Меню

Электронное управление стабилизатора напряжения

Электронный стабилизатор – что собой представляет

Стабилизатор напряжения – это важное и полезное устройство для безопасности вашего дома. Современный рынок предлагает огромный выбор стабилизаторов в зависимости от характера сети, принципа действия устройства. По мере развития технологии конструкции аппаратов не перестают видоизменяться. Самым совершенным на сегодня является электронный стабилизатор. Многих волнует вопрос, чем он отличается от остальных типов регуляторов. Попытаемся дать ответ на этот вопрос.

Преимущества электронных стабилизаторов заключаются в следующем:

  1. В силу своей погрешности выдают ровную синусоиду на выходе.
  2. Работают тихо, не издавая никаких шумов. Даже при высокоскоростном изменении напряжения признаков переключения коммутационных элементов неслышно, поэтому можно устанавливать практически в любом помещении, даже в спальне.
  3. На светотехническом оборудовании каждое переключение никак не отражается, то есть лампочки светятся не мигая.

Это видимые и слышимые отличия. Что качается внутренних особенностей, то электронный прибор оснащен начинкой, на первый взгляд, как и у его релейного предшественника:

  • торроидальный трансформатор,
  • плато управления.

Только в качестве переключателей используются не реле, а электронные ключи. Торроидальный трансформатор в электронных стабилизаторах напряжения применяется многоступенчатый.

В зависимости от предназначения прибора различают конструкции с 7, 9, 12, 16 или 36 ступенями, причём, чем их больше, тем меньше погрешность напряжения на выходе. Самыми распространёнными являются 9 и 12-ти ступенчатые модели, представленные почти у всех производителей. Применение таких моделей вполне достаточно для обычной сети без резких скачков (от 300 до 100 В).

Рассмотрим для примера принцип действия 12-ти ступенчатого аппарата. В подобной конструкции используется семь обмоток. Самые внимательные зададутся вопросом: почему семь, если стабилизатор 12-ти ступенчатый. Постараемся объяснить в виде образного примера, чтобы был понятен, хотя бы смысл.

Итак, в наличии существует семь ступеней:

  • средняя пограничная ступень, через которую подаётся напряжение;
  • три понижающих и три повышающих напряжение ступеней в пределах заявленной погрешности.

С помощью электронного плата происходит регулировка в соответствии с необходимой степенью понижения или повышения напряжения. В зависимости от того, как скомбинированы электронные ключи между собой, получаются 12 ступеней.

Как правильно подобрать электронный стабилизатор напряжения?

Электронные стабилизаторы напряжения делятся на розеточные приборы локального типа и устройства общего назначения с клеммным подключением. Кроме этого регуляторы классифицируются по нескольким важным признакам:

  1. По мощности. Для дома ориентироваться нужно на номинальную мощность аппарата от 7 кВа и выше исходя из суммарной мощности потребления. Для квартиры старой постройки обычно рассматривают варианты в диапазоне 5-7 кВА. Бывают случаи с трёхфазным вводом и нужен регулятор мощностью 15-20 кВа на каждую фазу, что, как правило, характерно для новостроек.

Если у вас среднестатистическая дача, то вам хватит прибора тоже порядка 5 кВа. О больших же дачных домах можно только мечтать, поэтому этот случай здесь рассматривать не будем.

Для маленьких офисов достаточно будет стаба в 7 кВА, для больших – примерно в пределах 15-20 кВа.

Поделимся небольшим секретом по расчёту оптимальной мощности устройства. Среднее сетевое напряжение на входе нужно умножить на номинал автомата защиты стабилизатора и умножить на коэффициент 0,8. Например, 170 В* 40 А* 0,8 = 5,44 кВт. Для такой мощности нужно покупать прибор порядка 9 кВА.

  1. По диапазону напряжений. Предположим, вам известен уровень нестабильности сетевого напряжения. Следует посмотреть на рабочий диапазон стабилизации прибора. Если входящее напряжение вписывается в эти пределы, значит, этот вариант можно рассматривать как подходящий для применения.
  2. По бренду. При выборе прибора не стоит внедряться в то, какие ключи в приборе используются, симисторные или тиристорные. Главное, чтобы был стабилизатор электронный. В данном вопросе скорее важно имя бренда, которым производитель и официальный дилер дорожит. Кстати, при покупке изделий от известных фирм обязательно будут предложены либо бесплатная доставка, либо бесплатная установка. В этом есть, бесспорно, свой плюс.
  3. По количеству фаз на вводе жилья. Это свойство сети непременно следует учитывать при выборе устройства. Обычно для дома с тремя вводными фазами рекомендуется ставить три однофазных стабилизатора. Конечно, это при условии, что нет трёхфазных потребителей – станков, тепловых насосов и т. д. При замене сломанного прибора, остальные будут продолжать стабилизировать.
  4. По способу подключения установки. В основном все стабилизаторы универсального настенно-напольного типа. Можно вертикально ставить или вешать на планку, крепить саморезами и т. д.

Большая часть производителей рекомендует использовать стабилизаторы от 0 0 до 10 0 С. Но по опыту скажем, что если не будет резких перепадов и сырости, то в сухом помещении прибор сам себя обогревает. Есть также устройства уличного исполнения с IP56.

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения для квартиры установка

Помимо всего перечисленного, отметим еще два важных свойства. У всех производителей есть режим транзитной стабилизации. И для использования сварочных аппаратов нужно выбирать устройства специально предназначенные для сварки.

Теперь вы знаете, как правильно подобрать электронный стабилизатор напряжения, и можно подвести небольшой итог.

Эпилог

Электронные стабилизаторы напряжения для дома – лучшие защитники от воздействия длительных отклонений напряжения в электросети. Всё, о чём написано в этой статье важно и полезно учитывать при подборе устройства. Есть, безусловно, нюансы, которые упомянуты вкратце или остались вовсе не рассмотренными. Пишите, нам интересно будет узнать о вашем личном опыте в решении проблем электропитания.

Источник

Выбираем электронный стабилизатор напряжения: схема, особенности и виды

Среди всех видов стабилизаторов, устройства электронного типа обеспечивают наиболее плавное выравнивание выходного напряжения. Принадлежащие этому классу стабилизаторы обеспечивают не только высокую точность регулировки, но и практически мгновенную реакцию на изменения входных параметров тока.

При этом они способны эффективно работать при довольно широком диапазоне входного напряжения. В результате электронные стабилизирующие устройства являются идеальным вариантом для защиты потребителей, подключённых к сетям питания с регулярными всплесками и проседаниями напряжения на входе.

Схема электронного стабилизатора

Основным элементом стабилизаторов электронного типа является автотрансформатор с первичной (повышающей) и вторичной (понижающей) обмотками. Витки обмоток разделены на группы и имеют отдельные выводы.

Помимо трансформатора в схему устройства включены:

  • Частотный фильтр входного напряжения;
  • Плата контроля и управления с микропроцессором;
  • Силовые ключи (тиристоры или симисторы);
  • Байпас;
  • Датчики, следящие за различными показателями работы устройства;
  • Система LED-индикации рабочего режима (сеть, нагрузка, перегрузка, минимальное и максимальное входное напряжение).

В современных моделях за индикацию параметров работы стабилизирующего устройства отвечает цифровой информационный дисплей.

Принцип работы, сфера применения и разновидности

Электронный стабилизатор напряжения работает по следующему принципу:

  1. При изменениях входных параметров тока на протяжении первой фазы (20 мс) выполняется замер этих изменений. В соответствии с полученными результатам устройство реагирует на сложившуюся ситуацию;
  2. Если напряжение на входе отклоняется в рамках рабочего диапазона, выходная характеристика выравнивается до необходимых 220В;
  3. Если входной параметр является недостаточным, система выполняет его «вытягивание» в соответствии с ресурсом трансформатора. При этом падает выходное напряжение;
  4. При резких избыточных импульсах срабатывает аварийная защита, которая отключает устройство от сети питания.

При оценке характеристик входного тока, микропроцессор рассчитывает напряжение, которое необходимо добавить или снять, чтобы получить на выходе 220В. В соответствии с результатами расчётов определяется состояние и момент включения силовых ключей. При подаче команды на активацию ключи коммутируют необходимое число витков трансформаторных обмоток.

Чем больше ступеней имеет стабилизатор, тем меньшей будет погрешность выравнивания напряжения на выходе. Большинство устройств, применяемых в быту, имеет 8-12 ступеней и обеспечивает отклонения выходной характеристики от номинальной не более чем на 4-6%. Более мощные модели с повышенными требованиями к точности стабилизации имеют 16-36 ступеней, благодаря чему погрешность уменьшается до 1-3%.

Наиболее широкое применение получили тиристорные устройства стабилизации, поскольку они обеспечивают минимальное тепловыделение и имеют более простую, в сравнении с симисторными, рабочую схему.

Тиристорные стабилизаторы могут быть одно- или двухкаскадными. В первом случае нормализация напряжения на выходе осуществляется в один этап, во-втором, соответственно, в два – с грубой и тонкой нормализацией выходного напряжения.

При выборе электронного стабилизирующего прибора следует учитывать, что двухкаскадные устройства работают медленнее однокаскадных (20 мс против 10 мс).

Несмотря на сравнительно высокую стоимость, электронный однофазный стабилизатор напряжения является оптимальным решением для защиты от воздействия аномалий входного напряжения бытовой техники и аппаратуры:

  • Газовых отопительных котлов;
  • Холодильников;
  • Систем кондиционирования;
  • Компьютеров;
  • Акустических систем;
  • Стиральных машин;
  • Теле- и видеотехники;
  • Электрокаминов;
  • Систем «тёплый пол»;
  • Кухонной техники;
  • Приборов и сетей освещения и т.д.

В том случае, если однофазный стабилизатор напряжения 220В для дома приобретается с целью защиты потребителей с электродвигателями, его параметры необходимо подбирать минимум с 30% запасом. Это позволяет компенсировать характерное для такого оборудования, как стиральные машины, вытяжки, пылесосы, холодильные установки и т.д. стартовое увеличение потребляемой мощности.

В промышленности одно- или трёхфазные стабилизаторы электронного типа целесообразно использовать для защиты потребителей с незначительными пусковыми токами и невысокими требованиями к точности выходного напряжения.

Плюсы и минусы электронных стабилизаторов

Электронный стабилизатор напряжения 220В в сравнении с другими типами устройств стабилизации обладает рядом неоспоримых достоинств:

  1. Отсутствием шума в процессе работы;
  2. Большим эксплуатационным ресурсом (тиристоры рассчитаны на 1 млрд срабатываний);
  3. Отсутствием дугового разряда при размыкании;
  4. Экономным потребление энергии;
  5. Компактностью;
  6. Быстродействием (до 20 мс);
  7. Высокой точностью стабилизации (погрешность не более 3-6%);
  8. Широким диапазоном входного тока (120-300 В);
  9. Хорошей защитой от внешних помех;
  10. Постоянным контролем параметров тока на входе и выходе;
  11. Отсутствием движущихся деталей;
  12. Конструктивной надёжностью.
Читайте также:  Реле напряжения ошибка при

Дополнительное преимущество электронных стабилизаторов заключается в возможности их применения в неотапливаемых помещениях с температурным режимом -40…-25°C.

Электронные устройства стабилизации сетевого напряжения имеют и недостатки, которые обязательно нужно учитывать при выборе.

В этот список входят:

  • Ступенчатый характер нормализации тока;
  • Высокая вероятность ошибок и сбоев микроконтроллерного управления;
  • Сложность обслуживания и ремонта;
  • Потери мощности при недостаточном входном напряжении;
  • Ограничения по нагрузкам реактивного характера;
  • Трапециевидная или прямоугольная (меандр) форма выходного напряжения;
  • Дискретные аномалии выходного напряжения при переключении трансформаторных обмоток;
  • Слабая устойчивость к перегрузкам;
  • Высокая рыночная стоимость.

В связи с тем, что на выходе электронные стабилизаторы выдают напряжение несинусоидальной формы, их нельзя применять для защиты асинхронных двигателей, циркуляционных насосов, работающих в составе отопительных систем, и подобного оборудования. Стабилизирующие устройства, в которых этот недостаток компенсирован посредством специальных технологических решений, стоят заметно дороже стандартных.

Также следует отметить, что в сравнении с тиристорными системами, стабилизаторы, в которых функцию силовых ключей выполняют симисторы, чувствительны к скачкам напряжения при работе с индуктивными нагрузками. Кроме того, существует высокий риск перегрева симисторов. Вследствие этого они оснащаются специальными радиаторами или кулерами, что увеличивает вес, габариты и, при втором варианте охлаждения, энергозатратность системы.

Критерии выбора

Однофазный автоматический стабилизатор напряжения электронного типа подбирается по ряду параметров, которые должны отвечать характеристикам тока обслуживаемой сети и особенностям подключаемых потребителей.

К основным критериям выбора следует отнести:

  1. Мощность (ВА). Соответствует сумме потребляемой мощности с учётом реактивной нагрузки при запуске оборудования;
  1. Инерционность (мс). Это время реакции системы на изменения входных параметров тока;
  1. Коэффициент трансформации. Учитывает падение выходной мощности стабилизатора при проседаниях входного тока более чем на 20-30%;
  1. Допустимый диапазон напряжения на входе (верхний и нижний порог). Для большинства электронных стабилизаторов составляет 130-260 В;
  1. Требования к выходному напряжению и точности его регулировки. Однофазное электрооборудование бытового и производственного назначения способно стабильно работать при сетевом напряжении в рамках 210-230 В;
  1. Способ установки (конструктивное исполнение). Электронные нормализаторы могут иметь напольную или настенную (навесную) конструкцию.

Разобравшись с устройством, принципом работы и основными критериями выбора электронного стабилизатора, отыскать на рынке оптимальное по цене устройство, которое идеально отвечает характеристикам конкретной сети питания, не составит особого труда.

Источник



АВТОМАТИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Автоматический стабилизатор напряжения

С явлениями нестабильности электроснабжения, выражающимися в перерывах питания и отклонениях показателей качества электроэнергии от нормальных величин, сталкивался каждый из нас.

Одним из способов защиты от этих факторов – применение местных стабилизирующих устройств. В этой статье мы попытаемся разобраться, для чего нужен стабилизатор напряжения, что это такое , виды и типы стабилизаторов.

Нормализация параметров электроснабжения – обязательное условие для промышленного электронного оборудования, чувствительного к изменению параметров электропитания.

В цепях бытовых электропотребителей, стабилизация показателей качества электроэнергии обеспечивает защиту электроприборов, установленных в доме или квартире, ламп освещения, котлов отопления продлевая срок их службы. Эту функцию выполняют стабилизаторы напряжения.

Существуют модели, с различными схемотехническими решениями:

  • электромеханические;
  • релейные;
  • электронные;
  • инверторные.

В основе конструкций первых трёх типов – автотрансформатор с изменяемым числом витков первичной обмотки. Суть процесса стабилизации сводится к следующему: при увеличении или уменьшении величины входного напряжения, изменяется коэффициент трансформации путём переключения витков первичной обмотки, чем обеспечивается номинальный уровень электропитания на выходе.

В приборах электромеханического типа, изменение числа витков осуществляется за счет скользящего контакта, перемещающегося по оголённой части регулировочной обмотки. Регулирование напряжения при этом происходит с шагом в один виток. Такое регулирование можно назвать плавным.

Регулировочная обмотка стабилизирующих устройств релейного типа разделена на секции, каждая из которых имеет выводы (или отпайки). Процесс регулирования носит ступенчатый характер, так как увеличение или уменьшение количества витков происходит дискретно, целыми секциями.

Регулировочной (или вольтодобавочной) обмоткой называется та часть первичной обмотки автотрансформатора, в пределах которой происходит регулирование.

То есть, в электромеханических стабилизаторах это наружный слой обмотки без изоляционного слоя, по которому движется скользящий контакт. В устройствах релейного типа, это – часть обмотки, ограниченная крайними выводами, к которым подключены реле.

Кроме способа регулировки стабилизирующие устройства различаются по количеству фаз. В зависимости от того, для каких сетей они предназначены, стабилизаторы бывают:

  • однофазные;
  • трёхфазные.

Большая часть трёхфазных стабилизаторов представляют три однофазных регулятора, объединённых в одном корпусе.

Существуют нюансы при стабилизации параметров электропитания в трёхфазных системах. На некоторых объектах электроснабжения отсутствуют трёхфазные потребители электрической энергии.

Читайте также:  Схема сонар пн30 преобразователь напряжения

В таких случаях, распределение по фазам отдельных однофазных ветвей схемы производится с учетом обеспечения симметричности нагрузки, то есть, равенства электрической мощности, подключенной к каждой из трёх фаз.

На таких объектах допустима замена стабилизатора напряжения трёхфазного на три однофазных, которые могут располагаться в разных местах, что иногда бывает очень удобно.

Например, если в трёхэтажном здании нагрузка по фазам распределена поэтажно, то однофазные стабилизаторы можно смонтировать в силовых или осветительных щитах на каждом этаже.

В случае использования на объекте трёхфазных электродвигателей или трансформаторов, применение описанной раздельной пофазной стабилизации нежелательно. Связано это с тем, что трёхфазные стабилизирующие устройства оборудованы системами контроля симметричности фаз, отключающими нагрузку при больших перекосах напряжения в разных фазах.

Если при этом применяются не связанные между собой стабилизаторы напряжения однофазные, то электрические двигатели будут продолжать работать в неполнофазном режиме, что как известно, приводит к их повреждению.

ЭЛЕКТРОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

Электронными принято называть такие приборы стабилизации, в электрической схеме которых, функции переключения отпаек регулировочной обмотки автотрансформатора выполняют не контакты электромагнитных реле, а электронные ключи, построенные на симисторах или тиристорах.

Ниже представлена структурная схема симисторного стабилизатора напряжения, в котором переключение секций обмоток осуществляется ключами на симисторах.

Электронный стабилизатор напряжения

На схеме изображён электронный стабилизатор напряжения, имеющий семь ступеней регулирования, то есть, регулировочная обмотка имеет семь выводов, к каждому из которых подключен симисторный ключ. Симистор, или симметричный тиристор представляет собой электронный полупроводниковый прибор, обладающий управляемой проводимостью в двух направлениях.

Открытие ключа происходи при подаче отпирающего потенциала на управляющий электрод. Иногда вместо симисторных ключей применяются ключи на тиристорах.

Тиристорный стабилизатор

Поскольку тиристор обладает односторонней проводимостью, для использования в цепях переменного тока в тиристорных стабилизаторах напряжения используется аналог симистора, составленный из двух тиристоров, включенных встречно – параллельно. Каждый тиристор такого ключа пропускает одну полуволну тока в течение периода.

Управление электронными ключами производится микроконтроллером, постоянно отслеживающим уровень параметров питания на входе и на выходе стабилизирующего устройства. Алгоритм управления исключает одновременное открытие более одного ключа.

Электронный стабилизатор работает аналогично релейному, различие в уровне управляющих импульсов. В релейных устройствах, импульс соответствует потенциалу срабатывания реле, в электронных – величине отпирающего потенциала симисторного или тиристорного ключа.

Другая важная характеристика – диапазон изменения входного напряжения – зависит от общего объёма обмотки регулирования. Чем он больше, тем более значительные отклонения сетевого напряжения стабилизатор может скомпенсировать. Но для обеспечения высокой точности регулирования, обмотка должна быть разделена на достаточно мелкие секции, что при большом её объёме заставляет применять большой количество отпаек отпаек, которое вызывает увеличение количества ключей, веса и громоздкости конструкции.

При разработке стабилизаторов приходится искать компромиссное решение, обеспечивающее важнейшие технические характеристики на достаточном уровне.

Стабилизаторы электронного типа превосходят релейные по скорости переключения. Отсутствие контактов механического типа, работа которых сопровождается искрением, позволяет использовать электронные приборы в условиях повышенной взрывоопасности, что неприемлемо для устройств релейного типа.

ИНВЕРТОРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Развитие инверторной технологии привело к созданию стабилизирующих устройств принципиально нового вида. Инверторные стабилизаторы являются приборами двойного преобразования.

Принцип работы.

Сетевое напряжение, поступающее на вход стабилизатора, проходит через фильтр, задерживающий высокочастотные помехи и поступает на выпрямитель. Для сглаживания пульсаций, после выпрямителя устанавливается конденсатор большой ёмкости, который одновременно является накопителем энергии.

После этого выпрямленный сигнал поступает на инвертор, являющийся основной частью схемы. После инвертирования постоянного сигнала генерируется переменное синусоидальное напряжение заданной амплитуды.

Основными элементами инвертора являются IGBT – транзисторы, работа которых управляется микропроцессорным контроллером.

Стабилизатор инверторного типа не производит регулирования выходного сигнала в зависимости от уровня входного, он просто создает выходной сигнал требуемого вида и амплитуды.

Инверторные приборы превосходят стабилизаторы другого вида по всем основным техническим характеристикам:

  • точности стабилизации, обычно не превышающей 1%;
  • диапазону изменения напряжения на входе;
  • скорости реагирования на изменение параметров сетевого питания.

Иногда приходится сталкиваться с вопросами такого свойства: сетевой фильтр или стабилизатор напряжения, что лучше? Теперь, ознакомившись с принципами работы и параметрами основных типов стабилизаторов, каждому станет ясно, что такая постановка вопроса совершенно неправомерна.

Сетевой фильтр – это обычно набор нескольких пассивных элементов (конденсаторов и дросселей), служащих для защиты от высокочастотных помех, поступающих из сети.

То есть, сетевой фильтр не производит процесс стабилизации и не защищает оборудование от опасных скачков сетевого напряжения.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник