Виды стабилизаторов напряжения для дома. Лучшие стабилизаторы напряжения. Стабильно ли ваше напряжение

Стабилизаторы - устройства для устранения рывков и тряски, которые неизбежно появляются при съемке человеком. Стедикамы появились полвека назад и за это время кардинально изменили подход к профессиональной съемке. Благодаря модернизации стедикама, которая привела к появлению современных портативных стабилизаторов, любой человек имеет возможность создавать видеоролики и любительские фильмы с “киношной” плавностью картинки.

Профессиональные стедикамы

Профессиональные стабилизаторы, которые представлены в магазинах вроде http://goprocam.com.ua/stabilizatory/ - это громоздкие устройства, на которые крепятся не менее громоздкие кинокамеры. Оригинальный стедикам состоит из:

Жилета, который удерживает конструкцию;

Пантографа (стрелы);

Карданного шарнира;

Вертикальной штанги;

Противовеса.

Фиксация устройства в одном положении происходит благодаря рычажному механизму с калибровочными пружинами. Они гасят все линейные колебания, а шарнир не дает камере неконтролируемо вращаться. Стедикам позволяет оператору поворачивать камеру на 360 градусов по горизонтали и на 30-45 по вертикали, добиваясь требуемого угла съемки.

Стедикамы с жилетом оснащаются дополнительным экраном, который расположен под камерой. Также в комплекс входят крепления к автомобилю. Стабилизация, которую выдает стедикам в связке с тяжелой кинокамерой, невозможно переплюнуть. Легкие профессиональные стабилизаторы и их ручные аналоги не дают настолько хорошего эффекта.

Ручные профессиональные стедикамы

Ручной стедикам работает по аналогичному принципу, что и его жилетный визави. Карданов подвес стабилизирует угловые колебания, фиксируя видеокамеру на одном уровне. Профессиональный стедикам зачастую оснащен 3-5 килограммовой площадкой, которая предназначена для утяжеления конструкции при креплении легкой камеры. Благодаря этому достигается наибольшая компенсация колебаний.

Стабилизаторы для экшн-камер

В последние годы наблюдается всплеск активности вокруг портативных экшн-камер. Появляются новые аксессуары и дополнительные устройства для улучшения качества съемки. Производители стабилизаторов не остались в стороне и заполнили рынок аналогами стедикамов для ручных легких камер. Даже оригинальная компания-правообладатель бренда “SteadyCam” выпустила стабилизатор “Tiffen Smoothie”, который предназначен для портативных легких видеокамер.

Стоимость стабилизатора для экшн-камеры значительно ниже, чем цена профессионального аналога. При этом разница в степени стабилизации присутствует, но она заметна только на широкоугольном объективе и при макросъемке. Благодаря статической и динамической калибровке портативный стедикам выдает отличную стабилизацию.

Стабилизаторы для телефонов

Функционально стедикам для камерофонов почти не отличается от стабилизатора для экшн-камеры - это все тот же механизм карданового подвеса. Разница между ними только в креплении телефона к площадке стабилизатора. Крепления бывают проприетарными и универсальными. В первом случае стабилизатор подходит только под один телефон или определенный модельный ряд. Во втором случае - под разные телефоны.

В бюджетных моделях стабилизаторов для камерофонов может отсутствовать динамическая или статическая калибровка. Если вы планируете снимать контент для публикации, такие устройства покупать не рекомендуется.

Какой стабилизатор приобрести вам

Профессиональный стедикам - удел людей, которые трудоустроены в кинопроизводстве. Это слишком дорогие устройства, которые не нужны рядовому пользователю.

Покупайте стабилизатор для экшн-камеры, если вы планируете вести запись динамичных сцен. Стедикам для телефона целесообразно покупать при наличии устройства с хорошей камерой. Если у вас есть флагман, который делает качественную съемку, можно обратить внимание на стабилизатор для телефона.

Учтите, что смартфон чаше всего не подходит для съемки, связанной со спортом и активным видом отдыха. Его не прикрепишь к велосипеду перед спуском с горной трассы или к байдарке перед сходом по реке. Для этих целей используются экшн-камеры. Телефон со стабилизатором подходит для разговорных видео, в которых оператор идет куда-либо или что-то показывает.

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.

Тип стабилизатора	Диапазон напр., В	Время реакции, мс	Точность /-, %	Гарантия, мес.	Шумность	Цена
Электронный релейный	140-260	20-40	до 10	12-24	невысокая	низкая
Электронный симисторный	80-300	10-20	6-0,5	36-60	отсутствует	очень высокая
Сервомоторный	140-260	5-7	3	12	высокая	низкая
Феррорезонансный	170-260	20-50	1-3	12-24	очень высокая	высокая
Инверторный	60-260, 110-300	нету	1	12-24	невысокая	очень высокая

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.

На производстве и в быту широко применяется электрическая энергия. Переменным током питают системы освещение, приводы механизмов электрических приборов, его подают на сетевой разъем электронных устройств. Сбытовые организации не всегда обеспечивают надлежащее качество электрических сетей, что проявляется, в частности, в колебаниях сетевого напряжения. Это неприятное явление характерно для:

• дачных поселков и небольших населенных пунктов;
• сетей автономных электростанций, не входящих в единую энергосистему.

Колебания отрицательно влияют на качество функционирования техники, снижают ее надежность. Застраховать себя от этого явления можно применением стабилизатора, который включают между сетью и нагрузкой, рисунок 1.

Рисунок 1. Схема включения стабилизатора

Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы

Стабилизацию можно выполняться различными способами. Принципы стабилизации, использованные разработчиком, определяют типы стабилизаторов напряжения.

Релейные

Релейные стабилизаторы, часто называемые ступенчатыми, представляют собой силовой трансформатор с несколькими выходами вторичной обмотки, один из которых принимается за общий. Датчик отслеживает состояние сети, при выходе за пределы разрешенных допусков осуществляет автоматическую регулировку выходного напряжения с помощью переключения реле. При срабатывании отдельных силовых реле происходит переключение обмоток с подключением нагрузки на тот вывод, напряжение на котором минимально отличается от заданного.

Конструктивная простота релейных стабилизаторов, неплохая точность регулирования, невысокая стоимость, высокая надежность обеспечивают им высокую популярность.

Недостатки:

• ступенчатый характер регулирования;
• заметные искажения формы синусоиды тока нагрузки при высоком входном напряжении из-за магнитного насыщения сердечника;
• относительно слабая нагрузочная способность рабочих контактов реле;
• высокий уровень акустического шума.

Электромеханические (сервоприводные)

Электромеханические или сервоприводные стабилизаторы устраняют один из основных недостатков стабилизаторов с механическими реле: обеспечение только ступенчатой регулировки выходного напряжения. Принцип их действия основан на изменении коэффициента трансформации. Оно реализовано с помощью щетки, соединенной с электродом выходных клемм. Щетку перемещает по вторичной обмотке тороидального трансформатора вспомогательный электродвигатель, рисунок 2.

Рисунок 2. Конструктивные особенности сервоприводного регулятора

Для электромеханических стабилизаторов характерны большой диапазон регулировки, небольшие габариты, малая стоимость.

Основные недостатки : низкое быстродействие, хорошо слышимый ночью шум работающего электродвигателя.

Инверторные (бесступенчатые, бестрансформаторные, IGBT, ШИМ)

Инверторные стабилизаторы реализуют двухступенчатую схему получения выходного напряжения. Сначала переменный входной ток преобразуют в постоянный, а затем из него вновь генерируют переменное напряжение. Автоматическое регулирование происходит на этапе формирования постоянного тока, здесь же реализованы функции ступени стабилизации.

Существует несколько вариантов каскадного преобразования, каждому из которых соответствует подкласс инверторных стабилизаторов. Наибольшее распространение получили ШИМ-устройства и стабилизаторы на IGBT-транзисторах.

Сильные стороны этого оборудования:

• высокая скорость реакции на изменения входного напряжения, точность регулировки выходного;
• хорошие массогабаритные характеристики (отсутствует силовой трансформатор);
• простотой получения КПД выше 50 %;
• возможность плавной регулировки выходного напряжения в сочетании с широкими пределами изменения выходного электрического тока, а также работы на холостом ходе;
• эффективное подавление скачков напряжения и импульсных помех.

При применении надлежащей элементной базы инверторная техника нормально функционирует при отрицательных температурах.

Главный недостаток: плохая перегрузочная способность, в т.ч. кратковременная (не более 25 – 50% на протяжении 1 – 2 с). Последнее заставляет тщательно контролировать выходную мощность устройства при работе на реактивную нагрузку (электродвигатели различного назначения, вентиляторы и т.д.). Кроме того, следует принимать во внимание сложность электрической схемы, что увеличивает риски отказа, и высокую стоимость из-за необходимости применения силовой полупроводниковой элементной базы.

Феррорезонансные

Феррорезонансный стабилизатор – это устройство трансформаторного типа. Его характерная особенность – применение обмоток трансформатора, одетых на магнитопроводы разного поперечного сечения. Параллельно вторичной обмотке L2 подключен дополнительный конденсатор С, рисунок 3. Его емкость подобрана так, чтобы за счет резонанса обеспечивать постоянное насыщение магнитопровода вторичной обмотки. Отсюда большие изменения входного напряжения не приводят к колебаниям выходного.

Рисунок 3. Схема феррорезонансного стабилизатора

Стабилизатор имеет высокую скорость отработки скачков, обладает повышенной надежностью за счет отсутствия схем переключения, обеспечивает неплохую точность стабилизации.

Отсутствие механически подвижных компонентов позволяет эксплуатировать феррорезонансные стабилизаторы при небольших отрицательных температурах.

Главные недостатки:

• меньший коэффициент мощности;
• значительные нелинейные искажения выходного тока, которые могут привести к нарушениям функционирования ряда бытовых приборов, например, к искажениям изображения цветного телевизора и некачественному стиранию старых записей магнитофоном;
• нестабильность функционирования при вариациях частоты входного напряжения более чем на 0,5 Гц от номинального значения, что нередко встречается при питании населенного пункта от автономной электростанции.

Электронные (симисторные, тиристорные)

Так называемые электронные стабилизаторы структурно повторяют устройства на электромагнитных реле, но для ступенчатых переключений использованы полупроводниковые изделия. Возможно несколько разновидностей таких электронных схем, каждая из которых осуществляет автоматическое переключение коэффициента трансформации. Серийно выпускаются стабилизаторы, в которых функции ключевых элементов ступенчатого регулирования возложены на симисторы и тиристоры.

Тиристор – это полупроводниковая структура с тремя p-n-переходами, в которой выполнена глубокая положительная обратная связь. Ее наличие обеспечивает высокую скорость переключения при работе в ключевой режиме. Симистор образован двумя тиристорами с объединенными управляющими электродами, включенными встречно-параллельно, рисунок 4. За счет возможности пропускания тока этим компонентом в двух направлениях симисторные стабилизаторы демонстрируют повышенный КПД. Это выгодно отличает их от тиристорных стабилизаторов.

Рис. 4. Принципиальная схема простейшего варианта симисторного регулятора

Общие преимущества:

• повышенный коэффициент стабилизации;
• прекрасное подавление перепадов напряжения, импульсных помех;
• хорошие массогабаритные параметры;
• высокая надежность при реализации на качественной элементной базе.

Кроме того, по быстродействию электронные стабилизаторы заметно превосходят свои релейные электромеханические аналоги, т.е. хорошо отрабатывают скачки напряжения.

Недостатки:

• плохо адаптированы для работы с реактивной нагрузкой;
• высокая стоимость;
• сложность выполнения ремонта.

Виды стабилизаторов напряжения по классу напряжения

Промышленность выпускает широкую гамму стабилизаторов.

По диапазону выходных напряжений электронное оборудование для однофазных сетей рассчитано на 220 – 240 В (популярна также промежуточная градация 230 В), доступны феррорезонансные стабилизаторы на 110 – 120 В.

Бытовое оборудование для трехфазных электросетей обеспечивает выходное напряжение 380 – 415 В вне зависимости от применяемых схемных решений и отдаваемого тока нагрузки.

Техника промышленного назначения может иметь более высокое выходное напряжение: вплоть до 6 – 10 кВ.

Походы к выбору стабилизатора

Перечень параметров, по которым выбирают стабилизаторы, обязательно включает:

• мощность нагрузки или отдаваемый номинальный ток;
• выходное напряжение;
• тип сети (однофазная – трехфазная).

Большую помощь окажет информация о стабильности сети, уровне импульсных помех в ней.

При определении номинальной мощности суммируют мощности всех потребителей защищаемой сети. Для оценки мощности номинальной нагрузки токовую нагрузочную способность входного автомата умножают на 220 В.

При прочих равных условиях выбирают однофазные модели линейных стабилизаторов, учитывают, что модульные конструкции более удобны в обслуживании.

Учитывают эстетические параметры и количество выходных розеток, рисунок 5.

Рис.5. Вариант исполнения однофазного стабилизатора

Окончательный выбор целесообразно выполнять с учетом производителя и места изготовления. Для определения качества техники юго-восточного производства, выпускаемой без контроля со стороны ведущих западных компаний, имеет смысл изучить профильные форумы. Такой подход позволяет сделать адекватный вывод о качестве прибора.

Кроме технических параметров обязательно принимают во внимание доступность сервисного обслуживания.

Следует учесть, что в продаже имеется большой выбор 220-вольтовых однофазных и 380-вольтовых трехфазных устройств. Стабилизаторы с широким диапазоном регулировки и выходным напряжением других номиналов часто поставляются под заказ.

Заключение.

Промышленность выпускает широкую гамму бытовых стабилизаторов напряжения, что позволяет произвести выбор конкретной модели устройства с учетом конкретной области применения.

Массовый характер рынка стабилизаторов определяет большое количество работающих на нем производящих предприятий, предлагающих свою продукцию через партнерскую сеть. Поэтому перед покупкой следует выполнить тщательный многокритериальный отбор продукта.

Видео по в дополнение статьи

Многие люди знают, что такое перебои и скачки напряжения в электрической сети. Одно дело, когда от этого просто мигают лампочки, и могут сгореть. А другое дело, когда от перепадов напряжения сгорит стиральная машина или холодильник. Это существенно ударит по семейному бюджету. Импортная бытовая техника не рассчитана на такие скачки напряжения, которые часто происходят в отечественных сетях. Чтобы защитить себя от риска возникновения неисправностей в домашних бытовых устройствах, необходимо обзавестись стабилизатором напряжения, который выбирается по суммарной мощности устройств, которые будут работать в вашей домашней сети. Чтобы разобраться в том, какие стабилизаторы напряжения подходят конкретно для вашего случая, необходимо разобраться в существующих типах приборов, и их особенностях.

Разновидности

Стабилизаторы напряжения – это приборы, которые выравнивают величину напряжения питания до тех параметров, которые соответствуют стандартным значениям, а также очищают напряжение от высокочастотных помех. Вид стабилизатора определяет тип основного встроенного механизма, который выполняет функции стабилизатора. Рассмотрим основные виды стабилизаторов.

Стабилизаторы напряжения делятся на два основных вида:

1. Накапливающие.
2. Корректирующие.

Первый вид стабилизаторов в настоящее время не используется, так как они имеют большие размеры. Ранее они использовались в сфере производства, а не в бытовых условиях. Стабилизаторы напряжения накапливающего действия функционируют с помощью накопления электрической энергии в емкости, и далее получают от этой емкости необходимый электрический ток с нужными параметрами. По аналогичному принципу работают источники бесперебойного питания.

Корректирующие стабилизаторы напряжения чаще всего включают в себя блок управления. Он реагирует на перепады напряжения в одну или другую сторону, и при этом подключает соответствующую обмотку трансформатора. Корректирующие стабилизаторы нашли широкое применение в бытовых условиях.

Они в свою очередь разделяются на несколько видов:

• Релейные.
• Электронные (тиристорные).
• Феррорезонансные.
• Электромеханические.
• Инверторные.
• Линейные.

Конструктивные особенности и работа

Корректирующий тип стабилизаторов стал наиболее популярным в быту, поэтому все его виды рассмотрим подробнее.

Релейные стабилизаторы напряжения стали наиболее популярными, ввиду их невысокой стоимости и качества работы. Основным достоинством релейных стабилизаторов является их быстродействие. Они очень быстро срабатывают при изменениях напряжения, и возвращают его величину в стандартные пределы, осуществляя этим защиту бытовых устройств.

Из недостатков можно отметить, что при срабатывании реле возникает резкий скачок напряжения величиной 5-15 вольт, в зависимости от фирмы изготовителя. Для бытовой техники такой скачок не окажет негативного влияния, однако освещение при этом будет мигать заметно. Поэтому при работе релейного стабилизатора иногда наблюдается моргание , в то время, как на это не реагируют.

Как и в других видах стабилизатора, основным элементом релейной модели является и блок управления на полупроводниковых элементах. Электронный блок стабилизатора выполнен в виде мощного микроконтроллера, который анализирует напряжение на входе и выходе. В результате он вырабатывает сигналы управления для силовых реле или ключей. Микроконтроллер при создании напряжения управления учитывает время срабатывания силовых реле и ключей. Это дает возможность выполнять коммутацию цепей без их разрыва. В итоге форма графика выходного напряжения становится идентичной входной форме напряжения.

Электронные стабилизаторы напряжения

Тиристорные стабилизаторы работают по принципу, который основан на автоматической коммутации разных обмоток трансформатора силовыми ключами в виде . Такой принцип похож на действие релейных приборов. Отличие релейных стабилизаторов состоит в том, что у них нет механических контактов, имеется большее количество ступеней выравнивания напряжения и высокая точность работы 2-5%.

Электронные приборы не создают шума в доме, так как отсутствуют механические реле. Их заменяют электронные ключи. Тиристорные стабилизаторы работают с большим КПД.

При практическом применении электронные модели показали себя чувствительными устройствами, на которые отрицательно влияет перегрев. Отечественные производители выпускают чаще всего именно такой вид стабилизаторов.

Самым серьезным недостатком тиристорных моделей является их высокая стоимость. Гарантийный срок работы практически всех видов стабилизаторов находится в пределах 1-3 лет, в зависимости от фирмы изготовителя.

Феррорезонансные

Их действие основывается на изменении величины индуктивности катушек, имеющих металлический сердечник, при изменении тока. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора подключают емкость С1. Она совместно с первичной обмоткой образует резонансный контур, который настроен на частоту сети, равную 50 герц.

Величина конденсатора зависит от мощности трансформатора. При мощности трансформатора до 60 ватт, конденсатор применяют величиной до 12 мкФ. Чтобы создать значительную мощность стабилизатора, используют дроссель насыщения.

При небольшом сетевом напряжении по дросселю проходит малый ток, и индуктивность дросселя большая. Основная часть тока протекает по параллельно подключенному конденсатору. При этом суммарное сопротивление этой цепи имеет емкостный тип.

Конденсатор компенсирует некоторую часть индуктивного сопротивления катушки трансформатора. При этом ток катушки повышается. Выходное напряжение трансформатора также увеличивается. Это характерно для эффекта резонанса напряжений.

При увеличении напряжения, ток дросселя также повышается, а его индуктивность падает. Величина емкости рассчитывается так, чтобы в контуре дроссель – конденсатор наступил резонанс, при котором сопротивление этого контура было бы наибольшим, а ток, приходящий из сети питания на трансформатор – наименьшим.

При увеличении напряжения сети увеличивается сопротивление контура до момента резонанса. Это дает возможность стабилизироваться напряжению на трансформаторе при больших перепадах напряжения.

Достоинством феррорезонансных приборов является надежность и простота. Недостатком является значительная зависимость напряжения на выходе прибора от частоты тока и искажение формы напряжения. Также, стабилизаторы с насыщенными сердечниками катушек обладают большим магнитным рассеянием. Это отрицательно влияет на функционирование окружающих устройств и на человека.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Принцип действия такого прибора довольно простой. Щетки из графита при перепадах напряжения передвигаются по катушке трансформатора, тем самым регулируется и подстраивается выходное напряжение.

В первых образцах электромеханических стабилизаторов для передвижения щеток использовался ручной способ (переключателем). Пользователь должен был постоянно контролировать показания индикатора напряжения.

В новых моделях приборов эта функция выполняется автоматически небольшим моторчиком, который при перепадах напряжения передвигает щетку по обмотке трансформатора.

Преимуществами таких стабилизаторов является простота и надежность устройства, повышенный КПД. Из недостатков можно отметить малое быстродействие при перепадах напряжения, а также быстрый износ механических деталей. Поэтому электромеханический вид стабилизатора требует постоянного обслуживания в виде контроля и замены щеток.

Инверторные стабилизаторы напряжения преобразуют постоянный ток в переменный, а также выполняют обратное действие, то есть, преобразуют переменный ток в постоянный с помощью микроконтроллера и кварцевого генератора.

Из достоинств инверторных стабилизаторов можно выделить малый шум при работе прибора, компактные размеры и широкий интервал входных рабочих напряжений, который колеблется в пределах 115-290 вольт.

Недостатком инверторных образцов является высокая стоимость, в отличие от многих других видов стабилизаторов.

Линейные стабилизаторы напряжения выполнены в виде делителя напряжения. Нестабильное напряжение подается на вход такого устройства, а выровненное напряжение выходит с нижнего плеча делителя. Выравнивание выполняется изменением сопротивления плеча делителя напряжения. При этом величина сопротивления поддерживается такой величины, при которой выходное напряжение прибора было в определенных пределах.

При значительном отношении величин выходного и входного напряжений линейный стабилизатор обладает пониженным КПД, так как значительная часть мощности рассеивается в тепло на элементе настройки. Поэтому регулятор напряжения обычно монтируют на теплоотводящем радиаторе для возможности рассеивания тепла.

Достоинством линейного прибора является отсутствие помех, простота конструкции и малое число деталей. Недостатком является малый КПД, большое выделение тепла.

Рассмотрим, на что необходимо обратить внимание при покупке стабилизатора:

• Способ монтажа. Он бывает настенным, с горизонтальной или вертикальной установкой (для стационарных приборов). Может устанавливаться рядом с устройством, для которого он приобретается.
• Точность работы, входное и выходное напряжение. Эта характеристика зависит в основном от параметров входного напряжения. Лучше выбрать наименьший показатель точности прибора от 1 до 3%, при напряжении 220 вольт.
• Мощность стабилизатора выбирается не только мощностью подключаемого электрического устройства. К этой величине добавляется определенный резерв мощности. Для всей квартиры этот запас должен быть в пределах 30%.
• Число фаз сети питания (однофазная или трехфазная сеть).
• Быстродействие (время реакции на перепады напряжения), в миллисекундах.
• Защита стабилизатора. Дорогие образцы приборов чаще всего оснащены защитными системами, которые предохраняют стабилизатор от коротких замыканий, резких изменений напряжения и других отрицательных явлений.
• Габаритные размеры прибора и его шумность при функционировании.
• Стоимость. Профессионалы не рекомендуют покупать дешевые китайские подделки, так как не стоит экономить на качестве стабилизатора. Качественный прибор не должен стоить дешево. Лучше приобрести отечественную модель, или прибор европейского производства.
• Гарантийный срок играет большую роль при выборе любого устройства. Если прибор китайский, то вряд ли на него будет какая-то гарантия. Стабилизаторы, приобретенные в специализированных торговых точках можно за время гарантийного периода бесплатно обменять при возникновении неисправности или обнаружения брака.

Наибольшую трудность обычно вызывает при выборе прибора его мощность. Кроме активной составляющей мощности, которую расходуют бытовые устройства, некоторые из них обладают . Она появляется при наличии (если в устройстве имеется мощный электрический мотор). При его запуске ток повышается в несколько раз. Если выбрать стабилизатор без учета этой реактивной составляющей мощности, то он может не справиться с высокой нагрузкой при запуске устройства, имеющего электродвигатель.

Другим фактором, который значительно влияет на выбор стабилизатора, является коэффициент трансформации, который равен нулю, если стабилизатор функционирует в идеальных условиях. То есть, на вход поступает ровно 220 вольт, и выходит точно такая же величина к потребителю. А если стабилизатору приходится выравнивать напряжение, то мощность снижается.

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

1. Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы

1.1. Электронные (симисторные, тиристорные)

Электродинамические: однофазные 220/230/240В, трехфазные 380/400/415В, трехфазные (среднее второе напряжение) 6кВ, 10кВ;

Релейные: однофазные 220В;

Феррорезонансные: однофазные 110/120/220/230/240В, трехфазные 380/400/415.

3. Диапазон мощности по видам стабилизаторов напряжения

Электронные: однофазные 2 – 30кВА, трехфазные 10 – 500 кВА;

Электродинамические: однофазные 0,3 – 135кВА, трехфазные 5 – 6000кВА;

Релейные: однофазные 1 – 15кВА;

Феррорезонасные: однофазные 0,1 – 15кВА, трехфазные 5 – 100кВА.

4. Заключение

Во внимание не принимались производители китайского происхождения, которые массово поставляют в Украину электродинамические и феррорезонансные стабилизаторы низкого качества.

Для бытового применения хорошо подходят стабилизаторы электронного, электродинамического и релейного типов. Однако стоит помнить, что для электродинамических и релейных стабилизаторов лучше выделять отдельное помещение, поскольку при работе устройства излучают незначительный шум. Также обратите внимание на то, что релейные устройства лучше применять там, где нет частых и сильных просадок электрической сети, а также нагрузок больше 7 – 8 кВт.

Для промышленного применения идеально подходят стабилизаторы электродинамического типа, которые выдерживают большие пиковые нагрузки, а также имеют плавное регулирование и множество дополнительных опций, в т.ч. удаленный мониторинг и управление. Электронные стабилизаторы также хорошо подходят для промышленных установок , где допускается незначительная погрешность напряжения и отсутствуют значительные пусковые токи.

По вопросам консультирования и подбора оборудования обращайтесь к менеджерам по продукции, а также рекомендуем воспользоваться удобным инструментов по выбору стабилизаторов напряжения из нашего каталога.