Що таке стабілізатор напруги і для чого він потрібен

Стабілізатор напруги 220В - це пристрій, який вирівнює напругу з мережі живлення, до певного значення, і віддає споживачам стабільні 220 вольт, незалежно від стрибків і просадок на лінії. Установка такого приладу забезпечить захист електричних приладів від ненормальних режимів роботи, таких як перепади напруги в мережі і високий або низький його рівень. У цій статті ми розглянемо пристрій і принцип роботи стабілізаторів напруги, а також різновиди даних пристроїв і область їх застосування.

Визначення

Стабілізатор напруги (СН) - це пристрій, призначений для перетворення вхідного нестабільної напруги з електромережі: заниженого, завищеного або з періодичними стрибками, в стабільне за величиною на виході пристрою і підключених до нього електроприладах.

Перефразуємо для чайників: стабілізатор робить так, щоб для підключених до нього приладів напруга завжди було однаковим і близьким до 220В незалежно від того, яким воно надходить на його вхід: 180, 190, 240, 250 Вольт або взагалі плаває.

Відзначимо, що 220 або 240В це стандартна величина для РФ, Білорусі, України і так далі. Але в деяких країнах ближнього і далекого зарубіжжя воно може бути іншим, наприклад 110В. Відповідно «наші» стабілізатори там працювати не будуть.

Стабілізатори бувають різних видів: як для роботи в ланцюгах постійного струму (лінійні і імпульсні, паралельного і послідовного типів), так і для роботи в ланцюгах змінного струму. Останні часто називають «стабілізатори напруги» або просто «стабілізатори 220В». Якщо говорити простою мовою, то такі стабілізатори підключають до електромережі, а вже до нього підключають споживачі.

У побуті СН використовують для захисту як окремих приладів, наприклад, для холодильника або комп'ютера, так і для захисту всього будинку, в цьому випадку потужний стабілізатор встановлюється на введення.

Класифікація

Конструкція стабілізаторів залежить від фізичних принципів, на яких вони працюють. У зв'язку з цим вони поділяються на:

  • електромеханічні;
  • ферорезонансні;
  • інверторні;
  • напівпровідникові;
  • релейні.

За кількістю фаз можуть бути однофазними і трифазними. Великий діапазон потужностей дозволяє випускати стабілізатори як для дому, так і для невеликих побутових приладів:

  • для телевізора;
  • для газового котла;
  • для холодильника.

Так і для для великих об'єктів:

  • промислових агрегатів;
  • цехів, будівель.

Стабілізатори досить енергоефективні. Споживання електроенергії становить від 2 до 5%. Деякі стабілізуючі пристрої можуть мати додаткові захисту:

  • від перенапруг;
  • від перевантажень;
  • від коротких замикань;
  • від перепадів частоти.

Стабілізатори напруги бувають різних типів, кожен з яких відрізняється принципом регулювання. Ці відмінності ми розглянемо далі. Якщо узагальнити принцип роботи і структуру всіх типів, то стабілізатор напруги складається з 2 основних частин:

  1. Система управління - відстежує рівень вхідного напруги і дає команду силової частини збільшити або зменшити його, щоб на виході вийшли стабільні 220В в межах встановленої похибки (точності регулювання). Ця похибка лежить в межах 5-10% і у кожного приладу відрізняється.
  2. Силова частина - в сервопривідних (або сервомоторние), релейних і електронних (симісторних) - це автотрансформатор, за допомогою якого вхідна напруга підвищується або знижується до нормального рівня, а в інверторних стабілізаторах, або як їх ще називають «з подвійним перетворенням» - використовується інвертор. Це пристрій, який складається з генератора (ШІМ-контролер), трансформатора і силових ключів (транзисторів), які пропускають або відключають струм через первинну обмотку трансформатора, формуючи вихідна напруга потрібної форми, частоти і, що найголовніше - величини.

Якщо напруга на вході в нормі, то у деяких моделей стабілізаторів є функція «байпас» або «транзит», коли вхідна напруга просто подається на вихід до тих пір, поки не вийде з заданого діапазону. Наприклад, від 215 до 225 вольт буде включений «байпас», а при великих коливаннях, припустимо, при осіданні до 205-210В - система управління перемкне ланцюг на силову частину і почне регулювання, підвищить напругу і на виході будуть вже стабільні 220В із заданою похибкою .

Плавне і найточніша регулювання вихідної напруги у інверторних СН, на другому місці - сервоприводні, а у релейних і електронних регулювання відбувається поступово, і точність залежить від кількості ступенів. Як згадувалося вище, лежить в межах 10%, частіше близько 5%.

Крім згаданих вище двох частин в стабілізаторі напруги 220В є і блок захисту, а також джерело вторинного електроживлення для ланцюгів системи управління, тих же захистів та інших функціональних елементів.

У той же час схема роботи в простій формі виглядає так:

Коротенько розглянемо, як працюють стабілізатори напруги основних типів.

Релейні

У релейному стабілізаторі регулювання відбувається за рахунок переключення реле. Ці реле замикають певні контакти трансформатора, підвищуючи або знижуючи вихідну напругу.

Контролюючим органом виступає електронна мікросхема. Елементи на ній порівнюють опорна і напруга в електромережі. У разі невідповідності віддається сигнал переключающим реле на підключення підвищують або знижують обмоток автотрансформатора.

Релейні СН зазвичай регулюють електроенергію в межах ± 15% з точністю на виході від ± 5% до ± 10%.

Переваги релейних стабілізаторів:

  • дешевизна;
  • компактність.

недоліки:

  • повільна реакція на коливання напруги;
  • невеликий термін служби;
  • низька надійність;
  • при перемиканні можливі короткочасне відключення живлення приладів;
  • нездатні витримувати перенапруги;
  • шум, клацання при перемиканні.

Сервопривідні

Основні елементи сервостабілізаторов це автотрансформатор і сервомотор. При відхиленні напруги від норми контролер віддає сигнал сервомоторами, який перемикає потрібні обмотки автотрансформатора. В результаті застосування такої системи забезпечується плавне регулювання і точність до 1% від загального діапазону.

У сервопривідного СН один кінець первинної обмотки трансформатора підключений до жорсткого відгалуження автотрансформатора, а другий кінець первинної обмотки підключений до рухомого контакту (графітової щітки), який пересувається серводвигуном. Один висновок вторинної обмотки трансформатора підключений до вхідного джерела живлення, а другий висновок підключений до виходу стабілізатора напруги.

Плата управління порівнює вхідну і опорна напруга. При будь-яких відхиленнях від заданих вступає в роботу сервопривід. Він переміщує щітку по відгалуженням автотрансформатора. Серводвигун буде продовжувати працювати, поки різниця між опорним і вихідною напругою стане рівним нулю. Весь цей процес, від надходження електроенергії поганої якості до виходу стабілізованого струму, проходить за десятки мілісекунд і обмежений швидкістю переміщення щітки сервоприводом.

Сервопривідні стабілізатори напруги виробляють в різному виконанні.

  1. однофазні. Складаються з одного автотрансформатора і одного сервоприводу.
  2. трифазні. Поділяються на два типи. Збалансовані - мають три трансформатора і один сервопривід і один ланцюг управління. Регулювання здійснюється на всіх трьох фазах одночасно.

Використовуються для захисту трифазних електричних апаратів, верстатів, приладів. Несиметричні - мають три автотрансформатора, три серводвігателя і три кола керування. Тобто стабілізація відбувається в кожній фазі, незалежно один від одного. Область застосування: захист електрообладнання будівель, цехів, промислових об'єктів.
Переваги сервопривідних стабілізуючих пристроїв:

  • швидкодія;
  • висока точність стабілізації;
  • висока надійність;
  • стійкість до перенапруг;

недоліки:

  • потребують періодичного обслуговування;
  • вимагають мінімальних навичок налаштування пристрою.

інверторні

Основною відмінністю цього типу СН є відсутність рухомих частин і трансформатора. Регулювання напруги здійснюється методом подвійного перетворення. На першому етапі вхідний змінний струм випрямляється і проходить через фільтр пульсацій, що складається з конденсатора. Після цього випрямлений струм надходить на інвертор, де знову перетворюється на змінний і подається в навантаження. При цьому вихідна напруга стабільно як за величиною, так і за частотою.

У наступному ролику ви дізнаєтеся про принцип роботи одного з варіантів реалізації перетворювача напруги з 12В постійного струму, в 220В змінного струму. Який від инверторного стабілізатора напруги відрізняється в першу чергу вхідною напругою, в іншому принцип роботи багато в чому схожий і відео дозволить зрозуміти як працює цей тип пристроїв:

переваги:

  • швидкодія (найвище з перерахованих);
  • великий діапазон регульованої напруги (від 115 до 300В);
  • високий коефіцієнт корисної дії (більше 90%);
  • безшумна робота;
  • малі габарити;
  • плавне регулювання.

недоліки:

  • зменшення діапазону регулювання при збільшенні навантаження;
  • висока вартість.

Ось ми і розглянули, як працює стабілізатор напруги, для чого він потрібен і де застосовується. Сподіваємося, надана інформація була для вас корисною і цікавою!

Матеріали по темі:

Додати коментар


Захисний код
Оновити