Документ: Запрос    [ 0 позиций ]

Стабилизаторы напряжения. Описание, выбор.

Классы компонентов: 1.14.2. Стабилизаторы напряжения


Многие сталкивались с проблемой, когда дома, в гараже или на приусадебном участке, а может и на вашем маленьком свечном заводике, вместо ожидаемого по ГОСТ 29322-92 напряжения 230/400 +6%/-10% (да-да, стандартные 220/380В до 2003 года должны уже были переделать на новый лад) прибор показывает значения намного меньше. Понятно, что это очень негативно сказывается на домашней электротехнике и на промышленном оборудовании. Для устранения проблем с низким (чаще всего), а иногда и с высоким напряжением и применяют стабилизаторы напряжения.

В общем, стабилизатор напряжения — это устройство на вход которого подается напряжение с широким диапазоном значений, а на выходе снимается стабильное напряжение, удовлетворяющее ГОСТу. Важно отметить, что стабилизатор никак не защищает от пропадания напряжения, высокочастотных и коммутационных помех, отклонения частоты и т.д.

Стабилизаторы напряжения

Какие же разновидности стабилизаторов напряжения бывают?

Начну с их устройства - это важно для последующего выбора необходимого стабилизатора.

Так как единого стандарта описывающего типы стабилизаторов нет, то я использую популярное в настоящий момент разделение.
Сущетсвующие типы стабилизаторов

  • электромеханические
  • электронные

В настоящий момент на рынке продаются стабилизаторы напряжения следующих популярных типов.

 

 

 

Стабилизатор напряжения релейный

Стабилизатор напряжения релейный

Схема релейного стабилизатора напряжения

Стабилизаторы со ступенчатым релейным переключением имеют обмотку автотрансформатора (АТ) с множеством отводов. Каждому отводу обмотки соответствуют разные коэффициенты трансформации. Электронная схема блока управления (БУ) анализируя состояние сети, коммутирует силовые реле (R), подключенные к разным секциям обмотки автотрансформатора, обеспечивая стабильное выходное напряжение.

Достоинства данного типа стабилизатора:

  • относительно дешевое решение - нет дорогих и сложных в изготовлении элементов;
  • широкий диапазон рабочих напряжений - нижний предел входного напряжения чаще всего 140В, но бывают модели и на 125, 110 и даже 90В. верхний предел обычно 270В-280В. При более низком или более высоком входном напряжении стабилизатор просто отключит нагрузку от сети;
  • высокий КПД - потери только на трансформаторе (КПД >95%) и немного на БУ и разогрев реле;
  • высокое быстродействие - одно из основных достоинств данного типа. При резком изменении входного напряжения стабилизатор не перебирает все реле по очереди, а сразу переключается на необходимое. Время реакции обычно 20 мс;
  • правильная синусоида на выходе - это по сравнению с источниками бесперебойного питания (ИБП) которые тоже могут стабилизировать напряжение, но они вносят существенное искажение в синусоиду выходного напряжения - приборы-потребители это не любят.

Недостатки:

  • ступенчатость регулировки выходного напряжения - тут уже никуда не деться, такая технология. Обычно между выводами разница напряжения 4-10%;
  • низкий коммутационный ресурс силовых реле - основная беда данного типа стабилизатора. Реле очень не любят перегрузки и при частых коммутациях быстро выходят из строя;
  • максимальная мощность обычно до 12 кВА
  • шум при переключении реле - да, щелчки слышно очень хорошо, к тому же, как и любой представитель трансформаторных, автотрансформатор гудит.
  • низкая устойчивость к загрязненной среде и влаге - автотрансформатору необходимо охлаждение при больших нагрузках - поэтому в любом стабилизаторе очень много вентиляционных отверстий. При этом существуют модели с принудительной вентиляцией, и она как пылесос затягивает кучу пыли в корпус, которая проникает в силовые реле (особенно на мощных моделях), что быстрее выводит их из строя.

Перейдем ко второму типу стабилизаторов

Стабилизатор напряжения электронный (тиристорный дискретный, симисторный ступенчатый)

Стабилизатор напряжения электронный

Схема стабилизатора напряжения симисторный

В нем почти все также, как и в типе стабилизатора описанного выше, за исключением того, что коммутацию выводов автотрансформатора осуществляют вместо реле силовые полупроводниковые приборы - симисторы. Если кто не знает, то симисторы являются разновидностью тиристоров и используются для коммутации в цепях переменного тока, так как обладают двухсторонней проводимостью.

Перейдем сразу к достоинствам и недостаткам.

Достоинства данного типа стабилизатора:

  • почти все достоинства от типа приборов описанного выше, кроме дешевизны;
  • симисторы имеют ОЧЕНЬ большой коммутационный ресурс (это главное достоинство) и при правильной эксплуатации могут прослужить до ваших внуков (если их еще нет) или ваших правнуков (если внуки уже есть);
  • гудение трансформатора слышно, но вот громких щелчков уже нет;
  • более высокая устойчивость к загрязнениям - так как нет реле и все относительно закрыто, а трансформатор может поработать и грязным.

Недостатки:

  • решение не дешевое - симисторы и радиаторы к ним стоят существенных денег;
  • ступенчатость регулировки выходного напряжения - тут как и у релейного;
  • максимальная мощность не больше 10 кВА, что меньше чем у релейного.

Еще один тип стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения электромеханический (электродинамический, сервоприводный)

Электромеханический стабилизатор напряжения Подвижный контакт

Схема электромеханического стабилизатора напряжения

Сначала немного теории. Электромеханический стабилизатор состоит из автотрансформатора (АТ) по обмотке которого перемещается, посредством электромеханического привода, щеточный контакт. Электронная схема блока управления (БУ) анализируя состояние сети, перемещает подвижный контакт для формирования необходимого коэффициента трансформации и таким образом обеспечивает стабильное выходное напряжение.

Ну что? Как всегда достоинства и недостатки.

Достоинства:

  • высокая точность регулирования (нет ступеней);
  • высокая нагрузочная способность - второе основное достоинство, однофазные стабилизаторы данного типа могут быть до 30кВА, трехфазные до 100 кВА и более;
  • высокая перегрузочная способность - в отличии от реле, которые могут привариться от перегрузки или от симисторов которые могут сгореть и вывести устройство из строя, электромеханический стабилизатор после перегрузки будет работать, правда может не стабильно, из-за повреждения контакта или обмотки трансформатора.
  • правильная синусоида на выходе - опять же только по сравнению с ИБП.

Недостатки:

  • низкое быстродействие - один из основных недостатков данного типа. ~1s при изменении входного напряжения на ±10%. В то время, когда релейный стабилизатор уже переключится на новую обмотку, в электромеханическом стабилизаторе мотор с подвижным контактом только начнет движение;
  • ограниченный ресурс работы - второй основой недостаток, слишком много подвижных деталей. Износ движущихся частей со временем требует их замены (подвижный контакт придется сменить через 3-5 лет использования, электропривод – через 5-7 лет). Некоторые производители включают в конструкцию стабилизатора два графитовых контакта. Увеличение площади контакта с обмоткой трансформатора повышает надежность устройства.
  • ну и шум - слышно двигатель сервопривода при перемещении контакта при подстройке напряжения;
  • низкая устойчивость к загрязненной среде - электродвигатель и щеточный контакт отличный сборники пыли, что не продавливает им срок службы;
  • ограничение по влажности окружающего воздуха - медь обмотки, под подвижным контактом, при высокой влажности быстро окисляется, что приводит к нестабильной работе устройства;
  • необходимо ежегодное ТО для поддержания устройства в рабочем состоянии.

Следующий тип стабилизаторов напряжения

Инверторный стабилизатор напряжения (стабилизатор напряжения с двойным преобразованием)