Стабилизатор напряжения представляет собой прибор, который предназначен для нормализации линейного напряжения в электрической сети. Область применения стабилизирующих установок включает квартиры и частные дома, офисные помещения и крупные предприятия, а также другие объекты, на которых эксплуатируются электрические приборы.
Использование стабилизирующих установок защищает чувствительную электронику от поломок вследствие перепадов напряжения, короткого замыкания или перегрузки. Рассмотрим подробнее, что такое стабилизатор, для чего его устанавливают, как устроены и по каким схемам работают выравниватели разных типов.
Назначение стабилизирующего оборудования
У каждого электрического прибора есть такая характеристика, как номинальное рабочее напряжение. Для электрооборудования, которое используется на территории России, это значение равно 220 В (за новым стандартом 230 В). Допустимое отклонение – 5% в большую или меньшую сторону. Если напряжение в сети ниже или выше на 10%, оно считается уже критическим.
Колебание напряжения в электросети может привести к возникновению таких проблем:
- перегрев оборудования;
- повреждение изоляционных оболочек;
- снижение производительности;
- ухудшение функциональности;
- поломка рабочих механизмов устройства;
- сокращение срока службы;
- воспламенение электроприбора и пр.
Любое электрическое устройство нуждается в надежном источнике питания. Но качество электрической энергии в России оставляет желать лучшего. Стабилизирующее оборудование выполняет две важные функции: повышение и снижение входного тока. Правильное напряжение обеспечивает электроприборам нормальную работоспособность, защиту от поломок и преждевременного выхода из строя.
Разновидности стабилизаторов
Стабилизирующие устройства широко применяются в разных сферах человеческой деятельности, поэтому спрос на них стремительно растет. Производители постоянно совершенствуют оборудование, улучшают его эксплуатационные свойства, повышают надежность. Если в прошлом веке применялись преимущественно габаритные и шумные модели, то сегодня можно купить компактный агрегат, который работает тихо, эффективно выравнивает входное напряжение.
Стабилизаторы строятся по типовым схемам, которые различаются физическим принципом выравнивания электроэнергии. Устройства различаются и по другим критериям: конструктивные особенности, размеры и вес, цена. На рынке представлены выравниватели таких типов:
- электромеханические (электродинамические);
- феррорезонансные;
- релейные;
- полупроводниковые;
- инверторные.
Каждый из этих видов имеет свои плюсы и минусы, а также свою сферу применения. Функциональность устройств, их эксплуатационные свойства зависят от того, по какой схеме они построены. При покупке оборудования важно учитывать не только тип стабилизатора, но и качество его исполнения, технические характеристики, наличие и срок гарантии.
Электромеханические
Главный рабочий механизм выравнивателей – автотрансформатор. Также за работоспособность устройства отвечает контакт, выполненный в виде щетки. Некоторые модели комплектуются контактами, которые напоминают по внешнему виду ползунок. Выравнивание напряжения происходит за счет перемещения этого контакта по обмотке трансформатора.
Первые модели этого типа регулировались вручную. В устройствах нового образца регулировка осуществляется автоматически. Входной ток поступает на плату управления, где происходит анализ напряжения. Если обнаружены отклонения, подается сигнал на сервопривод, который перекатывает контакт на сегмент обмотки, где значение тока приближено к номинальному.
Плюсы и минусы
Ключевым достоинством электродинамических стабилизаторов напряжения считается возможность выравнивать ток непрерывно. На выходе получается неискаженная синусоида. Еще один важный плюс – демократичная стоимость моделей. Но при покупке оборудования учитывать следует такие нюансы:
- на срабатывание сервипривода нужно определенное время, потому быстродействие невысокое;
- устройства не рекомендуется использовать для подключения в электросети с сильными перепадами, так как в системе могут возникать кратковременные скачки, что отрицательно сказывается на работоспособности чувствительной электроники электроприборов;
- конструкция оборудования состоит из движущихся элементов, которые подвергаются износу и со временем выходят из строя.
При прохождении сервопривода по виткам катушки могут возникать искры. Работают устройства шумно. Они довольно габаритные и тяжелые, так как внутри много различных узлов и механизмов. Если эксплуатировать стабилизаторы в условиях сниженных температур в течение продолжительного периода, они могут работать со сбоями. Модели этого типа используются в тех случаях, если нет резких скачков в сети. Их устанавливают в гаражах, подсобных и хозяйственных помещениях, небольших мастерских и пр.
Хорошим примером качественного стабилизатора является модель RUCELF SDF.II-12000-L. Устройство покупают для установки в загородных домах, административных учреждениях, офисах. Мощность стабилизатора – 10 000 Вт. Напряжение на выходе – 220 В. Диапазон рабочих напряжений: от 110 до 275 В. Здесь установлена естественная система охлаждения. Тепловая энергия отводится через отверстия на корпусе. Качество сборки отличное. Благодаря современному стильному дизайну устройство впишется в любой интерьер.
Феррорезонансные стабилизаторы
Первыми на рынке появились именно феррорезонансные стабилизаторы. Оборудование применяли преимущественно для защиты ламповых ТВ и другой техники от перепадов напряжения. В конструкции отсутствует автотрансформатор. Модели работают на самых простых электронных схемах. Принцип действия основан на эффекте феррорезонанса, при котором происходит электромагнитная связь между двумя дросселями (один с ненасыщенным, другой с насыщенным сердечником).
Феррорезонансные стабилизаторы характеризуются такими преимуществами:
- надежная конструкция практически неубиваемая;
- безотказная работа в течение продолжительного периода;
- устойчивость к температурным перепадам, влаге;
- быстрое срабатывание;
- плавная регулировка входного сигнала.
Недостатков больше, поэтому особой популярностью модели этого типа сегодня не пользуются. Работают устройства шумно, что создает определенный дискомфорт. Выделяется большое количество тепловой энергии, установки часто перегреваются. Также к минусам относят низкий КПД, незначительный диапазон рабочих напряжений.
Технически устаревшие устройства всё еще применяются для выравнивания напряжения в тех сетях, в которые подключена такая же техника старого образца. Их можно встретить в гаражах и подсобных помещениях. Для квартир и частных домов покупать модели этого типа нецелесообразно, так как они габаритные и шумные.
Релейные стабилизаторы
Релейные выравниватели функционируют по схеме ступенчатой стабилизации. Обмотки переключаются самостоятельно, останавливаясь на той, где значение напряжения приближенное к требуемому. При срабатывании реле повышается или снижается входное напряжение. За управление отвечает специальный блок, который отслеживает напряжение, и активизирует степень стабилизации в зависимости от входного тока.
Преимущества стабилизаторов:
- хорошее быстродействие (10-20 мс);
- простая конструкция, в которой отсутствуют технологически сложные элементы;
- нетребовательность к обслуживанию;
- ремонтопригодность;
- стойкость к коротким замыканиям, перегрузкам;
- отличная эргономика и небольшой вес;
- работают в условиях низких температур.
Ключевым минусом считается не плавное, а ступенчатое выравнивание входного сигнала. При переключении ступеней мигают лампочки. Это влияет на точность стабилизации. Область применения оборудования этого типа включает гаражи, дачи. В частных домах, где много чувствительных электроприборов, такие стабилизаторы устанавливают реже. Чтобы поддерживать работоспособность выравнивателя на высоком уровне, необходимо обеспечить ему правильный уход и обслуживание, регулярно осматривать корпус на предмет наличия повреждений.
Популярностью пользуется релейный стабилизатор RUCELF SRW II-12000-L. Устройство предназначено для применения в однофазных сетях. Мощность агрегата – 10 000 Вт, поэтому можно подключать большое количество электроприборов. Диапазон фазного линейного напряжения колеблется в пределах от 110 до 270 В. Управление осуществляется за счет высокоточного микропроцессора. Модель привлекает современным эргономичным дизайном, компактными габаритами. Стабилизатор оснащен информативным дисплеем, на котором отображаются рабочие параметры. Средняя цена модели – 20 000 рублей.
Стабилизатор на тиристорах
Тиристорные стабилизаторы функционируют на базе модернизированного дискретного принципа выравнивания электрической энергии. Конструктивно они имеют много сходств с релейными устройствами. Различаются только тем, что здесь обмотки трансформатора переключаются не силовыми реле, а полупроводниками. Это позволяет повысить точность стабилизации, а также снизить уровень шума.
В конструкции исполнительных блоков, построенных на основе полупроводников, нет механических элементов. Стабилизатор мгновенно реагирует на изменение входного сигнала. Задержка составляет доли секунды. Работают стабилизаторы на тиристорах практически бесшумно. Рассмотрим и другие преимущества оборудования этого типа.
- Большой срок службы. Внутренние механизмы устойчивы к механическому износу.
- Выравниватель стабилизирует напряжение в диапазоне от 130 до 260 В.
- Высокий КПД. Модели потребляют мало энергии благодаря своей простой конструкции, отсутствии движущихся элементов.
Кроме того, тиристорные стабилизаторы характеризуются компактными размерами, весят мало, не занимают много места в помещении, подходят для эксплуатации в широком температурном диапазоне.
Недостатки тоже есть. Как и в релейных, здесь имеет место ступенчатый принцип регулировки входного сигнала. Задержка минимальная, но всё же она есть. Идеальной синусоиды достичь очень трудно, не исключены незначительные искажения. Выравниватели чувствительны к перегрузкам.
Стабилизаторы на симисторах
Симисторы – разновидность тиристоров, поэтому принципиально работа таких стабилизаторов от рассмотренных выше не сильно отличается. В тиристорных моделях для одной фазы подключается параллельно два полупроводника. В этих же устройствах нет необходимости использовать два элемента, так как симисторные полупроводники пропускают сигнал в обоих направлениях.
Симисторы нуждаются в дополнительной защите, они более чувствительны по сравнению с тиристорами к перепадам напряжения. Но электронная схема здесь проще. Основные плюсы симисторных стабилизаторов:
- работа не сопровождается характерными щелчками;
- быстрое срабатывание (задержка не превышает 20 мс);
- КПД достигает 98%;
- устойчивость к внешним воздействиям;
- срок службы превышает 10 лет.
Приборы устойчивы к перепадам температур, но их лучше не монтировать в помещениях с высоким уровнем влажности. Ступенчатый принцип выравнивания отрицательно сказывается на точности стабилизации. По сравнению с релейными симисторные стабилизаторы стоят больше. К таким агрегатам не желательно подсоединять чувствительное оборудование. Для использования на даче или в загородном доме они подходят.
Инверторные стабилизаторы
Самыми технологичными и удобными в использовании считаются инверторные стабилизаторы. Появились на рынке они сравнительно недавно, но уже успели завоевать большую популярность, несмотря на высокую стоимость. Производители начали выпускать инверторы в 2000-х годах.
Принцип работы инверторов похож на механизм действия онлайновых источников бесперебойного питания. В основе – технология двойного преобразования электроэнергии. Устройство превращает переменный входной сигнал в постоянный, подает его на инвертор. Полученное напряжение преобразовывается в переменное, но уже стабилизированное. Модели этого типа отличаются от другого оборудования по ряду критериев. В их конструкции нет автоматического трансформатора и каких-либо еще подвижных элементов, поэтому они считаются более надежными и функциональными. Выглядит устройство как небольшая коробка, устанавливается на вертикальных и горизонтальных поверхностях.
Достоинства инверторных стабилизаторов:
- расширенный диапазон рабочих напряжений (от 90 до 310 В);
- регулировка осуществляется по бесступенчатой технологии;
- большой рабочий ресурс и незначительный вес за счет отсутствия в конструкции трансформатора и движущихся деталей;
- мгновенное срабатывание;
- фильтрация высоких частот;
- идеальная синусоида на выходе.
Недостатки тоже есть – это высокая стоимость. Но, учитывая великолепные эксплуатационные свойства, надежность и функциональность оборудования, цена полностью себя оправдывает. Инверторы часто покупают для использования в частных домах, квартирах, офисах и пр.
Качественные инверторы выпускаются российской компанией Штиль. Популярностью пользуется модель Штиль IS1120RT. Устройство отлично подходит для применения в больших частных домах, квартирах, офисных помещениях. Мощность – 16 000 Вт. Выравниватель обеспечивает чувствительным электроприборам защиту от перепадов напряжения. Дисплей и световые индикаторы позволяют контролировать рабочие параметры. Диапазон рабочих напряжений: от 90 до 310 В. Стабилизатор мгновенно реагирует на отклонения, обеспечивая идеальную синусоиду на выходе.
Гибридные
Гибридные стабилизаторы напряжения построены с использованием разных топологий. Наиболее популярные электродинамические модели с реле и релейные выравниватели с симисторами. В первом случае сочетание технологий позволило улучшить быстродействие и расширить диапазон входных напряжений, во втором – улучшить функциональность релейного оборудования.
Гибридные стабилизаторы выдают напряжение 220В. Их применяют для выравнивания сигнала в сети, к которой подключены такие приборы:
- котлы отопления;
- сплит-системы;
- компьютерная техника и пр.
По сравнению с обычными гибридные выравниватели более практичны и надежны. Стабилизаторы напряжения перед поступлением в продажу проходят многочисленные тесты и испытания, в ходе которых подтверждается их работоспособность. Хорошо себя зарекомендовали такие модели: Энергия Гибрид, Вольт Инжениринг Гибрид.
Выбор стабилизатора напряжения
Перед тем как купить стабилизирующее оборудование, ознакомьтесь с тем, какие бывают модели, по каким характеристикам они различаются. Назначение устройств этого типа – выравнивание сигнала в электросети, защита бытовой техники и других электроприборов от поломок вследствие короткого замыкания и скачков напряжения. Чтобы правильно подобрать модель, учитывайте цели применения. Рассчитайте суммарную мощность потребителей, определитесь со схемой работы оборудования. Также важно внимательно изучить технические характеристики устройств, сравнить цены, почитать отзывы.
