Типы стабилизаторов напряжения для дома

Активная эксплуатация электрических приборов в каждой области жизнедеятельности превращает трудность обеспечения эффективности расходуемой электрической энергии в одну из самых насущных. Имеющиеся особенно ответственные потребители электроэнергии, сети с очень низким напряжением нуждаются в автоматическом удержании степени поступающего для питания напряжения в четко очерченных рамках.

Проблему эффективности направляемой электрической энергии, выполнение требующихся характеристик исходящего напряжения результативнее всего, в сравнении с иными приспособлениями, способны устранить стабилизаторы сетевого напряжения.

Используемые технические решения дают возможность провести классификацию этих устройств по главным разновидностям: симисторные, феррорезонансные, релейные и электромеханические (сервоприводные). Любой из перечисленных типов обладает собственными преимуществами и минусами. При выборе устройства необходимо принимать во внимание его главные параметры. Большое значение имеют быстрота срабатывания на скачки напряжения поступающего электричества, способность постепенного изменения или ступенчатая настройка входного напряжения, ориентировочный период использования до возможного выхода из строя и, разумеется, цена стабилизатора.

Релейный тип оборудования

Конструктивно состоят из автоматического трансформатора и силовых реле. В основе функционирования лежит постепенная (ступенчатая) настройка напряжения присоединением специального отвода от автоматического трансформатора. Электронная схема осуществляет контроль над силовыми реле. Последние, в свою очередь, осуществляют самостоятельное переключение совокупности витков или катушек автоматического трансформатора. Данная разновидность рассматриваемых приспособлений не в состоянии сформировать отличную точность управления исходящего напряжения. Увеличить степень эффективности сглаживания скачков напряжения можно исключительно путем превращения устройства автоматического трансформатора в более сложное. Однако в связи с этим неизбежно увеличится и стоимость стабилизатора. Эту разновидность оборудования уместно применять с электроприборами небольшой мощности.

Симисторный тип оборудования

 

Симисторная разновидность стабилизатора является электронной. Сущность ее функционирования основывается на настройке по принципу переключателя. Совокупность витков или катушек автоматического трансформатора переключаются (коммутируются) специальными ключами электронного строения, которые получили название симисторы (тиристоры). По причине устранения из конструкции переключателей механического происхождения увеличиваются быстрота переключения, эффективность, электроприборы при функционировании не создают никакого лишнего шума. Вместе с тем применяемый порядок действий постепенной настройки не может похвастаться отличной точностью. В сравнении с релейным типом стабилизаторов цена симисторных больше почти втрое.

Электромеханический тип оборудования

Данные приспособления производят постепенную настройку исходящего напряжения по принципу функционирования прибора, отвечающего за контроль напряжения и силы тока (реостата). Среди технических составляющих сервоприводного стабилизатора имеется электрический привод, который перемещает движущиеся контакты в форме щетки либо ролика электрического двигателя по совокупности витков или катушек автоматического трансформатора.

При перемене поступающего напряжения электрический двигатель, руководствуясь командой контролирующей электроники, отодвигает контакт в требуемую позицию на обмотке, что дает возможность менять выходное напряжение без резких скачков.

Использование электромеханических стабилизаторов возможно только в тех электросетях, где отсутствуют быстрые перепады напряжения.

Источник: bakaraban.ru

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

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

Недостатки: искрение контактного ролика и вследствие этого помехи в сети, низкая надежность сервопривода, необходимость обслуживания и замены контактных щетокроликов, наличие движущихся частей, акустический шум, высокая сложность и дороговизна сервоприводного механизма в промышленных моделях, малый ресурс работы в «неспокойных» сетях, медленная реакция на изменение входного напряжения (как правило около 50В/сек) и самое неприятное — возможность создания скачка напряжения на выходе при слабых сетях и присутствии на линии мощных потребителей.

у проблему производители решают с помощью дополнительного реле напряжения, устанавливаемого на выходе стабилизатора, но такое решение создает дополнительные проблемы – провалы напряжения на выходе при срабатывании защиты. Так же недостатком может считаться очень высокая стоимость изделий европейского производства.

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

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

Источник: Npo-volt.ru

1.1. Электронные (симисторные, тиристорные)

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

Преимущества стабилизаторов электронного типа:

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

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

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




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

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

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

Недостатки стабилизаторов электронного типа:

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




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

Тиристоры и симисторы применяемые в электронных стабилизаторах
Semikron, Германия	Запорожье, Украина	STMicroelectronics, Швейцария

 

1.2. Электродинамические (сервоприводные)

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

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

Преимущества стабилизаторов электродинамического типа:

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

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

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

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

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




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

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

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

Недостатки стабилизаторов электродинамического типа:

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

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

• Размеры и вес – электромеханические стабилизаторы имеют значительный вес и несколько большие размеры, чем стабилизаторы электронного типа.

Система плавной регулировки в электродинамических стабилизаторах
Запатентованная технология регулировки напряжения с пожизненной гарантией от итальянских разработчиков компании ORTEA.

1.3. Инверторные (бесступенчатые, бестрансформаторные, IGBT, ШИМ)

Инверторный тип – относительно свежая разработка, которая применяется как зарубежными производителями, так и отечественными. В основе инверторных стабилизаторов используется принцип широтно-импульсной модуляции, такая технология очень часто применяется в источниках бесперебойного питания двойного преобразования (On-Line). Можно говорить, что бесступенчатые стабилизаторы также обеспечивают двойное преобразование. Интересен и тот факт, что IGBT стабилизаторы не содержат автотрансформатор напряжения, поэтому диапазон входных напряжений существенно шире, чем у классических электронных и сервоприводных стабилизаторов.

Преимущества стабилизаторов инверторного типа:

• Плавное регулирование – бестрансформаторный принцип регулирования исключает появление скачков на выходе стабилизатора. Напряжение корректируется быстро и плавно. Реакция при регулировании отсутствует на любых источниках света, будь то «капризные» лампы накаливания или современные светодиодные элементы.

• Высокая точность выходного напряжения – украинский завод выпускает модели бытового назначения выходной точностью 220В±1%, а модели промышленного назначения 220В±0,5%. Итальянский производитель ORTEA предлагает однофазные и трехфазные решения с точностью регулирования 220В±0,5% и 380В±0,5% соответственно.

• Высокая скорость регулирования – как и электронные стабилизаторы, инверторные имеют лучший показатель скорости регулирования – 20 мс (0,02 секунды).

• Очень широкий диапазон входного напряжения – инверторные стабилизаторы работают даже с половинным и двойным уровнем напряжения. По состоянию на середину 2017 года доступны модели с диапазонами от 130 до 330В переменного тока. По специальному заказу возможно изготовление стабилизаторов с диапазоном от 90 до 350 Вольт.

• Защита нагрузки и устройства – как полагается качественному стабилизатору, бестрансформаторные аппараты содержат необходимый комплекс защит: от короткого замыкания, критически низкого напряжения, критически высокого напряжения. Стабилизатор пожаробезопасен, т. к. в составе используются дублирующие датчики контроля температуры силовой части, устройство быстро реагирует на критическую перегрузку, которая может вывести его из строя.

• Условия работы – украинские устройства работают только при положительной температуре в диапазоне от +1 … +40°С. Итальянские инверторные стабилизаторы поддерживают работу в мороз до –25°С, а также выдерживают кратковременные повышения температуры до +60°С.

• Минимальный уровень шума – при условии правильного выбора мощности стабилизатора и эксплуатации в соответствии с техническими требованиями, уровень излучаемого шума будет в пределах минимального.

• Длительный срок эксплуатации – современные IGBT транзисторы обладают высоким ресурсом и способны служить до 25 лет без отключения. Схема регулирования не содержит механических частей, тем более частей с трением. На протяжении срока службы может потребоваться замена кулеров охлаждения.

• Минимальные размеры и вес – устройства не содержат трансформатор и это существенно снижает вес и уменьшает размеры.

Недостатки стабилизаторов электродинамического типа:

• Отсутствие запаса мощности – главным и, наверное, единственным недостатком бестрансформаторных стабилизаторов являются минимальные показатели перегрузки. Для итальянской продукции рекомендуется не превышать значения 150% номинальной мощности в течение 2 секунд. Украинские стабилизаторы имеют еще меньший показатель перегрузки – 125% в течение 1 секунды. Поэтому, если планируется использовать IGBT стабилизатор с индуктивной нагрузкой (двигатели, насосы, компрессоры, мощные вентиляторы и т. д.), необходимо тщательно подходить к выбору мощности.

1.4. Релейные

Релейный тип – стабилизаторы напряжения, относящиеся к данной категории имеют в составе силовые реле, посредством которых происходит коммутация обмоток автотрансформатора. Устройства этой категории очень схожи по своему принципу с электронными, но имеют несколько недостатков.

Преимущества стабилизаторов релейного типа:

• Высокая скорость регулирования – позволяют нивелировать всплески входного напряжения с высокой скоростью до 40 мс. Реже, некоторые модели могут работать с еще более высоким быстродействием до 20 мс.

• Широкий диапазон входного напряжения – релейные устройства также обладают широким диапазоном регулирования.

• Система защиты – надежная электронная защита от перенапряжения и короткого замыкания присутствует практически у всех моделей относящихся к релейному типу.

• Размеры устройства – компактный и легкий вес также присущи моделям данной категории.

Недостатки стабилизаторов релейного типа:

• Дискретное (ступенчатое) регулирование – устройства релейного вида очень редко имеют более 12 ступеней регулирования, что подразумевает ощутимую погрешность выходного напряжения, иногда такой показатель достигает ±20 Вольт.

• Отсутствие запаса мощности – для нормальной работы при пониженном напряжении в электрической сети рекомендуется рассчитывать запас мощности в размере 30 – 40%.

• Средний уровень шума – принцип работы реле заключается в контролируемом размыкании и замыкании контактов, что влечет за собой характерные щелчки. При частом изменении входного напряжения щелчки учащаются.

• Небольшой срок эксплуатации – главный и самый существенный недостаток релейных стабилизаторов заключается в весьма коротком сроке эксплуатации, поскольку контакты силовых реле имеют свойство подгорать и залипать. Обычно на такие устройства гарантийный срок не превышает 6 – 12 месяцев или ограничивается установленным числом срабатывания реле. 

 

1.5. Феррорезонансные

Феррорезонансный тип – в основе стабилизаторов положен принцип явления магнитного насыщения ферромагнита сердечников трансформатора или дросселей. В настоящее время широкого применения не получили по причине высокой стоимости устройств нового поколения.

Преимущества стабилизаторов феррорезонансного типа:

• Высокая скорость регулирования – современные феррорезонансные стабилизаторы имеют высокую скорость работы. Любой всплеск напряжения будет урегулирован в течении 30 мс.

• Широкий диапазон входного напряжения – благодаря последним разработкам американским и австралийским инженерам удалось значительно расширить диапазон входного напряжения. Более того, в настоящее время выпускаются модели на несколько диапазонов.

• Система защиты – благодаря своему феррорезонансному принципу работы, устройства обладают свойством подавления помех, снабжены гальванической развязкой, защищают от перенапряжения и высоковольтных разрядов, а также короткого замыкания.

• Плавное регулирование – конструкция стабилизатора не имеет дискретной системы регулирования.

• Условия работы – способны работать в диапазоне температур от –20 до +50 ºС.

• Длительный срок эксплуатации – конструкция современных феррорезонансных стабилизаторов предполагает бесперебойную работу в течении 50 лет.

Недостатки стабилизаторов феррорезонансного типа:

• Средняя точность выходного напряжения – погрешность на выходе может достигать 5 – 8% при критических уровнях входного напряжения.

• Большие габариты и вес – устройство мощностью 15кВА может достигать веса 300 – 350 кг при размерах до 1000х250х750 мм.

2. Виды стабилизаторов напряжения по классам напряжения

• Электронные: однофазные 220/230/240В, трехфазные 380/400/415В;

• 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.

 

Источник: best-energy.com.ua