Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения, тиристорного и латерного

В статье рассказывается о том, как устройство стабилизатора напряжения влияет на его работу, обсуждаются виды стабилизаторов напряжения по типу и характеристикам, приводятся несколько примеров, относительно рекламных трюков производителей, а так же приводится принцип работы стабилизатора напряжения любого типа.

Из представленных на Российском рынке лучших стабилизаторов напряжения, можно выделить четыре основные группы по принципу действия, такой вот, своеобразный рейтинг стабилизаторов напряжения:

Типы стабилизаторов напряжения

Учимся выбирать лучшие стабилизаторы напряжения, учитывая целый ряд характеристик.

Магазины электроники наперебой предлагают защитные стабилизаторы для дома разных видов. Выбрать лучший стабилизатор напряжения, среди такого количества, довольно затруднительная задача, но возможная. Лучшим будет тот, который решит проблемы Вашей сети, будет надежным и долговечным.

Топ стабилизаторов напряжения по многим параметрам возглавляют Отечественные марки защитных устройств.

Рейтинг стабилизаторов напряжения для дома включает модели тиристорых устройств, латерных (электромехагических) и релейных. Можно с уверенностью сказать, что стабилизаторы напряжения российского производства с ключами на мощных, современных, электронных реле и контакторах по комплексу параметров являются лучшими. По "живучести", вне конкуренции. Тест стабилизаторов напряжения, выявляет слабые и сильные стороны схемотехники каждой модели.

Чтобы, понять какой вид стабилизаторов достоин внимания, рассмотрим из чего состоит любой из них.

Устройство стабилизатора напряжения

• Автотрансформатор
• Электронная управляющая схема
• Замыкающие ключи - реле, тиристоры (симисторы), латр

Хорошее знание устройства прибора подскажет, какой стабилизатор напряжения лучше из тех, что предлагают в магазине.

Автотрансформаторы устанавливают медного типа и алюминиевого. В дешевых стабилизаторах ставят алюминиевые, в качественных медные.

Электронная управляющая схема у стабилизаторов различных торговых марок индивидуальная, у некоторых уникальная. Из-за управляющей схемы, регуляторы, относящиеся к одному типу, например, релейные стабилизаторы разных производителей, выполняют свои функции НЕ ОДИНАКОВО. Качественно отличаются друг от друга.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения определяет алгоритм замыкания ключей и вносит довольно существенные различия в работе между двумя идентичными по типу стабилизаторами от разных производителей.

Замыкающие ключи определяют тип стабилизатора по способу коммутации.

По быстродействию стабилизаторы напряжения подразделяются на электронные и электромеханические.

Скорость срабатывания электронных стабилизаторов напряжения составляет 10-20 м.с. к ним относятся тиристорные модели и современные релейные. Электронный стабилизатор напряжения предпочтительнее электромеханического типа.

К электромеханическим стабилизаторам относятся модели латерного типа, скорость срабатывания замыкающих ключей у которых, может достигать 50 м.с.

Обзор стабилизаторов напряжения

Самые востребованные типы стабилизаторов напряжения ступенчатого и плавного регулирования с ключами на тиристорах (симисторах), реле и латерах.

Обзор феррорезонансных стабилизаторов напряжения

Один из самых старых типов стабилизаторов, был в Советском Союзе у наших дедушек и бабушек.

В настоящее время применятся редко из-за целого ряда существенных недостатков.

Недостатки:

• Высокая шумность
• Узкий диапазон входного напряжения (176-256В;)
• Искажение синусоидальности выходного напряжения
• Выдает большие помехи в сеть
• Большие габариты
• Ограничения по нагрузочной способности (недопустимость работы на холостом ходу и нагрузках менее 20%)
• Недопустимость перегрузки
• Ограничения по COS (F) нагрузки;

Преимущества:

Обзор латерных стабилизаторов напряжения

Сервоприводные (латерные) стабилизаторы напряжения с плавным регулированием (высокой точности, те самые 3-1 %), для коммутации используют латер. Приборы в основном изготавливаются на основе автотрансформаторов с серводвигателями - латр.

Преимущества:

• Широкий диапазон;

Латерный тип - самые дешевые стабилизаторы напряжения. На Российском рынке в большом кол-ве представлены модели Китайского, Тайваньского, Отечественного производства.

Недостатки:

• В режиме стабилизации теряет мощность
• Характеризутся низкой нагрузочной способностью, в паспорте любого из этих стабилизаторов, найдете шкалу, где указано, что в режиме стабилизации теряют 50% мощности.
• Фактически, покупая латрный стабилизатор напряжения мощностью в 5 квт, получаете только 2,5 квт.
• Большие ограничения по скорости регулирования - очень медленные
• Недолговечные. Выходит из строя моторчик. Токосъемное колесо - слабое место. Качество латерных стабилизаторов оставляет желать лучшего.
• Требуется регулярное обслуживание
• Высокая шумность
• Не выносят перегрузок. Горят часто и ломаются
• Большая масса
• ольшие габариты
• Ненадежные
• Опасные

Обзор релейных стабилизаторов напряжения

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения основывается на использовании высококачественных надежных реле и контакторах. Реле и контакторы - это самые популярные компоненты любой техники от бытовой до промышленной. Почему так? Да потому что они недороги по себестоимости, недороги в ремонте, ОЧЕНЬ надежны и долговечны, если спроектированы правильно и произведены не кустарно, а промышленно. Релейные стабилизаторы напряжения самые массовые и популярные. Цена за изделие вполне приемлемая, а ремонт весьма недорог. Они надежнее и долговечнее из представленных типов, и выпускаются дольше всех. Фавориты по соотношению качества, функциональных возможностей и цены.

Преимущества:

• Характеризуются малым временем регулирования 10-20 м.с.
• Не создают никаких искажений синусоиды и не излучают радиопомех, не дает "шумов" в сеть
• Релейные структуры, изначально, ничего не искажают и не вносят радиопомех, идеальный коммутационный ключ .
• Реле отлично справляются с перегрузками, недаром вся авиационная и машиностроительная техника работает на реле и контакторах, а не на тиристорах. Реле - "рабочая лошадь всего автопрома". Если реле качественные, спроектированы и расчитаны правильно, вы не станете частым посетителем гарантийной мастерской.
• Стабилизаторы напряжения для дома релейного типа целесообразно использовать для 98% техники, включая элитную аудио-видео технику, опять же, по причине, отсутсвия каких - либо искажений.
• Релейные стабилизаторы - имеют самые компактные размеры среди других типов, так как реле не нуждаются в охлаждении, радиаторы и вентилляторы не применяется, поэтому габариты умеренные.
• Небольшой вес, в сравнении среди други видов
• Увеличенный ресурс работы
• Диапазон может быть любой
• Работают при минусовой температуре

Недостатки:

Недостатков, как таковых нет.

Но, качество релейного стабилизатора напряжения сильно зависит от надежности реле.

Рабочие характеристики, так же, очень сильно зависят от микропроцессора схемы, который управляет замыканием и размыканием реле, устанавливает алгоритм работы всего устройства.

В общем, все зависит от "мозгов" стабилизатора.

У всех производителей электрические управляющие схемы разные.

Два релейных стабилзатора от разных производителей работают НЕ одинаково.

Правильно спроектированный релейный стабилизатор напряжения, много лет не доставит ни забот ни хлопот.

Стабилизаторы «Норма М» имеют безобрывную коммутацию, т.е. переключение обмотки происходит без обрыва фазы. Проверяется элементарно мультиметром (вольтметром) в момент переключения ступени просадки напряжения до нуля нет, обрыва фазы нет. Из отечественных компаний с такой характеристикой мы ЕДИНСТВЕННЫЕ. Для техники любой бытовой и профессиональной, безобрывная коммутация большой плюс.

Обзор тиристорных стабилизаторов напряжения

Тиристорные стабилизаторы напряжения, свое распространение получили сравнительно недавно, как только обнаружилось, что на этих элементах проще всего делается любая точность.

Производят тиристорные стабилизаторы напряжения многие предприятия, как зарубежные, так и Отечественные из-за простоты, быстроты сборки и настройки, не афишируя, однако, крупных недостатков в их принципе действия. Для тех, кто не знает или путает, симисторы - это вид тиристоров с симметричной структурой прибора.

Преимущества:

• Характеризуются малым временем регулирования
• В режиме стабилизации мощность не теряют. Четко выдерживают паспортные характеристики, т.е. в момент стабилизации выдерживают в точности только то, что написано в паспорте
• Высокая точность регулирования. Производители добиваются этого большим количеством переключающих ступеней

Сомнительный плюс высокой точности регулирования и средства ее достижения уже обсуждались не раз.

Плюс сомнительный потому, что на самом деле, аппаратуре абсолютно все равно будет ли в сети ± 3%, ± 7% или ± 10%, а, тем более, ±0,5%.

Нормальным напряжением бытовой сети считается Гостовский диапазон 220в ± 10%. Любые значения в диапазоне между 198 вольт - 244 вольт - ЭТО АБСОЛЮТНО НОРМАЛЬНО. 98% электробытовых устройств стабильно и без сбоев работает в этом диапазоне. Очень редко попадаются изделия, требующие более точную стабилизацию, чем ГОСТ. На моей памяти есть котел какой - то, название не помню. Но если вы, по загадочной причине, мечтаете иметь именно этот котел, тогда придется раскошелится на высокоточный стабилизатор-). Проще котел выбрать другой.

Корректная работа бытовой техники рассчитана на напряжение ГОСТ 220 ± 10%. Дорогие покупатели, не забивайте себе голову точностью регулирования. Она только на Ваш кошелек влияет, а на работу техники НЕТ.

Когда выяснилось, что на тиристорах можно делать любую точность, тогда и случился бум тиристорных стабилизаторов. Производители продают тиристорные модели гораздо дороже, придумывая небылицы, что высокая точность жутко необходима для Вашей аппаратуры. В принципе, больше, ничем таким выдающимся тиристорные стабилизаторы не обладают. Стоят дорого, ремонт дорогой, размеры огромные, шумные из-за активного охлаждения, боятся перегрузок любого типа, сильно греются.

Фактор точности регулирования напряжения влияет только на тесты в лабораторных условиях, на технику, у которой в паспорте написано требование высокой точности стабилизации сети (некоторые медицинские приборы и измерительная аппаратура лабораторного типа). В бытовом применении высокая точность, просто, не нужна, ей нет применения.

В общем - это просто психологический фактор, раскрученный рекламный трюк "чем точнее, тем лучше", который позволяет продавать изделия дороже.

Что касается точности, тут есть еще один подводный камень, о который можно и запнуться.

Человек не посвященный в основы принципиальной схемы стабилизаторов не знает, что точность достигается за счет большого количества переключающих ступеней. Да, тиристоры позволяют сделать большое количество ступеней и много шагов, но, что кроется за этими шагами? Многие удивляются, что, купив дорогущий тиристорный стабилизатор, в итоге, получили интересный, раздражающий эффект и замучились наблюдать моргание лампочек. Кроме лампочек, другая техника, чувствительная к обрыву фазы, дает сбой в работе, уходит в "перезагруз" (медицинская аппаратура, инкубаторы и т.д.).

Каждая ступень - обрыв фазы. И, что бы там не писали в рекламных статьях производители тиристорных стабилизаторов, просто, возьмите мультиметр и в момент переключения ступеней Вы сами зафиксируете отсутствие напряжения на своем приборе.

Если ступеней будет слишком много, их работа значительно замедляется.

Недостатки:

Большое количество регулирующих ступеней.

Каждая ступень - это обрыв фазы. Чем больше ступеней, тем больше провалов.

Каждая ступень - всплеск, скачек, "шум" в сеть. Чем больше ступеней, тем больше помех.

Моргание лампочек происходит по той же причине - большое количество повышающих ступеней.

Дорогая чувствительная аппаратура, особенно аудио-видео техника работает с помехами. Элитный аудио центр работает, как самый простой музыкаьный центр. Искажается звук. В целом срок службы бытовой техники сокращается.

Надо покупать с большим запасом по мощности, что чревато ценой.

Не выдерживают перегрузок по току и по напряжению, даже кратковременных.

По нижнему порогу отключаются.

Тиристорный стабилизатор всегда отключает нагрузку, когда перегрузки выходят за пределы рабочих характеристик в паспорте, так устроена электрическая схема, чтобы защитить нежные элементы, боящиеся перегрузок.

Например, напряжение опустилось ниже рабочего входного напряжения, стабилизатор тиристорного типа отключит всю бытовую технику. У многих напряжение частенько, кратковременно опускается ниже нижнего порога и каждый раз он будет дергать технику включением-выключением.

Вам это надо!? Вашей бытовой электронике это, точно, не надо. При включении-выключении происходят дополнительные провалы напряжения - это крайне не желательно, срок службы бытовых устройств, при таком режиме, значительно сокращается.

Тиристорные стабилизаторы отключаются не для того, чтобы сберечь электротехнику, а прежде всего, чтобы сам стабилизатор не вышел из строя. Для тиристоров и симисторов режим перегрузок вреден. Если допускать к ним перегрузки, то эти элементы быстро "горят".

Для Вашей техники было бы на много лучше, еслиб он не отключался, спасая себя самого.

Стабилизаторы «Норма М» допускают просадку напряжения ниже паспортных характеристик, не дергают аппаратуру вкл-откл.

Выходное напряжение сильно искажено у таких стабилизаторов.

Это связано прежде всего с особенностью работы самих тиристоров, симисторов.

Они излучают очень большой уровень радиопомех и по этим причинам не целесообразно запитывать от тиристоро-симисторных стабилизаторов аудио-видео технику и точные измерительные приборы, так как нормальная работа этих устройств будет искажена.

Очень большие габариты и вес, опять таки, по причине использования коммутирующих ключей на тиристорах (симисторах).

Тиристоры (симисторы) очень сильно греются, для нормальной работоспособности этих элементов, без перегрева, устанавливаются, в обязательном порядке, радиаторы для охлаждения, отсюда большой вес изделия. Дополнительно устанавливают в корпус вентиляторы, как активное охлаждение. Вспомните, что происходит в компьютере с вентилятором в блоке питания через непродолжительное время, без комментариев...

При наращивании числа ступеней происходит замедление их работы и существенное удорожание изделия в целом.

Неоправданно высокая цена относительно других типов стабилизаторов.

Тиристорный стабилизатор огромен, тяжел, дорогой при покупке и чрезмерно дорогой в ремонте. Единственное преимущество - поддерживает напряжение с заявленной точностью, но это его и недостаток.

В промышленности эти элементы не используются для производства устройств, где необходима повышенная надежность. Их используют только для коммутации в изделиях бытового типа, а стабилизаторы это и есть обычные, бытовые устройства.

Рекламные трюки производителей стабилизаторов

Небольшой ликбез

Многие производители тиристорных стабилизаторов напряжения, не оправданно, "козыряют" очень быстрым срабатыванием, широким диапазоном и микропроцессорным управлением.

Гонка за быстродействием - кто быстрее?

Современные, мощные, электронные реле не уступают в быстродействии тиристорам (симисторам).

Быстродействие реле и тиристоров составляет 10-20 м.с (они примерно равны), этого вполне хватает для скоростного реагирования на происходящие изменения в сети.

В этой гонке за быстродействием уступают только латрные модели. Скорость быстродействия этих стабилизаторов действительно оставляет желать лучшего.

"Утка" про микропроцессорное управление. Что это такое?

Давайте разберемся.

Сердце стабилизатора напряжения - электронная управляющая схема. Она есть у любого стабилизатора. Именно ее имеют ввиду, когда говорят о микропроцессорном управлении.

Так что, все абсолютно, стабилизаторы напряжения с микропроцессорным управлением.

Есть два типа управляющей схемы - монолитная и дискретная:

Первая , монолитного типа, где все электронные компоненты соединены в едином моноблоке. Если какой-то из элементов выйдет из строя, менять придется весь моноблок, а это 60% изделия и ремонт, только в гарантийной мастерской, потому что настройку моноблока без специального оборудования произвести нет возможности, монолитная структура которого, не позволяет ремонт отдельных электронных компонентов.

Вторая , дискретного типа, где электронные компоненты спокойно выпаиваются и меняются, как, например, транзистор, вышедший из строя. Стоит такой ремонт очень недорого.

На работе стабилизатора напряжения тип управляющей схемы никак не сказывается. НЕТ никакой разницы в том, какого вида микропроцессор. Стабилизатор напряжения "глупее" от типа не становится, а ремонт, для конечного покупателя, при дискретном типе, не влетает в копеечку. Заменить сгоревший конденсатор стоит на много дешевле, чем заменить моноблок.

Стабилизаторы «Норма М»
дискретного типа. Ремонт очень дешевый.

Разница есть только в цене для конечного покупателя и в последующем ремонте изделия. Дискретный тип проще, дешевле и выгоднее в обоих случаях.

SMD стабилизатор напряжения, что это?

Нет такого термина, как "SMD стабилизатор напряжения". Это, тоже рекламная уловка, выдумывание несуществующих названий, которые "круто" и по "буржуйски" звучат. До чего доходят рекламщики! SMD - это тип элементов и способ монтажа. Нет никакой разницы, будет ли монтаж и элементы SMD или другого типа, на работе стабилизатора это никак не отражается. SMD - это тип электронных компонетнов, они очень маленькие. Существует большое количество типов электронных компонентов. Производитель сам выбирает, что ему удобнее и выгоднее использовать. Себестоимость - штука беспощадная. На работе и качестве изделия тип электронных компонентов никак не сказывается.

Это, как две ложки, одна ваша, одна бабушкина, ложки не похожи друг на друга, но выполняют одну и ту же функцию, ВЫ ИМИ КУШАЕТЕ.

И еще, существует целый воз и маленькая тележка разных рекламных уловок, будьте внимательнее.

Теги: обзор стабилизаторов напряжения по типу, топ стабилизаторов напряжения, рейтинг стабилизаторов напряжения

Существуют различные возможности защиты электроприборов при отклонении параметров электрической линии от номинальных. По сетевой линии передаётся синусоидальный сигнал с величиной 220 вольт, отклонения этого значения допустимы в пределах 15 процентов и нормально воспринимаются бытовой техникой. Для поддержания величины напряжения, не выходящего из этого предела, проще всего применить стабилизатор напряжения.

Виды и принцип работы стабилизатора

В торговых точках можно встретить разного вида и принципа действия стабилизаторы напряжения, по-другому их называют нормализаторы. Но несмотря на разнообразие, задачи у них одинаковые - поддерживать номинальное напряжение в питающей сети. Требования, предъявляемые к ним, заключаются в обеспечении быстродействия реагирования на изменение сигнала, высокого значения коэффициента полезного действия (КПД), передачи правильной синусоиды и надёжности контроля входного и выходного сигналов.

Перед тем как определиться, какой стабилизатор напряжения выбрать, необходимо знать их различия. Классификация стабилизаторов напряжения происходит согласно их принципу действия, они бывают:

• релейные;
• тиристорные;
• электромеханические;
• феррорезонансные;
• двойного преобразования.

Кроме этого, их различают по техническим характеристикам, включающих в себя значения номинальной мощности, диапазона стабилизируемого напряжения, вида используемой сети.

Устройство релейного типа

Это наиболее популярный вид устройств, характеризующийся низкой ценой. Основными элементами, используемыми в релейном типе устройств, являются:

• реле;
• трансформатор;
• блок управления.

В основе конструкции лежит способность реле подключать или отключать, используя свои контакты, ответвления со вторичной обмотки трансформатора. Реле выполняются в герметичном корпусе, что защищает их от попадания пыли. Какую обмотку подключать анализируется блоком управления.

Работа устройства заключается в следующем. Блок управления отслеживает изменение уровня сигнала на входе стабилизатора и сравнивает его с эталонным напряжением 220 вольт. При уменьшении напряжения с помощью реле подключается дополнительная обмотка трансформатора, добавляющая величину напряжения , необходимую для сравнения его уровня с эталонным. При увеличении, наоборот, отключает одна из обмоток. Из-за такого характера работы, применяемый трансформатор называется вольтодобавочным.

Сам трансформатор работает по следующему принципу: напряжение сети попадает на его первичную обмотку. При прохождении по ней тока переменной величины образовывается переменный магнитный поток. Этот поток пронизывает сердечник и все обмотки, в которых наводится электродвижущая сила (ЭДС). Если к вторичной обмотке подсоединена нагрузка, то под действием ЭДС через неё начинает протекать переменный ток. При этом вторичная обмотка имеет несколько ответвлений, выполненных в разных её местах. Для увеличения напряжения количество подключённых витков увеличивается, а для уменьшения снижается.

Количество дополнительных обмоток зависит от модели устройства и влияет на точность выходного сигнала. Чем их больше, тем более приближенным к величине 220 вольт будет выходное значение. Из-за ступенчатой формы управления при переключении обмоток происходят всплески напряжения, при этом нормой выходного сигнала будет величина от 203 до 237 вольт.

Преимуществами такого типа стабилизации , кроме цены, является высокая способность выдерживать перегрузки и широкий диапазон рабочей температуры от -40 до +40 градусов по Цельсию. Такие нормализаторы практически нечувствительны к форме частоты сигнала на входе. К недостаткам относятся: возникающий при срабатывании реле шум, низкая мощность и надёжность. Надёжность зависит от качества исполнения реле. Ступенчатый способ регулировки сигнала приводит к кратковременным всплескам уровня напряжения, что негативно сказывается на подключённой к стабилизатору технике.

Тиристорный нормализатор напряжения

Работа этого типа стабилизатора не отличается по принципу действия от релейного. Только вместо ненадёжных и шумных реле, используется полупроводниковый элемент, тиристор. Это радиоэлемент с двумя устойчивыми состояниями, обладающий тремя или более p-n переходами. По своей работе он напоминает электронный ключ.

Такие устройства называют ещё симисторные, различия заключаются лишь в том, что тиристор пропускает сигнал только в одном направлении, а симистор в оба. Включённые параллельно и навстречу друг другу два тиристора образовывают симистор. Стабилизация происходит подключением или отключение дополнительных обмоток с помощью открывания или закрывания тиристора.

Тиристорные стабилизаторы выпускаются как с одним , так и двумя этапами преобразования. Во втором случае, на первом этапе, происходит грубое выставление уровня сигнала, а на втором точное. Это позволяет достигать высокой точности уровня выходного напряжения. К преимуществам относят:

• отсутствие шума;
• высокую надёжность;
• низкое энергопотребление;
• высокое быстродействие;
• малые физические размеры.

Кроме этого, из-за применения микропроцессорного управления, тиристорный стабилизатор не вносит искажения в форму выходного сигнала.

Недостатки заключаются в высокой цене из-за применения дорогостоящих тиристоров и сложной электронной схемы управления. А также тиристорные нормализаторы не лишены недостатка стабилизации релейного типа, а именно ступенчатой регулировки. Например, при точности стабилизации 2% шаг напряжения на выходе составляет 6 вольт.

Сервоприводный тип нормализации

Другое название сервоприводного нормализатора - стабилизатор электромеханического типа или сервомоторный. Такой прибор состоит из трёх основных элементов:

• автотрансформатора;
• электродвигателя;
• платы управления.

Принцип действия лежит в плавном перемещении с помощью двигателя угольных щёток, замыкающих вторичные обмотки автотрансформатора. Его обмотки соединены между собой, и за счёт этого возникает как магнитная, так и электрическая связь. Вторичная обмотка автотрансформатора имеет не менее четырёх ответвлений, на каждой из которых своё значение напряжения.

Работа мотора управляется платой электроники с микропроцессором. Благодаря такому подходу, стабилизация напряжения происходит без переходных процессов и форма выходного сигнала не изменяется. Правильная синусоида важна для приборов, использующих в своей конструкции двигатели, которые перегреваются при большой зашумлённости сигнала.

Недостатком сервомоторных регуляторов является низкая скорость быстродействия. Например, при отклонении величины входного сигнала на 5% время срабатывания составляет 0,2 секунды. Кроме того, при работе такой стабилизатор создаёт повышенный шум.

Прибор с эффектом феррорезонанса

Этот тип нормализатора использует в своей работе эффект феррорезонанса , возникающего в связке трансформатор-конденсатор. Благодаря чему он и получил своё название: феррорезонансный стабилизатор. Конструктивно, этот вид нормализатора похож на трансформаторный тип. Но тут используемый трансформатор не симметричен, вторичная обмотка размещена на магнитопроводе с большим поперечным сечением, что не позволяет находиться ей в состоянии насыщения.

В таком трансформаторе возникают три магнитных потока изменения мощности, величина которых и приводит к выравниванию напряжения на выходе. Параллельно вторичной обмотке и, соответственно, нагрузке подключается конденсатор. Добавление конденсатора стабилизирует напряжение при небольших токах намагничивания, увеличивая коэффициент мощности.

Основной минус такого типа устройства - в малом значении коэффициент мощности. Кроме того, стабилизатор обладает большим весом и размером, шумностью при работе. Плюсы его в точности регулировки и высокой надёжности.

Инверторный нормализатор питания

Принцип работы основан на двойном преобразовании входного сигнала сначала в постоянную величину, а затем снова в переменную. Неоспоримое его достоинство - использование в основе конструкции не громоздких 50 герцовых трансформаторов, а комплекса программно-аппаратной реализации. Это позволяет достичь КПД более 90% и при этом обеспечить отличную точность стабилизации напряжения.

В состав инверторного стабилизатора входят:

• формирователь напряжения;
• микроконтроллер;
• ёмкость;
• выпрямитель;
• корректор мощности.

Переменный ток, попадая на выпрямитель и проходя через частотный фильтр, преобразуется в постоянное значение. Высоковольтный стабилизированный сигнал, поступает на инвертор, накапливаясь на конденсаторах шины постоянного тока. Блок инвертора собирается на микросхеме с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и силовых транзисторах IGBT. ШИМ контроллер формирует высокочастотный сигнал, около 20 кГц, который управляет открытием IGBT транзисторов. Затем, при помощи ёмкостно-индуктивного фильтра и образовывается переменный выходной сигнал.

Из-за применения такого подхода устройство плавно регулирует сигнал и выдаёт синусоиду отличного качества, что важно, например, для работы газовых котлов. Недостаток заключается в использовании дорогих радиокомпонентов, это приводит к самой высокой цене из всех видов стабилизаторов. Силовые ключи IGBT нуждаются в защите от перегрева , поэтому они устанавливаются на кулеры, что добавляет уровень шума.

Выбор стабилизатора напряжения

Выбирая стабилизатор для работы с конкретным устройством или для использования его на вводе электроэнергии в дом, критерии выбора остаются одинаковые.

В зависимости от типа сети выбирается для 220 вольт однофазное, а для 380 вольт трёхфазное устройство. Немаловажный параметр - диапазон входного напряжения, так как при выходе из этого предела стабилизатор будет отключать подсоединённую к нему нагрузку или выключаться сам. Чтобы его правильно выбрать, необходимо знать разброс напряжения в электрической сети. Узнать его можно с помощью замеров величины сигнала в разное время суток на протяжении нескольких дней.

При выборе стабилизатора напряжения для дома учитывается не только тип приборов, нуждающихся в защите, но и их пиковая мощность. Её значение берётся с запасом не менее пятнадцати процентов и высчитывается путём сложения мощности всех приборов, подключённых к стабилизатору. Активная мощность всегда указывается в ваттах (Вт), а полная в вольт-амперах (ВА). Соотносятся они между собой как 1ВА=0,6 - 0,8 Вт. Необходимо понимать, что двигатели имеют пусковые токи и мощность устройств стабилизации при использовании асинхронных электродвигателей, компрессоров, насосов, должна в 3−4 раза превышать рабочую мощность потребителей.

Отдавая предпочтения виду устройства, учитывается, что электромеханические модели подойдут для защиты высокоточной техники. Релейные и тиристорные для линий, на которых возникают значительные скачки напряжения, а требования к точности стабилизации не является основным фактором. Например, это чувствительные к отклонениям значений напряжения узлы электроники, устанавливаемые в холодильниках, морозильниках и тому подобной технике, имеющей в своей конструкции пусковые двигатели.

Согласно статистике, к наиболее востребованным приборам на рынке, заслужившим доверие покупателей, относят следующих производителей:

• Luxeon;
• Ресанта;
• Powercom;
• RUCELF;
• Энергия;
• Logicpower.

Приобретая устройство от известных брендов, потребитель получает не только соответствие заявленных параметров с реальными характеристиками , но и обеспечение гарантийной и послегарантийной сервисной поддержки. Почти все устройства стабилизации напряжения оснащаются информативными экранами, на которые может выводиться: величина входного и стабилизированного напряжения, значение потребляемой мощности, форма сигнала и тому подобное.

Сегодня во многих странах СНГ и Европы имеются проблемы с качеством электроэнергии, особенно в частном жилом секторе. В некоторый момент, и на протяжении нескольких часов, вместо заявленных 220 В, в ваш дом/квартиру может поступать только 200 В. Это происходит в связи с резким возрастанием количества потребителей, когда люди приходят с работы, а особенно в зимний период, когда эксплуатируются высокомощные электрические обогреватели.

Бывают и перепады в другую сторону, когда на кратковременный период в вашей розетке (пользуясь случаем, рекомендую статью « ») может быть 260 В и даже больше. Для жилого сектора такие перепады очень опасны, ведь блоки управления напряжением современной электронной техники не имеют защиты от них. Такого рода проблема возникает из-за неудовлетворительного состояния трансформатора, в том числе обрывов нулевых проводников.

Соответствие параметров предоставляемой вам электроэнергии с эталонными, можно запросто проверить измерительными приборами вольтметром/амперметром. Подогнать параметры к эталонным, поможет стабилизатор напряжения. А успеть корректно завершить работу всех электроприборов при полном отключении, нужен ИБП, UPS (источник бесперебойного питания).

Существуют многофункциональные ИБП, со встроенной системой стабилизации и индикации напряжения, то есть, все эти приборы объединены в один. Для того чтобы разобраться, какой стабилизатор лучше для дома (ведь их бывает несколько типов), рассмотрим далее те, которые предназначены для выравнивания переменного тока бытового назначения. Но перед тем нужно научиться их подбирать по мощности потребляемых приборов.

Нюансы при расчете мощности бытового стабилизатора напряжения

Если речь идет о стандартном напряжении 220 В, то мощность стабилизатора рассчитывается путем складывания всех мощностей эксплуатируемых приборов. Предостерегаю вас: в интернете есть множество таблиц со значениями мощностей электроприборов в формате: /наименование прибора/мин./макс. мощность/ — не всегда стоит руководствоваться ими.

К примеру, мощность телевизора в таблице заявлена от 100 Вт, но с учетом, что уже давно выпускаются не кинескопные, а жидкокристаллические дисплеи, то мощность может составлять и 30 Вт, с одинаковой диагональю. Кроме того, с некоторых по после, появилась техника энергоэкономного класса A+++, потребляющая в разы меньше.

Расчеты производите конкретно по данным из паспорта каждого прибора. Если у вас целый дом в несколько этажей и большое семейство, разница в необходимой мощности стабилизатора может быть колоссальна. И это притом, что практически никогда не бывает, чтобы он работал на всю мощность, ведь вряд ли так совпадет, что одновременно включат все приборы в доме – то есть, с учетом всех приборов впритык выбранный стабилизатор уже сам по себе, теоретически, имеет запас.

Характеристики видов стабилизаторов напряжения, преимущества/недостатки

Современные стабилизаторы, рассчитанные для работы с бытовым однофазным переменным током, по принципу действия делятся на: корректирующие и накапливающие – какой стабилизатор лучше для дома, зависит от конкретных требований. Мы попробовали составить сравнительную таблицу характеристик различных видов стабилизаторов, на основе общих данных, которые удалось найти.

Стабилизаторы корректирующего действия в большинстве случаев состоят из блока управления, который реагируя на повышение/понижение напряжения в сети, задействует ту или иную (понижающую/повышающую напряжение) обмотку специального устройства – трансформатора.

Накапливающего действия стабилизаторы работают за счет накопленного в емкости некоторого количества тока и генерируют из него ток необходимых параметров. К таковым же условно можно отнести ИБП, которые к тому же, некоторое время дают заряд из встроенной батареи, когда подача электричества прекращается полностью.

Принцип работы современных бытовых релейных стабилизаторов напряжения

Данное устройство относится к электронным, ступенчатого (дискретного) принципа работы. Отличием от других ступенчатых стабилизаторов является то, что в данном используются электромагнитные реле в качестве переключателей. А в остальном, аппарат состоит из такого же блока управления с процессором и автотрансформатора с различным количеством вторичных обмоток, как и другие разновидности этого рода устройств.

Принцип работы таков: блок управления производит контроль напряжения на входе и в зависимости от его значения, подключает или отключает те или иные вторичные обмотки автотрансформатора. При этом современного образца релейный стабилизатор напряжения имеет не менее четырех ступеней стабилизации. В таком приборе соответственно, имеется четыре реле и автотрансформатор на четыре вторичные катушки.

Вы можете видеть блоки (и их основное содержимое), из которых состоит вся схема релейного стабилизатора напряжения: А – автотрансформатор с четырьмя вольтодобавочными, двумя вольтопонижающими катушками; Б – блок анализа и управления напряжением; В – блок релейных исполнительных элементов; Г – блок индикации (Вольтметр, Амперметр, вкл/выкл); Д – объединяющая шина.

Выше представлен простенький современный, управляемый микропроцессором PIC12F675, шести ступенчатый релейный стабилизатор напряжения схема которого рассчитана на корректирование перепадов напряжения 140-260 В. Комплектация устройства вмещает индикаторы – вольтметр, амперметр, светодиод режима работы. Принцип действия этого устройства следующий.

Автотрансформатор (А) имеет шесть обмоток, каждая из которых выдает напряжение от -20 до +40% от номинальных 220 В, чем восполняется той или иной величины упадок напряжения, или понижается скачок. Блок управления (Б) на основе микропроцессора, производит анализ характеристик входного сетевого тока (вольтаж/ампертраж), на основе которых подает сигнал управления в релейный исполнительный блок (В). В качестве сигнала может подаваться ток таким напряжением, при котором срабатывает реле.

Далее, в зависимости от значения упадка, блок управления (Б) подает сигнал тому или другому реле, отвечающему за подключение соответствующей вольтодобавляющей катушки; при этом предыдущее отключается. Реле замыкает катушку и на выходе появляется необходимое количество Вольтов.

Точно такая же процедура происходит и при скачках напряжения (в данном случае до 260 В). Только задействуется не вольтодобавочная, а вольтопонижающая обмотка, и таким образом, при скачке в 260 В, подключается обмотка -40% (-44 В), которая выдает 216 В. При большем повышении напряжения в сети, блок управления просто отключает питание.

Преимущества стабилизатора, работающего на реле, состоят в низкой стоимости. Они в большей степени предназначены для сегмента бытовой техники, не требующей высокоточной корректировки напряжения (холодильники, микроволновки и т. д.), и прекрасно справляются со своей задачей.

Недостатки – не подходят для высокоточной чувствительной электронной техники, в том числе некоторой зарубежной ТВ/Аудио техники и компьютеров. Кроме того, исполнительные механизмы – реле, которые бывает, залипают, при частой работе быстро выходят из строя. Плюс к тому, их работа сопровождается щелчками, слышными в помещении.

Принцип работы современных бытовых симисторных стабилизаторов напряжения

Эти устройства относятся к корректирующим напряжение, дискретного (ступенчатого) действия. Они в лучшую сторону отличаются по характеристикам от предыдущих, хоть имеют схожие блоки и аналогичный принцип действия. Также состоят из блока управления, автотрансформатора и исполнительного блока.

Разница состоит в том, что в отличие от релейных, симисторный стабилизатор нарпяжения в качестве исполнительных (замыкающих/размыкающих силовую сеть) использует так называемые электронные ключи – теристоры или симисторы. Они не имеют механических деталей и гораздо производительнее, чем реле, поэтому отличаются скоростью реакции и другими параметрами.

На рисунке можно наблюдать такие блоки электронного стабилизатора: А – автотрансформатор с двумя входами; Б – симисторный исполнительный блок первого каскада коррекции напряжения; В – второго каскада исполнительный симисторный блок; Г – блок анализа и управления напряжением; Д – объединяющие шины; Е – блок индикации характеристик тока (Вольт, Ампер) и режима работы.

В данном случае прибор имеет более точную корректировку благодаря тому, что схема симисторного стабилизатора двухкаскадная, то есть, в ней две группы исполнительных блоков и соответственно, большее количество вольтопонижающих и вольтодобавляющих обмоток. Преимущество двухкаскадной системы в том, что путем комбинаций получается большее количество ступеней коррекции: 6 (каскад Б)*6 (каскад В)=36 значений. Принцип работы далее.

Блок управления на основе микропроцессора (Г) анализирует характеристики входного напряжения и выдает команду нужному электронному ключу из исполнительного блока Б (первого каскада). В действие приводится та или иная понижающая/повышающая вольты обмотка автотрансформатора (А) и напряжение корректируется на грубую, от -20% до +40%, с шагом 10%.

Далее блок управления замеряет выходящий ток грубой коррекции, который идет на второй выход автотрансформатора, и, управляя вторым исполнительным блоком В (вторым каскадом), в действие приводятся вольтодобавочные/вольтоотнимающие катушки с малым шагом в 2%, в пределах от -6% до +6%.

Преимущества симисторных стабилизаторов напряжения – высокая точность корректировки, быстрое время корректирования и абсолютно бесшумная работа электронных компонентов. Поэтому подходят для обеспечения высокоточных устройств, как например, аппаратура для локальных компьютерных сетей, (коммутаторы, множители сигналов и др).

Отмечается большой диапазон моделей (и соответственно цен), начиная от самых примитивных на несколько бытовых потребителей, и заканчивая устройствами для высокоточной стабилизации электросети целого дома. Также они наиболее долговечны по сравнению с остальными.

Недостатки электронных устройств – высокая стоимость, сложность в ремонте и обслуживании. В некоторых некачественных симисторных стабилизаторах отмечаются случаи, когда электронные ключи (тиристоры/симисторы) не срабатывали.

Принцип работы современных бытовых электромеханических стабилизаторов напряжения

Из этой группы наиболее часто применяют в быту сервомоторные стабилизаторы. Они также корректируют напряжение: имея ступенчатый принцип работы, дискретные операции добавления или отнимания необходимого количества вольтов производятся переключением обмоток автотрансформатора при помощи сервомотора – дискретного пошагового электромеханического устройства.

Сервоприводный мотор в них выполняет функцию управления, как в релейных – реле или электронных – симисторы/тиристоры. Он обладает достаточной скоростью для бесперебойного корректирования напряжения, но сразу заметим, что стабилизатор напряжения электромеханический для обеспечения напряжением высокоточной чувствительной техники, как вариант не подходит. Ибо скорость реакции очень низкая, при резких скачках может составлять даже секунды.

Тут показана условно автотрансформаторная обмотка (1), с приспособленным в середине сервомотором (2), который управляет токосъемным контактом (3), перемещая его по верхней части кольца обмотки – в общем это все обозначено буквой А и является автотрансформатором со встроенным сервомоторным приводом. Также как и остальные, схемы электронного стабилизатора напряжения с электромеханическим приводом имеют блок управления с микропроцессором (Б), и, в зависимости от комплектации, панель индикации состояния сети (В). Блок управления в таких устройствах имеет особый контроллер, который приводит в действие.

В зависимости от положения токосъемного контакта, напряжение собирается с того или иного участка обмотки, отвечающего за повышение/понижение напряжения. Конструкционная особенность в том, что в отличие от релейных или симисторных, сервоприводные стабилизаторы теоретически могут регулировать напряжение на доли Вольта, перемещая контакт с шагом в один виток. На практике же, в бытовом применении используются дискретные моторы с таким шагом, который обеспечивает отклонение около 3%.

Преимущества – очень точная и плавная коррекция выходного напряжения; невысокая стоимость. Идеален такой стабилизатор для сетей, в которых небольшие перепады напряжения, так как с ними он справляется на ура.

Недостатки – очень долгое время коррекции, особенно при высоких скачках: пока токосъемник прокатится по большей части радиуса до участка, где напряжение нормальное, могут пройти даже секунды. Для высокоточной чувствительной техники в таком случае не подходит. Издает шум при работе – за счет движения сервомотора и скольжения по обмотке контакта. Гарантия всего 12 месяцев – не спроста: сервопривод чаще и быстрее изнашивается.

Принцип работы современных бытовых феррорезонансных стабилизаторов напряжения

Эти устройства есть смысл условно разделить на старого и нового образца, так как имеют немного разные недостатки и электрические элементы. Все они отчасти относятся к накопительным и плавно выравнивают напряжение. Они в корне отличаются от всех предыдущих, и не обязательно нуждаются в блоке управления, так как в его трансформаторе и других деталях происходят самотечные физические процессы.

Не имея углубленных знаний в физике, очень сложно понять то, как работает феррорезонансный стабилизатор напряжения, но что доступно для понимания – это то, что в основе его лежит автотрансформатор и другие ему подобные элементы – дросселя, которые взаимодействуют между собой, компенсируя недостаток или убавляя избыток напряжения в заданных пределах.

Стоит упомянуть, что до сих пор (2016), на радиорынках имеется большое разнообразие феррорезонансных стабилизаторов советского производства 80-90х годов – «Украина», «Эльбрус», «СНБ» — весьма долговечных и высокоточных устройств, при копеечной стоимости. Со славным советским качеством, как показали годы наблюдений, уже мало что сравнится.

Автотрансформатор (А) с первичной и вторичной обмотками; входной насыщаемый дроссель (Б); второй токосъемный дроссель (В); конденсатор 250в (Г); предохранитель 220в (Д); лампа индикатора работы (Е). Первичная обмотка трансформатора (1-А); первичная обмотка дросселя (1-Б); вторичная обмотка автотрансформатора (2-А); вторичная, компенсационная обмотка насыщаемого дросселя (2-Б).

Дроссель в данном случае – это, кратко говоря, устройство, которое направлено на понижение/повышение характеристик напряжения. С технической стороны, он состоит из обмотки на металлическом сердечнике и напоминает по многим признакам трансформатор.

Смотря на принципиальную схему, можно заметить, как взаимосвязан трансформатор (А) с дросселем (Б). Через первичную обмотку дроссель подключен к трансформатору, в свою очередь, из вторичной обмотки трансформатора идет подключение на компенсационную вторичную обмотку дросселя. Далее, из нее идет выход на второй дроссель, соединенный с конденсатором. На этом участке происходит резонанс, а далее – токосъем на выход устройства.

Преимущества – высокая надежность, высокая точность выходного напряжения, плавная коррекция, невысокая стоимость устройств советского производства. В нем нет электромеханических запчастей, поэтому ломаться нечему за исключением конденсатора (и то в советских моделях он масляный, практически «вечный»).

Недостатки – низкий диапазон входного напряжения, долгое время коррекции при резких упадках, сильный шум (гул) от работы на низкочастотных (звуковых) частотах в 50 Гц. В наилучших современных модификациях эти недостатки облегчены, но стоимость их настолько высока, что многим кажется выгоднее приобрести ИБП со встроенным онлайн стабилизатором инверторного типа.

Принцип работы современных бытовых инверторных стабилизаторов напряжения

Эти устройства стабилизации напряжения на сегодня (2016) являются самыми эффективными, но и самыми сложными по архитектуре. Они действуют по схеме двойного преобразования тока – с переменного на постоянный, и затем с постоянного на переменный. Кроме того, они имеют емкости, в которые накапливается электричество в конденсаторах и при необходимости, восполняется его недостаток на выходе, при упадке на входе.

Современные инверторные стабилизаторы напряжения очень сильно схожи с ИБП (источниками бесперебойного питания), которые часто используются как составные элементы системы «умный дом», но имеется разница в том, что последние в качестве емкостей используют аккумуляторные батареи, а также бывают онлайн и офлайн ИБП. Да и топологий этих ИБП немало, так что это уже отдельная тема, сейчас рассмотрим только стабилизаторы.

Условные обозначения в данной схеме: блок фильтров входного напряжения (А); выпрямитель/корректор входной мощности (Б); блок управления с исполнительными элементами – электрическими ключами (В); блок конденсаторов (Г); инвертор (Д).

В данном случае блок исполнительных элементов вмещен в плате управления с основным микропроцессором и набором контроллеров (В), так как вариантов коммутации (управления) сети гораздо меньше, чем в ступенчатых стабилизаторах. Практически, он ограничен ключом, который размыкает цепь при повышении напряжения выше того, на которое рассчитан прибор. Плюс несколько ключей на управление емкостями (конденсаторами).

Принцип работы следующий: на входе напряжение первым делом попадает в фильтровальный блок (А), затем – в выпрямитель/корректор мощности (Б) и параллельно в блок конденсаторов (Г), которые являются хранилищами электричества, вторичными его источниками. Через сложную систему управления, микропроцессор руководит корректором и инвертором напряжения, а восполнение упадков сетевого тока производится блоком конденсаторов.

Поступающий в инвертор постоянный ток, преобразуется в нем в переменный, при помощи кварцевого генератора. Этот генератор является высокоточным аппаратом, и поэтому, инверторный стабилизатор напряжения имеет самый низкий процент (1%) отклонения на выходе.

Преимущества – наивысший диапазон входных напряжений, минимальное отклонение на выходе, мгновенная реакция на перепады. Устройства стабильны в работе и долговечны, не содержат механических деталей, поэтому практически не шумят и гораздо дольше не выходят из строя.

Недостатки – высочайшая стоимость по причине сложных дискретных блоков и мощного микропроцессора для их управления. Кроме того, при длительных упадках напряжения, компенсационный резервный блок конденсаторов истощается и наблюдается резкий упадок на выходе.

Надеемся, что данный материал был Вам полезен, если что – пишите комментарии в форме ВКонтакте ниже. С уважением, команда Mastery-of-building.

Чем опасны скачки напряжения?

Скачок - это кратковременное увеличение входного напряжения до недопустимого предела - от 240 В и более. Даже очень непродолжительного (менее секунды) скачка может быть достаточно для выхода из строя блоков управления котла отопления, скважинного насоса, стиральной машины, любого устройста, которое имеет "мозги". Причина проста: подавляющее большинство электронных компонентов (кондесаторы, резисторы и пр.), из которых состоят платы управления, контроллеры и прочие микросхемы, способны выдержать напряжение до 250В. Это верхний предел, за которым, как правило, следует разрушение компонента.

Следует отметить, что стабилизаторы не являются рациональной защитой от импульсных скачков. Импульсный скачок возникает вследствии нескольких причин, но в основном это грозовые разряды. Качественный стабилизатор не пропустит импульсный скачок к потребителям, но и работать дальше не сможет: потребуется визит в сервисный центр. Для защиты от импульных перенапряжений применяют комплекс мер, центральное место в которых занимает особое устройство - УЗИП. Впрочем, с недавнего времени итальянские стабилизаторы Ortea оснащаются УЗИПами.

Хороший стабилизатор в большинстве случаев не пропустит грозовой разряд, но после этого ему потребуется ремонт.

• При повышенном или пониженном входном напряжении выравнивать и поддерживать на уровне нормального.

Чем опасно повышенное и пониженное напряжение?

Опасность повышенного напряжения очевидна: ко всем непрятностям скачка добавляется длительность: если скачок, в зависимости от своей амплитуды может теоретически пройти без последствий, то длительное воздействие высокого напряжения гарантированно приведёт к поломкам "умных" машин.

При пониженном напряжении многие приборы работают плохо: обогреватели разогреваются непомерно долго, "умная" техника не включается вообще, микроволновка не разогревает и т.д. Особому риску подвергается оборудование с электродвигателями: кондиционеры, холодильники, насосы, приводы автоматических ворот и т.д. Это связано с тем, что при понижении напряжения пропорционально возрастает ток в обмотках электродвигателя. Повышение тока ведёт к повышению температуры, что в свою очередь приводит к повреждению, а затем и к пробою изоляции. Ремонт двигателя в этом случае нецелесообразен.

Ни один стабилизатор не способен устранить проблемы, вызванные аварийным состоянием проводки, постоянно использоваться на пределе технических возможностей и работать в условиях сильных искажений частоты тока.

Определяющие параметры стабилизатора напряжения

• Скорость регулирования. Как быстро стабилизатор реагирует на изменение напряжение в сети и насколько быстро он его исправляет. Соотвественно, чем быстродействие выше, тем меньше шансов, что скачок напряжения пройдет к потребителям.
• Перегрузочная способность. Способность стабилизатора устойчиво работать при превышении его номинальной мощности. Полезное свойство при эксплуатации электродвигателей.
• Номинальный диапазон входного напряжения – рабочий диапазон стабилизатора, в пределах которого предполагается его использование. В этом диапазоне прибор сохраняет заявленные технические характеристики: номинальную мощность и точность стабилизации. Большинство стабилизаторов напряжения, после отключения в связи с падением входного напряжения ниже максимального диапазона, включаются только при достижении в сети на входе номинального диапазона.
• Максимальный диапазон входного напряжения – это диапазон, в котором стабилизатор продолжает работать, но основные технические характеристики (номинальная мощность, точность стабилизации) отклоняются от паспортных значений. Обычно максимальный диапазон входного напряжения граничит с отключением прибора.
• Точность стабилизации. Это погрешность выходного напряжения стабилизатора. Наш ГОСТ 13109-97 считает максимально-допустимую погрешность в размере 10%, однако далеко не все приборы способоны пережить такие отклонения. Чем выше точность стабилизации - тем сохраннее будет "умная" техника.
• Шум. Практически все стабилизаторы издают какие-то звуки: трансформаторный гул, шелест вентиляторов, щелчки переключения реле, звук работы сервопривода. В зависимости от конструкции стабилизаторы могут быть как более, так и менее шумными. Совершенно бесшумных стабилизаторов не бывает: любой стабилизатор зашумит, приближаясь в работе к предельным значениям своих технических характеристик.
• Климатическое исполнение. Рабочий диапазон температуры окружающей среды разнится в зависимости от производителя. Например, стабилизаторы Lider способны работать при -40 °C, Progress при -45 °C, а Штиль - только при положительной температуре.

Принцип работы и типы стабилизаторов

Классический стабилизатор напряжения представляет собой трансформатор, оснащённый платой управления, механизмом выбора количества витков обмоток катушки трансформатора, различными измерительными устройствами: как минимум, вольтметром и датчиком температуры трансформатора, средствами индикации и коммутационным устройством. Подбирая соотношение между количеством витков первичной и вторичной обмоток трансформатора, можно увеличивать или уменьшать напряжение на концах вторичной обмотки. На этом свойстве работают все стабилизаторы напряжения, за исключением инверторных.

Инверторный стабилизатор вообще не имеет в своём составе трансформатора, его работа основана на двойном преобразование тока: сначала из переменного в постоянный, а затем обратно. Это самый современный на сегодняшний день тип стабилизаторов напряжения.

На самом деле типов стабилизаторов больше, мы же перечислим только те, которые нашли массовое применение в быту и промышленности.

Как вы видите, по большому счёту есть три типа стабилизаторов: электронные, электромеханические и инверторные. Принципиальное отличие между первыми двумя - способ переключения между обмотками на трансформаторе. Электромеханические стабилизаторы имеют в своем составе маленький электродвигатель, который физически перемещает щётку или ролик по катушке трансформатора, используя тем самым необходимое количество витков. Электронные стабилизаторы не имеют движущихся частей, переключение между заранее определёнными витками катушки осуществляется с помощью силовых ключей: реле, тиристоров или симисторов. Инверторный стабилизатор вообще не имеет трансформатора: основными деталями в нём служат IGBT-транзисторы и конденсаторы.

Конструктивные особенности определяют преимущества и недостатки того или иного типа стабилизатора в работе. Попробуем отобразить их наглядно:

Электромеханические стабилизаторы в меньшей степени способны противостоять скачкам, но более способны к перегрузкам.
Электронные стабилизаторы, наоборот, лучше справляются со скачками, но хуже держат перегрузку.
Инверторные стабилизаторы отлично справляются со скачками напряжения, имеют бесступенчатое регулирование и способны устранить высокочастотные помехи в сети. Но совершенно неспособны к перегрузке.

Электромеханический стабилизатор напряжения

Другое его название - сервоприводный. Принцип действия довольно прост: по команде платы управления маленький электродвигатель приводит в движение держатель, на конце которого закреплена графитовая щётка. Регулирование осуществляется плавным перемещением щётки по обмоткам трансформатора.

На фото вы видите трансформатор и щёточный узел стабилизатора Энергия СНВТ-1500 New Line. Трёхлетняя эксплуатация оставила на нём заметные следы, но прибор по состоянию на май 2016 в строю. Отчётливо видны потемнения на трансформаторе в области перемещения щётки - это следы истирания графита. Также видно небольшое оплавление изоляции или лака на витках катушки. Это "вариант нормы", однако проблема может быть глубже. Если оплавление более значительное и происходит в зоне щёточного контакта, щётка начинает цепляется за выступы. Уменьшается площадь контакта, появляется искрение, растёт нагрев, стабилизатор выходит из строя. У отвественных производителей подобных неприятностей не происходит - плата управления по сигналу датчика тока и датчика температуры трасформатора отключит стабилизатор раньше, чем начнётся серьёзное оплавление.

Электродинамический стабилизатор напряжения

Эти стабилизаторы, также как и электромеханические, имеют сервопривод, но вместо щётки по обмоткам трансформатора перемещается ролик. Преимущества ролика над щёткой очевидны: ролик никогда не зацепится за неровность на катушке и не сотрётся даже при при очень интенсивной работе. На фото изображён стабилизатор Ortea Vega 2.5 в разборе. Хоть качество фотографии и оставляет желать лучшего, очевидно, что придраться не к чему. Намотка плотная - виток к витку, массивный держатель ролика, надёжное крепление трансформатора к корпусу, каждый проводок обжат наконечником. Качественный и продуманный монтаж налицо. Стабилизатор надёжный и долговечный.

Электронные релейные стабилизаторы напряжения

В основе принципа действия релейных стабилизаторов лежат электромеханические реле, которые осуществляют переключение между отводами трансформатора. При работе реле издаёт характерный звук - щелчок. На фотографии видно, как оранжевые провода из трансформатора соединяются через клеммную колодку с черными блоками на плате. Это и есть отводы трансформатора, соединённые с реле. Каждый отвод есть окончание определённого количества витков провода на катушке. Плата управления по замерам входного и выходного напряжения определяет, какой из отводов использовать в данный момент и задействует его, замыкая соответствующее реле. Реле, устанавливаемые на стабилизаторы отечественного производства (Каскад), имеют ресурс до 9 000 000 (!) срабатываний. Это очень много. На фото запечатлён стабилизатор Каскад СН-О-12 2005 года выпуска, который исправно работает по состоянию на май 2016 года. Релейные высокоточные стабилизаторы не встречаются: максимально высокая точность, представленная на сегодняшний день на рынке - 2,5%. В целом об отечественных релейных стабилизаторах можно сказать, что они имеют не самые выдающиеся технические характеристики, но при этом практически неубиваемы.

Электронные тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения

Алгоритм работы тиристорных и симисторных стабилизаторов точно такой же, как и у релейных - плата управления посылает сигнал, электронный ключ (тиристор или симистор) срабатывает - необходимый отвод задействован. Бесшумно, молниеносно. Говоря простым языком тиристор - это электронный выключатель. Он имеет два состояния - открытое и закрытое: подавая на него сигнал, можно управлять его состоянием. Симистор - это разновидность тиристора, разница между ними не влияет на определяющие технические характеристики стабилизатора. Надёжность, скорость работы, неприхотливость к температурным условиям этих компонентов определили массовость производства стабилизаторов на их основе. Тиристорные или симисторные стабилизаторы могуть иметь очень широкие технические характеристики. Приобретая любой тиристорный стабилизатор отечественного производства, можно рассчитывать на 7 - 10 лет его эксплуатации.

Инверторные стабилизаторы напряжения

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в двойном преобразовании проходящего через него тока. Трансформатор в таких стабилизаторах отсутствует, его место занимает цепь устройств: входной фильтр, выпрямитель, конденсаторы, инвертор и система управления.

Проходя через эту цепь, ток фильтруется от помех, преобразуется в постоянный, а затем обратно в переменный. Это позволяет достичь на выходе идеальной формы тока и напряжения, а скачки напряжения поглощаются конденсаторами. Это передовой тип стабилизаторв напряжения: они способны работать в очень широком диапазоне входного напряжения с очень высокой точностью. Впрочем, без недостатков не обошлось: перегрузочная способность практически отсутствует, а IGBT транзистор, лежащий в основе надёжного инвертора, очень дорог.

Какой стабилизатор выбрать: импортный, или отечественный?

Импортные стабилизаторы представлены на российском рынке в основном китайскими аппаратами. Они имеют очень привлекательную цену, но на этом их достоинства заканчиваются. Сомнительное качество электронных компонентов, минимальный запас прочности деталей, небрежная сборка и, как следствие, короткий срок службы, которого едва-едва хватает на гарантийный срок. Как только не ухищряются недобросовестные продавцы этих приборов, чтобы скрыть страну-производителя. Одной из таких уловок является ввоз партии через Прибалтику - отметка в документах о стране ввоза позволяет заявлять о прибалтийском происхождении стабилизаторов (знаменитые Латвийские стабилизаторы). Другой способ ввести покупателя в заблуждение - иметь отечественную торговую марку и собранный в Китае стабилизатор называть отечественным, не уточняя, что отечественный только бренд, а сборка и комплектующие, включая трансформатор, совершенно не отечественная.

Но есть и действительно высококачественные импортные аппараты: итальянские стабилизаторы Ortea или Oberon. Однако в условиях текущего курса евро они сильно проигрывают по цене своему аналогу - стабилизатору Сатурн , который совершенно не уступает им качестве. А по некоторым характеристикам, например, перегрузочной способности и вовсе превосходит. Стабилизаторы немецких производителей у нас в стране практически не представлены. Покупать их за те деньги, которые за них просят, разумный человек не станет.

Поэтому можно с уверенностью сказать, что

Качественный стабилизатор по относительно доступной цене в большинстве случаев окажется отечественным.

Как "на глаз" определить качество стабилизатора и срок его службы?

Ответ прост: по весу. Российский трансформаторный стабилизатор на 10 кВА со средними техническими характеристиками весит не менее 30 кг. Стабилизатор с хорошими техническими характеристиками, например, Progress 10000L , весит 43 кг. Большая часть этого веса приходится на трансформатор, а это значит, что он гарантированно выдержит номинальную мощность и заданный диапазон входного напряжения. Могучий магнитопровод из специальной трансформаторной стали и запас по намотке гарантируют долгий срок исправной службы. Поэтому, если вы видите трансформаторный стабилизатор мощностью 10000 ВА и при этом его вес составляет всего 20 кг, стоит задуматься о его надёжности и сроке службы.

Качественный трансформаторный стабилизатор лёгким быть не может.

В случае с инверторным стабилизатором следует убедиться, что он выполнен на IGBT-транзисторах: это залог его надёжности и соответствия паспортным характеристикам.

Выбор мощности стабилизатора

Самый верный способ подбора мощности стабилизатора - замер с ежесекундной записью в течение суток

Расчёт мощности стабилизатора по электропотребителям

Мощность стабилизатора (ВА) = сумма мощностей всех потребителей (Вт) * коэффициент одновременности / коэффициент нагрузки + запас 15%

Разберём эту формулу:

• Потребляемая мощность в паспортах электроприборов обычно указывается в киловаттах . Просуммировав мощность всех приборов, мы получили количество киловатт , которое они будут потреблять, работая все одновременно. На практике же одновременно все потребители не работают никогда. Поэтому был рассчитан коэффициент одновременности работы электроприёмников для жилой застройки. Берём ранее полученную сумму мощностей отдельных приборов и умножаем на коэффициент одновременного использования из таблицы. Получаем мощность в киловаттах , которая реально будет потребляться одномоментно. Обратите внимание, что если вы отапливаетесь электричеством, коэффициент одновременности ниже 0,8 быть не может.
• Мощность стабилизатора измеряется в киловольт-амперах , а у нас киловатты . Для перевода используем коэффициент нагрузки.

  где 0.8 - это и есть коэффициент нагрузки. Вот мы и получили полную мощность наших электроприборов в киловольт-амперах

• прибавляем 15% запаса, чтобы стабилизатор не работал внатяг и вот, казалось бы, всё. Но нет.
• Обязательно необходимо проверить величину пусковых токов приборов с электродвигателями: погружных насосов, кондиционеров, электрогазонокосилок, мойки и т.д. И хотя пусковые токи длятся всего секунды, они не должны превышать значения перегрузочной способности стабилизатора!

Расчёт мощности стабилизатора по вводному автоматическому выключателю

Мощность стабилизатора (ВА) = 220 (Вольт) * номинальный ток вводного автомата (Ампер)

Вводной автоматический выключатель служит не только последней ступенью защиты от короткого замыкания, но и физическим ограничителем тока, который вы вправе потреблять по договору с электросбытовой организацией. Устанавливают их не просто так, а исходя из мощности имеющего в населённому пункте трансформатора, сечения подводящих кабелей и общего состояния электрохозяйства населённого пункта. Поэтому их зачастую опечатывают.

Отсюда следует вывод, что мы не можем потребить тока больше, чем это позволяет вводной автоматический выключатель - он просто отключится.

На фотографии мы видим очень качественный и педантичный монтаж: во влагозащищённом щите на столбе размещён двухполюсной автоматический выключатель на входе, затем счётчик и пара узо-автомат после счётчика. На каждом из этих устройств указан номинальный ток, на который оно рассчитано.

На этой фотографии на автоматическом выключателе мы видим символы "C32". Они означают, что этот автомат имеет характеристику "С" и рассчитан на номинальный ток 32 Ампера. Номинальное напряжения в наших сетях 220 Вольт, поэтому номинальная мощность этого автомата = 32 А * 220 В = 7040 ВА.

Казалось бы, стабилизатор мощнее 8 кВА ставить сюда бессмысленно, т.к. автомат пропускает только 7 кВА. Подвох кроется в характеристике "С".

Характеристка автоматического выключателя представляет собой зависимость скорости отключения от перегрузки. Эта тема очень обширна, вкратце скажем лишь, что харктеристика С подразумевает моментальное отключение при превышении номинального тока автомата не менее чем в 8 - 10 раз при 25 °C. На графике видно, что при четырёхкратной перегрузке отключение будет происходить от 4 до 8 секунд! Это означает, что пусковые токи для этого автомата вообще нипочём. А если мы перегрузим автомат характеристики С в 1,5 раза, он отключится через 40 минут, и это при темпреатуре 25 °C. При низкой температуре отключение будет происходить ещё медленнее. То есть, если на улице мороз, а вы перегрузили ваш автомат характеристики "С" на 25% - он скорее всего, не отключится вовсе. Стабилизаторов с аналогичной перегрузочной способностью не существует.

Перегрузочная способность стабилизатора должна с лихвой покрывать пусковые токи электродвигателей!

Что такое байпас и зачем он нужен?

Байпас - это комммутационное устройство для переключения электроснабжения в обход стабилизатора.

Зачем эта функция может понадобиться?

• Работа не инверторным сварочным аппаратом. Работать трансформаторным сварочным аппаратом через стабилизатор нельзя.
• Подключение нагрузок сверх номинальной мощности стабилизатора.
• Неисправность стабилизатора.

На сегодняшний день производители стабилизаторов реализуют байпасы в следующих видах:

• Ручной внешний байпас . Как правило, это кулачковый переключатель на два положения в отдельном корпусе с клеммной колодкой. Такие байпасы выпускаются производителями стабилизаторов Lider и Progress. Достоинство: для монтажа/демонтажа стабилизатора не нужно отключения электроснабжения и последующего соединения входных и выходных проводов. Достаточно отсоединить три провода от клеммной колодки стабилизатора: при включённом байпасе они будут обесточены. Внешние байпасы можно использовать со стабилизаторами любых производителей. Недостаток: дополнительные, пусть и небольшие, траты.
• Ручной встроенный байпас . Может быть выполнен на автоматических выключателях (стабилизаторы Systems и Энергия) или на магнитном контакторе (стабилизаторы Прогресс , Каскад и Сатурн). Достоинства: эстетично (не болтаются провода от стабилизатора к байпасу), дешевле (не нужен отдельный корпус, исключается клеммная колодка и дополнительные провода). Недостаток: при демонтаже стабилизатора потребуется соединение входных и выходных проводов.
• Автоматический встроенный байпас . Это программно-аппаратный комплекс, который по заданному алгоритму производит переключение электроснабжения в обход стабилизатора. На сегодняшний день автоматическими байпасами оснащаются некоторые стабилизаторы напряжения Lider . Автоматический байпас Lider сработает при неисправности стабилизатора, при его перегрузке, перегреве и при падении входного напряжения ниже допустимого порога. При отключении стабилизатора по верхнему пределу входного напряжения байпас задействован не будет - нагрузка просто обесточится. Недостатки: автоматический байпас не является аналогом ручного: не получится по своему желанию пустить ток в обход стабилизатора. Если стабилизатор у вас не перед глазами, вы можете очень долго не узнать о том, что он в аварийном состоянии и работает в байпасе.

Выбор диапазона входного напряжения стабилизатора

Как правило, стабилизатор имеет два диапазона напряжения - номинальный и максимальный.

При выборе стабилизатора необходимо основываться на его номинальном диапазоне входного напряжения

Каждый конкретный стабилизатор рассчитан на непрерывную длительную эксплуатацию в номинальном диапазоне входного напряжения. Все основные характеристики прибора (мощность, погрешность, уровень шума и пр.) указаны в паспорте исходя из его работы в номинальном диапазоне входного напряжения. Отсюда следует:

Чем шире номинальный диапазон входного напряжения стабилизатора - тем лучше

Однако, диапазон входного напряжения стабилизатора напрямую связан с его ценой. Чем шире - тем дороже. Поэтому, купив мультиметр, можно попытаться сэкономить на стабилизаторе. Проведите серию замеров напряжения в разные дни недели, включая выходные, и в разное время суток, в том числе ночью. Даже проведя несколько замеров, оставьте себе запас по диапазону, так как напряжение может меняться со сменой времён года, особенно зимой.

Насколько важна точность стабилизации?

Для большинства бытовых приборов точности стабилизации в 3 - 5% достаточно.

Исключение составляют системы освещения, выполненные на лампах накаливания, электроника газовых котлов отопления, hi-fi и hi-end техника. Для этих приборов лучше выбирать стабилизаторы с погрешностью выходного напряжения от 1,5% и меньше.

Телевизоры, холодильники, насосы, кондиционеры, стиральные машины, в общем, вся бытовая техника в высокоточных стабилизаторах не нуждается: 2,5-3% погрешности оптимально, 5% - допустимо.

Расширяем кругозор:

Электромир Победа 143А

Электромир Щорса 40

Сравнение типов стабилизаторов напряжения

Перед покупкой стабилизатора напряжения у многих возникает вопрос "Какой тип стабилизатора лучше?"

Универсального ответа, как водится, нет. Можно лишь ответить на вопрос какой стабилизатор напряжения подходит именно Вам и для Ваших условий - всё зависит от того для чего вы покупаете стабилизатор (нормализатор) напряжения. Постараемся помочь в правильном выборе стабилизатора напряжения.

Подавляющее большинство стабилизаторов напряжения, представленных в настоящее время на российском рынке, по типу стабилизации напряжения можно разделить на 3 группы: электромеханические, релейные (сюда же отнесем и электронные стабилизаторы) и электромагнитные. Рассмотрим каждый из типов подробнее.

Релейный стабилизатор напряжения

Сейчас этот тип стабилизаторов напряжения можно назвать самым распространенным в России благодаря низкой стоимости.

Релейные стабилизаторы напряжения относятся к классу автотрансформаторных стабилизаторов со ступенчатым регулированием напряжения путем переключения отводов (обмоток) силового автотрансформатора с помощью электромеханических силовых реле. То есть повышение/понижение напряжения на выходе стабилизатора идет параллельно повышению/понижению напряжения на входе стабилизатора. Рассмотрим схему переключения обмоток ступенчатого стабилизатора на примере Sassin Black Series РСН .

Точность выходного напряжения стабилизатора Sassin Black Series РСН составляет 220В±8%, т.е. 203-237В (согласно ГОСТ 13109-97 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения" продаваемое в России бытовое электрооборудование должно работать при напряжении 220В±10%). Например, если входное напряжение составляет 190В, то на выходе стабилизатор будет выдавать 228В, при повышении входного напряжения на 5В - на выходе будет 233В (идет параллельно с входным), однако при дальнейшем повышении U входного до 200В, произойдет переключение обмотки стабилизатора и на выходе будет уже 218В. При падении напряжения на входе принцип действия аналогичен, но стоит отметить, что, например, при повышении входного напряжения до 210В, на выходе будет 230В, а при понижении Uвходного до 210В - на выходе из стабилизатора будет 210В. Такова особенность данного типа стабилизаторов напряжения.

Из вышесказанного можно также сделать вывод, что релейный стабилизатор напряжения не может постоянно на выходе показывать напряжение ровно 220В!

Если стабилизатор постоянно показывает на дисплее выходное напряжение "220" (а такое встречается у некоторых дешевых и низкокачественных марок), то стоит задуматься - а действительно ли оно 220В или просто светодиоды у дисплея выложены в форме цифры "220" (для снижения себестоимости) и он в принципе не может показывать другое число...

Стоит отметить, что точность стабилизации напряжения на выходе зависит от количества ступеней (ключей) автотрансформатора - чем больше обмоток у вольтодобавочного трансформатора, тем точнее напряжение на выходе, но тем и выше цена стабилизатора.

Одним из главных достоинств релейного стабилизатора является высокая скорость стабилизации напряжения - производители заявляют о времени стабилизации от 20 мс, однако в реальной эксплуатации это время составляет порядка 0,1-0,15 секунды и как правило не зависит от величины скачка напряжения (при точности стабилизации 8% скорость составляет более 250В/сек, при точности стабилизации в 5% - около 180 В/сек).

Также же к достоинствам данного типа стабилизаторов относятся:

• малые габариты, так как в вольтодобавочном трансформаторе циркулируют только компенсирующие мощности нагрузки;
• широкий диапазон стабилизации входного напряжения (например, для Sassin Black Series РСН при нагрузке составляет 140-270В при сохранении мощности на выходе более 80% от номинальной);
• допускаемая длительная перегрузка в 110% от номинальной и перегрузочная способность до двукратной в течение 4 секунд, так как реле непосредственно цепь нагрузки не коммутирует и работает в более благоприятном режиме - с меньшими токами;
• не искажает форму синусоиды тока на выходе, низкая чувствительность к частоте и искажениям входного напряжения;
• широкий температурный режим эксплуатации (как правило, -20…+40ºС), ограниченный температурной характеристикой применяемых реле;
• низкая стоимость по сравнению с другими типами стабилизаторов;
• практически бесшумная работа;
• долговечность работы зависит в большинстве случаев только от качества переключающих реле и может доходить до 10 лет.

Главным же недостатком релейного (как и электронного) стабилизатора можно назвать как раз ступенчатый способ стабилизации. Если использовать данный стабилизатор, например, на всю квартиру или коттедж, то, при точности выходного напряжения более 2%, в светильниках с лампами накаливания (к которым относятся и галогенные лампы) будет заметно резкое изменение накала лампы (освещенности) при переключениях обмоток стабилизатора (то есть при отработке просадок и всплесков напряжения).

К недостаткам же стоит отнести и то, что чем более точен стабилизатор на выходе, тем меньше скорость стабилизации напряжения, так как чем точнее стабилизатор, тем больше в нем обмоток трансформатора, следовательно большее количество ступеней (реле) нужно будет переключить прежде, чем всплеск напряжения будет отработан.

Большинство продаваемых в России стабилизаторов релейного типа производятся в Китае, хотя некоторые и утверждают, что их стабилизаторы произведены в Европе или Прибалтике. Но при этом продавцы не могут ответить на вопрос, почему такие "европейские" стабилизаторы стоят дешевле, чем произведенные на крупных китайских предприятиях.

По принципу действия ступенчатые электронные стабилизаторы схожи с релейными, только переключение обмоток автотрансформатора происходит при помощи тиристоров или симисторов. Отсутствие механических деталей и механического износа позволяют продлить срок службы стабилизатора, что позволяет давать на изделия бóльшую гарантию. Так, например, на стабилизатор Volter даётся гарантия 5 лет и еще 5 лет гарантийного обслуживания (оплачиваются только комплектующие по себестоимости), т.е. производитель гарантирует безотказную работу стабилизаторов Volter в течение 10 лет, а если в течение первых 5 лет гарантийного срока обнаружится неисправность стабилизатора Volter , то его просто заменят новым.

В целом, плюсы и минусы релейных и электронных ступенчатых стабилизаторов напряжения совпадают. Точно так же точность стабилизации напряжения на выходе зависит от количества обмоток трансформатора, но чем больше этих ступеней, тем ниже скорость отработки скачков напряжения. Именно поэтому в стабилизаторах Volter повышенной точности (модификации ПТ с точностью стабилизации 220В+2В/-3В и ПТТ с точностью 220В+0,7В/-1,5В) для повышения скорости стабилизации используется двухкаскадная система регулирования: первый каскад стабилизации регулирует напряжение грубо, а далее, пройдя "первичную обработку", напряжение доводится до требуемой точности ключами второго каскада - это как два стабилизатора в одном, только ключи управляются одним процессором, что синхронизирует работу каскадов.

Однако у электронных стабилизаторов ниже перегрузочная способность (порядка 20-40% в течение нескольких секунд) и бóльшая чувствительность к помехам сети. Из-за того, что в электронных стабилизаторах используются полупроводниковые элементы, усложняется конструкция и, как следствие, повышается стоимость.

Электромеханический стабилизатор напряжения

Электромеханический стабилизатор напряжения переменного тока представляет собой вольтодобавочный трансформатор напряжения, автоматическое регулирование которого осуществляется с помощью поворотного щеточного контакта, оснащенного сервоприводом - автоматически управляемым электромеханическим приводом.

Характеристики вольтодобавочного трансформатора, через который подается компенсирующая мощность, и параметры щеточного узла электромеханического стабилизатора (например, одна или две щётки) определяют основные эксплуатационные характеристики (в том числе и скорость отработки просадок и всплесков напряжения).

Однофазные электромеханические стабилизаторы мощностью до 3000ВА (вольтампер) имеют, как правило, один автотрансформатор и один щеточный узел (двухщёточные стабилизаторы не нашли широкого применения из-за более высокой цены), модели мощностью 5-10кВА обычно еще оснащаются и вольтодобавочным трансформатором. Мощные однофазные электромеханические стабилизаторы могут быть с двумя или тремя трансформаторами. Трехфазный стабилизатор напряжения конструктивно представляет собой три однофазных стабилизатора с общей защитной электроникой.

Самым главным преимуществом стабилизаторов электромеханического типа является плавность регулировки напряжения и высокая точность стабилизации при относительно низкой стоимости.

К плюсам данных стабилизаторов напряжения так же относятся:

• широкий диапазон входных напряжений - для стабилизатора Энергия СНВТ New Line 130-260В;
• отсутствие искажений напряжения на выходе;
• достаточно высокая перегрузочная способность (до 200% в течение нескольких секунд);
• низкая чувствительность к помехам и искажениям формы, частоты тока и напряжения на входе, что делает возможным применение электромеханических стабилизаторов в промышленных условиях;
• бесшумная работа при отсутствии перепадов напряжения и с нулевой нагрузкой.

Главным же недостатком электромеханических стабилизаторов является наличие движущихся частей. Наличие скользящего контакта между графитовой щеткой и катушкой автотрансформатора - в зависимости от частоты перепадов напряжения щетки потребуют замены через 3-7 лет (правда, данная операция в большинстве случаев является простой и недорогой). А примерно через 5-10 лет вследствие механического износа может потребоваться ремонт или замена сервопривода щетки.

Так же минусами данных стабилизаторов можно назвать еще:

• температура окружающей среды должна быть не ниже -5ºС;
• относительно невысокая скорость стабилизации напряжения (10-40В/сек или до 10% значения входного напряжения за 0,5 секунды). Некоторые стабилизаторы имеют по две щетки на автотрансформатор, что вдвое повышает скорость срабатывания (но и повышает стоимость стабилизатора);

• работа сервопривода сопровождается характерным звуком в течение времени, необходимого для стабилизации напряжения на выходе стабилизатора (как правило, доли секунды).

Электродинамический стабилизатор напряжения можно назвать одной из разновидностей электромеханического стабилизатора. К такому типу можно отнести итальянские стабилизаторы Ortea .

Электродинамические стабилизаторы лишены некоторых недостатков обычных электродинамических сервоприводных стабилизаторов. Они более надежны, так как вместо графитовой щетки используется ролик, который практически не изнашивается, нормально работать они могут уже при температурах выше -15ºС. Перегрузочная способность такого стабилизатора составляет 200% в течении 2 минут. Однако, всё это увеличивает и стоимость.

Летом 2012 года с началом продаж стабилизаторов серии Энергия СНВТ Hybrid на российском рынке появилась еще одна разновидность электромеханического типа — комбинированный или гибридный стабилизатор напряжения .

Главное отличие гибридного типа от электромеханического состоит в том, что в него как бы добавлено два релейных стабилизатора. Релейная часть включается в работу, когда электромеханическая уже не может обеспечить напряжение 220 В на выходе — то есть при аномально низком или высоком сетевом напряжении. Если входное напряжение колеблется в диапазоне 144—256 В, то гибридный ничем не отличается от электромеханического регулятора Энергия СНВТ New Line . Но если входное напряжение опускается 144 вольт (диапазон) или повышается больше 256 В, то в работу вступает релейная часть, которая расширяет диапазон рабочих напряжений до впечатляющих 105-280 вольт! Точность выходного напряжения стабилизатора комбинированного типа Энергия СНВТ Hybrid равна ±3% (при Uвх=144—256 В) и ±10% (при Uвх=105—150 В или Uвх=256—280 В).

Электромагнитный стабилизатор напряжения

Другое название данного типа - стабилизатор напряжения с подмагничиванием трансформатора, так как регулирование напряжение на выходе происходит за счет регулировки магнитных потоков в сердечнике трансформатора, то есть местного подмагничивания.

Конструктивно автотрансформатор такого типа стабилизатора имеет магнитопровод и систему обмоток, которые меняют коэффициент трансформации напряжения.

Подмагничивание автотрансформатора регулируется с помощью полупроводникового тиристорного регулятора.

Основными плюсами такого типа являются быстрая скорость стабилизации (более 100В в секунду) и теоретически широкий температурный рабочий диапазон (-40..+50ºС). А при отсутствии перегрузок электромагнитный стабилизатор имеет большой срок службы.

Но у данного типа минусы скорее перевешивают плюсы:

• узкий диапазон входных напряжений (170-250В), так как электромагнитные стабилизаторы крайне чувствительны к перегрузкам (не выдерживают перегрузки более 50% в течение нескольких секунд);
• решение проблемы плавающей стабилизации напряжения (хотя есть модели с декларируемой точностью 1%) на выходе приводит к повышению стоимости;
• большой вес;
• постоянный шум (гудение) при работе;
• сильное искажение напряжения сети и сильнейшая генерация высоких гармоник из-за нелинейности характеристик стали сердечника и системы переключения (что особенно влияет на работу компьютеров и аудиосистем). Применение специальных фильтров в конструкции стабилизатора уменьшает искажение формы выходного сигнала, но увеличивает стоимость;
• высокая чувствительность к отклонению частоты сети от 50Гц;
• стабилизатор не может работать при нагрузке меньше 10-20% от номинальной, так как необходим определенный ток для намагничивания стали сердечника;
• трехфазные стабилизаторы (в отличие от вышеописанных типов) чувствительны к перекосу фаз.

Принцип действия основан на использовании эффекта магниторезонанса (феррорезонанса) напряжения в контуре трансформатор-конденсатор.

Феррорезонансный стабилизатор состоит из дросселя с насыщенным сердечником, дросселя с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и конденсатора.

Особенность вольтамперной характеристики насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него. Подбором параметров дросселей и конденсаторов обеспечивалась стабилизация напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах, но незначительное отклонение частоты питающей сети очень сильно влияло на характеристики стабилизатора.

Данный тип стабилизаторов был разработан в 60-х гг прошлого века и в настоящее время практически уже не используется. Зато они были распространены во времена СССР. Через бытовые магниторезонансные стабилизаторы обычно подключали телевизоры, так как в первых моделях телевизоров применялись сетевые блоки питания с линейными стабилизаторами напряжения (а в некоторые цепи и вовсе питались нестабилизированным напряжением), которые не всегда справлялись с колебаниями напряжения сети, особенно в сельской местности, что требовало предварительной стабилизации напряжения. С появлением телевизоров с импульсными блоками питания, необходимость в дополнительной стабилизации напряжения сети отпала.

Достоинством феррорезонансного стабилизатора является высокая точность поддержания выходного напряжения на уровне 1-3%. Но повышенный уровень шума и зависимость качества стабилизации от величины нагрузки делают некомфортным его использование в быту.

Современные феррорезонансные стабилизаторы лишены этих недостатков, но стоимость их высока, поэтому они широкого распространения в качестве бытовых не получили.