Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла

Многие современные модели газовых котлов оснащены достаточно сложной системой электронного управления. Она обеспечивает поддержание заданного режима работы системы, управляет циркуляционными насосами, вентиляторами подачи воздуха в камеру сгорания, дает команду на срабатывание различных электромагнитных клапанов или кранов, иногда сохраняет в памяти необходимые настройки и даже способна анализировать внешние данные для выработки наиболее оптимального алгоритма всей системы отопления в целом.

Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла

Безусловно, это все удобно, но если в сети питания нет достаточной стабильности напряжения, то система управления может начать сбоить, а то и вовсе «зависать». Чтобы избежать подобных ситуаций, настоятельно рекомендуется оснащать подобное котельное оборудование специально выделенным для него стабилизатором. А правильно выбрать подходящую к конкретным условиям модель поможет калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла.

Цены на стабилизаторы для газового котла

стабилизатор для газового котла

Если по ходу расчетов возникнут вопросы, то под калькулятором даны необходимые разъяснения по работе с ним.

Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла

Перейти к расчётам

Несколько необходимых пояснений к проведению расчетов

Критериев выбора стабилизатора напряжения – немало. Одним из них является его мощность. Если быть точным, то разговор, конечно, идет о вольт-амперной характеристике, то есть не о полезной мощности (ватт), а о тех параметрах выходного тока (вольт-ампер), которые прибор способен поддерживать в нормальном режиме своей работы. Но все равно исходными параметрами для расчета, безусловно, будут значения потребляемой мощности подключенных к стабилизатору приборов.

• Простое суммирование – даст крайне неточный результат. Дело в том, что большинство приборов потребляют не только полезную, но еще и реактивную мощность. Она рассчитывается по специальной формуле, и ее следует принимать в расчет. В нашем калькуляторе это учтено.
• Далее, при трансформации напряжения до необходимого номинала, обязательно происходят потери мощности, и они тем больше, чем значительнее отклонение от установленных 220 В. Поэтому прежде чем приступать к расчетам, рекомендуется провести своеобразное «исследование» — организовать измерение напряжения в сети, например, утром, днем и в вечерние пиковые часы потребления, в течение нескольких дней. Должна получиться наглядная картина —  и значение, наибольшим образом отличающееся от номинала, и станет исходным параметром для расчетов.
• В калькуляторе будет запрашиваться потребляемая мощность котла. ВАЖНО: не путайте с тепловой мощностью котельного оборудования! Потребляемая мощность котла указывается в его паспорте, и касается исключительно его электротехнических параметров.
• Если к стабилизатору планируется подключение внешних (не входящих в компоновку котла) циркуляционных насосов, то учитывается и их потребляемая мощность. В калькуляторе достаточно указать количество насосов.
• Наконец, к стабилизатору иногда подключают и другое внешнее оборудование, необходимое для работы котельной (например, это может быть принудительная вентиляция). В этом случае в специальном поле калькулятора необходимо будет указать суммарную потребляемую мощность всех дополнительных приборов.

Результат будет получен в вольт-амперах. Он станет одним из ключевых критериев при дальнейшем выборе необходимой модели стабилизатора.

Как выбрать оптимальную модель?

В продаже представлен широкий ассортимент приборов такого класса, различающихся как принципом действия, так и эксплуатационными характеристиками. Не ошибиться при выборе стабилизатора напряжения для котла поможет специальная публикация нашего портала.

Советы по выбору мощности стабилизатора

КАК ПРАВИЛЬНО ПОДОБРАТЬ МОЩНОСТЬ СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ?

Одним из главных критериев при выборе стабилизатора  является его мощность. Есть несколько способов выяснить, какая необходима мощность стабилизатора. В этой статье мы попытаемся доступно объяснить как выбрать стабилизатор напряжения.

 

СПОСОБ 1 – ПОДБОР СТАБИЛИЗАТОРА ПО ТОКУ ВВОДНОГО АВТОМАТА

В электрощите Вашего дома есть автоматический выключатель, который отключает весь дом. Такой автомат называется вводным. Как правило, вводной автомат расположен рядом с прибором учета электроэнергии (счетчиком) и ограничивает выделенную мощность, которую Вы можете потреблять.

Даже если в настоящее время Вы не потребляете всю выделенную мощность, то в будущем, Вы наверняка добавите оборудование. Стабилизатор, подобранный по току вводного автомата, не будет Вас ограничивать в мощности потребления.

Для наглядного примера выбора мощности стабилизатора предлагаем воспользоваться следующей таблицей:

таблица расчета мощности стабилизатора

Для однофазной сети			Для трехфазной сети
ток вводного автомата	максимально возможная мощность		ток вводного автомата	максимально возможная мощность
16А	4 кВА		16А	12 кВА
25А	6,4 кВА		25А	19,2кВА
32А	8 кВА		32А	24 кВА
40А	9,1 кВА		40А	27,3 кВА
50А	12 кВА		50А	36 кВА
63А	14 кВА		63А	42 кВА
			80А	54 кВА
			100А	72 кВА
			125А	91 кВА
			150А	108 кВА
			200А	144 кВА
			300А	216 кВА
			400А	288 кВА
			500А	375 кВА

Если номинал Вашего вводного автомата меньше, стабилизатор все равно можно установить, но при этом необходимо помнить, что при понижении напряжения, входной ток будет увеличиваться из-за потребляемого, т.е. если чайник без стабилизатора потреблял ток 10 А, то теперь во входной сети будет 15А (для соседей это будет выглядеть так, как будто Вы докупили еще пол-чайника). 

Если ток превысит значение номинала вводного автомата, то автомат отключится.

ПОЛЕЗНЫЙ СОВЕТ: При замене автомата на более мощный, убедитесь, что сечение проводов позволяет это сделать.

Для простоты выбора стабилизатора напряжения по току вводного автомата, Вы можете посетить специализированный сайт СНПТО  на котором доступно и интуитивно понятно реализован выбор стабилизаторов по необходимой мощности (по номиналу тока вводного автомата).  

 

СПОСОБ 2 — ПОДБОР СТАБИЛИЗАТОРА ПОД МОЩНОСТЬ НАГРУЗОК

Как выбрать стабилизатор напряжения под мощность нагрузок — берем калькулятор и подсчитываем, какую мощность потребляют Ваши электроприборы в кВА (киловольт амперах).
При переводе потребляемой мощности из кВт в кВА ее номинал делится на специальный коэффициент cos ф.

Для потребителей, имеющих обмотки индуктивности (двигатели, компрессоры, дроссельные преобразователи и т. п.) этот коэффициент:
cos ф = 0,8;
в этом случае 1 кВА = 0,8 кВт.

Для потребителей, преобразующих электроэнергию напрямую в тепло (ламп накаливания, обогревателей, чайника, электроплиты, духовки и т.п.):
cos ф = 1;
тогда 1 кВА = 1 кВт.

В некоторых случаях для электроприборов с двигателями коэффициент может составлять:
cos ф = 0,65;
и тогда 1 кВА = 0,65 кВт.
Таких нагрузок, как правило, немного. Обычно двигатели этих приборов часто работают на холостых оборотах. Типичным примером является рабочий инструмент (электродрели, шлифовальные машины и др.)

Пример расчета мощности оборудования дачного дома

электроприборы	мощность в Вт	коэффициент (cos ф)	мощность в ВА
лампы накаливания по 100 Вт (5 шт.)	500	1	500
скважинный насос	1000	0,8	1250
электроплита	2000	1	2000
чайник	2000	1	2000
холодильник	200	0,8	250
телевизор	50	1	50
стиральная машина:   тэн нагрева воды                                двигатель	1500 400	1 0,8	1500 500
водонагреватель	1200	1	1200
обогреватели 1500 Вт (3 шт.)	4500	1	4500
газонокосилка триммер	600	0,65	750
ИТОГОВАЯ МОЩНОСТЬ ПОТРЕБЛЕНИЯ			14 500

 

Рекомендуемая мощность стабилизатора: не ниже 14 500 ВА (14 500 ВольтАмпер, 14,5кВА), подходит стабилизатор СНПТО-18.

 

СПОСОБ 3 — ВЫЗОВ СПЕЦИАЛИСТА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СЕТИ

Если Вы не хотите загружать себя калькулятором и расчетами для подбора мощности стабилизатора напряжения, — Вы можете вызвать нашего специалиста.
Опытный специалист не только подсчитает мощности нагрузки, но и оценит состояние местной электросети, произведет замеры потребляемого тока и напряжения, проведет осмотр электропроводки, подберет стабилизатор напряжения исходя из состояния местной электросети и характера нагрузки. 

Для вызова специалиста магазина Электрокапризам – НЕТ!™, пожалуйста, обращайтесь по телефону: 044-587-94-49

 

 

Выбор стабилизатора напряжения

Автоматические стабилизаторы напряжения предназначены для поддержания стабильного однофазного напряжения питания нагрузок бытового и промышленного назначения в пределах 220В 50/60Гц при отклонениях сетевого напряжения в широких пределах по значению и длительности.

Стабилизаторы DAEWOO могут работать в широким диапазоне входного напряжения (от 140 В до 270 В), обладают высоким быстродействием, возможностью постоянного контроля входного и выходного напряжения, индикатором нагрузки, что позволяет правильно подбирать мощность подключаемых через стабилизатор приборов и избежать перегрузки, функцией защитного отключения при длительных повышенных и пониженных нагрузках.

Выбор стабилизатора напряжения.

Основные эксплуатационные характеристики, на которые следует обращать внимание при выборе стабилизатора напряжения:

• Диапазон входных напряжений;
• Мощность стабилизатора;
• Быстродействие и точность стабилизации напряжения;
• Дополнительные функциональные возможности.

Первым шагом при выборе стабилизатора является расчет его мощности. Вам необходимо определить, какое электрооборудование вы будете защищать: один прибор, группу приборов  наиболее чувствительных к перепадам напряжения в сети, либо всю домашнюю (офисную) технику. Затем необходимо рассчитать суммарную мощность защищаемых энергопотребителей.

При этом нужно учитывать основное условие выбора мощности стабилизатора напряжения — суммарная мощность подключаемой к нему нагрузки не должна превышать мощности самого стабилизатора. В противном случае автоматика стабилизатора напряжения будет их просто отключать.

Ориентировочные значения потребляемой мощности для различных наиболее распространенных бытовых электроприборов приведены в таблице. Точные значения можно узнать только по паспортным данным вашего конкретного прибора.

Потребитель	Мощность, Вт
Телевизор	100-400
Холодильник	150-600
Электродуховка	1000-2000
Фен для волос	450-2000
Утюг	500-2000
Стиральная машина	1500-2500
Кофеварка	800-1500
Электрообогреватель	1000-2400
Электрогриль	1200-2000
Пылесос	400-2000
Электроплита	1100-6000
Тостер	600-1500
СВЧ печь	1500-2000
Компьютер	400-750
Электрочайник	1000-2000
Электролампа	20-250
Водонагреватель	1200-1500
Электродрель	400-800
Водяной насос	500-900
Кондиционер	1000-3000
Электроника и электронасосы газового котла	200-900
Вентиляторы	750-1700
Газонокосилка	750-2500

Сведения о мощности того или иного прибора содержатся в его паспортных данных (инструкции по эксплуатации), при этом важно учесть такой момент: при расчете мощности используется не номинальная мощность электроприбора, а его полная мощность. Значительная доля бытовой техники (холодильник, стиральная машина, вентилятор, пылесос) имеет в своем составе электродвигатель, для которого характерны высокие пусковые токи. Помимо электродвигателей высокими пусковыми токами обладают также компрессоры и насосы. Пусковые токи могут превышать номинальную мощность прибора в 3-7 раз, поэтому при расчете суммарной мощности потребителей необходимо учитывать пиковые характеристики мощности каждого прибора. Для примера рассмотрим привычные холодильник и кондиционер: номинальная мощность современного холодильника 150-200 Вт, пусковая мощность 1 кВт; номинальная мощность кондиционера 750 Вт, пусковая мощность 3 кВт. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве (например, погружной насос, холодильник), но его пусковой ток неизвестен, то паспортную потребляемую мощность двигателя рекомендуется умножить минимум на 3 во избежание перегрузки стабилизатора напряжения в момент включения устройства.

Рекомендуется выбирать модель стабилизатора напряжения с 25% запасом от потребляемой мощности нагрузки. Во-первых, Вы обеспечите «щадящий» режим работы стабилизатора, тем самым увеличив его срок службы, во-вторых, создадите себе резерв мощности для подключения нового оборудования.

Помимо правильного расчета мощности необходимо знать о том, что при уменьшении входного напряжения увеличивается входной ток и как следствие — уменьшается максимальная мощность стабилизатора.

Качественные показатели вашего участка электросети — важный критерий при выборе модели стабилизатора. Перед покупкой необходимо оценить, насколько повышено либо понижено напряжения в электросети, определить характер помех. Диапазон рабочего напряжения стабилизатора должен быть шире, чем некондиционное напряжение в электросети, особенно стоит уделить внимание нижней границе диапазона стабилизатора.

Меры безопасности.

Необходимо четко соблюдать меры безопасности при подключении и работе со стабилизаторами напряжения. Запрещается самостоятельно разбирать стабилизатор и подключать прибор к сети со снятым кожухом, перегружать стабилизатор. Общая потребляемая мощность электроприборов, подключаемых к стабилизатору, не должна превышать указанную суммарную мощность нагрузки. Длительная перегрузка приведет к выходу из строя и стабилизатора и подключенных к нему электроприборов. Запрещается подключать стабилизатор без заземления. Запрещается работа изделия в помещениях с взрывоопасной или химически активной средой, в условиях воздействия капель или брызг, а также на открытых площадках. Запрещается накрывать стабилизатор какими-либо материалами, размещать на нем приборы и предметы, закрывать вентиляционные отверстия. Запрещается эксплуатация изделия при появлении дыма или запаха, характерного для горящей изоляции, появлении повышенного шума, поломке или появлении трещин в корпусе, при поврежденных соединителях. При поломке не пытайтесь самостоятельно устранить ее причину — обратитесь в сервисный центр.

Порядок и режимы работы.

После транспортировки или хранения стабилизатора при отрицательных температурах, перед включением, необходимо выдержать его в условиях эксплуатации не менее 3-х часов. Произвести внешний осмотр изделия с целью определения отсутствия повреждений корпуса. Подключить сетевой кабель и кабель нагрузки. Предварительно необходимо открыть клеммную колодку с помощью винтов крепления. Подключение стабилизаторов большой мощности должен производить квалифицированный электрик. 

Сечение кабеля должно соответствовать нормам для используемой нагрузки. Нормы для стабилизаторов напряжения Daewoo указаны в таблице.

	DW-TZM5kVA	DW-TZM8kVA	DW-TZM10kVA	DW-TZM12k
Мин. сечение провода, мм 2	1.0	2.5	4	6
Максимальный ток, А	13	22	36	45

Стабилизаторы DAEWOO — надежные защитники Ваших электроприборов.

Расчет мощности стабилизатора напряжения

06/07/2015

В таблице приведена приблизительная мощность электроприборов, эти данные помогут определить суммарную мощность всех потребителей.

 

Бытовые электроприборы	Мощность, Вт	Электроинструмент	Мощность, Вт
фен	450-2000	дрель	400-800
утюг	500-2000	перфоратор	600-1400
электроплита	1100-6000	электроточило	300-1100
тостер	600-1500	дисковая пила	750-1600
кофеварка	800-1500	электрорубанок	400-1000
обогреватель	1000-2400	электролобзик	250-700
гриль	1200-2000	шлифовальная машина	650-2200
пылесос	400-2000	Электроприборы
радио	50-250	компрессор	750-2800
телевизор	100-400	водяной насос	500-900
холодильник	150-600	циркулярная пила	1800-2100
духовка	1000-2000	кондиционер	1000-3000
СВЧ-печь	1500-2000	электромоторы	550-3000
компьютер	400-750	вентиляторы	750-1700
электрочайник	1000-2000	насос высокого давления	2000-2900
электролампы	20-250	сварочный агрегат	1500-3000
бойлер	1200-1500	сенокосилка	750-2500

 

Примечания:

• электромоторам в момент запуска требуется более высокая мощность, затем во время работы их мощность равна номинальной.
• мощность стабилизатора при использовании асинхронных электродвигателей, компрессоров, насосов должна превышать в 3-4 раза мощность потребителей.

Пример расчета мощности стабилизатора:

Допустим, что  в стационарном режиме работают:  телевизор (400 Вт), холодильник (600 Вт), кондиционер (1000 Вт), радио (100 Вт), электрические лампы (200 Вт). Подсчитаем суммарную мощность: 400+600+1000+100+200 = 2300 (Вт). Одновременно со стационарными электроприборами могут работать  электрочайник (1000 Вт), утюг (1000 Вт), пылесос (800 Вт). Тогда общая нагрузка возрастает на 800-2800 Вт. Итоговая максимальная суммарная мощность равна 2300+2800 = 5100 (Вт). Умножаем полученную сумму на коэффициент, учитывающий изменение напряжения в сети.

 

Значение коэффициента приведены в таблице.

 

Напряжение	130	150	170	210	220	230	250	270
Коэффициент	1,77	1,55	1,35	1,10	1,05	1,10	1,35	1,55

 

Допустим, что напряжение в сети равно 170 В, значит  значение коэффициента при этом напряжении равно 1,35.

В результате получаем:  5100х1,35 = 6885 (Вт). Таким образом, Вам требуется  стабилизатор мощностью не менее 7 кВт.

 Важное замечание: стабилизаторы напряжения не защищают от  полного пропадания напряжения в электросети.

Сообщения не найдены

Новое сообщение

Как рассчитать мощность стабилизатора напряжения

11.08.2018

Планируя покупку стабилизатора напряжения, современный потребитель, если он, конечно, не профессионал, часто сталкивается с целым рядом затруднений. В основном, все их можно свести к кругу вопросов, связанных с критериями выбора аппарата. В частности, один из важнейших вопросов, волнующих потенциального покупателя: как подобрать стабилизатор по мощности или как рассчитать мощность устройства.

Какие функции выполняют стабилизаторы напряжения?

Само название этого типа оборудования говорит об их предназначении. Их основной задачей является обеспечение стабильного напряжения на выходе и защита бытовых приборов и другого электрооборудования от перепадов напряжения в сети. Поскольку отечественные сети, к несчастью, далеки от стандартов качества электроснабжения, то приобретение стабилизаторов остается наиболее эффективным решением существующих проблем. По-иному решить данную проблему пока не представляется возможным.

Скачки напряжения, вызванные не зависящими от пользователя факторами, крайне опасны, особенно, если перепады слишком велики. Примеры просто разрушительных последствий, особенно для владельцев частных домов, имеются. Но даже небольшие скачки напряжения по меньшей мере неприятны, а в конечном счете, рано или поздно выводят технику из строя, причем раньше, чем это гарантирует производитель. Не случайно, сегодня все больше производителей заявляют об аннулировании своих гарантийных обязательств, если владелец техники эксплуатирует ее без стабилизаторов напряжения в проблемных сетях вроде российских.

Правильно подобранный аппарат поможет нормализовать сетевое напряжение до 220 В при наличии однофазной сети и 380 В при трехфазной сети. Однако возможности стабилизатора не ограничиваются его основной функцией. Вы по достоинству оцените возможности аппарата по защите приборов от короткого замыкания и резких кратковременных скачков напряжения вниз или вверх.

Что такое «cos φ» и «пусковые токи» и почему они нужны при расчете мощности?

Оба параметра, а них мы сейчас вкратце расскажем, имеют самое непосредственное отношение к расчету мощности. Первый — cos φ — обозначает коэффициент мощности и рассчитывается через отношение показателя активной мощности к показателю полной. В электротехнике считается, что идеальным показателем коэффициента мощности является 1, если речь идет об обычных бытовых электроприборах. То есть, чем ближе к единице значение cos φ, тем это лучше для потребителей и поставщиков.

Если быть более конкретным, то можно разобрать данный вопрос на примере одного из продуктов компании «Энергия» — стабилизаторе АСН 8000. Как известно, цифры в его названии указывают на мощность в Вольт/Амперах (8000 В/А). Так как обычно показатель мощности выражается в Ваттах, то отсюда и возникает необходимость использовать параметры коэффициента cosφ. Соответственно, если речь идет об использовании стабилизатора для нормальной работы различных бытовых электроприборов (электрочайника, нагревательного тэна, электроплиты и т.п.), то значение коэффициента должно быть равно единице.

Чтобы узнать значение в Ваттах, используется простая формула: Ватты = В/А х cosφ (1). Для примера вернемся к упоминавшемуся выше стабилизатору Энергия АСН 8000. Формула будет выглядеть следующим образом:

8000 ВА х 1 =8 кВт.

Если же планируется использование стабилизатора с техникой, оснащенной электродвигателями, насосами и компрессорами (то есть с активно/реактивной нагрузкой), то расчет производится исходя из значения cosφ, равного 0,8 или 0,7, причем лучше использовать последнее значение. Впрочем, здесь многое будет зависеть от конкретной ситуации. Например, Энергия HYBRID СНВТ 5000 обладает полной мощностью в 5000 В/А. Следовательно, опять используем вышеописанную формулу со значением коэффициента в 0,7. И получаем:

5000 (В/А) х 0.7 = 3.5 кВт.

Если же вы планируете одновременное подключение техники как с нагревательными элементами, так и с двигателями, то лучше если cosφ равен 0,8.

Теперь о пусковых токах. При расчете мощности стабилизатора данный показатель является одним из ключевых, так как при запуске двигателя бытовых электроприборов (стиральных машин, сплит-систем, насосов и т.д.) возникает краткосрочная нагрузка, которая превышает номинальную мощность стабилизатора.

Холодильники, стиральные машины, СВЧ-печи, пылесосы и другие подобные электроприборы могут потреблять в три и даже больше раз мощности, чем номинальный показатель, при запуске. Затем, когда прибор начнет работать на рабочих оборотах, показатель потребляемой мощности опять станет равным номиналу. И хотя длительность пусковых токов не превышает нескольких секунд, игнорировать данное обстоятельство не следует, если вы рассчитываете суммарную мощность. Допустим, у вас есть холодильник, номинальная мощность которого составляет 300 Вт. Но при запуске, когда начинает работать компрессор, мощность резко возрастает, достигая показателя в один киловатт. Следовательно, вам придется принимать в расчет не только номинальный показатель мощности холодильника, но и пусковые токи.

Как же правильно рассчитать мощность?

При покупке стабилизатора следует, прежде всего, определиться с тем, в каких условиях будет эксплуатировать прибор: для защиты отдельных устройств или же для всего комплекса электроприборов. Но допустим, что речь идет о покупке такого стабилизатора, который будет защищать всю технику в доме. Как действовать в этом случае?

Для начала необходимо узнать параметры совокупного потребления всеми приборами в доме. Сделать это можно несколькими способами. Первый и самый простой заключается в том, чтобы взять разрешение по электроснабжению, в котором должны содержаться данные о выделенной на участок мощности.

Можно обратиться ко второму способу, когда в качестве указателя мощности используются данные на входных автоматах защиты. На приборах обычно указывается сила тока в амперах, которую можно без труда перевести в ватты (кол-во в амперах умножить на 220 В). Например, если мощность равна 24 А, то путем несложных подсчетов мы получим 5,5 кВт. Это касается как однофазной, так и трехфазной сети. Только в последнем случае нужно умножить силу тока на напряжение и получить результат на каждую фазу. Если в вашем случае подключается 3-фазная нагрузка, то мощность трех фаз нужно суммировать, чтобы получить общую мощность.

Наконец, вы можете воспользоваться третьим способом, который еще проще. Взять информацию по нагрузке от каждого прибора с учетом пускового тока и суммировать данные, а затем умножить на коэффициент 0,7. Почему именно 0,7? Дело в том, что на практике пользователи не включают одновременно все электроприборы, то есть параметр коэффициента указывает на типичное положение, когда работает примерно 70 % домашней аппаратуры. Для защиты отдельных приборов иногда создается выделенная линия от стабилизатора, что часто более эффективно.

Группы стабилизаторов по мощности

Первую группу входят аппараты мощностью до 2 кВт, которые полезны при защиты наиболее распространенных видов электроприборов, включая автоматику котлов отопления, циркуляционные насосы, холодильники, телевизоры, СВЧ-печи. Примером подобного рода стабилизаторов может быть модель Энергия Voltron РСН 2000.

Во вторую группу включаются стабилизаторы мощностью от трех до пяти кВт, которые могут работать с более мощными образцами техники: глубинными насосами, стиральными машинами, компрессорами септики, мойками высокого давления. В качестве примера можно рассматривать модель Энергия Classic 5000.

Третья группа включает стабилизаторы мощностью от 8 до 20 кВт, которые подойдут для защиты дома, коттеджа или квартиры. Аппарат обычно устанавливают сразу после автоматов защиты по току. С помощью клеммной колодки делает ввод сети и подключение нагрузки. Среди примеров стабилизаторов такого рода можно рассмотреть популярную модель Voltron РСН 10000.

И, наконец, четвертая группа включает стабилизаторы мощностью от 30 кВт трехфазного типа, рассчитанные на профессиональное оборудование или коттеджи с большим энергопотреблением.

Рассказать друзьям:

Стабилизаторы напряжения | Глоссарий от БАСТИОН

Сеть и Подключение

Централизованное подключение стабилизатора
Подключение мощного стабилизатора сразу после домового или квартирного счетчика электроэнергии.

Нейтральный (нулевой) проводник
Общая точка соединенных в звезду фазных обмоток (элементов) электрооборудования. Провод, подключенный к этой точке, также называется нейтралью.

Фазное напряжение
Напряжение между фазой и нейтралью (нулем). По отношению к нулю на всех трёх фазах напряжение 220 В и называется фазным. Оно действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).

 

 

 

 

 

 

Фаза
Проводник, находящийся под напряжением относительно другого, общего проводника земли и нейтрали; (нуля), соединенного с массой, корпусом электротехнического устройства (электрогенератора, электрического трансформатора и др.)

Однофазное подключение
Подключение стабилизатора к одной фазе 220 В и нулю.

Линейное напряжение
Напряжение 380 В, действующее в трехфазной сети между любыми из трёх фаз, называется линейным.

Перекос фаз
При  трехфазном напряжении существуют три фазных напряжения по 220 В. Однофазных потребителей можно подключать к любой фазе и нулю. Это делается так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Реле напряжения, блок контроля фаз
Реле, которое в случае перекоса фаз автоматически переключает нагрузку на незагруженную фазу.

«Жёсткая» фазировка
В однофазной сети обязательное подключение прибора конкретным проводником к фазе источника тока.

Автоматическая фазировка на выходе
Привязка фазы к конкретному проводнику на выходе стабилизатора вне зависимости от того, сделана ли «жёсткая» фазировка при подключении стабилизатора к источнику тока или нет.

Заземление («Земля»)
“Защитное заземление” защищает человеческое тело от того, чтобы на нем не появилось опасное напряжение, и через человека не пошёл электрический ток. Например, в случае случайного присоединения фазового проводника к токопроводящему заземленному корпусу прибора образующийся потенциал приведет к срабатыванию вводного автомата защиты и отключению электропитания. 

Байпас
Автоматический или ручной переключатель, позволяющий в случае аварии стабилизатора или ИБП осуществить питание нагрузки напрямую от сети.

Качество электроэнергии, 7 категорий проблем электропитания, перепад (скачок, всплеск) напряжения
Для однозначного определения проблем электропитания были введены международные стандарты IEEE Standard 1159-1995 и IEEE Standard 1100-1999, которые их классифицировали и исключили разночтения. Таким образом, появилось 7 категорий проблем электропитания, определяющие качество сети:

1.  Переходные процессы
1. Импульсные процессы – удар молнии, неисправность заземления, электростатический разряд и т.п. Основной способ борьбы – устройство антистатического заземления.
2. Колебательные  процессы – многократные отклонения значения величины напряжения и тока связанные с отключением реактивной или индуктивной нагрузки (например мощный электродвигатель). Если двигатель отключить, то до своей остановки он сам станет дополнительным питающим генератором электроэнергии, подключенным к системе электропитания и значительно изменяющим ее параметры.
2. Перебои – полное отсутствие электропитания от 0,5 периодов до 2 минут. 
3.  Провалы напряжения (просадки напряжения). Это кратковременное (до 1 минуты) уменьшение амплитуды напряжения, связанное с включением мощных нагрузок.
4. Всплески напряжения (перенапряжения). Антипод просадки, явление, при котором в сети действует повышенное напряжение. Возникают при массовом отключении потребителей от сети, рассчитанной на высокую нагрузку.
5. Искажения синусоидальной формы напряжения. Отсутствие чистой синусоиды напряжения приводит к мерцанию света, перегреву сердечников трансформаторов, что ведет к снижению мощности, передаваемой в нагрузку. Так же могут быть помехи связи, зависание компьютеров, порча мониторов и жестких дисков.
6. Флуктуации напряжения. Флуктуация напряжения возникает при подключении нагрузки с нестабильным потреблением тока. Напряжение сети «плавает» в приделах 95-105%.
7. Вариации частоты. Нарушение частоты напряжения электропитания может возникать при подключении автономных генераторов при высокой нагрузке на них. Вариации частоты приводят к нестабильной работе электродвигателей, их перегреву, шумности и повышенному износу.

Синусоидальная форма напряжения, “чистая” синусоида
В генераторах переменного тока получают ЭДС (электродвижущую силу), изменяющуюся во времени по закону синуса, что позволяет производить точный расчет электрических цепей, где все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. Синусоидальная форма напряжения («чистый» синус) говорит о высоком качестве напряжения и отсутствии 7 категорий проблем электропитания.

Выходная мощность
Выходная мощность, это мощность, которую отдает стабилизатор в подключенную нагрузку. 

Рабочий диапазон входного напряжения
Рабочий диапазон входного напряжения, это напряжение при котором стабилизатор обеспечивает заявленную мощность и номинальное выходное напряжение  в соответствии с требованиями ГОСТа — от 187 вольт до 242 вольт переменного тока. Некоторые стабилизаторы напряжения имеют расширенный диапазон входного напряжения, который может составлять от 90 до 300 вольт. 

Предельный диапазон входного напряжения
Диапазон входного напряжения, при котором стабилизатор может работать, но не обеспечивать выходную мощность и номинальное  напряжение. 

Защита

Короткое замыкание (КЗ)
Это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи, несущие угрозу работоспособности оборудования и жизни человека.

Тройная защита от перегрузки
Защита по току, защита по напряжению и защита по температуре, примененная в стабилизаторах производства компании БАСТИОН.

Автоматический выключатель (автомат)
Защитный автомат произведет автоматическое отключение, если фазный провод попадает на защитный (заземляющий) проводник,  что равносильно короткому замыканию (то есть максимально возможному току в схеме), что приведет к срабатыванию  электромагнитной защиты.

Класс защиты (IP — Ingress Protection)
Международный электротехнический стандарт степени защищенности приборов от проникновения  в них частей тела, пыли, предметов, случайного контакта (первая цифра от 0 до 6) и влаги, воды, капель, струй и т.п. (вторая цифра от 0 до 8)

Типы и схемы стабилизации

Быстродействие, время стабилизации, время реакции
Быстродействие  состоит из двух параметров – времени реакции на возникшие изменения во внешней питающей сети и времени стабилизации выходного напряжения прибора до значения, лежащего в диапазоне номинального напряжения.

Точность стабилизации
Точность стабилизации определяется как максимальное отклонение в % от номинального выходного напряжения стабилизатора. Чем меньше значение точности, тем лучше.

Бестрансформаторная схема
Принцип работы стабилизатора основан на регулировании выходного напряжения путем широтно-импульсной модуляции (ШИМ). На входе и на выходе прибора имеются аналоговые фильтры, эффективно сглаживающие импульсные помехи в сети. 
Принцип широтно-импульсной модуляции дает возможность корректировать выходной сигнал. Для потребителей очень важным является качество выходного напряжения, а именно обеспечение строгой синусоидальности питающего напряжения. В данном приборе корректировку осуществляет микропроцессор, который постоянно анализирует выходной сигнал и добивается его наилучшего совпадения с синусоидой. Следует отметить, что отсутствие трансформатора, снижает защищенность аппаратуры в случае отказа или экстренной ситуации в сети или с самим устройством.

Двойное преобразование напряжения
Фазоинверторный стабилизатор напряжения
Инверторный стабилизатор
Двойное преобразование напряжения (double conversion) — это преобразование входного переменного напряжения 220 вольт в постоянное, которое за тем посредством инвертора, снова преобразуется в переменное напряжения 220 вольт. По схеме двойного преобразования электроэнергии построен инверторный стабилизатор, в котором, в отличие от дискретных стабилизаторов отсутствует автотрансформатор. Данный тип стабилизаторов обеспечивает практически идеальное выходное напряжение, на качество которого практически ничто не влияет. Главным его недостатком является цена. 

Однофазный стабилизатор напряжения
Стабилизатор напряжения, имеющий однофазное подключение 220 вольт.

Трехфазный стабилизатор напряжения (трёхфазное подключение)
Простейшей схемой трёхфазного стабилизатора напряжения является подключение соответствующим образом трёх однофазных стабилизаторов и получение на выходе трёхфазного тока 380 вольт. С учетом того, что однофазные устройства редко бывают по мощности больше 15 квт, результирующая конструкция из 3-х стабилизаторов мощностью 15 кВт каждый, будет значительно меньше 60 квт, что обычно достаточно для обслуживания индивидуального жилого дома. Дополненная блоком контроля фаз и байпасом, такая система будет характеризоваться хорошей надежностью и функциональностью.

Электромеханический стабилизатор
Устройства этого класса осуществляют нормализацию параметров тока последовательной активацией или отключением витков автотрансформатора с помощью регулирующего электромеханического шагового сервопривода (электродвигателя).
Высокое качество напряжения на выходе сервоприводного устройства стабилизации реализуется за счёт плавности и равномерности нормализации с погрешностью в рамках всего 1-3%, а также отсутствия искажений токовой синусоиды.

Феррорезонансный стабилизатор
Электромагнит­ные стабилизаторы напряжения, в которых используют резонанс­ные контуры, называют феррорезонансными. Их применяют в ка­честве маломощных стабилизаторов переменного напряжения и как опорные (эталонные) источники напряжения. Чаще всего их выпол­няют на одном сердечнике из трансформаторной стали Ш-образной формы с тремя стержнями. 

Стабилизация напряжения вольтодобавочного типа
К вольтодобавочным устройствам регулируемого напряжения могут быть отнесены индукционные регуляторы, автотрансформаторы плавно регулируемого напряжения, вольтодобавочные  трансформаторы и линейные регуляторы, являющиеся наиболее приемлемыми аппаратами для регулирования напряжения в распределительных сетях потребителей.

Дискретное (ступенчатое) регулирование
Ступени регулирования
Дискретный (электронный) стабилизатор
Дискретный способ стабилизации напряжения осуществляется за счёт выбора обмотки автотрансформатора (ступени регулирования) с напряжением наиболее соответствующим номинальному и включении соответствующего силового ключа (электронного или релейного), что позволяет до минимума сократить время срабатывания ключа. Основным недостатком являются скачки выходного напряжения, сохранение искажений в выходном сигнале и небольшая точность стабилизации. Дискретные стабилизаторы отличаются небольшой ценой, надежностью и  массовостью.

Стабилизация напряжения релейного типа
Релейный стабилизатор
Дискретный стабилизатор напряжения, у которого в качестве электронных ключей переключения обмоток автотрансформатора используются электромеханические реле.

Тиристорный стабилизатор (симисторный стабилизатор)
Дискретный стабилизатор напряжения, у которого в качестве электронных ключей переключения обмоток автотрансформатора используются тиристоры (симисторы).

Конструкция и Элементная база

Автотрансформатор
Это вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую. За счёт чего у них не только магнитная связь, но и электрическая. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные электрические напряжения.

Микропроцессорное управление
Посредством команд микропроцессора осуществляется управление работой электронных ключей автотрансформатора.

Симисторные ключи (тиристорные ключи)
Силовые электронные элементы, позволяющие осуществлять переключение между обмотками автотрансформатора с большой силой тока.

Сервопривод
Управляющий механизм, обеспечивающий совершение определенных механических действий посредством работы электропривода.

Сальниковые вводы (гермовводы)
Отверстия с резиновыми уплотнениями, зажимаемыми накидной гайкой, обеспечивающие герметичный ввод проводов в корпус прибора.

Гальваническая развязка
Передача энергии или информационного сигнала между электрическими цепями, не имеющими непосредственного электрического контакта между ними за счет электромагнитной индукции.

Устройство сопряжения
Устройство, устраняющее проблемы с некачественным (или отсутствующим) заземлением, которые порождают  паразитные токи, наводки. Позволяет адаптировать автоматику газового котла для работы с автономными генераторами и со старыми сетями без заземления.

Нагрузка и мощность

Нагрузка (полезная нагрузка)
Приборы и оборудование, подключаемые к стабилизатору.

Номинальная нагрузка (выходная мощность)
Разрешенная производителем мощность подключаемой нагрузки, при которой стабилизатор работает без перегрузки.

Активная нагрузка  (активная мощность)
Приборы, не имеющие в своем составе катушек индуктивности и емкостей (лампы накаливания, электроплиты, утюги, обогреватели и т.п.). Для таких приборов активная и полная мощности совпадают.

Реактивная нагрузка (реактивная мощность)
Это часть энергии, которая в процессе работы электроприбора накапливается в катушках индуктивности и емкостях и не совершает полезной работы, но которая учитывается в полной мощности прибора в виде реактивной составляющей (в дополнение к активной составляющей).

Полная мощность
Сумма активной и реактивной мощности.

Перегрузочная мощность (максимальная мощность, запас мощности, перегрузочная способность, перегрузка)
Перегрузочная мощность это выходная мощность прибора, превышающая номинальную мощность и которую он может кратковременно развивать  без ущерба для своей работоспособности в период действия перегрузки. Обычно такая работа связана с появлением высоких пусковых токов подключенного оборудования в первоначальный момент накопления энергии в катушках индуктивности или емкостях. Затраченная на это мощность называется реактивной. О параметрах перегрузочной мощности (её значении и времени действия) производитель обычно информирует отдельно.

Пусковые токи оборудования (Перегрузка)
Кратковременное увеличение потребляемой мощности оборудования. Появление пусковых токов объясняется накоплением дополнительной энергии в  катушках индуктивности или емкостях в виде реактивной составляющей мощности.

Коэффициент мощности (сos(φ))    
Безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока;с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе; переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

φ =90⁰, сos(φ)=0 — нагрузка полностью реактивная.

φ =45⁰, сos(φ)=0.71 — нагрузка имеет реактивную и активную составляющую. 

φ =0⁰, сos(φ)=1 — нагрузка полностью активная. 

Значение коэффициента мощности	Высокое	Хорошее	Удовлетворительное	Низкое	Неудовлетворительное
сos(φ)	0,95…1	0,8…0,95	0,65…0,8	0,5…0,65	0…0,5

 

Корректор мощности на входе
Коррекция реактивной составляющей полной мощности потребления устройства выполняется путём включения в цепь реактивного элемента, производящего обратное действие. Например, для компенсации действия электродвигателя переменного тока, обладающего высокой индуктивной реактивной составляющей полной мощности, параллельно цепи питания включается конденсатор.

Коэффициент полезного действия (КПД)
В замкнутой электроцепи, при протекании зарядов по проводникам, осуществляется сопротивление полной и полезной нагрузки работы электричества. Их соотношение определяет коэффициент полезного действия (другими словами это отношение полезного тепла к полному). Как правило, КПД это безразмерный коэффициент от 0 до 1, чем он выше, тем эффективнее будет работать устройство и меньше будут потери электричества.

Собственная потребляемая мощность, холостой ход
Каждый стабилизатор тратит энергию на работу собственной электроники и нагрев силовых элементов даже при отсутствии полезной нагрузки (на холостом ходу). Самый простой способ оценить собственную потребляемую мощность это произвести расчёт по коэффициенту полезного действия (КПД), который обычно указан в техпаспорте. Достаточно мощность устройства умножить на процент потерь (от 100% нужно отнять значение КПД).  Так, прибору мощностью 1000Вт с КПД 97% для работы без нагрузки понадобится 30 Вт в час (100%-97%=3% и  1000Вт*3%=30Вт).

Асинхронный двигатель
Наиболее распространённый в бытовой технике двигатель переменного тока, обладающий высокими пусковыми токами. Долговечность его работы в основном зависит от качества питающего напряжения.

Форм фактор

Конвекционное (конвективное) охлаждение
Корпус прибора, выполненный по конвекционной схеме, обеспечивает безвентиляторное охлаждение силовых элементов за счет естественной циркуляции воздуха (конвекции) внутри прибора.

Навесной стабилизатор
Стабилизатор с возможностью крепления на вертикальные поверхности.

Напольный стабилизатор
Стабилизатор, устанавливаемый непосредственно на полу.

Стоечный (Rack) стабилизатор
Стабилизатор, устанавливаемый в специализированную 19 дюймовую Rack-стойку, используемую для подключения блоков различного оборудования.

Методика подбора стабилизатора напряжения | 001.com.ua

1. Главная
2. Статьи
3. Методика подбора стабилизатора напряжения

При выборе стабилизатора напряжения необходимо определить общую мощность подключаемой к стабилизатору нагрузки (перегрузка стабилизатора не допускается!).

Для этого необходимо суммировать максимальные мощности отдельных устройств. Однако следует учитывать тот факт, что устройства с электродвигателями при включении потребляют мощность, в несколько раз превышающую номинальную. Как правило, номинальная и пусковая мощности указываются в инструкции по эксплуатации устройства. При отсутствии данных о пусковой мощности, последнюю можно определить как четырехкратную номинальную.

Также при расчете суммарной мощности необходимо принять во внимание существование полной, активной и реактивной мощности.

Полная мощность — это вся мощность, потребляемая устройством, состоящая из активной и реактивной мощности. Устройства-потребители электроэнергии всегда имеют как активную, так и реактивную составляющие нагрузки.

При активной нагрузке вся потребляемая энергия преобразуется в тепло (пример: обогреватели, электроплиты, утюги и т.п.).

Реактивная составляющая мощности не выполняет полезной работы, она расходуется на создание магнитных полей в индуктивных приемниках, циркулируя между источником и потребителем.

Полная мощность всегда указывается в вольт-амперах (ВА), активная — в ваттах (Вт), реактивная — в вольт-амперах реактивных (ВАр).

Как правило, мощность стабилизатора приводится в вольт-амперах или киловольт-амперах (кВА), в то время как мощность потребления в большинстве случаев указывается в ваттах или в киловаттах (кВт). Эти две величины связаны между собой коэффициентом мощности cosφ:

кВт = кBА×cosφ

Если коэффициент cosφ неизвестен для данного устройства, то для приблизительного расчета мощности можно принять cosφ=0,75-0,8.

Также при выборе стабилизатора напряжения необходимо учитывать минимально возможное напряжение в конкретной сети. При снижении входного напряжения выходная мощность стабилизатора снижается (см. график).

При длительной работе стабилизатора при входном напряжении менее 170 В возможна перегрузка стабилизатора по току. Это приводит к значительному нагреву токоведущих частей, прежде всего трансформаторов, что может привести к выходу стабилизатора из строя.

Исходя из вышеизложенного, рекомендуется выбирать мощность стабилизатора применительно к максимально возможному диапазону изменения сетевого напряжения и с 25-30% запасом от полной потребляемой мощности нагрузки. Это обеспечивает штатный режим работы стабилизатора и увеличивает его срок службы. Также для определения типа стабилизатора желательно в течение нескольких дней проконтролировать реальное состояние электрической сети, а именно:
— проверить уровень напряжения сети;
— максимальную величину изменения напряжения;
— замерить минимальное напряжение в момент пиковых нагрузок на сеть.
— частоту возникновения скачков напряжения.

Пример расчета мощности стабилизатора напряжения

В постоянном режиме работают холодильник (300 Вт), телевизор (400 Вт), кондиционер (1000 Вт), магнитола (100 Вт), электролампы освещения (200 Вт).

Суммарная мощность составляет: 300 + 400 + 1000 + 100 + 200 = 2000 Вт.

Одновременно с приведенными электроприборами могут подключаться: утюг (1000 Вт), пылесос (800 Вт), электрочайник (1000 Вт). В этом случае общая нагрузка может увеличиваться на 800-2800 Вт.

Максимальная суммарная мощность составит 2000 + 2800 = 4800 Вт.

Прибавим к полученной мощности потребителей 25% и получим мощность стабилизатора: 4800 + 25% = 6000 Вт.

С учетом реактивной составляющей 6000 Вт/0,8 = 7500 ВА.

Таким образом, при одновременной работе всех перечисленных приборов, необходим стабилизатор мощностью не менее 7,5 кВА.

Для правильного расчета полной мощности необходимо руководствоваться только конкретными значениями для каждого электроприбора, что позволит выбрать стабилизатор напряжения с оптимальными характеристиками.

% PDF-1.6 % 82 0 объект > эндобдж xref 82 94 0000000016 00000 н. 0000002775 00000 н. 0000002913 00000 н. 0000003033 00000 н. 0000003081 00000 н. 0000003275 00000 н. 0000003988 00000 н. 0000004034 00000 н. 0000004081 00000 п. 0000004127 00000 н. 0000004172 00000 п. 0000004217 00000 н. 0000004262 00000 н. 0000004308 00000 п. 0000004354 00000 п. 0000004400 00000 н. 0000004446 00000 н. 0000004492 00000 н. 0000004538 00000 н. 0000004585 00000 н. 0000004631 00000 н. 0000004677 00000 н. 0000004755 00000 н. 0000006066 00000 н. 0000006103 00000 п. 0000006156 00000 н. 0000007596 00000 п. 0000009097 00000 н. 0000009480 00000 п. 0000010161 00000 п. 0000010374 00000 п. 0000010622 00000 п. 0000012416 00000 п. 0000014345 00000 п. 0000014478 00000 п. 0000014613 00000 п. 0000014923 00000 п. 0000015329 00000 п. 0000017322 00000 п. 0000018941 00000 п. 0000020777 00000 п. 0000021733 00000 п. 0000050065 00000 п. 0000052758 00000 п. 0000052865 00000 п. 0000073403 00000 п. 0000073717 00000 п. 0000073927 00000 н. 0000074071 00000 п. 0000104337 00000 н. 0000104605 00000 н. 0000105214 00000 п. 0000105399 00000 н. 0000105452 00000 п. 0000105505 00000 н. 0000105586 00000 н. 0000105679 00000 н. 0000105820 00000 н. 0000105988 00000 н. 0000106075 00000 н. 0000106255 00000 н. 0000106354 00000 п. 0000106488 00000 н. 0000106547 00000 н. 0000106628 00000 н. 0000107106 00000 п. 0000107267 00000 н. 0000110525 00000 н. 0000110564 00000 н. 0000111735 00000 н. 0000111924 00000 н. 0000112105 00000 н. 0000112287 00000 н. 0000112522 00000 н. 0000112776 00000 н. 0000112969 00000 н. 0000113146 00000 п. 0000113441 00000 н. 0000113647 00000 н. 0000113844 00000 н. 0000114090 00000 н. 0000114264 00000 н. 0000114444 00000 н. 0000114743 00000 н. 0000114932 00000 н. 0000115101 00000 п. 0000115299 00000 н. 0000115588 00000 н. 0000115798 00000 н. 0000115982 00000 н. 0000116154 00000 н. 0000116347 00000 п. KZC3 ݸ jQ54gChW / fVG 5`oh _ ~ & gRaW ܲ> (| N.͠Ph —

Тепловой расчет с линейными регуляторами напряжения

Будет ли ваш линейный регулятор правильно работать во всех возможных условиях эксплуатации? Чтобы узнать это, вам нужно понять рассеиваемую мощность и тепловое сопротивление.

Дополнительная информация

Designer Beware

На первый взгляд линейные регуляторы напряжения кажутся такими простыми. В техническом описании детали указано максимальное входное напряжение, максимальный выходной ток и выходное напряжение (если выход фиксированный, а не переменный).Если ваши требования к конструкции немного более жесткие, вы также можете проверить точность выходного напряжения, падения напряжения, выходного шума и диапазона рабочих температур окружающей среды. Если все эти характеристики выглядят хорошо, вы можете бросить деталь, и все будет хорошо, не так ли? Что ж, в большинстве случаев да, все будет хорошо, но также возможно, что дизайн полностью выйдет из строя.

Зависимость тока от мощности

Первое, что нужно понять, это то, что максимальный выходной ток детали не является изолированной спецификацией.Выходной ток влияет на рассеиваемую мощность, а рассеиваемая мощность влияет на температуру перехода, и если температура перехода станет слишком высокой, деталь перестанет работать должным образом. Возможно необратимое повреждение, хотя большинство (возможно, все) современных линейных регуляторов включают схему тепловой защиты, которая просто ограничивает выходной ток в попытке снизить внутреннюю температуру. В любом случае ваш дизайн выйдет из строя; Хуже того, он может работать странным или периодическим образом со сбоями, что может привести к высокому уровню разочарования, вызванного поиском и устранением неисправностей.Лучшее средство, как обычно, — профилактика.

Две температуры

Подтверждая, что конкретный компонент совместим с температурными требованиями системы, мы обычно смотрим на диапазон рабочих температур окружающей среды, указанный в техническом описании детали. Этого достаточно для большинства ситуаций, но, тем не менее, это довольно неточно. Строго говоря, температура окружающей среды не определяет, будет ли деталь функционировать должным образом, так же как температура наружного воздуха напрямую не определяет, комфортно ли вам в вашем доме.Что действительно имеет значение, так это внутренняя температура, то есть температура, которую испытывают полупроводники — в конце концов, стабилизатор напряжения регулирует напряжение, а не пластиковый корпус. Эта внутренняя температура называется температурой перехода.

Обычно мы можем рассматривать не что иное, как диапазон температуры окружающей среды, потому что температура перехода часто аналогична температуре окружающей среды. Если вы живете в продуваемой сквозняком деревянной хижине и готовите на открытом воздухе на открытом огне, температура внутри хижины не будет сильно отличаться от температуры наружного воздуха.Это просто тепловое равновесие в действии. То же самое происходит со многими электронными компонентами, , потому что многие электронные компоненты не рассеивают значительное количество энергии . Это критический момент. Датчики, преобразователи данных, микроконтроллеры, логические вентили и т. Д. Имеют тенденцию рассеивать небольшое количество энергии, и, следовательно, температура перехода не сильно отличается от температуры окружающей среды. Но линейные регуляторы напряжения — это совсем другое дело. Представьте, что вы печете хлеб в этой деревянной хижине целый день.Это примерно то, что делает регулятор напряжения, и в результате температура перехода может значительно превышать температуру окружающей среды. Следовательно, одним из ключей к надежной конструкции линейного регулятора является обеспечение того, чтобы температура перехода оставалась в приемлемом диапазоне даже в наихудших рабочих условиях.

Во-первых, рассчитайте мощность

Два фактора, определяющие разницу между температурой окружающей среды и температурой перехода, — это рассеиваемая мощность и тепловое сопротивление.Сначала давайте посмотрим на рассеиваемую мощность.

На этой схеме показаны два пути тока в линейном регуляторе; путь от входного контакта непосредственно к земле называется током земли (I _GND ), а путь от входного контакта к земле через цепь с питанием — ток нагрузки (I _LOAD ). Внутренняя рассеиваемая мощность в результате этих двух токов составляет

\ [P_ {I_ {GND}} \ \ = I_ {GND} \ times V_ {IN} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ P_ {I_ {LOAD}} \ \ \ = I_ {LOAD} \ раз \ влево (V_ {IN} -V_ {OUT} \ right) \]

Таким образом, общая рассеиваемая мощность внутри регулятора составляет:

\ [P_ {TOTAL} = \ left (I_ {GND} \ times V_ {IN} \ right) + \ left (I_ {LOAD} \ times \ left (V_ {IN} -V_ {OUT} \ right) \ справа) \]

Ток заземления — i.е. ток, потребляемый внутренней схемой регулятора в процессе генерации регулируемого выходного напряжения, обычно будет намного меньше тока нагрузки. Так что, если вам не хочется проверять характеристики тока заземления, вы можете просто проигнорировать этот термин, и результат должен быть довольно близким.

Термическое сопротивление

Мощность, рассеиваемая внутри регулятора, приводит к постоянной разнице между температурой перехода и температурой окружающей среды. Итак, мы знаем, что внутренние схемы регулятора всегда будут горячее окружающей среды; вопрос в том, насколько горячее? Именно здесь в игру вступает термическое сопротивление.Как следует из названия, это количество соответствует тому, насколько сопротивление потоку тепла. В контексте конструкции регулятора более высокое тепловое сопротивление означает большее сопротивление теплу, которое хочет течь изнутри регулятора в окружающую среду. Более высокое сопротивление означает меньший тепловой поток, а меньший тепловой поток означает большую стационарную разницу температур. Это соотношение отражено в следующем уравнении, где тепловое сопротивление обозначено θ и измеряется в градусах Цельсия / ватт.

\ [\ Delta T_ {JA} = P_ {TOTAL} \ times \ theta_ {JA} \]

Итак, если вы знаете рассеиваемую мощность регулятора (P _ИТОГО ) и тепловое сопротивление внутренней схемы окружающей среде (θ _JA ), вы можете рассчитать разницу между температурой окружающей среды и температурой перехода (ΔT _{). JA} ). К сожалению, определение θ _JA не совсем простое.

Прежде всего необходимо понять, что θ _JA не является фиксированной величиной.Это зависит от дизайна вашей печатной платы. Фактически, это критический момент: вы не можете предположить, что диапазон температур окружающей среды, указанный в таблице данных регулятора, действителен для всех макетов печатных плат . Другими словами, если вы подвергнете регулятор максимальному входному напряжению и максимальному выходному току, макет печатной платы с высоким тепловым сопротивлением может привести к перегреву детали, даже если температура окружающей среды останется в допустимом диапазоне.

Тщательный расчет температуры может иметь решающее значение!

Давайте рассмотрим пример, чтобы продемонстрировать важность учета теплового сопротивления в конструкции регулятора.Этот пример основан на стабилизаторе напряжения с малым падением напряжения ADP3338 от Analog Devices. Соответствующие спецификации следующие:

Максимальный ток нагрузки	1000 мА
Максимальный ток заземления	30 мА
Выходное напряжение	3,3 В
Максимальное входное напряжение	8 В
Максимальная температура перехода	150 ° С
Максимальная температура окружающей среды	85 ° С

Итак, сначала нам нужно ответить на следующий вопрос: если устройство подвергается наихудшим условиям эксплуатации, насколько низким должно быть тепловое сопротивление? Мы можем изменить приведенное выше уравнение следующим образом:

\ [\ theta_ {JA} = \ frac {\ Delta T_ {JA}} {P_ {TOTAL}} \]

Подставив соответствующие значения, получим следующее:

\ [\ theta_ {JA} = \ frac {\ left (150 ^ {\ circ} C-85 ^ {\ circ} C \ right)} {\ left (.{\ circ} C} {W} \]

Пока все хорошо. . . разве что такое низкое тепловое сопротивление невозможно! Рассмотрим следующую схему из таблицы данных ADP3338:

Эта диаграмма предназначена для того, чтобы дать вам представление о том, какое тепловое сопротивление следует ожидать от различных схем печатных плат. Поэтому, если вы просто припаяете этот регулятор к своей плате, не добавляя дополнительную медь для рассеивания тепла, тепловое сопротивление будет примерно , в десять раз больше .Даже крайний правый макет, включающий большую медную площадку, по-прежнему намного выше, чем 13,2 ° C / Вт, необходимые для работы в худшем случае. Вы можете дополнительно снизить тепловое сопротивление, увеличив площадь меди и используя многочисленные переходные отверстия, чтобы обеспечить тепловой путь к другим слоям печатной платы, но в этом случае вы никогда не достигнете 13,2 ° C / Вт. Это связано с тем, что тепловое сопротивление перехода к окружающей среде является суммой теплового сопротивления корпуса к окружающей среде (которое зависит от компоновки) и теплового сопротивления перехода к корпусу (которое зависит только от корпуса ИС), и ADP3338 термическое сопротивление перехода к корпусу — 26.8 ° C / Вт — это уже вдвое выше, чем общее тепловое сопротивление, необходимое для этих наихудших условий эксплуатации. Конечно, это крайний пример. На практике вы не доводите деталь до предела, как это. Обычно необходимое тепловое сопротивление достижимо, но вам может потребоваться намного больше, чем минимальное количество меди.

Заключение

Правильное тепловое проектирование линейных регуляторов легко упустить из виду, потому что во многих случаях условия эксплуатации настолько далеки от наихудших, что конструкция будет работать, даже если тепловое сопротивление никогда не приходит в голову.Но процесс на самом деле довольно прост, и он может спасти вашу плату от позора, связанного с поломкой при высокой температуре окружающей среды. Вы просто рассчитываете рассеиваемую мощность в худшем случае, а затем оцениваете тепловое сопротивление, а также можете, основываясь на информации в таблице данных (или таблице данных для аналогичной детали). Затем вы можете рассчитать самую высокую температуру окружающей среды, при которой температура перехода устройства будет ниже указанного максимума.

Преобразователь постоянного тока

dc — Расчет потерь мощности в импульсном регуляторе мощности?

Вы правы в том, что коммутатор имеет больше смысла для вашего приложения (12 В, 5 В 1.5А на выходе), чем линейный регулятор. Линейное устройство потратит 7 В * 1,5 А = 10,5 Вт на тепло, от чего будет непросто избавиться. Для линейных регуляторов входной ток = выходной ток + рабочий ток. Для переключателей мощность на входе = мощность / КПД.

Я не искал упомянутую вами часть TI (возможно, нашел, если бы вы предоставили ссылку). Существует два широких класса импульсных регуляторов: с внутренними переключателями и с внешними переключателями. Если это регулятор второго типа, то рассеивание в детали не будет проблемой, поскольку он не управляет мощностью напрямую.

Если это полностью интегрированное решение, вам нужно учитывать рассеивание. Вы можете вычислить это рассеивание по выходной мощности и эффективности. Выходной сигнал будет 5 В * 1,5 А = 7,5 Вт. Если, например, коммутатор имеет КПД 80%, общая входная мощность будет 7,5 Вт / 0,8 = 9,4 Вт. Разница между выходной мощностью и входной мощностью составляет мощность нагрева, которая в данном случае составляет 1,9 Вт. Это намного лучше, чем то, что сделал бы линейный регулятор, но все же достаточно тепла, чтобы потребовать некоторого размышления и планирования.

80% — это просто число, которое я выбрал в качестве примера. Вам нужно внимательно изучить таблицу и получить хорошее представление о том, какая эффективность может быть в вашей рабочей точке. У хороших микросхем переключателя есть много графиков и другой информации по этому поводу.

Как только вы узнаете, сколько ватт будет нагревать чип, вы посмотрите на его тепловые характеристики, чтобы увидеть, каков перепад температуры от кристалла до корпуса. В таблице должно быть указано значение градуса Цельсия на ватт. Умножьте это на рассеиваемую мощность в ваттах, и вы увидите, насколько горячее будет кристалл, чем внешняя часть корпуса.Иногда они говорят вам о тепловом сопротивлении кристалла окружающему воздуху. Обычно это происходит, когда деталь не предназначена для использования с радиатором. В любом случае, вы обнаружите, на сколько градусов Цельсия будет горячее, чем все, что вы можете охладить или с чем иметь дело.

Теперь вы посмотрите на максимальную температуру кристалла, а затем вычтите указанное выше значение падения температуры. Если это хотя бы немного выше вашей наихудшей температуры окружающего воздуха, то у вас проблема. Если так, это становится беспорядком. Вам либо нужен радиатор, либо принудительный воздух, либо используйте другую деталь.Переключатели большей мощности обычно разрабатываются для внешних переключающих элементов, потому что силовые транзисторы поставляются в корпусах, предназначенных для нагрева. Чипы коммутатора обычно этого не делают.

Я не хочу продолжать строить догадки, поэтому вернитесь с цифрами о вашей конкретной ситуации, и мы можем продолжить с этого момента.

Расчет мощности в кВА | UST

Для одно- и трехфазных приложений.

Рассчитать размер стабилизатора мощности несложно.Самый сложный аспект — это определение силы тока (или силы тока).
Однофазный типоразмер

1. Определите входное напряжение для оборудования или цепи, подлежащей защите
2. Определите номинальную силу тока для оборудования или цепи, подлежащей защите
3. Умножьте напряжение на ток и разделите на 1000, чтобы получить номинальную мощность в кВА

Пример

Однофазное устройство имеет номинальные значения на паспортной табличке 120 вольт, 40 ампер

Тогда мощность однофазной кВА составляет:

120 X 40 = 4800 вольт-ампер

4800 вольт-ампер ÷ 1000 = 4.8 кВ (примерно 5 кВА)

Трехфазный размер

1. Определите входное напряжение для оборудования или цепи, подлежащей защите
2. Определить номинальную силу тока для защищаемого оборудования или цепи
3. Умножьте напряжение на ток на 1,732 и разделите на 1000, чтобы получить номинальную мощность в кВА

Пример

Трехфазное устройство имеет номинальные значения на паспортной табличке 480 вольт, 60 ампер

Тогда мощность трехфазной кВА составляет:

480 х 60 х 1.732 = 49,882 вольт-ампер

49882 вольт-ампер ÷ 1000 = 49,9 киловольт-ампер (приблизительно 50 кВА)

Сила тока / пусковой ток

Сила переменного тока — это сила тока, протекающего в устройстве или в цепи. Электрические устройства потребляют различное количество тока в зависимости от их рабочего состояния или объема выполняемой работы. Например, ток в трехфазном электродвигателе изменяется от нуля (выключено) до пикового уровня (пиковый, заблокированный ротор, пусковой или пусковой ток) и падает до промежуточного уровня (ток полной нагрузки или установившийся ток. ).Пусковой ток трехфазного двигателя может в 5-10 раз превышать ток полной нагрузки. (См. Перегрузочная способность.)

Расчет силы тока

Определение силы тока для использования при расчете мощности в кВА зависит от типа используемого стабилизатора мощности. Для стабилизаторов мощности с высокой перегрузочной способностью обычно используется установившийся режим или сила тока полной нагрузки. Для стабилизаторов мощности с низкой устойчивостью к условиям перегрузки обычно используется пусковой или пиковый ток.Нет ничего необычного в том, что стабилизатор мощности с высокой устойчивостью к перегрузкам оказывается на 20-50% меньше, чем их непереносимые аналоги.

Есть несколько способов определить силу тока.

Первый способ — получить значения силы тока из паспортной таблички или документации для каждого устройства. Этот метод довольно точен и прост.

Второй способ — определение номинальной силы тока автоматического выключателя для цепей, которые защищает стабилизатор напряжения. Этот метод имеет тенденцию давать значения, которые слишком высоки для устройств, устойчивых к перегрузке, и могут быть слишком низкими для устройств, устойчивых к перегрузке.

Третий способ — измерение тока защищаемых устройств или цепей. Этот метод должен использоваться только квалифицированными техниками или профессионалами, знакомыми с методами измерения и процедурами безопасности. Этот метод часто дает очень точные результаты при условии, что измеренная сила тока точно соответствует ожидаемому максимальному потреблению.

Во всех случаях разумно обеспечить некоторый запас при расчете силы тока, чтобы гарантировать, что номинал стабилизатора мощности не будет заниженным.

Линейные регуляторы

— Practical EE

Существует два основных типа преобразователей постоянного тока: линейные регуляторы и импульсные регуляторы. Линейные регуляторы относительно просты, но обычно намного менее эффективны, чем более сложные импульсные регуляторы. Для любого типа преобразователя мощности постоянного тока неэффективность преобразования мощности рассеивается в виде тепла.

Базовый линейный регулятор

Линейный стабилизатор вырабатывает выходное напряжение, полученное из входного напряжения через транзистор, который управляется обратной связью.Выходное напряжение делится и сравнивается с опорным напряжением с помощью компаратора, который управляет базой транзистора. Обратная связь подключена к отрицательному входу компаратора, потому что в этой конфигурации база транзистора включается, когда выходное напряжение падает, заставляя транзистор включаться больше и уменьшать сопротивление между Vin и Vout.

В терминах высокого уровня линейный регулятор подобен резистору регулятора. Текущий ток, по сути, такой же, как текущий, поскольку схема управления потребляет незначительное количество тока по сравнению с током, потребляемым силовой нагрузкой.Как и во всех электронных компонентах, мощность, рассеиваемая линейным регулятором, равна напряжению на нем, умноженному на ток через него. Рассеиваемая мощность также равна входной мощности за вычетом выходной мощности по Закону сохранения энергии. Рассеиваемая мощность — это падение напряжения Vin — Vout, умноженное на ток Iout.

Я

_ВЫХ = Я _ВХОД

P

_ПОТЕРЯ = (V _IN — V _OUT ) * I _OUT

P

_ПОТЕРЯ = P _ВХОД — P _ВЫХ

Рассеивание мощности может быстро выйти из-под контроля.Преобразование с шины 5 В на шину 3,3 В для подачи мощности в один ампер или 3,3 Вт приведет к рассеиванию (5 — 3,3) / 1 = 1,7 Вт. Это половина вашей выходной мощности, 50% неэффективности! А достаточное охлаждение 1,7 Вт — нетривиальная задача. Как показывает опыт, охлаждение до 1 Вт часто может быть выполнено путем простого распределения тепла на плоскости заземления, для охлаждения 1 Вт — 3 Вт может потребоваться радиатор на компоненте, помимо этого вам может потребоваться вентилятор или специальный радиатор.

Неэффективность пропорциональна падению напряжения от входа к выходу, поэтому минимизация этого значения минимизирует рассеяние мощности, если ток нагрузки фиксирован.В последнее десятилетие производители линейных регуляторов выпустили регуляторы с малым падением напряжения (LDO) , которые работают при падении напряжения до 200 мВ или даже меньше между входом и выходом.

Таким образом, линейные регуляторы используются, когда разница между входным и выходным напряжением мала или требования к току нагрузки малы. Они отлично подходят для приложений, в которых они рассеивают 1 Вт или меньше. Кроме того, или если у вас есть строгие требования к эффективности, например, для устройства с батарейным питанием, подумайте об использовании импульсного регулятора.

Полезные видео

Отличный обучающий модуль от Texas Instruments: https://training.ti.com/linear-regulator-fundamentals-types-linear-regulators

Вот еще один обучающий модуль от TI, в котором основное внимание уделяется тепловым характеристикам линейных регуляторов.

По какой формуле рассчитывается рассеиваемая мощность в импульсном стабилизаторе?

Так что это не так сложно, как вычисление рассеиваемой мощности для линейного регулятора напряжения…
IIN = IL + IG
PD = (VIN — VOUT) IL + (VIN) IG

Расчет рассеиваемой мощности линейного регулятора:

Pd = (Vi — Vo) x I

Pd (max) = (Vi (max) — Vo) x Io (max)

Pi = Vi x Ii

Po = Vo x Io

Pd = Pi — Po

Очень важно иметь хороший радиатор для линейного регулятора.

Поскольку рассеяние мощности (тепла) в линейных регуляторах является обязательным, некоторые регуляторы требуют, чтобы радиаторы работали в пределах своих параметров.Чтобы обеспечить максимально безопасное рассеивание мощности, на котором может выдержать ваш регулятор, вам необходимо ознакомиться с его техническими данными. Спецификация, которую вы ищете, — это тепловое сопротивление для соединения с окружающей средой для выбранной упаковки. Это число показывает, на сколько градусов Цельсия регулятор нагреется с каждым ваттом рассеиваемой мощности. Это в сочетании с максимальной рабочей температурой и максимальной ожидаемой температурой окружающей среды можно использовать для определения того, сколько ватт вы можете безопасно рассеять.

Используйте эту формулу Pdm = (Tm-Ta) / Rj .

Где
Tm — максимальная рабочая температура для устройства,
Ta — максимальная ожидаемая температура окружающей среды,
Rj — коэффициент перехода к окружающей среде.

Пример:

Rj = 50 (корпус TO-220)
Tm = 125C (корпус TO-220)
Tm = 40C максимальная ожидаемая температура окружающей среды

Pdm = (125-40) / 50 = 1,7 Вт.

Максимальная ожидаемая температура окружающей среды — это максимальная температура воздуха вокруг устройства.Имейте в виду, что если устройство закрыто, а то и нет, воздух вокруг него будет нагреваться.

При использовании радиаторов все то же самое, за исключением того, что вы используете спецификацию термического сопротивления перехода к корпусу из таблицы данных. Это добавлено к тепловому сопротивлению радиатора, и вы получите общее тепловое сопротивление, которое вы можете использовать в приведенной выше формуле вместо Rj.

: подмигнуть:

Калькулятор стабилитрона

и стабилизатора напряжения

Калькулятор стабилитрона и стабилизатора напряжения

Формулы и уравнения для калькулятора стабилитрона и стабилитрона

Series Current

81

8 V _IN — V _Z / R _S ….. (Снова закон Ома)

Напряжение нагрузки

В _L = В _Z

Изменение напряжения нагрузки

∆V _L = I _Z x _Z

Выход (регулируемое) Напряжение

В _ВЫХ = В _IN — IR = В _IN — (I _Z + I _L ) / R _S = (V _IN — I _S ) / R _S

Ток нагрузки

I _L = V _L / R _L

Зенер Ток

I _Z = I _S — I _L

Пульсации на выходе

В _{R (ВЫХОД)} ≈ V _{R (IN)} x (R _Z / R 900 37 S )

Максимальное последовательное сопротивление

R _{S (MAX)} = R _{L (MIN)} x [(V _{IN (MIN)} / V _Z ) -1 ]

Максимальное последовательное сопротивление

R _{S (MAX)} = R _{L (MIN)} x [(V _{IN (MIN)} — V _Z ) / I _{L ( MAX)} ]

или последовательное сопротивление

R _S = (V _L — V _из ) / (I _Z + I _L ) = (V _L — В _выход ) / (I _S )

Значение резистора

R = [(В _{ВХОД (МИН)} — В _ВЫХ ) / (I _L + 10)]

Мощность резистора

R _P = (В _{IN (макс.}