питания современных импортных газовых котлов – ИБП или электронный. (Применение электромеханики из-за искрения контакта щетки –недопустимо!)

Наш совет применять ИБП On-line для защиты дорогих  ЖК- телевизоров и плазменных панелей, а также аудио-видео техники, включая проекторы и спутниковые ресиверы, обусловлен тем, что любой мощный стабилизатор (кроме электронного) имеет инерционность и НЕ защитит от резк

Doc2

блок-схема типичного включения стабилизатора на вводе в дом

Выбор стабилизатора по мощности.

В маркировке серий стабилизаторов напряжения производители указывают максимальная мощность в ВОЛЬТАМПЕРАХ! Реже в ВАТТАХ. Поэтому, сравнивая стабилизаторы разных марок и брендов между собой, приводите к общей системе исчисления. 1 ВольтАмпер=0.7-0.8 Ватта для нагрузок. где есть электромотор (насос, холодильник, кондиционер).

grafik(1)Используя график зависимости входного напряжения от максимальной допустимой мощности стабилизатора, делаем реальный расчет мощности выбираемого стабилизатора.

Пояснение: при входном напряжении 150 вольт возрастает ток и стабилизатор может развить только 50% своей мощности. Т.е. стабилизатор на 10кВт превращается в 5кВт.
Пример:
напряжение Наличие скачков напряжения Мощность нагрузки Температура в помещения
170-210 есть 6600 Ватт 15-25

• Мощность нагрузки 6600 Вт из них 3600Вт активная нагрузка (двигатели, компрессоры, насосы) и 3000Вт пассивная (лампы накаливания, нагреватели) активную нагрузку переводим в ВольтАмперы : 3600*1.3=4680ВА. Суммируем 4680+3000=7680 ВА.
• При напряжении 170 вольт стабилизатор может работать на 75% мощности 7680*1.25=9600ВА.
• Добавляем 20% запас по мощности 9600*1.2=11520ВА.
• Запас делается на случай падения напряжения ниже 170 вольт, одновременного включения всех потребителей, экономии контактов реле или щетки.

Органы управления и Байпас

resdr(1)Чем проще (дешевле) стабилизатор, тем меньше конструкцией предусмотрено органов управления и настроек. В электронных с помощью ЖК табло и многофункциональных кнопок можно настраивать величину выходного напряжения. В релейных же стабилизаторах максимально встречается их четыре:

• Ручка включения (он же входной автомат).
• Ручка перевода в режим «байпас»
• Переключатель времени задержки
• Кнопка индикации входного напряжения

Включение и выключение стабилизатора на мощных моделях производится с помощью автомата (автоматического предохранителя). Ток отсечки этого автомата выбрана для каждой модели с учетом сильного броска тока при включении стабилизатора. Обратите внимание, в момент включения стабилизатора происходит насыщение мощного трансформатора внутри стабилизатора и как следствие сильный пусковой ток. Если до стабилизатора установлены автоматические предохранители (автоматы), то их номинал необходимо сравнить с номиналом входного автомата стабилизатора, и в случае расхождения заменить на равный или на 20-25% меньший. Иначе при включении стабилизатора будет срабатывать Ваш автомат, стоящий в цепи питания перед стабилизатором.

Режим «байпас» (режим обхода) — чрезвычайно полезный в некоторых случаях режим работы стабилизатора. При переключении в режим «байпас» внутренняя коммутация переводит выход стабилизатора на его вход, таким образом исключая работу всего стабилизатора. Это полезно, когда Вам не нужен стабилизатор и что бы не производить перекоммутацию электропроводки– сделан этот режим. Байпасом (режимом обхода) необходимо пользоваться и в следующих случаях:

• Напряжение в сети не требует корректировки.
• Неисправен стабилизатор, а до его демонтажа нужно питать дом не производя переделки электровроводки.
• Температура помещения, где установлен стабилизатор ниже +5 градусов.
• Рядом производятся сварочные работы при помощи электросварки или ведутся работы с применением мощных электроинструментов.

Переключатель времени задержки позволяет выбирать между «короткой» 6 секунд и «длинной» 120 секунд задержкой включения напряжения на выходе стабилизатора после появления напряжения на входе. Иными словами, если напряжение в сети «провалилось» ниже 90-120 вольт, то Ваши потребители включатся через выбранное время задержки. Сделано это для того, чтобы при серии кратковременных провалов напряжения успели пройти «переходные процессы» в сети и внутри аппаратуры с асинхронными двигателями ( насосы, компрессоры, стиральные машинки). Величину задержки следует выбирать из анализа Вашей сети: если часто бывают выше указанные случаи – то выбирайте длинную задержку.

Кнопка индикации входного напряжения на ряде моделей стабилизаторов с одним цифровым или стрелочным табло при нажатии на эту кнопку дисплей показывает реальное входное напряжение. Большинство настенных стабилизаторов имеют два табло и этой кнопки нет.

Индикация на стабилизаторах.

• Входное напряжение
Показывается всегда реальное значение
• Выходное напряжение
На первых трех видах индикаторов показывается значение «220» когда стабилизатор находится в своем номинальном диапазоне напряжения, это означает, что напряжение на выходе стабилизатора лежит в пределах 220+_ его точность. В моменты выхода стабилизатора за границы своего номинального напряжения на табло отображается реальное значение напряжения. Стрелочный и ЖК табло всегда показывают реальное напряжение.
• Режим работы
Индикатор «Сеть» указывает на штатный режим работы, «Защита», «L» или «Н» горит, когда входное напряжение вышло за границы рабочего напряжения. Соответственно слишком низкое или высокое.

Мощность нагрузки (только электронные)
Только электронные (тиристорные) стабилизаторы имеют эту полезную функцию отображения. подключенной к стабилизатору нагрузки. Электромеханические стабилизаторы имеют стрелочный индикатор тока (амперметр), по которому косвенно можно контролировать мощность нагрузки. Это не маловажная информация, т.к. перегружать стабилизатор – это укорачивать срок его службы и рисковать внезапным выходом его из строя.

Что нельзя делать!

Как нельзя паралелить стабилизаторы.
Нельзя устанавливать два или более релейных стабилизатора рядом с подключением из одной точки (параллельно). Они не войдут  в состояние стабильности, т.к. переключаясь, будут вносить помехи и заставлять переключатся другой и наоборот до бесконечности. Единственным выходом из этой ситуации – это разнести их на максимально возможное расстояние, индуктивность проводов скомпенсирует взаимные наводки.

Как нельзя коммутировать электропотребителей.
Нельзя включать в один розеточный блок «грубую» технику и «точную».  Поясним, электропроводка в доме редко разводится на этапе строительства с учетом расположения электропотребителей и часто возникает ситуация, когда территориально и холодильник и телевизор (например на кухне) удобно подключить в одну розетку с помощью удлинителя. Или насосная станция и газовый энергозависимый котел отопления часто приходится питать из одного источника.  В таком случае на маломощную «точную» технику оказывают влияние помехи, наводимые при включении и выключении «грубой» техники. Такие помехи, установленный на входе в дом стабилизатор отфильтровать не может, поэтому, если такая коммутация неизбежна, то перед «точной» техникой ОБЯЗАТЕЛЬНО должен стоять хороший сетевой фильтр. А перед газовым котлом – ИБП On-Line.
Этот совет мы даем не для того, что бы Вы больше покупали, а для того, что бы меньше ремонтировали!

Где нельзя использовать электромеханические  стабилизаторы.
Нельзя устанавливать электромеханические стабилизаторы в одном помещении с газовым оборудованием (котельная, кухня). При утечки газа искрение контактов приведет к возгоранию.

Нельзя использовать три однофазных релейных стабилизатора для питания трехфазной нагрузки.
Из-за низкой точности релейных стабилизаторов неизбежно будет возникать перекос фаз на выходе. Кроме этого при аварии на одной фазе важно, что бы было предусмотрено немедленное отключение остальных, иначе трехфазный потребитель будет испорчен. При использовании трех однофазных – такое отключение выполнить можно установкой только дополнительного защитного оборудования, именуемого как контроль фаз.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ