Стабилизатор напряжения: правила выбора

Виды стабилизаторов постоянного тока

В практике применяется два вида стабилизаторов, работающих на постоянном токе — линейный и импульсный. Ниже рассмотрим каждый из типов более подробно.

Линейный

Такие устройства представляют собой делители напряжения.  С одной стороны (на вход) аппарата приходит меняющееся U, после чего оно стабилизируется и поступает к выходу с плеча делителя. Поддержание U в требуемом диапазоне происходит путем изменения параметра R (сопротивления) одного из плеч делителя.

Если разница U на входе и выходе существенна, КПД линейного стабилизатора снижается из-за потерь на тепло. Вот почему регулировочный элемент монтируется на специальном радиаторе, имеющем достаточную площадь для эффективного охлаждения.

Линейные устройства бывают двух видов (по типу включения) — с последовательным и параллельным подключением нагрузки. Кроме того, они делятся на два типа — на параметрические и компенсационные.

В первом случае принцип действия построен на использовании участка вольтамперной характеристики, где сопротивление дифференциального типа минимально в большом диапазоне токов нагрузки.

Второй тип приборов (компенсационный) подразумевает наличие обратной связи, когда выходное U сравнивается с эталонным показателем. Далее берется разница, из которой и создается сигнал для подачи на элемент регулировки.

Импульсный

Особенность импульсных устройств заключается в подаче тока на элемент, аккумулирующий энергию (дроссель или емкость) путем создания кратковременных импульсов (формируются с помощью электронного ключа).

Пока упомянутый узел находится в закрытом состоянии, происходит передача напряжения на выход стабилизирующего аппарата. Использование дросселя в роли накопителя позволяет менять U на выходе.

Преимущество импульсной модели заключается в большом КПД, благодаря работе в режиме ключа. Из минусов стоит выделить сложность организации и наличие помех.

В зависимости от схемы и режима ключевого управления выделяется пять видов импульсных стабилизаторов — инвертирующий (изменение полярности на выходе), повышающий, понижающий, с функций понижения и повышения, а также универсальный аппарат (совмещает опции перечисленных выше моделей).

Типы стабилизаторов

Еще одним немаловажным параметром при выборе стабилизатора является его тип. На данный момент в магазинах широко представлены электромеханические и электронные (тиристорные, симисторные, релейные) стабилизаторы.

Электромеханические стабилизаторы

В основе данного типа лежит сервопривод и автотрансформатор. Плата управления отслеживает входное напряжение и в зависимости от ситуации передает сигнал на сервоприводный двигатель. Электродвигатель перемещает токосъемные щетки вдоль обмотки автотрансформатора, тем самым регулируя напряжение.

Такая схема позволяет плавно регулировать напряжение, обеспечивает более высокую точность стабилизации, на выходе имеем отсутствие помех и искажения сигнала, устойчивость к перегрузкам.

Из недостатков данного типа стоит отметить низкое быстродействие в случае резких перепадов напряжения, изнашивание щеток. В настоящее время в магазинах продаются электромеханические стабилизаторы, в которых вместо щеток используются ролики, которые намного более долговечны.

Электронные стабилизаторы

Независимо от того, релейные ли это, тиристорные или симисторные стабилизаторы, принцип действия всего класса электронных стабилизаторов примерно одинаков. Он основан на ступенчатой регулировке напряжения путем переключения обмоток автотрансформатора с помощью силовых ключей (реле, тиристоров, симисторов). Точность стабилизации зависит от количества ступеней. Чем больше ступеней , тем точность стабилизации выше.

К достоинствам электронных стабилизаторов можно отнести высокую скорость стабилизации, возможность стабилизировать напряжение в широком диапазоне, небольшие габариты и вес, высокое КПД.

Из недостатков стоит выделить невысокую точность регулирования выходного напряжения у релейных стабилизаторов. Симисторные этого недостатка практически лишены, но их цена на порядок выше релейных.

Кроме всего прочего при выборе стабилизатора обращайте внимание на такой параметр как диапазон входного напряжения. Для того, чтобы понять какой диапазон подходит, нам надо знать пиковые значения отклонений сетевого напряжения

Для этого придется воспользоваться мультиметром и в течении пары недель замерять напряжение в доме в разное время суток. Желательно выбирать более широкий диапазон, так как в зимний и летний периоды отклонения сетевого напряжения будут неодинаковы.

Из других полезных характеристик стабилизаторов напряжения стоит отметить:

• Время отклика на изменение входного напряжения (чем выше, тем лучше)
• Наличие режима «байпас» (режим обхода) — при переключении в режим «байпас» происходит коммутация входного сигнала в обход функциональных блоков прямо на выход, таким образом исключая работу всего стабилизатора. Это бывает полезно, если мощность используемой нагрузки больше мощности стабилизатора, напряжение в сети стабильно и не выходит за рамки, в случае неисправности стабилизатора.
• Наличие на входе и выходе стабилизатора напряжения фильтров подавления импульсных помех. Это полезная функция, которая защитит электроприборы от помех в радиочастотном диапазоне.
• Перегрузочная способность — способность выдерживать кратковременные перегрузки от электроприборов, имеющих высокие пусковые токи.

В завершении хотел бы сказать, что правильный выбор стабилизатора напряжения — не самый простой вопрос и подходить к нему надо грамотно и взвешенно, все таки техника довольно дорогостоящая. Если у вас есть какие-то сомнения или что-то непонятно, то лучше обратитесь к специалисту.

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения по мощности

Выбор мощности стабилизатора напряжения при покупке, одна из важнейших задач, выполнив правильно которую вы обеспечите себе и технике спокойную долгую жизнь.

Для начала, несколько общих рекомендаций перед выбором стабилизатора.

• посмотрите какой вводной автомат у Вас на фазе. Это косвенно определяет уровень нагрузки разрешенной для Вашего объекта (дома). Нет смысла брать существенно выше номинал по мощности. Например у Вас 25 А автомат. То есть ограничение по мощность 25А*220В=5500 ВА то есть можно взять 5000 ВА или 8500 ВА стабилизатор, нет смысла брать больше. Кроме того, появляется вероятность выключения вводного автомата при включении мощного стабилизатора (высокие пусковые токи стабилизатора, в котором всегда присутствует трансформатор, “выбивают” автомат).
• Посчитайте суммарную нагрузку всех приборов. Разделите ее на две части – с двигателями и без. Это необходимо сделать для того, чтобы учесть правильно пусковые и реактивные токи

Приблизительные мощности бытовых электроприборов приведены в Таблице 1:

Таблица 1. Номинальная потребляемая мощность бытовых приборов.

Вольт-Амперы и Ватты – в чем разница?

Для всех приборов без двигателя мощности просто суммируются, а мощность указанную на приборах с двигателями в Вт, нужно увеличить на 30-40%, чтобы получить её в Вольт-Амперах (ВА). Для чего это нужно? Дело в том, что у приборов, имеющих в своем составе индуктивности (трансформаторы, электродвигатели) мощность, выраженная в Ваттах, меньше, чем мощность, выраженная в Вольт-Амперах в cosφ раз. cosφ (косинус фи, меньше либо равен 1) – это поправочный коэффициент, учитывающий реактивную составляющую, возникающую из-за индуктивных элементов. Обычно он указывается на корпусе прибора, но если его нет, то его можно принять 0,7 – 0,8.

Можно записать такое правило:

Вт=ВА * cosφ

В Вольт-Амперах измеряется полная мощность, которая состоит из активной и реактивной составляющих. Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт), и всегда равна или меньше реактивной мощности (ВА).

Маркетологи, чтобы представить товар в выгодном свете, потребляемую мощность электроприборов указывают, как правило, в Вт (это меньше, чем в ВА), а мощность таких приборов, как генераторы и стабилизаторы, указывают в ВА, чтобы казалось больше.

Пусковые токи

Есть еще понятие пусковых токов, это когда в момент включения устройство требует такого количества энергии, которое в несколько раз превышает потребляемую энергию в штатном режиме.

В Таблице 2 приведены средние пусковые токи на электроприборы.

Таблица 2. Пусковые токи потребителей электроэнергии.

При покупке стабилизатора нужно учитывать пусковые токи только у приборов последней строчки Таблицы 2, поскольку они имеют большую длительность. Короткими пусковыми токами можно пренебречь.

Нужно учесть, что пусковые токи не действуют одновременно, и для их учета можно взять самый мощный прибор. Хотя, бывают моменты, когда при включении питания к сети подключаются сразу все приборы. Это очень вредно не только для стабилизатора, но и для электропроводки вообще. Поэтому, подавая питание, включайте приборы по очереди, это можно делать групповыми автоматами.

Нормы качества сетевого напряжения

Все бытовые приборы в наших домах выпускаются с характеристиками, соответствующими стандартам в области электропитания.

• Российский ГОСТ 13109-97 регламентирует бытовое электропитание по таким параметрам:
• уровень входного напряжения — 220В ± 5% с предельным отклонением ± 10%
• частота — 50 ± 0,2 Гц с предельным отклонением ± 0,4 Гц
• коэффициент несинусоидальности — до 8% с предельным отклонением до 12%.

Конечно, в зависимости от страны, стандарты могут отличаться. Например, в США в розетках не 220 вольт, а 110.
Но производимая в каждой конкретной стране техника должна соответствовать принятым в ней стандартам.
И она соответствует. Но есть другая проблема. Далеко не всегда параметры сети находятся в полном соответствии с заданным стандартом.
Вот возьмём нашу прекрасную страну. Какие объективные причины препятствуют соблюдению ГОСТа в области электропитания?
Прежде всего, это техническое несовершенство отечественных электросетей, старые трансформаторные подстанции, рост нагрузки на электросети со стороны населения отдельных коттеджных поселков, дачных районов.
Да, в отдельно взятой Москве вполне благополучная обстановка с соблюдением ГОСТа 13109-97.
Но давайте отъедем дальше. Даже совсем недалеко, за МКАД, в какой-нибудь поселок Раменского района (наша комапания «Стабы.ру» часто там устанавливает стабилизаторы).
Что мы там увидим? Что у многих жителей стоят стабилизаторы напряжения. Причем не на отопительные котлы, для которых стабилизатор является обязательным атрибутом даже в крупных городах.
Установлены стабилизаторы на весь дом. Совсем не от хорошей жизни. Просто интенсивная застройка Подмосковья увеличивает нагрузку на местные электросети.
Где-то успевают менять трансформаторы, а где-то они стоят еще с прошлого века.
В этом случае напряжение просаживается и ни о каком соблюдении стандарта уже речь не идёт.
И низкое и высокое напряжение негативно влияет на работу электроприборов
(стиральные машины, компьютеры, холодильники, микроволновые печи, насосы, электрокотлы, системы охраны и т.п.).
Избавиться от возможных финансовых потерь из-за поломки электрооборудования, можно с помощью включения стабилизаторов напряжения.
Они подключаются последовательно между токоприемником, бытовым прибором и электросетью.
Требования к регулируемым стабилизаторам определяются тем же ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома

Выбор стабилизатора напряжения следует начинать с его типа. Во-первых, они бывают сетевыми и магистральными. Сетевые работают от розетки и стабилизируют напряжение для одного-двух подключенных устройств. Магистральные — подключаются прямо к проводке и защищают всю электросеть в доме. В случае частного дома имеет смысл вести речь о покупке магистрального стабилизатора.

Магистральные стабилизаторы делятся на несколько видов.

Ступенчатые стабилизаторы

Ступенчатые стабилизаторы разделяются на релейные и электронные.

Релейный стабилизатор содержит трансформатор, обмотки которого замыкаются с помощью программно управляемых реле. При переключении происходит повышение или понижение напряжения. Релейные стабилизаторы компактные, имеют широкий диапазон изменения напряжения, выдерживают длительную перегрузку в сети, работают даже в условиях низких температур, бесшумно и очень долго — до 10 лет. А стоят при этом недорого, так что очень широко применяются в быту.

Например, это стабилизаторы Ресанта:

Электронный стабилизатор вместо реле использует микроэлектронные компоненты, которые способны замыкать обмотки — ключи-тиристоры. По сигналу с управляющей платы они включаются и выключаются с определенной периодичностью, тем самым регулируя напряжение.

Электронные стабилизаторы имеют более высокую точность регулировки напряжения, более эффективно поддерживают мощность тока в сети при стабилизации (тогда как при переключении реле свет может «моргать») и также работают совершенно бесшумно. Однако, они имеют большие габариты и вес, а также стоят дорого.

Среди популярных марок — например, БАСТИОН:

Электромеханические стабилизаторы

Электромеханические стабилизаторы разделяются на собственно электромеханические, электродинамические и гибридные.

Электромеханический стабилизатор имеет графитную щеточку с сервоприводом, которая переключает количество витков обмотки трансформатора, тем самым повышая или понижая напряжение. Эти стабилизаторы имеют широкий диапазон входных напряжений, устойчивы к перегрузкам и искажениям тока на входе. Но зато у них недолгий срок работы — через 3-4 года угольная щеточка уже подлежит замене. Кроме того, он плохо работает в условиях низких температур и высокой влажности, а при стабилизации на долю секунды раздаются характерные щелчки. Стоят они намного дешевле электронных, но куда дороже релейных.

Популярные модели таких стабилизаторов выпускает, к примеру, RUCELF: 

Электродинамические стабилизаторы — это подвид электромеханических стабилизаторов, в которых вместо щеточки переключения используется специальный ролик, который практически не изнашивается. Таким образом, они лишены главного недостатка элекромеханических стабилизаторов — быстрого выхода из строя, при этом сохраняя их достоинства.

К сожалению, это самый дорогой вид стабилизаторов. К этому виду относятся, к примеру, итальянские стабилизаторы ORTEA:

Гибридные стабилизаторы представляют собой комбинацию между электромеханическим и релейным стабилизатором. В них применяется и замыкание обмоток при помощи реле, и переключение количества витков, что позволяет объединить достоинства двух типов и побороть недостатки — к примеру, невозможность работы при низкой температуре.

Такие стабилизаторы стоят примерно как электронные — то есть, недешево. Например, их делает фирма Энергия:

Стабилизаторы с двойным преобразованием

Предыдущие типы стабилизаторов принимают на входе переменный ток из сети и выдают на выходе переменный ток. Стабилизаторы с двойным преобразованием сначала преобразуют переменный ток в постоянный, который питает инвертор, на выходе опять отдающий переменный ток — но со стабильным напряжением 220 В, частотой 50 Гц и синусоидальной формой.

Такой правильный, «выхолощенный» от всех помех ток — главное преимущество стабилизаторов с двойным преобразованием: он безопасен для питания любой техники, поэтому их рекомендуют для дорогостоящего оборудования. Недостаток — низкий коэффициент полезного действия: слишком много пустого расхода электроэнергии.

У стабилизаторов с двойным преобразованием широкий разброс цен. Например, вот такой стабилизатор Штиль относительно недорог:

Как выбрать стабилизатор для дачи? Для сезонного дачного домика наиболее рентабелен обыкновенный релейный стабилизатор. Но если вы живете в частном доме постоянно, и у вас есть отопление, можно задуматься об одной из электромеханических моделей. А если у вас, к тому же, дорогая бытовая техника, то и устройство с двойным преобразованием не будет лишним.

Лучшие электронные стабилизаторы напряжения

Электронные стабилизаторы бывают тиристорными или симисторными. Они отличаются высоким КПД, быстро реагируют на перепады напряжения. Пользователи выбирают эти устройства за бесшумную работу. Эксперты рекомендуют присмотреться к следующим моделям.

Lider PS15W-50 (12 кВт)

Рейтинг: 4.9

Лидером категории выступает тиристорный электронный стабилизатор от бренда Lider, который обладает номинальной мощностью 12 кВт, но кратковременно способен поддерживать устройства на 15 кВт. Система состоит из трех блоков с принудительным охлаждением, которые функционируют с нулевым уровнем шума. Это актуально, если рядом с ним расположено рабочее место. Еще техника примечательна точностью стабилизации 4.5%, а значит даже лампочка не будет мигать во время корректировок. Производитель разрешает устанавливать аппаратуру в помещениях с влажностью 98%. Еще электроника не чувствительна к холоду и хорошо переносит температуру -40…+40 градусов.

Стабилизатор выделяется способностью «вытягивать» нормальное напряжение для работы электроприборов из входящих 128 В. Интересен товар и в случае слишком высоких скачков, например на уровне 320 В. Все остальные устройства просто разомкнут цепь, а этот продолжит работать. Это идеальный вариант для подачи стабильного напряжения в серверные и другие помещения с чувствительной аппаратурой.

• диапазон 12-15 кВт;
• регулирует от 128 до 320 В;
• точность стабилизации 4.5%;
• нулевой уровень шума.

• очень высокая стоимость;
• масса 78 кг;
• огромные блоки занимают достаточно места.

Энергия Classic 7500

Рейтинг: 4.8

Электронный стабилизатор Энергия Classic 7500 прекрасно справляется с низким порогом напряжения (60 В). В этом параметре у него нет конкурентов среди аналогичных приборов. Проигрывает модель победителю рейтинга в мощности (5,25 кВт) и времени отклика (20 мс). Высокую точность стабилизации (5%) аппарату обеспечивает 12-ступенчатая система. Благодаря продуманной конструкции производителю удалось довести КПД до отметки 98%. Модель предназначена для настенного крепления, ее вес составляет 20 кг. А вот работать стабилизатор может только в отапливаемом помещении, где температура не опускается ниже +10С.

Отечественная разработка получила от пользователей много положительных отзывов. Потребители довольны долговечностью модели и большим входным диапазоном напряжений.

Как подобрать стабилизатор напряжения

При покупке стабилизатора напряжения обратите внимание на следующие характеристики:

Традиционно, привожу перечень рассматриваемых моделей в таблице:

О сервисе и доп. опциях

И еще один совет, не упомянутый в статьях выше

Обращайте внимание на уровень сервиса, гарантийного и послегарантийного обслуживания, на дополнительные опции стабилизатора. Например, это может быть встроенный байпас или дополнительная защита от импульсных перенапряжений

Встроенная в стабилизатор молниезащита спасет подключенные электроприборы от поломки при попадании молнии в сеть.

Если вы живете в небольшом городе или планируется установить стабилизатор на даче,
то убедитесь, что недалеко от вас находится сервисный центр по обслуживанию и ремонту выбранной марки.
Как правило у крупных и уважающих себя производителей имеется развитая сеть сервисных центров.
Читаете отзывы покупателей на специализированных форумах, Яндекс-маркете.

Советы по выбору от ГК «Полигон»

Ну и наконец основные идеи из последней, 7-й статьи, под привычным названием «Как выбрать стабилизатор напряжения?».
Питерский производитель однофазных и трёхфазных стабилизаторов марок Каскад из Сатурна, как и большинство других производителей, рекомендуют
выбирать стабилизатор по типу сети и с учетом мощности нагрузки.
Также рекомендует учитывать уровень надежности устройства.
По мнению, ГК «Полигон» отдать предпочтение лучше релейным или электромеханическим стабилизатором.

Примечательно, что именно такие типы стабилизаторов и выпускаются этим производителем.

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.

Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель. При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.

Как выбрать стабилизатор напряжения: основные характеристики

Конечно, определяющей характеристикой, на которую нужно смотреть в первую очередь при выборе гаджета, это его мощность. Рассчитать ее очень просто – нужно суммировать мощности всех электроприборов, подключаемых к сети. Но тут стоит учесть два нюанса. Во-первых, если речь идет не о настольной лампе или радио, а о насосной станции или станке, то есть приборах с высокими пусковыми токами, запас мощности должен быть больше суммы мощностей минимум в три раза. Во-вторых, даже если к сети подключены только лампочки, стоит брать прибор с запасом мощности хотя бы в 20%. А вдруг вы захотите включить в розетку ноутбук, и при этом случиться скачок напряжения? Поэтому запас всегда должен быть.

Второй важный параметр – это фазность. Выбирается фазность прибора по количеству фаз в сети, то есть однофазный – для сети с одной фазой на 220 вольт, а трехфазный – для сети на 380 вольт. Трехфазный вариант существенно дороже, поэтому, если к сети с тремя фазами подключены приборы на одну фазу, то можно схитрить и поставить три однофазных стабилизатора – на каждую из фаз по одному. Это будет выгоднее.

К другим важным параметрам можно отнести следующие:

• активная нагрузка – нагрузка, которую оказывают на сеть приборы, дающие свет или тепло. Активная нагрузка есть у утюга, обогревателя, электрической варочной поверхности и даже лампочки. Измеряется она в киловаттах и при выборе стабилизатора суммируется;
• реактивная нагрузка – нагрузка от индуктивных и емкостных устройств, то есть от электродвигателей и других подобных приборов. Если вам нужно посчитать общую мощность такого электроприбора, то для этого нужно суммировать активную и реактивную;
• диапазон напряжений – чем он больше, тем надежнее, но не всегда имеет смысл переплачивать, покупая модель с самым широким диапазоном. Особенно это актуально, если речь идет о более-менее стабильной электросети. Чтобы понять, какой диапазон вам нужен, достаточно просто замерять напряжение в сети несколько дней подряд пару раз в день. К слову, тут также стоит учитывать, что на некоторых моделях указывается диапазон входного напряжения и предельный диапазон. Вторые цифры – это пороговые значения, после преодоления которых стабилизатор просто отключает питание электроприборов;
• точность – максимальное отличие исходящего напряжения от золотых 220 вольт. Допустимый уровень точности составляет плюс-минус 7% от номинала, но лампочки начинают мигать, если точность выше 3%. Чем выше точность, тем меньше заметны скачки напряжения, если объяснять по-простому;
• тип монтажа – стабилизаторы различают настенные и напольные. Первые монтируются на стену, вторые ставятся на пол. Выбирая тип монтажа прибора, стоит учитывать, что влажные, пыльные или грязные места – не лучший выбор для устройства, работающего с электричеством. А электромеханические модели еще и не переносят мороз, поэтому не стоит устанавливать их на улице или просто в неотапливаемом помещении.

Интересная, но необязательная функция, которую можно учитывать при выборе стабилизатора напряжения для дачи или дома, это наличие дисплея. На нем отображается входное и выходное напряжение, нагрузка и другие данные, которые будут для вас совершенно бесполезны, если вы не разбираетесь в электротехнике.

Кстати, если вы купили стабилизатор напряжения, то не стоит включать паранойю и подключать к нему абсолютно все электроприборы. Постоянное напряжение для стабильной работы нужно холодильнику, телевизору, компьютеру, телефону и лампочкам, а вот обогреватель нормально работает и при скачках напряжения. Более того, если подсоединить к прибору мощное устройство типа электросварочного аппарата, то оно может привести к срабатыванию защиты и отключению тока в принципе. Если нужно защитить, например, только холодильник с телевизором, то оптимальным выходом станет покупка двух сетевых стабилизаторов вместо одного магистрального.