Стабилизатор сетевого напряжения 220В - это устройство, которое выравнивает напряжение из питающей сети, до определенного значения, и отдаёт потребителям стабильные 220 вольт, независимо от скачков и просадок на линии. Установка такого прибора обеспечит защиту электрических приборов от ненормальных режимов работы, таких как и высокий или низкий его уровень. В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип работы стабилизаторов напряжения, а также разновидности данных устройств и область их применения.

Определение

Стабилизатор напряжения (СН) - это устройство, предназначенное для преобразования входного нестабильного напряжения из электросети: заниженного, завышенного или с периодическими скачками, в стабильное по величине на выходе устройства и подключенных к нему электроприборах.

Перефразируем для чайников: стабилизатор делает так, чтобы для подключенных к нему приборов напряжение всегда было одинаковым и близким к 220В независимо от того, каким оно поступает на его вход: 180, 190, 240, 250 Вольт или вообще плавает.

Отметим, что 220В или 240В это стандартная величина для РФ, Беларуси, Украины и так далее. Но в некоторых странах ближнего и дальнего зарубежья оно может быть другим, например 110В. Соответственно «наши» стабилизаторы там работать не будут.

Стабилизаторы бывают разных : как для работы в цепях постоянного тока (линейные и импульсные, параллельного и последовательного типов), так и для работы в цепях переменного тока. Последние часто называют «стабилизаторы сетевого напряжения» или просто «стабилизаторы 220В». Если говорить простым языком, то такие стабилизаторы подключают к электросети, а уже к нему подключают потребители.

В быту СН используют для защиты как отдельных приборов, например, для холодильника или компьютера, так и для защиты всего дома, в этом случае мощный стабилизатор устанавливается на ввод.

Классификация

Конструкция стабилизаторов зависит от физических принципов, на которых они работают. В связи с этим они подразделяются на:

• электромеханические;
• феррорезонансные;
• инверторные;
• полупроводниковые;
• релейные.

По количеству фаз могут быть однофазными и трехфазными. Большой диапазон мощностей позволяет выпускать стабилизаторы как для дома, так и для небольших бытовых приборов:

• для телевизора;
• для газового котла;
• для холодильника.

Так и для для крупных объектов:

• промышленных агрегатов (например, трехфазные промышленные стабилизаторы Сатурн);
• цехов, зданий.

Стабилизаторы достаточно энергоэффективны. Потребление электроэнергии составляет от 2 до 5%. Некоторые стабилизирующие устройства могут иметь дополнительные защиты:

• от ;
• от ;
• от ;
• от перепадов частоты.

Принцип действия

Стабилизаторы напряжения бывают разных типов, каждый из которых отличается принципом регулирования. Эти отличия мы рассмотрим далее. Если обобщить принцип работы и структуру всех типов, то стабилизатор сетевого напряжения состоит из 2 основных частей:

1. Система управления - отслеживает уровень входного напряжения и даёт команду силовой части увеличить или уменьшить его, чтобы на выходе получились стабильные 220В в пределах установленной погрешности (точности регулирования). Эта погрешность лежит в пределах 5-10% и у каждого прибора отличается.
2. Силовая часть - в сервоприводных (или сервомоторных), релейных и электронных (симисторных) - это автотрансформатор, с помощью которого входное напряжение повышается или понижается до нормального уровня, а в инверторных стабилизаторах, или как их еще называют «с двойным преобразованием» - используется инвертор. Это устройство, которое состоит из генератора (ШИМ-контроллер), трансформатора и силовых ключей (транзисторов), которые пропускают или отключают ток через первичную обмотку трансформатора, формируя выходное напряжение нужной формы, частоты и, что самое главное - величины.

Если напряжение на входе в норме, то у некоторых моделей стабилизаторов есть функция «байпас» или «транзит», когда входное напряжение просто подаётся на выход до тех пор, пока не выйдет из заданного диапазона. Например, от 215 до 225 вольт будет включен «байпас», а при больших колебаниях, допустим, при просадке до 205-210В - система управления переключит цепь на силовую часть и начнет регулировку, повысит напряжение и на выходе будут уже стабильные 220В с заданной погрешностью.

Плавная и самая точная регулировка выходного напряжения у инверторных СН, на втором месте - сервоприводные, а у релейных и электронных регулировка происходит ступенчато, и точность зависит от количества ступеней. Как упоминалось выше, лежит в пределах 10%, чаще около 5%.

Кроме упомянутых выше двух частей в стабилизаторе напряжения 220В есть и блок защиты, а также источник вторичного электропитания для цепей системы управления, тех же защит и других функциональных элементов. Общее устройство наглядно демонстрирует картинка ниже:

В то же время схема работы в простейшей форме выглядит так:

Вкратце рассмотрим, как работают стабилизаторы напряжения основных типов.

Релейные

В релейном стабилизаторе регулирование происходит за счет переключения реле. Эти реле замыкают определенные контакты трансформатора, повышая или понижая выходное напряжение.

Контролирующим органом выступает электронная микросхема. Элементы на ней сравнивают опорное и сетевое напряжение. При несоответствии отдается сигнал переключающим реле на подключение повышающих или понижающих обмоток автотрансформатора.

Релейные СН обычно регулируют электроэнергию в пределах ± 15% с точностью на выходе от ± 5% до ± 10%.

Преимущества релейных стабилизаторов:

• дешевизна;
• компактность.

Недостатки:

• медленная реакция на колебания напряжения;
• небольшой срок службы;
• низкая надежность;
• при переключениях возможны кратковременное отключение питания приборов;
• неспособны выдерживать перенапряжения;
• шум, щелчки при переключениях.

Сервоприводные

Основные элементы сервостабилизаторов это автотрансформатор и сервомотор. При отклонении напряжения от нормы контроллер отдает сигнал сервомотору, который переключает нужные обмотки автотрансформатора. В итоге применения такой системы обеспечивается плавное регулирование и точность до 1% от общего диапазона.

В сервоприводном СН один конец первичной обмотки трансформатора подключен к жесткому ответвлению автотрансформатора, а второй конец первичной обмотки подключен к подвижному контакту (графитовой щетке), который передвигается серводвигателем. Один вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к входному источнику питания, а второй вывод подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Плата управления сравнивает входное и опорное напряжение. При любых отклонениях от заданных вступает в работу сервопривод. Он перемещает щетку по ответвлениям автотрансформатора. Серводвигатель будет продолжать работать, пока разность между опорным и выходным напряжением станет равным нулю. Весь этот процесс, от поступления электроэнергии плохого качества до выхода стабилизированного тока, проходит за десятки миллисекунд и ограничен скоростью перемещения щетки сервоприводом.

Сервоприводные стабилизаторы сетевого напряжения производят в различном исполнении.

1. Однофазные. Состоят из одного автотрансформатора и одного сервопривода.
2. Трехфазные. Подразделяются на два типа. Сбалансированные – имеют три трансформатора и один сервопривод и одну цепь управления. Регулирование осуществляется на всех трех фазах одновременно. Используются для защиты трехфазных электрических аппаратов, станков, приборов. Несимметричные – имеют три автотрансформатора, три серводвигателя и три цепи управления. То есть стабилизация происходит в каждой фазе, независимо друг от друга. Область применения: защита электрооборудования зданий, цехов, промышленных объектов.

Достоинства сервоприводных стабилизирующих устройств:

• быстродействие;
• высокая точность стабилизации;
• высокая надежность;
• стойкость к перенапряжениям;

Недостатки:

• нуждаются в периодическом обслуживании;
• требуют минимальных навыков настройки устройства.

Инверторные

Основным отличием этого типа СН является отсутствие подвижных частей и трансформатора. Регулирование напряжения осуществляется методом двойного преобразования. На первом этапе входной переменный ток выпрямляется и проходит через фильтр пульсаций, состоящий из . После этого выпрямленный ток поступает на инвертор, где опять преобразуется в переменный и подаётся в нагрузку. При этом выходное напряжение стабильно как по величине, так и по частоте.

В следующем ролике вы узнаете о принципе работы одного из вариантов реализации преобразователя напряжения из 12В постоянного тока, в 220В переменного тока. Который от инверторного стабилизатора напряжения отличается в первую очередь входным напряжением, в остальном принцип работы во многом похож и видео позволит понять как работает этот тип устройств:

Достоинства:

• быстродействие (самое высокое из перечисленных);
• большой диапазон регулируемого напряжения (от 115 до 300В);
• высокий коэффициент полезного действия (более 90%);
• бесшумная работа;
• малые габариты;
• плавное регулирование.

Недостатки:

• уменьшение диапазона регулирования при увеличении нагрузки;
• высокая стоимость.

Вот мы и рассмотрели, как работает стабилизатор напряжения, для чего он нужен и где применяется. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы

К какой бы разновидности ни относился стабилизатор напряжения, его миссия - уберечь электроприборы от некачественного переменного напряжения. Предельные отклонения от нормы в 220В, согласно ГОСТу, должны составлять плюс-минус 10 %. Эти стандарты явно завышены, но даже их отечественные энергетики умудряются игнорировать. В связи с этим стандартными стабилизаторами отечественного производства входное напряжение удерживается в пределах 150–260 В.

Стабилизатор напряжения становится насущной необходимостью, когда низкое напряжение то и дело останавливает работу или мешает запуску холодильника, вынуждает рябить изображение телевизора и др. По большому счету, все электронные бытовые приборы требуют стабильности напряжения, и это потребность тем больше, чем больше аппаратура напичкана электроникой. А таковая присутствует, к примеру, в т.н. экономных лампах, о чем известно далеко не всем.

В условиях нашей электросети нежелательно использовать приборы, рассчитанные на потребителей из стран Евросоюза. Как и в государствах СНГ, в России допустимой считается 10 %-ая разница с «классическим» напряжением 220В. С ориентиром на эти показатели и выпускаются отечественные электроприборы. Таким образом, даже если напряжение составляет 198-242В, все эти агрегаты должны работать без сбоев. Стандарты европейских стран более жестки, разброс здесь меньше. В результате характеристики выпущенной для Европы электротехники не соответствуют параметрам наших электросетей.

Если видимых «симптомов» ненормального напряжения нет, зато есть сомнения, достаточно простейшего тестера за несколько долларов, чтобы замерить показатели сети. Сделать это просто даже тем, кто никогда не имел дела с этим прибором. Правильнее всего делать замеры в течение нескольких дней (желательно, чтобы это были и будни, и выходные), время суток должно быть тоже разным. В соответствии с показаниями тестера принимают то или иное решение о целесообразности установки стабилизатора.

Напряжение, не вышедшее за рамки диапазона 205-235В, означает, что стабилизаторы можно поставить разве что только для самых дорогих и наиболее важных приборов. Если напряжение больше или меньше диапазона 205-235В, если оно резко меняется, если видно, что свет мигает, но при всем при этом оно остается в пределах 195-245 В, то «показания» к установке стабилизатора следующие: для источников освещения его наличие обязательно, для всех остальных приборов - очень и очень желательно. И наконец, наличие стабилизатора является насущной необходимостью, если значения напряжения были меньше 195 или больше 245 В, если на протяжении одних суток напряжение скачет от минимума до максимума.

Будет нелишним знать, что напряжение 198В или 242В, которое по отечественным стандартам считается нормой, на самом деле приводит к тому, что бытовая техника «живет» значительно меньше отведенного ей времени. Причем «старость» наступает тем раньше, чем больше в приборе используется электроники. Износ становится повышенным в разы, когда напряжение выходит за границы этого диапазона. Именно на пониженном напряжении лежит ответственность за достаточно распространенные поломки холодильников. Если напряжение стабильно держится на уровне 160-190 В, то это оборудование может отказаться работать спустя всего год после начала использования – и такие ситуации не являются чем-то из ряда вон выходящим. Стабилизатор поможет значительно увеличить срок эксплуатации бытовой техники.

Многие хоть раз слышали о стабилизаторах напряжения. Но что такое стабилизатор, представление имеют далеко не все люди. В этом материале мы расскажем, где применяется байпас, для чего он нужен и принцип его работы.

Сейчас в каждом доме или квартире много импортной техники, которая чувствительна к перепадам напряжения. Это в первую очередь компьютеры, холодильники, электронные платы автономных систем отопления, телевизоры, а также другие электроприборы. Для такого оборудования рекомендуется устанавливать дополнительные защитные устройства: стабилизаторы напряжения.

Назначение байпаса

Особенностью любой энергосистемы являются периодические скачки или более плавные колебания напряжения. На этот показатель влияет много факторов: количество потребителей на линии, изношенность кабелей и другое. В итоге потребитель, помимо пониженного напряжения получает периодические скачки напряжения (особенно в пиковые нагрузки). Чувствительные электронные платы очень требовательны к этому показателю и часто выходят из строя именно из-за понижения или резких скачков напряжения.

Вот для чего и нужен байпас – он стабилизирует напряжение, сглаживает резкие скачки и приводит его показатели к приемлемым значениям.

Типы защитных устройств

В зависимости от назначения и типа исполнения, принцип работы стабилизатора может существенно отличаться. Рассмотрим виды применяемых устройств.

Электромеханические

Принцип работы этого стабилизатора относительно прост: графитовые щетки при изменении входного напряжения перемещаются по обмотке трансформатора. Таким нехитрым способом изменяется и выходное значение.

На фотографии видно круглый регулирующий трансформатор с контактными площадками и вращающейся щеткой

В ранних моделях для перемещения щетки применялся ручной метод (при помощи переключателя). Это обязывало пользователей постоянно следить за показаниями вольтметра.

В современных моделях этот процесс автоматизирован при помощи небольшого электродвигателя, который при изменении входного значения и перемещает щетку по катушке трансформатора.

Из достоинств, которыми обладает этот байпас, стоит отметить надежность и простоту конструкции, высокий КПД. К недостаткам относят низкую скорость реагирования на изменение входных параметров. Кроме этого, механические детали быстро изнашиваются, поэтому такой стабилизатор требует периодического техобслуживания.

Электронные

Такой байпас полностью автоматизирован, а принцип работы устройства основан на переключении между обмотками при помощи тиристоров или симисторов. В электронном стабилизаторе за входным напряжением следит микропроцессор, а при изменении параметров дает команду на закрытие одной и открытие другой ступени. Таким образом, производится регулировка количества задействованных витков трансформатора, что влияет на выходные показатели напряжения.

Среди достоинств электронных стабилизаторов выделяют быстродействие, низкий уровень шума, компактные размеры устройства. Из недостатков стоит отметить ступенчатость регулирования и невысокую нагрузочную способность, которой обладает электронный байпас.

Феррорезонансные

Принцип работы феррорезонансных устройств основан на магнитном воздействии на ферромагнитные сердечники стабилизирующего трансформатора. Первый байпас, принцип работы которого основан на феррорезонансной стабилизации напряжения, был выпущен еще в середине 1960 годов. С тех времен данные устройства постоянно улучшались и совершенствовались. Современные феррорезонансные стабилизаторы обладают самым высоким быстродействием (всего 15–20 миллисекунд), высокой точностью регулирования – около 1%, и длительным сроком эксплуатации.

Кроме этого, в мощные устройства устанавливают специальные фильтры, для минимизации электромагнитных помех. Однако такие байпасы не нашли широкого применения в бытовых целях из-за высокой стоимости, больших размеров корпуса и непрерывного гула, который издает работающее устройство.

Обратите внимание! По методу установки различают местный или локальный байпас для подключения отдельного потребителя. Для подключения к электропроводке и защиты всей квартиры применяются стационарные стабилизаторы, отличающиеся высокой мощностью и производительностью.

Разобравшись с определением стабилизатора, приведем несколько рекомендаций, на что нужно обращать внимание при выборе этого устройства:

• Мощность прибора. Следует учитывать не только мощность подключенного электроприбора, но и небольшой запас мощности, которым должен обладать правильно подобранный стабилизатор. Если байпас устанавливается на всю квартиру, запас мощности должен составлять около 30%;
• Точность стабилизации. Хотя этот параметр во многом зависит от входных показателей, выбирайте устройства с минимальными паспортными данными (в пределах 1–3%);
• Способ установки: может быть настенным с вертикальным или горизонтальным монтажом (для стационарных моделей), а также непосредственно возле отдельного электроприбора;
• Также следует обращать внимание на компактность размеров и бесшумность работы устройства;
• Цена. Специалисты не рекомендуют приобретать дешевые китайские модели. Это тот случай, когда не стоит экономить. Хорошее и надежное защитное устройство не может стоить дешево. Отдавайте предпочтение отечественным или проверенным европейским производителям;
• Гарантия – немаловажный аспект выбора любого электрического оборудования. На китайские изделия гарантия не распространяется, тогда как устройства, купленные в специализированном магазине можно обменять при обнаружении брака или отремонтировать бесплатно (в течение гарантийного срока).

Важно! Большинство байпасов имеет однофазное подключение. Они предназначены для подключения к сети 220В непосредственно в квартире. Для трехфазного подключения применяются специальные стабилизаторы, рассчитанные для защиты всего коттеджа или промышленных площадок.

Теперь вы знаете, что такое байпас, для чего он нужен, узнали принцип работы всех видов стабилизаторов напряжения.

Для многих потребителей стабилизатор напряжения до сих пор ассоциируется с шумной дребезжащей коробкой, установленной вблизи лампового телевизора советской эпохи, который, помимо прочего, с успехом мог бы выполнять еще и роль обогревателя небольшого помещения. И даже когда во время грозы выходит из строя дорогое устройство, не у каждого появляется понимание того, что при использовании хорошего стабилизатора такого бы не произошло.

Стабилизатор напряжения обеспечит защиту электрооборудования от колебаний сетевого напряжения, что позволит:

● продлить срок службы дорогостоящей техники и аппаратуры;

● предотвратить преждевременный выход бытовой техники и электроники из строя;

● сэкономить электроэнергию, поскольку на пониженных напряжениях электроприборы начинают потреблять больше мощности.

Для каких бытовых электроприборов требуются стабилизаторы?

Согласно ГОСТ, в российских электросетях допустимы отклонения в сети до 10%. Это в теории. В действительности же в нашей стране ГОСТ так и остается понятием сугубо теоретическим, и отклонения всего в 10% могут быть только в больших городах, и то в центральных районах. Для частного сектора, отдаленных микрорайонов и тем более для сельской местности отклонения в 10% - это роскошь. Всему виной так и не модернизированные электромагистрали, рассчитанные на потребности граждан 80-х годов.

В итоге на практике выходит так, что при малейшем шторме или сварочных работах поблизости даже самые современные модели бытовой техники в домах сгорают, и не спасают известные в народе “пилоты”. Кроме того, в российских реалиях прямым следствием нестабильного напряжения в сети является сокращение сроков службы электроприборов и электроники, по сравнению с заявленными производителем.

Учитывая реальную обстановку с российским электричеством, можно с уверенностью заявить, что 90% бытовой техники и электроники требуют стабилизации напряжения, а именно:

● телевизоры, поскольку входной диапазон их встроенных импульсных блоков питания в большинстве случаев более узкий, чем разбег напряжений в домашней сети, в результате чего ни блок питания, ни предохранители не защищают устройство от кратковременных, но критических скачков напряжения;

● холодильники, поскольку в них встроены от одного до двух компрессоров, работающих на асинхронных двигателях, обмотка которых греется, а потом и перегорает при напряжении ниже 210 В;

● кондиционеры, микроволновки, стиральные машины, насосы - греются и горят по той же причине, что и холодильники, плюс при пониженном или повышенном напряжении происходят сбои в работе их электронных блоков;

● электроприборы, оснащенные нагревательными элементами, - обогреватели, современные электроплиты и духовые шкафы, водонагреватели - на пониженном напряжении пытаются увеличить потребляемый ток, в связи с чем потребляют больше мощности, но выделяют меньше тепловой энергии;

● компьютерная техника - подвисает при низком напряжении и выходит из строя при высоком.

Получается довольно внушительный список домашних устройств, которые действительно нуждаются в качественном стабилизаторе напряжения .

Какой стабилизатор напряжения выбрать?

В настоящее время на рынке существует большой выбор стабилизаторов, отличных по типу регулирования выходного напряжения: электромеханические, релейные, тиристорные или симисторные, а также инверторные. Все они обладают различными значениями таких параметров, как скорость регулирования, предельный диапазон входного напряжения, точность стабилизации, уровень издаваемого шума при работе, однако любой из них способен скорректировать напряжение до того диапазона, в котором бытовая техника и электроника как минимум не будет сгорать. Тем не менее, при подборе устройства в каждом конкретном случае нужно заранее определиться с требуемыми значениями указанных параметров и выбрать максимально соответствующий им прибор. Это позволит как обеспечить подходящий уровень защиты подключаемого к стабилизатору оборудования, так и сэкономить, не купив решение с лучшими характеристиками, чем требуется. Если же вы хотите приобрести самую современную модель, с которой можно забыть о любых проблемах с качеством напряжения, то вам, очевидно, стоит сделать выбор в пользу инверторных стабилизаторов напряжения, которые отличаются мгновенным быстродействием, высокой точностью и самым широким диапазоном допустимого входного напряжения. Данные приборы естественно немного дороже решений старого поколения, но такая в общем-то небольшая инвестиция в хороший стабилизатор позволит гарантированно сохранить более серьезные вложения в дорогостоящую технику.

Bluetooth