Низкое или пониженное напряжение. Как повысить напряжение в сети

Содержание:

Низкое и пониженное напряжение. Причины

Почему в наших электрических сетях низкое или пониженное напряжение хорошо известно. Основные причины — старение электрических сетей, плохое их обслуживание, износ основного оборудования, неверное планирование сетей, значительный рост потребления энергии. В результате мы имеем миллионы потребителей, получающих низкое напряжение. Хорошо, если в сети параметры падают до 200 Вольт, часто бывает что в домах 180, 160 и даже 140 Вольт.

Как известно, напряжение в сети не одинаково у потребителей, подключенных к одной линии передач. Чем дальше потребитель находится от распределительного устройства, тем ниже будет его значение. Конечно, в этой ситуации необходимо повысить напряжение.

К понижению напряжения также приводит существенное увеличение мощности каждого потребителя в сети. Сейчас трудно найти дом, в котором есть только один чайник, один телевизор, один холодильник и пять лампочек. А ведь это примерный расчёт потребления электричества в советские годы, в то время в домах устанавливали автоматы (пробки) на 6,5 Ампер. Не сложный расчёт 6,5 х 220 показывает, что максимальная мощность электрических одновременно включенных приборов не должна была превышать 1,5 кВт. Сегодня один хороший чайник берет 2 кВт. В результате сеть просаживается, получаем низкое напряжение.

Ещё одно явление современной жизни, приводящее понижению параметров тока — сезонность и периодичность возрастания нагрузки. Особенно хорошо это явление можно проследить в дачных поселках. Летом потребление растёт: дачники приезжают, поливают, строят, варят, парят, охлаждают, качают, смотрят, вентилируют, сверлят, пилят, косят, отмечают, употребляют, закусывают — ну в целом «потребляют». А зимой нет никого — холодно и скучно. В результате летом напряжение падает, а зимой растёт. В выходные дни дачники приезжают, поливают, строят, варят, парят, охлаждают, качают, смотрят, вентилируют, сверлят, пилят, косят, отмечают, употребляют, закусывают — ну в целом опять «потребляют». А в рабочие дни нет никого — тихо и скучно. В результате в выходные дни напряжение падает, а в рабочие — растёт.

Чем опасно низкое и пониженное напряжение

Электрические приборы, которыми мы пользуемся, рассчитаны на входное напряжение в диапазоне 220—230 Вольт плюс-минус 5 %. Исходя из этого определяются все электрические параметры приборов: общее сопротивление, сопротивление отдельных частей схемы, длина и сечение всех проводников, количество витков в обмотках двигателей и электромагнитах, параметры транзисторов, резисторов, конденсаторов, трансформаторов, нагревательных элементов.

Если в сети низкое или пониженное напряжение, то электрические приборы могут работать не корректно, не эффективно или вовсе не работать. Низкое напряжение может привести к поломке прибора, перегреву, дополнительному износу или даже возгоранию устройства. Вот почему обязательно нужно повысить напряжение.

Какие приборы чувствительны к этой проблеме, а какие нет?

Легко переносят пониженное напряжение осветительные приборы: лампочки накаливания будут работать, но свет будут давать более тусклый. Будут работать и электроплиты, но менее эффективно. Легко переносят низкое напряжение современные телевизоры, оснащенные импульсными источниками питания с широким диапазоном входного напряжения.
Наиболее чувствительны к низкому напряжению электродвигатели, электромагниты, платы управления. Низкое напряжение приводит к существенному (кратному) увеличению нагрузки на обмотки электродвигателей. Чем ниже напряжение, тем больше сила тока в этих приборах. В результате могут перегреться и даже расплавиться провода, прибор сгорит. Вот почему холодильники и насосы не могут даже включиться при низком напряжении, от полного сгорания их спасает встроенная защита, отключающая прибор. Для нормально работы электродвигателей необходимо повысить напряжение.

Низкое напряжение опасно и для элементов электронного управления различных сложных приборов. При пониженном напряжении микросхемы и процессоры работают не корректно, что приводит к отключению прибора или его поломке. Нельзя эксплуатировать при низком напряжении современные колонки отопления, они имеют и электронное управление и электронасосы. Для нормально работы электронных устройств необходимо повысить напряжение.

Как повысить напряжение в сети

Чтобы повысить напряжение в сети есть два основных способа. Первый добиваться от энергетиков нормализации параметров электрического питания. Писать жалобы, ходить на приёмы к чиновникам, проводить экспертизы, идти в суд. Метод правильный, но очень трудный.

Второй способ повысить напряжение — использовать современные стабилизаторы. Конечно, этот способ работает не всегда, если напряжение очень низкое (меньше 120 вольт), то этот способ не сработает. Если вы решили использовать стабилизаторы чтобы повысить напряжение в вашем доме, нужно определиться с параметрами тока и величиной нагрузки. Исходя из этих параметров проводить выбор стабилизатора. Можно установить один мощный стабилизатор на входе в дом и обеспечить нормализацию параметров тока во всех помещениях. Этот способ самый эффективный, но требует вложения средств, профессионального монтажа, специального помещения.

Можно установить несколько локальных маленьких стабилизаторов в наиболее важных местах. Этот способ более простой и менее затратный. В первую очередь, необходимо повысить напряжение до нормального для таких потребителей как: насосы, холодильники, кондиционеры, газовые колонки.

Повысить напряжение с помощью стабилизаторов Skat и Teplocom

Большой выбор надежных стабилизаторов Skat и Teplocom вы найдете в разделе «Стабилизаторы напряжения». Высокое качество стабилизаторов напряжения Skat и Teplocom гарантируется 20-летним опытом производства электрооборудования.

На заводе введена, поддерживается и эффективно действует система управления качеством на основе принципов стандарта ISO 9001. Вся продукция компании соответствует требованиям стандартов ИСО 14001 и OHSAS 18001.
Стабилизаторы напряжения рекомендованы специалистами компаний: Vaillant, Baxi, Junkers, Thermona, Bosch, Buderus, Alphatherm, Gazeco, Termet, Chaffoteaux, Sime.

Надежная заводская гарантия — 5 лет!

Читайте также:

Какой стабилизатор напряжения выбрать для квартиры?| Статьи

14.05.2018

Качество электроэнергии у жителей городских квартир обычно выше, чем у владельцев частных домов и, тем более, дачников. Конечно, городские электросети тоже далеко не всегда идеальны, но встречающиеся в них колебания все же меньше, чем в сельской местности и частном секторе. Однако даже небольшие перепады питающего напряжения могут помешать нормальному функционированию современной бытовой техники и электроники. Поэтому стабилизатор напряжения часто необходим и в городских условиях.

В каком случае стабилизатор напряжения нужен в квартиру?

Если для частного дома и дачи стабилизатор нужен практически всегда, то с городскими квартирами все не так однозначно. Во-первых, удаленность многоквартирных домов от электростанций меньше, следовательно – критически низкие показатели напряжения встречаются реже, чем за городом. Во-вторых, сильные сетевые перепады в городе скорее исключение, чем правило.

Наличие колебаний напряжения легко определить «невооруженным глазом». Помехи в динамиках и на экранах видеовоспроизводящих устройств, мигание лампочек, изменение звука работы холодильника или стиральной машины явно дают понять, что необходим стабилизатор напряжения.

Но что, если подобных признаков не наблюдается – можно ли быть уверенным в отсутствии перепадов сетевого напряжения и безопасности своего оборудования? К сожалению, нет. Небольшие колебания в сети могут не проявляться зрительно, но медленно «подтачивать» электронную начинку современной бытовой техники, пагубно сказываясь на её долговечности и производительности.

Проверить свою электросеть на предмет качества поступающей из неё электроэнергии можно прибегнув к помощи электрика или самостоятельно. Достаточно, используя мультиметр, измерить напряжение в розетке во время минимального потребления (например, в разгар рабочего дня) и во время максимальной загрузки (утром, вечером или в выходные). Полученные данные следует сравнить с показателями допустимых отклонений, которые не должны превышать 10% от номинального напряжения:

• для сетей 230 В – не менее 207 В и не более 253 В;
• для сетей 220 В – не менее 198 и не более 242 В.

Если измеренное напряжение находится в установленных приделах – стабилизация не требуется, за исключением оборудования, нуждающегося в электропитании, качество которого превосходит существующие нормы (для бытового сектора такая техника – явное исключение). В случае скачков напряжения выше или ниже указанных норм, стоит задуматься о покупке стабилизатора. Потребность в нём будет расти вместе с увеличением отклонения напряжения от стандартного значения.

Какая техника нуждается в первоочередной стабилизации напряжения?

Перед покупкой стабилизатора необходимо решить, какое именно оборудование будет подключаться к устройству. При этом следует понимать, что одни виды бытовой техники более устойчивы к колебаниям сетевой электроэнергии, чем другие. Рассмотрим влияние качества электроснабжения на работу наиболее распространённых в городских квартирах электроприборов:

• Холодильники. Современные модели отлично выполняют свои функции при изменениях напряжения в пределах 10%. В случае более существенных отклонений все-таки понадобиться стабилизатор напряжения для холодильника, иначе такое оборудование может уйти в защиту и отключиться. Если холодильник всё-таки запустится при пониженном или повышенном входном напряжении, то длительная работа в таких условиях чревата сокращением рабочего ресурса компрессора. Более старые модели холодильников реагируют даже на малейшие колебания сетевого напряжения, что слышно по изменению звука их работы. Сгоревший, вследствие сетевого перепада, электродвигатель является распространённой причиной их поломки.
• Телевизоры. Изделия последних поколений стабильно работают при плавающем напряжении. Встроенные в них импульсные блоки питания выравнивают сетевой сигнал и поддерживают широкий диапазон входных значений вплоть до 110 В снизу и 260 В сверху. Однако, если провалы ниже указанного значения в городской квартире практически невозможны, то скачки напряжения выше 260 В могут встречаться. Поэтому в ряде случаев стабилизатор напряжения для телевизора потребуется.
• ПК, ноутбуки и оргтехника. В современных ПК, ноутбуках и мониторах применяются импульсные блоки питания, схожие с телевизионными, поэтому в условиях небольших сетевых перепадов угрозы для таких устройств нет. Сильные скачки напряжения опасны для самого блока питания – он может выйти из строя. При наличии подобных явлений стоит позаботится о защите своего оборудования с помощью стабилизатора напряжения для ПК и оргтехники.
• Утюг. Будет работать практически при любых сетевых показателях, но при низком напряжении устройство не сможет нагреться до нужной температуры, а при высоком – быстро перегреется.
• Аудиотехника. Перепады напряжения в сети негативно воздействуют на качество звука. При небольших колебаниях для корректной работы достаточно сетевого фильтра. В случае сильных отклонений, улучшение звучания гарантирует только стабилизатор напряжения для аудиотехники.
• Климатическое оборудование. Кондиционеры, вентиляторы, тепловые пушки, увлажнители воздуха зависимы от параметров питающего напряжения. Отклонения от номинальных значений отрицательно влияют на надёжность и долговечность их электродвигателей. Например, кондиционер в условиях нестабильного электропитания будет работать на пониженной мощности или выйдет из строя. Поэтому такое оборудование при наличии любых сетевых колебаниях следует использовать только со стабилизатором напряжения.
• Пылесосы. Основным узлом любого пылесоса является компрессор, реализованный на базе чувствительного к качеству электроэнергии двигателя. Результатом скачков напряжения для пылесоса станет либо работа на неполную мощность, либо преждевременный выход из строя.
• Стиральные машины. Автоматические и полуавтоматические модели имеют электродвигатель, поэтому любые отклонения в электросети крайне неблагоприятно скажутся на их работе и сроке службы. Кроме того, резкие скачки напряжения вызовут постоянные срабатывания защитной автоматики и затронут встроенные водонагреватели, которые не прогреют воду или выйдут из строя. Бесспорно, стабилизатор напряжения для стиральной машины требуется даже при минимальных отклонениях сетевого напряжения от установленных норм.
• Посудомоечные машины. Принцип их работы и устройство во многом аналогичны стиральным машинам, соответственно, аналогичны и проблемы возникающие при колебаниях напряжения в электросети. Следовательно, для стабильной работы и продления срока эксплуатации, нужно обязательно подключать стабилизатор напряжения для посудомоечной машины. Он повысит качество её работы и продлит срок эксплуатации.
• Микроволновые печи. При пониженном напряжении не смогут обеспечить заявленную мощность излучения. При значительном превышении номинального напряжения возможен выход из строя управляющей электроники и блока питания. Поэтому, чтобы не получить холодную пищу в горячей посуде, рекомендуется применять стабилизатор напряжения для микроволновой печи.
• Энергосберегающие лампы. Очень чувствительны и быстро сгорают при частых перепадах напряжения (в тех случаях, когда обычные лампы просто мигают). Кроме того, при низком напряжении они могут вообще не включиться.
• Светодиодные лампы. Практически не реагируют на перепады в сети и светят с одинаковой яркостью в широком диапазоне входного напряжения (границы допустимых значений зависят от качества встроенного регулятора тока).
• Лампы накаливания. Обычные лампы устойчивее к сетевым колебаниям, чем энергосберегающие. Но при низком напряжении их свет заметно тускнеет, а при высоком становится ярче, что негативно сказывается на зрении человека, а также снижает срок службы лампы и вызывает перерасход электроэнергии.
• Электрообогреватели. При просадке сетевого напряжения не смогут разогреться до необходимой температуры и не выполнят своих прямых функций. При повышенном напряжении модели, снабжённые автоматикой, отключатся, а более простые – могут перегреться и не только выйти из строя, но и стать причиной пожара.

Проанализировав вышесказанное, можно прийти к выводу, что вся бытовая техника в большей или меньшей степени зависит от качества питающего напряжения. Поэтому, если в электросети вашей квартиры наблюдаются какие-либо отклонения от установленных нормативных значений, целесообразно один раз потратиться на качественный и современный стабилизатор для бытовой техники, способный гарантировать корректное функционирование электроприборов.

Какой тип стабилизатора напряжения подходит для квартиры?

Сразу откинем технически устаревшие и непригодные для современного бытового использования феррорезонансные устройства. Остальные типы стабилизаторов рассмотрим подробнее:

• Релейные. Принцип работы основан на переключении обмоток трансформатора специальными реле. Выбирается та обмотка, напряжение на которой имеет значение наиболее близкое к номинальному. Главные достоинства: доступная цена и достаточно высокая скорость срабатывания. Существенный недостаток – не лучшая точность стабилизации, которой может не хватить для чувствительных электронных компонентов современной бытовой техники. Дополнительное неудобство при бытовом использовании релейных стабилизаторов доставляет шум, сопровождающий каждое срабатывание реле.
• Электромеханические. Осуществляют коррекцию напряжения за счёт перемещения по обмотке трансформатора специального контакта, приводимого в движение сервоприводом. Преимущества: повышенная (по сравнению с релейными аппаратами) точность стабилизации и низкая стоимость большинства моделей. Ряд серьёзных недостатков осложняет применение электромеханических стабилизаторов в городских квартирах. Речь идёт о низкой скорости срабатывания (за исключением некоторых дорогостоящих устройств), высоком уровне шума, ненадёжности механики и возможном искрении при работе. Кроме того, отдельных финансовых расходов потребуют периодическое обслуживание и замена изношенных токосъёмных контактов (графитовых щеток).
• Симисторные и тиристорные. По принципу действия схожи с релейными, но переключение между обмотками трансформатора осуществляют максимально увеличивающие быстродействие и делающие работу устройства практически бесшумной полупроводниковые ключи: тиристоры и симисторы. Характеристики стабилизаторов данного типа превосходят многие аналоги. Такие устройства могут успешно применяться в городских квартирах, но и они не способны гарантировать необходимое для устойчивого функционирования различной электроники, полностью независящее от внешних сетевых условий безразрывное электропитание идеальной синусоидальной формы.
• Инверторные. Инновационные стабилизаторы, конструктивно отличающиеся от всех вышеприведённых устройств. Их принцип работы, построенный на базе передовой технологии двойного преобразования энергии, не только нейтрализует все присущие стабилизаторам других типов недостатки, но и обеспечивает недоступные им технические характеристики.

Как определить мощность стабилизатора напряжения для бытовой техники в квартире?

Расчет мощности одинаков для всех типов стабилизаторов – суммируется мощность подключаемых потребителей и добавляется запас в 20-30%.

В таблице ниже приведены ориентировочные диапазоны мощностей (на основе каталогов отечественных торговых сетей) для самых распространённых в городских квартирах электроприборов.

Устройство	Диапазон мощностей, Вт
Пылесос	100 Вт – 2500 Вт
Холодильник	150 Вт – 600 Вт
Телевизор	50 Вт – 400 Вт
Системный блок ПК	200 Вт – 400 Вт
Ноутбук	20 Вт – 80 Вт
Стиральная машина	425 Вт – 3500 Вт
Обогреватель	800 Вт – 2500 Вт
Утюг	250 Вт – 3100 Вт
Кофемашина	500 Вт – 2300 Вт
Кондиционер	650 Вт – 2400 Вт
Микроволновая печь	600 Вт – 2000 Вт
Электроплита	1000 Вт – 10300 Вт
Фен	1000 Вт – 2500 Вт
Тостер	200 Вт – 1500 Вт
Чайник	650 Вт – 2400 Вт
Музыкальный центр	50 Вт – 500 Вт
Кухонная вытяжка	56 Вт – 8010 Вт
Мультиварка	500 Вт – 1600 Вт

Мощность отдельных моделей может отличаться от приведённых в таблице значений. Поэтому при подборе стабилизатора рекомендуем пользоваться данными актуальными конкретно для вашей бытовой техники, найти их можно в технических паспортах или на заводских этикетках.

Обратите внимание! Для устройства, имеющих в своём составе электродвигатели, характерны высокие пусковые токи. Примерами таких электроприборов из таблицы являются: пылесос, холодильник, стиральная машина, электродрель, кондиционер, электромясорубка. При расчёте общей мощности для подобных потребителей следует использовать не номинальное, а максимальное, пусковое значение мощности (обычно превышает штатное минимум в 3 раза). Некоторые производители для устройств, имеющих пусковые токи, сразу указывают максимальную мощность. Другие – приводят только номинальную, стараясь не привлекать внимание к неминуемым скачкам энергопотребления при пуске. Обязательно изучите техническую документацию любого оборудования на предмет наличия информации о потребляемой мощности в различных режимах работы. Стабилизатор следует выбирать по максимальному из возможных значений!

Также стоит обратить внимание и на точность стабилизации. Большая часть бытовой техники отлично работает со стабилизаторами, точность которых не превышает 7%. Но для устройств, работу которых регулирует автоматика (например, стиральная машина) или для устройств, в которых важен чистый звук и изображение, рекомендуется выбирать стабилизаторы с уровнем точности не более 5%.

Пример выбора стабилизатора напряжения для квартиры.

За основу возьмем среднестатистическую городскую квартиру, для неё возможны два решения:

• установка стабилизатора для защиты отдельных бытовых приборов;
• установка стабилизатора для централизованной защиты всей электросети.

В первом случае применяются небольшие стабилизаторы, включаемые в сеть через обычную розетку 220 В посредством вилки-шнура. От них запитываются единичные нагрузки, хотя возможно подключение и несколько электроприёмников – с использованием переходника.

Второй вариант реализуется на базе мощного стабилизатора и целесообразен для квартир с сильными колебаниями напряжения, которые опасны для всех видов бытовой техники. Мощный стабилизатор обладает крупными габаритами и в городской квартире может не хватить свободного пространства для его установки. В таком случае, питание потребителей следует организовать от отдельных менее мощных стабилизаторов. Если место для крупногабаритного устройства всё-таки нашлось, то настоятельно рекомендуем доверять его подключение только профессиональному-сертифицированному специалисту!

Итак, рассмотрим выбор стабилизатора на двух конкретных примерах:

Пример 1. Необходим стабилизатор для защиты современной стиральной машины, максимальная потребляемая мощность которой составляет 1900 Вт. Прибавляем к этому значению запас по мощности равный 30% и получаем итоговый показатель 2470 Вт. Таким образом, потребуется установка стабилизатора напряжения мощностью не менее 2500 Вт.

Пример 2. Стабилизатор выбирается для организации централизованной защиты. Пусть список и максимальная мощность подключаемого оборудования будет следующими:

• телевизор — 100 Вт;
• компьютер и ноутбук – 250 Вт + 40 Вт = 290 Вт;
• микроволновка – 1000 Вт;
• холодильник – 300 Вт;
• пылесос – 600 Вт;
• стиральная машина – 1900 Вт;
• электроплитка – 5000 Вт;
• освещение – 400 Вт;
• утюг – 1400 Вт;
• музыкальный центр – 50 Вт;
• кухонная вытяжка – 230 Вт;
• прочие электроприборы (бритва, миксер, роутер и т.п.) – 500 Вт.

Мы не включили в список кондиционер и обогреватель. Будем считать, что с обогревом квартиры справляется центральное отопление, а кондиционера просто нет. Суммарная мощность в нашем случае равна 11770 Вт. К этому значению добавим еще 30% запаса, учитывающего возможные перегрузки, и получим итоговый показатель 15301 Вт. Таким образом, для такой квартиры потребуется стабилизатор напряжения мощностью не менее 16 кВт.

И в первом и во втором примерах присутствует чувствительная техника, требующая повышенной точности стабилизации. Кроме того, необходим бесшумный стабилизатор, рассчитанный на долгосрочное использование без технического обслуживания. Указанным критериям в полной мере соответствуют только инверторные и симисторные/тиристорные модели. Стабилизаторы на основе полупроводниковых ключей обычно чуть дешевле, но инверторные устройства отличаются большей долговечностью, точностью и быстродействием. Это позволяет считать именно их эталоном защиты от большинства свойственным городским квартирам проблем электроснабжения.

Подробнее о стабилизаторах напряжения «Штиль» для бытовой техники в квартире.

Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль» для квартиры:

Виды стабилизаторов напряжения — выбор, устройство, сравнение

Существует 4 основных вида стабилизаторов напряжения. Далее рассмотрим плюсы и недостатки каждого из видов.

Одно и трехфазные

Первое что вам нужно знать при выборе, они бывают однофазными и трехфазными. Выясните какая у вас сеть. Если однофазная, как правило в квартирах и частных домах именно она преобладает, значит покупайте аппарат на 220В.

Если же у вас «трехфазка», то нужно определиться, будете вы устанавливать один 3-х фазный стабилизатор, или три однофазный.  Решайте исходя из экономических соображений и условий монтажа.

Хотя целесообразнее поставить именно три однофазных. Потому что при коротком замыкании и отсутствии одной из фаз, трехфазный аппарат работать не будет, пока не восстановится питание по всем фазам. С тремя однофазными таких проблем не возникнет. Главный минус при их выборе — габаритные размеры.

Режим транзит или байпас

При выборе стабилизатора напряжение того или иного вида, проверьте имеет ли он два режима работы:

• режим стабилизации напряжения
• режим транзита или «байпас»

Со стабилизацией все понятно — это обычный режим работы. А что такое «байпас»? Это когда входное напряжение идет мимо всей электроники и трансформатора без преобразования, то есть транзитом.

Для чего он может понадобиться:

• чтобы подключить мощную технику превышающую мощность стабилизатора, запустить большой эл.двигатель. Или при необходимости поработать сваркой.
• чтобы продлить срок службы устройства

Когда у вас в доме напряжение стабильно, например ночью, можно вручную переключиться на режим байпас. Тем самым отключается холостой ход.

Ведь стабилизатор даже не регулируя напряжение, сам потребляет энергию как простая лампочка до 40-60Вт.

Плюс не изнашиваются внутренние щетки и реле.

Режимом байпас оснащаются стабилизаторы подключаемые через клеммные колодки. При этом они имеют два автомата, которые одновременно включить невозможно или перекидной автомат-рубильник.

Важно запомнить: не переключайте автоматы из режима стабилизации в режим байпас под нагрузкой — это может повредить стабилизатор напряжения.

Защита стабилизаторов

Большинство современных моделей имеют защиту от перенапряжения. Они не способны бесконечно выравнивать сколь угодно большие или малые значения входного напряжения, и через определенное время отключат питание, тем самым сохранив ваше оборудование.

Более того, после нормализации входного напряжения, оно подается на выход не сразу, а с некоторой задержкой в несколько секунд. Данное время может быть установлено жестко или варьироваться и настраиваться самостоятельно, все зависит от модели и производителя.

 

Основные виды стабилизаторов широко представленные сегодня в магазинах можно подразделить на 4 типа:

• релейные
• электронные
• электромеханические
• инверторные

Вот сравнительная таблица по каждому из видов стабилизатора, включая примерные цены за 1квт:

Ознакомиться с текущими ценами на сегодняшний день и подобрать себе нужную модель можно здесь.

Рассмотрим каждый из них более подробно.

Релейные стабилизаторы напряжения

При работе данного устройства вы реально будете слышать как переключаются внутренние реле. Это происходит при изменении ступеней регулирования. Если прибор стоит в тихом помещении (спальне), то это может существенно раздражать.

Ну а когда кто-то из ваших соседей решил немножко попользоваться электросваркой, то стабилизатор по звуковым эффектам попросту может превратиться в «балалайку».

Кроме того, если у вас в комнате стоят простые лампочки накаливания, не только по слуху, но и визуально можно будет различить переключения ступеней, так как лампы будут немного мигать. А это в свою очередь обязательно скажется на сроках их службы.

Что внутри

Внутренняя компоновка включает в себя:

1. Тороидальный трансформатор
2. Плата управления
3. Силовые ключи состоящие из реле. Они коммутируют обмотки трансформатора и отвечают за подачу питания на стабилизатор. Являются самым слабым компонентом устройства.

Эти стабилизаторы не любят когда их перегружают.

Самая распространенная проблема выхода их из строя в 90% случаев — это перегруз по мощности.

Не рекомендуется для подключения аппаратуры с двигательной нагрузкой. Так как она имеет большие пусковые токи и это может сказаться на работе стабилизатора.

Скорость срабатывания регулировки у качественных моделей составляет 20мс, зато у большинства дешевых доходит до 100мс.

Плюсы:

• относительно небольшая цена
• более компактные размеры

Минусы:

• регулировка ступенчатая
• не высокое качество и точность регулирования напряжения
• используется с электроаппаратурой малой мощности
• искажает синусоиду выходного напряжения
• реле со временем могут выходить из строя (залипать, подгорать)

Как видим минусов здесь гораздо больше чем плюсов, за исключением конечно стоимости.

Симисторные, тиристорные стабилизаторы

Эти стабилизаторы относятся к электронным. Напряжение корректируется ступенями. В процессах переключения обмоток автотрансформатора задействованы симисторы или тиристоры.

Как видно из рисунка напряжение выравнивается, как только оно опустится ниже определенного значения.  На рисунке это значение — 208В. Только после достижения напряжения данной величины, происходит его выравнивание до 220В. Поэтому эти стабилизаторы и называют ступенчатыми.

Грубо говоря регулировка осуществляется как бы перепрыгиванием с одной ступеньки напряжения на другую. Чем больше ступеней, тем более точно осуществляется регулирование.

Работу устройства в отличии от релейных собратьев практически не слышно. Благодаря этому его можно размещать в любом помещении, никаких неудобств по созданию шума он не создаст. Также практически не будет видно и изменения в освещении. Раздражающее мигание ламп будет еле заметным.

Что внутри

Внутреннее устройство очень похоже на схему релейного:

1. Тороидальный трансформатор
2. Плата управления
3. Силовые ключи из симисторов

Трансформатор имеет несколько обмоток и среднюю точку, через которую подается напряжение на него. Одни ступени отвечают за понижение напряжение, другие за повышение. Благодаря плате управления и симисторам, стабилизатор может одновременно замкнуть как контакты повышающие так и понижающие выходное напряжение. Для чего это делается?

Например одна понижающая ступень изменяет напряжение в пределах 9 Вольт. А повышающая сразу на 27 Вольт. Замкнув одновременно обе ступени, мы изменим напряжение на +27-9=18 Вольт. Тем самым будем иметь очень широкий диапазон регулировок и относительно плавное изменение напряжения. Большое число ступеней почти помогает избежать различимого невооруженным глазом «мигания» лампочек.

Данный вид аппаратов менее подвержен перегрузкам. Может справиться с пусковыми токами на двигателях насосов, станков и т.д. Большинство моделей сохраняют свои качества и работоспособность при отрицательных температурах. Можете их монтировать в подсобных не отапливаемых помещениях.

За счет применения симисторов обеспечиваются следующие плюсы:

• малошумность при работе
• высокоскоростная коммутация до 20мс
• плавная регулировка
• большая надежность и долговечность из-за отсутствия механически подвижных элементов. Полупроводники по своим качествам и времени работы на отказ превосходят реле.

Минусами являются большая стоимость и низкая точность при регулировании. Еще они могут не подойти для поклонников музыки и радиолюбителей. Из-за создаваемых помех будет невозможно нормально ни послушать радио, ни включить музыкальную аппаратуру.

Сервоприводные или электромеханические стабилизаторы

Данный вид можно назвать золотой серединой между электронными и релейными стабилизаторами.

Сервопривод — это устройство из реверсивного (работающего в обе стороны) двигателя, расположенного внутри тороидального трансформатора. Двигатель получает команды от электронной платы управления и перемещая контакты, увеличивает или уменьшает количество витков на вторичной обмотке. Таким образом сервопривод, в отличии от двух других устройств рассмотренных выше, является бесступенчатым регулятором.

Это очень популярная модель, так как имеет относительно невысокую стоимость и обладает следующими плюсами:

• плавная регулировка по принципу реостата
• хорошая точность регулирования
• не искажает синусоиду
• способны выдерживать кратковременную перегрузку

Есть и минусы:

• за счет применения эл.привода, который управляет контактами создается низкая скорость регулировки
• так как применяются движущиеся механические детали, соответственно уменьшается надежность (графитовые щетки периодически требуется менять)
• применяются в основном в сетях, где не происходит резких скачков напряжения
• не рекомендуется использовать при низких температурах окружающего воздуха

Для стабильной и надежной работы хотя бы раз в три года производите его обслуживание — чистите щетки и смазывайте движущиеся механизмы.

От резких перепадов при электросварке, сервопривод с контактами будет крутиться как «белка в колесе». Что существенно снизит ресурс работы стабилизатора. Поэтому думайте при покупке об условиях его эксплуатации.

Феррорезонансные стабилизаторы

Это стабилизатор, который многие из нас использовали в советские времена для питания ламповых телевизоров. Он собирал обычно всю пыль в помещении, а гул от него из-за встроенных трансформаторов, можно было услышать в другой комнате.

Плюсы:

• быстродействие на высоком уровне
• долгий ресурс работы до отказа
• хорошая надежность
• точно стабилизирует выходное напряжение

Минусы:

• регулировка происходит только в определенных заданных диапазонах
• искажает синусоиду
• высокий шум
• невозможна работа на холостом ходу, а также перегрузка
• тяжелые, много весят

Инверторные стабилизаторы напряжения

В последние годы все более популярным становится несколько иной тип стабилизаторов, отличный от симисторных или сервоприводных. Называются они инверторными.

Он считается более эффективным в отличии от всех вышеприведенных. Если у остальных погрешность выходного напряжения может достигать 5-10% и это считается нормальной величиной, то у инверторного она не превышает 2%! Еще один плюс — более широкий диапазон входных напряжения для выравнивания.

 

Дело в том, что 90% всех стабилизаторов, предназначены для нормально работы и выравнивания напряжения начиная от 160В. Если у вас в розетках напряжение ниже этого значения, то инверторный вариант единственный выход из ситуации.

Стабилизатор преобразует нестабильный переменный ток пропуская его через фильтр в постоянный, после чего, проходя через инвертор, опять возвращает его в переменную величину с идеальной синусоидой.

Данное устройство уже не имеет внутри себя громоздкого тороидального трансформатора. А соответственно в разы меньше и легче.

Плюсы инвертора:

• широкий диапазон регулировки входного напряжения 90В — 310В
• малая погрешность на выходе
• малые габариты и вес
• фильтрует высокочастотные помехи
• мгновенное быстродействие на изменение входного напряжения
• работает при отрицательных температурах от -40
• заявленный срок службы при соблюдении подключаемой мощности до 20 лет

Минусы:

• большая цена
• не подходит для больших нагрузок
• в мощных моделях стоят вентиляторы охлаждения. Шумят примерно также как в компьютере. Полную бесшумность обеспечивают только маломощные экземпляры.

При увеличении нагрузки выше 50% от номинальной, для инвертора начинается снижение его входных параметров напряжения. То есть он уже не будет способен выровнять напряжение 110В, а будет нормально работать только от 160В и выше. Основной причиной выхода из строя таких устройств является именно перегрузка.

Чтобы защитить себя от перегрузки, более дорогие и качественные инверторные стабилизаторы при превышении мощности в автоматическом режиме могут переходить на байпас, то есть выдавать не преобразованное напряжение, а такое же, как и на входе.

Зато у инверторного стабилизатора нет такой болезни как у ступенчатых — мигание лампочек при переключении ступеней регулирования.

И он лучше всех справляется с характерными скачками напряжения при работе в питающей сети сварочного аппарата.

Хороший ролик наглядно показывающий разницу работы релейного и инверторного стабилизатора при резких скачках напряжения:

Статьи по теме

Импульсный стабилизатор напряжения — принцип действия

Линейные стабилизаторы имеют общий недостаток – это малый КПД и высокое выделение тепла. Мощные приборы, создающие нагрузочный ток в широких пределах имеют значительные габариты и вес. Чтобы компенсировать эти недостатки, разработаны и используются импульсные стабилизаторы.

Устройство, поддерживающее в постоянном виде напряжение на потребителе тока с помощью регулировки электронным элементом, действующим в режиме ключа. Импульсный стабилизатор напряжения, так же как и линейный существует последовательного и параллельного вида. Роль ключа в таких моделях исполняют транзисторы.

Так как действующая точка стабилизирующего устройства практически постоянно расположена в области отсечки или насыщения, проходя активную область, то в транзисторе выделяется немного тепла, следовательно, импульсный стабилизатор имеет высокий КПД.

Стабилизация осуществляется с помощью изменения продолжительности импульсов, а также управления их частотой. Вследствие этого различают частотно-импульсное, а другими словами широтное регулирование. Импульсные стабилизаторы функционируют в комбинированном импульсном режиме.

В устройствах стабилизации с регулированием широтно-импульсным частота импульсов имеет постоянную величину, а продолжительность действия импульсов является непостоянным значением. В приборах с регулированием частотно-импульсным продолжительность импульсов не изменяется, меняют только частоту.

На выходе устройства напряжение представлено в виде пульсаций, соответственно оно не годится для питания потребителя. Перед подачей питания на нагрузку потребителя, его нужно выровнять. Для этого на выходе импульсных стабилизаторов монтируют выравнивающие емкостные фильтры. Они бывают многозвенчатыми, Г-образными и другими.

Средняя величина напряжения, поданная на нагрузку, вычисляется по формуле:

• Ти – продолжительность периода.
• tи – продолжительность импульса.
• Rн – значение сопротивления потребителя, Ом.
• I(t) – значение тока, проходящего по нагрузке, ампер.

Ток может перестать протекать по фильтру к началу следующего импульса, в зависимости от индуктивности. В этом случае идет речь о режиме действия с переменным током. Ток также может дальше протекать, тогда имеют ввиду функционирование с постоянным током.

При повышенной чувствительности нагрузки к импульсам питания, выполняют режим постоянного тока, не смотря со значительными потерями в обмотке дросселя и проводах. Если размер импульсов на выходе прибора незначителен, то рекомендуется функционирование при переменном токе.

Принцип работы

В общем виде импульсный стабилизатор включает в себя импульсный преобразователь с устройством регулировки, генератор, выравнивающий фильтр, снижающий импульсы напряжения на выходе, сравнивающее устройство, подающее сигнал разности входного и выходного напряжения.

Схема основных частей стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Напряжение на выходе прибора поступает на сравнивающее устройство с базовым напряжением. В результате получают пропорциональный сигнал. Его подают на генератор, предварительно усилив его.

При регулировании в генераторе разностный аналоговый сигнал модифицируют в пульсации с постоянной частотой и переменной продолжительностью. При регулировании частотно-импульсном продолжительность импульсов имеет постоянное значение. Она меняет частоту импульсов генератора в зависимости от свойств сигнала.

Образованные генератором управляющие импульсы проходят на элементы преобразователя. Транзистор регулировки действует в режиме ключа. Изменяя частоту или интервал импульсов генератора, есть возможность менять нагрузочное напряжение. Преобразователь модифицирует значение напряжения на выходе в зависимости от свойств управляющих импульсов. По теории в приборах с частотной и широтной регулировкой импульсы напряжения на потребителе могут отсутствовать.

При релейном принципе действия сигнал, который управляется стабилизатором, образуется с помощью триггера. При поступлении постоянного напряжения в прибор транзистор, работающий в качестве ключа, открыт, и повышает напряжение на выходе. сравнивающее устройство определяет сигнал разности, который достигнув некоторого верхнего предела, поменяет состояние триггера, и произойдет коммутация регулирующего транзистора на отсечку.

Напряжение на выходе станет уменьшаться. При падении напряжения до нижнего предела сравнивающее устройство определяет сигнал разности, переключающий снова триггер, и транзистор опять войдет в насыщение. Разность потенциалов на нагрузке прибора станет повышаться. Следовательно, при релейном виде стабилизации напряжение на выходе повышается, тем самым выравнивается. Предел срабатывания триггера настраивают с помощью корректировки амплитуды значения напряжения на сравнивающем устройстве.

Стабилизаторы релейного типа имеют повышенную скорость реакции, в отличие от приборов с частотным и широтным регулированием. Это является их преимуществом. В теории при релейном виде стабилизации на выходе прибора всегда будут импульсы. Это является их недостатком.

Повышающий стабилизатор

Импульсные повышающие стабилизаторы применяют вместе с нагрузками, разность потенциалов которых выше, чем напряжение на входе приборов. В стабилизаторе нет гальванической изоляции сети питания и нагрузки. Импортные повышающие стабилизаторы называются boost converter. Основные части такого прибора:

Транзистор вступает в насыщение, и ток проходит по цепи от положительного полюса по накопительному дросселю, транзистору. При этом накапливается энергия в магнитном поле дросселя. Нагрузочный ток может создать только разряд емкости С1.

Отключим выключающее напряжение с транзистора. При этом он вступит в положение отсечки, а следовательно на дросселе появится ЭДС самоиндукции. Оно будет коммутировано последовательно с напряжением входа, и подключено по диоду к потребителю. Ток пойдет по цепи от положительного полюса к дросселю, по диоду и нагрузке.

В этот момент магнитное поле индуктивного дросселя выдает энергию, а емкость С1 резервирует энергию для поддержки напряжения на потребителе после вхождения транзистора в режим насыщения. Дроссель является для резерва энергии и не работает в фильтре питания. При повторной подаче напряжения на транзистор, он откроется, и весь процесс пойдет заново.

Стабилизаторы с триггером Шмитта

Такой вид импульсного устройства имеет свои особенности наименьшим набором компонентов. Основную роль в конструкции играет триггер. В его состав входит компаратор. Основной задачей компаратора является сравнивание величины выходной разности потенциалов с наибольшим допустимым.

Принцип действия аппарата с триггером Шмитта состоит в том, что при увеличении наибольшего напряжения осуществляется коммутация триггера в позицию ноля с размыканием электронного ключа. В одно время разряжается дроссель. Когда напряжение доходит до наименьшего значения, то выполняется коммутация на единицу. Это обеспечивает замыкание ключа и прохождение тока на интергратор.

Такие приборы имеют отличия своей упрощенной схемой, но использовать их можно в особых случаях, так как импульсные стабилизаторы бывают только повышающими и понижающими.

Понижающий стабилизатор

Стабилизаторы импульсного типа, функционирующие с понижением напряжения, являются компактными и мощными приборами питания электрическим током. При этом они имеют низкую чувствительность к наводкам потребителя постоянным напряжением одного значения. Гальваническая изоляция выхода и входа в понижающих устройствах отсутствует. Импортные приборы получили название chopper. Выходное питание в таких устройствах постоянно находится меньше входного напряжения. Схема импульсного стабилизатора понижающего типа изображена на рисунке.

Подключим напряжение для управления истоком и затвором транзистора, который войдет в положение насыщения. По нему будет проходить ток по цепи от положительного полюса по выравнивающему дросселю и нагрузке. В прямом направлении ток по диоду не протекает.

Отключим управляющее напряжение, которое выключает ключевой транзистор. После этого он будет находиться в положении отсечки. ЭДС индукции выравнивающего дросселя будет преграждать путь для изменения тока, который пойдет по цепи через нагрузку от дросселя, по общему проводнику, диод, и опять придет на дроссель. Емкость С1 будет разряжаться и будет удерживать напряжение на выходе.

При подаче отпирающей разницы потенциалов между истоком и затвором транзистора, он перейдет в режим насыщения и вся цепочка вновь повторится.

Инвертирующий стабилизатор

Импульсные стабилизаторы инвертирующего типа используют для подключения потребителей с постоянным напряжением, полюсность которого имеет противоположное направление полюсности разности потенциалов на выходе устройства. Его значение  может быть выше сети питания, и ниже сети, в зависимости от настройки стабилизатора. Гальваническая изоляция сети питания и нагрузки отсутствует. Импортные приборы инвертирующего типа называются buck-boost converter. На выходе таких приборов напряжение всегда ниже.

Подключим управляющую разность потенциалов, которое откроет транзистор между истоком и затвором. Он откроется, и ток пойдет по цепи от плюса по транзистору, дросселю к минусу. При таком процессе дроссель резервирует энергию с помощью своего магнитного поля. Отключим разность потенциалов управления от ключа на транзисторе, он закроется. Ток пойдет от дросселя по нагрузке, диоду, и возвратится в первоначальное положение. Резервная энергия на конденсаторе и магнитном поле будет расходоваться для нагрузки. Снова подадим питание на транзистор к истоку и затвору. Транзистор опять станет насыщаться и процесс повторится.

Преимущества и недостатки

Как и все приборы, модульный импульсный стабилизатор не идеален. Поэтому ему присущи минусы и плюсы. Разберем основные из преимуществ:

• Простое достижение выравнивания.
• Плавное подключение.
• Компактные размеры.
• Устойчивость выходного напряжения.
• Широкий интервал стабилизации.
• Повышенный КПД.

Недостатки прибора:

• Сложная конструкция.
• Много специфических компонентов, снижающих надежность устройства.
• Необходимость в использовании компенсирующих устройств мощности.
• Сложность работ по ремонту.
• Образование большого количества помех частоты.

Допустимая частота

Функционирование импульсного стабилизатора возможно при значительной частоте преобразования. Это является основной отличительной чертой от устройств, имеющих трансформатор сети. Увеличение этого параметра дает возможность получить наименьшие габариты.

Для большинства приборов интервал частот будет равен 20-80 килогерц. Но при выборе ШИМ и ключевых приборов необходимо учесть высокие гармоники токов. Верхняя граница параметра ограничена определенными требованиями, которые предъявляются к радиочастотным приборам.