Однофазные стабилизаторы напряжения

Особенности работы

Принцип работы очень прост, однако на практике это сопровождается особенностями. В первую очередь следует отметить, что для выравнивания тока происходит подключение определенного количества обмоток. Оно является последовательным.

В результате ток регулируется ступенчато.

Это означает то, что при подключении одной обмотки, выходные вольты увеличиваются или уменьшаются на определенную величину. Однако их уровень еще не соответствует норме. Далее срабатывают реле еще на нескольких обмотках и выходные вольты соответствуют требуемой величине.

Как работает релейный стабилизатор

Такое последовательное срабатывание является причиной появления дополнительных скачков на выходе из стабилизатора.

Здесь стоит сказать и том, что большинство таких стабилизаторов имеет трансформаторы с четырьмя обмотками. Подключение одной из них приводит к увеличению или уменьшению величины напряжения на выходе на 20-25 вольт.

Так, если количество вольт на входе было равным цифре 191, то произойдет подключение обмотки, благодаря работе которой на выходе будет 229 вольт. Выходные вольты не являются равными цифре 220 потому, что уровень погрешности релейных стабилизаторов в среднем равняется 8-ми процентам.

Далее при росте входных вольт параллельно будут расти и выходные. Рост выходных вольт прекратится тогда, когда на входе будет 200 вольт. В это время сработает реле, которое подключит другую обмотку и предыдущие 237 вольт падают до цифры 218.

Если количество вольт на входе поднимется до 210-ти, то снова сработает реле и подключится иная обмотка. На выходе уже будет 230 вольт. По сути дела релейный стабилизатор напряжения однофазный переключает обмотки достаточно быстро и эти импульсные скачки не является очень заметными.

Их заметность возрастает с ростом величины скачков входного тока. Во время таких ситуаций можно заметить, как мигают лампы накаливания, и как изменяется уровень освещенности комнаты или помещения.

Конечно, такая особенность работы этого стабилизатора может стать причиной выхода из строя высокоточного оборудования. Собственно из-за этой особенности релейные устройства не могут использоваться во всех сферах.

Полезный совет: при покупке и проверке релейных стабилизаторов следует обращать внимание на дисплей, на котором отмечается выходное количество вольт

Цифровое табло стабилизатора

Анализируя принцип работы стабилизатора напряжения, который является релейным, становится понятно, что постоянная подача им 220-ти вольт на выходе является практически невозможной. Если во время проверки дисплей постоянно показывает выходное число вольт, равное 220, то следует задуматься над качеством этого прибора и добросовестностью производителя.

Очень часто недобросовестные производители размещаются светодиоды таким образом, что они образуют вышеупомянутую цифру. Следует знать, что для релейных приборов нормой является выдача от 203-х до 237-ми вольт.

Хочется отметить еще на одном факте. Стабилизатор напряжения, тип которого является релейным, может характеризоваться таким уровнем точности, который равняется не вышеупомянутым восьми процентам, а пяти.

В этом случае он имеет большее количество обмоток. В общем, их может быть до девяти.

Здесь четко проявляется зависимость: чем больше ступеней переключения (т.е. обмоток), тем более точным, а также более дорогим является стабилизатор. Однако с ростом точности стабилизации падает скорость реакции на скачки тока в сети.

То есть, когда точность характеризуется 8 процентами, то стабилизатор может добавить/вычесть 250 вольт в секунду. При точности в 5 процентов скорость работы равняется 180-ти В/сек.

В среднем для стабилизации тока этот прибор релейного типа тратит до 0,15 сек., хотя производители отмечают о меньшем промежутке времени. Стабилизаторы напряжения для дома релейные могут прекращать подачу выходного тока.

Это происходит тогда, когда число вольт на входе является минимально допустимым или меньше этого уровня и наоборот. После того, как оно возвращается в допустимые пределы, происходит автоматическое включение.

Однако ток на выходе появляется только через 6 секунд. Причиной такого поведения стабилизатора являются опасные переходные процессы.

Количество фаз

Если вы не знаете, сколько фаз в вашей сети, то ответьте на вопрос: куда вам нужен стабилизатор? Если в производственный цех – то сеть однозначно трехфазная, если для городской квартиры или дачного домика – сеть только однофазная. В деревнях и селах же возможны оба варианта. Чтобы определить, однофазный или трехфазный стабилизатор напряжения вам нужен, посмотрите в таблицу. С ее помощью вы узнаете, сколько фаз в вашей сети.

РЕСАНТА LUX АСН-2000Н/1-Ц

При необходимости обеспечить безопасное использование техники общей мощностью до 2 кВт стоит выбрать модель LUX АСН-2000Н/1-Ц. При цене в 4200 рублей прибор позволяет защитить другие устройства от перепадов напряжения от 140 до 260 В, помех и коротких замыканий. Погрешность работы устройства меньше 8%, а продолжительность реакции находится в пределах 0,02-0,035 с, что позволяет защитить различные виды оборудования от резких импульсов.

Отнести эту модель к лучшим стабилизаторам напряжения 220В для дома стоит не только за неплохое соотношение цены и функциональности, но и за шестиступенчатую регулировку, которая обеспечивает идеальную синусоиду на выходе. А еще — за компактность, возможность настенного крепления и цифровой дисплей, который упрощает контроль работы стабилизатора.

№5 — Лидер

Стабилизаторы производства «НПП ИНТЕПС» также давно известны в России своим высоким качеством, надёжностью
и приспособленности к работе в неблагоприятных условиях.
Компания специализируется на выпуске однофазных тиристорных стабилизаторов 8 серий, а также трехфазных устройств на базе серийных однофазных.
В рейтинг самых популярных моделей попали 2 модели бюджетной серии BEST, однако недавно эта серия была снята с производства и заменена на серию «W-15».
Стандартные серии — W-30 и W-50, которые отличаются широтой диапазона входных напряжений.
Отметим также, что за год популярность данной марки несколько снизилась, в то время как по вышерассмотренным маркам она только выросла.
Возможно, это связано с тем, что потребители сейчас больше предпочитают стабилизаторы в эконом-сегменте.

Виды стабилизаторов постоянного тока

В практике применяется два вида стабилизаторов, работающих на постоянном токе — линейный и импульсный. Ниже рассмотрим каждый из типов более подробно.

Линейный

Такие устройства представляют собой делители напряжения.  С одной стороны (на вход) аппарата приходит меняющееся U, после чего оно стабилизируется и поступает к выходу с плеча делителя. Поддержание U в требуемом диапазоне происходит путем изменения параметра R (сопротивления) одного из плеч делителя.

Если разница U на входе и выходе существенна, КПД линейного стабилизатора снижается из-за потерь на тепло. Вот почему регулировочный элемент монтируется на специальном радиаторе, имеющем достаточную площадь для эффективного охлаждения.

Линейные устройства бывают двух видов (по типу включения) — с последовательным и параллельным подключением нагрузки. Кроме того, они делятся на два типа — на параметрические и компенсационные.

В первом случае принцип действия построен на использовании участка вольтамперной характеристики, где сопротивление дифференциального типа минимально в большом диапазоне токов нагрузки.

Второй тип приборов (компенсационный) подразумевает наличие обратной связи, когда выходное U сравнивается с эталонным показателем. Далее берется разница, из которой и создается сигнал для подачи на элемент регулировки.

Импульсный

Особенность импульсных устройств заключается в подаче тока на элемент, аккумулирующий энергию (дроссель или емкость) путем создания кратковременных импульсов (формируются с помощью электронного ключа).

Пока упомянутый узел находится в закрытом состоянии, происходит передача напряжения на выход стабилизирующего аппарата. Использование дросселя в роли накопителя позволяет менять U на выходе.

Преимущество импульсной модели заключается в большом КПД, благодаря работе в режиме ключа. Из минусов стоит выделить сложность организации и наличие помех.

В зависимости от схемы и режима ключевого управления выделяется пять видов импульсных стабилизаторов — инвертирующий (изменение полярности на выходе), повышающий, понижающий, с функций понижения и повышения, а также универсальный аппарат (совмещает опции перечисленных выше моделей).

Почему происходят перепады напряжения, чем они опасны?

Причины

Скачки напряжения в бытовой электрической сети на 220 Вольт могут произойти по целому ряду самых разных причин.

Вот основные из них:

• Отключение от сети мощных приборов. Если один из потребителей электроэнергии отключает от сети мощные приборы, напряжение резко повышается. Такое обычно бывает при прекращении подачи электропитания на производственную или торговую технику.
• Некорректная работа трансформатора. Пожалуй, самая распространенная причина. Электроэнергия, выработанная электростанции, имеет напряжение от 150 до 1 150 Кв. Уменьшают его с помощью трансформаторов, находящихся на специальных распределительных подстанциях. Вследствие некорректной настройки трансформатора, его износа или производственного брака прибор может работать ненадлежащим образом и не стабилизировать напряжение, приводя к периодическим изменениям.
• Перегрузка сети. К повышению вольтажа может привести не только массовое отключение, но и массовое подключение к ней электроприборов. Это особенно актуально для домов советской постройки, в которых проводка не рассчитана на запитывание таких требовательных приборов как, например, сплит-системы. Сеть в таком случае обычно испытывает перегрузку и напряжение меняется в сторону уменьшения или увеличения.

Не менее распространенной причиной скачков является неграмотная работа электриков. При недостаточном заземлении или неправильном монтаже так называемого «нуля» перепады – обычное дело. Также нередко скачки вызывает подключение к сети сварочного аппарата.

Чем опасны?

Интенсивные перепады могут вывести из строя технику моментально.

Незначительные скачки напряжения электросети (повышение или понижение до 25%) существенно сокращают срок службы любой бытовой техники. Особенно опасны подобные явления для кристаллов центральных процессоров компьютера, видеоадаптеров.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Не стоит думать, что резкое повышение напряжения может сжечь только компьютер. Сегодня процессоры встроены почти во всю бытовую электронику. Они есть и в телевизорах, и в микроволновых печах, и в холодильниках, и в других электроприборах. Это означает, что резкие перепады опасны и для них.

Установка стабилизатора напряжения электриком

Установку стабилизатора напряжения должен производить квалифицированный электрик

Не пробуйте сами! Не зная элементарных мер предосторожности при работе с электричеством может привести к опасным последствиям

Подключение однофазного стабилизатора

Данная схема подходит для любых однофазных стабилизаторов напряжения.

Перед началом работ обесточьте оборудование. В распределительном щите разрывается фазный провод. Провод поступающий с входного автомата подать на вход стабилизатора напряжения. Мощность данного автомата должна быть не меньше мощности стабилизатора.

Выходной провод со стабилизатора напряжения подается в нагрузку. Нулевой провод добавляется на клеммную колодку или скрутку. В стабилизаторах других производителей используется четыре провода для подключения. Это подается ноль на вход стабилизатора напряжения, и ноль с выхода.

Перед включением проверьте правильность соединения проводов. Обесточьте нагрузку (отключив распределительные автоматы, если их нет, то выключить все приборы из розеток). Включите стабилизатор напряжения. Проверьте питание на входе стабилизатора и на выходе.

Если напряжение в пределах паспортных характеристик стабилизатора напряжения, то подключить нагрузку. После подключения нагрузки проверьте уровень нагрузки.

Чтобы мощность нагрузки не превышала мощности стабилизатора напряжения. Раз в год необходимо подтягивать винтовые и болтовые соединения. Плохой контакт или плохо затянутый контакт, может привести к выходу из строя изоляции провода или к пожару.

Подключение трехфазного стабилизатора

Трехфазные стабилизаторы отличаются от однофазных лишь количеством линий стабилизации.

Фактически вы можете использовать три однофазных прибора (одного типа и мощности), соединив их параллельно друг другу (по фазам) и последовательно для потребителя, к ним подключаемого.

Нейтральные клеммы на входе соединяются друг с другом. То же самое делается на выходе. В результате получается, что и в сторону сети, и в сторону потребителя приборы подключены по схеме «звезда».

После включения трехфазного стабилизатора в сеть, обязательно проверьте выходные напряжения. Они должны соответствовать паспортным характеристикам. Обязательно проводите профилактику винтовым или болтовым соединениям проводов.

Какой запас мощности необходим стабилизатору?

Правильно выбранный стабилизатор должен иметь выходную мощность, превышающую мощность, необходимую для электропитания нагрузки. Разница между мощностью стабилизатора и фактическим энергопотреблением нагрузки называется запасом мощности. Рекомендуемый запас – 30% от величины энергопотребления нагрузки, такое значение позволит:

• подключить к устройству в процессе эксплуатации дополнительные приборы, мощность которых не учитывалась при изначальном расчёте нагрузки;
• избежать перегрузки в случае сильного падения напряжения в электросети. Дело в том, что мощность стабилизатора при выходе питающего напряжения из определённых пределов (рабочего диапазона) уменьшается. В частности, при 135 В в сети, стабилизатор вместо заявленных 500 ВА выдаст только 400 ВА и, соответственно, не сможет запитать предельную к его номиналу нагрузку.

Критерии выбора

принципиальных схемаходинаковые:

• Количество фаз;
• Допустимая мощность нагрузки;
• Скорость коррекции напряжения;
• Точность стабилизации;
• Минимальное и максимальное напряжение сети;
• Рабочая температура;
• Конструктивное исполнение.

В квартирах и жилых домах крайне редко может использоваться трёхфазная сеть, поэтому ориентироваться нужно на однофазный стабилизатор. При наличии трёх фаз лучше всего приобрести блок из трёх однофазных стабилизаторов. Такая конструкция позволит организовать внутреннюю сеть любой конфигурации. Мощность стабилизатора определяет то количество потребителей, которое может быть одновременно подключено к данному устройству.

Стабилизация напряжения сети определяется скоростью срабатывания элементов коммутации и скоростью установки напряжения, которая измеряется в вольтах в секунду. Самая высокая скорость коммутации у тиристорного стабилизатора. Увеличение и уменьшение напряжения так же происходят за минимальное время. Эта величина может достигать 250 В/сек.

На втором месте релейный стабилизатор. Его параметры несколько хуже, но в большинстве случаев он отлично подходит для бытового применения. Он обеспечивает 80-100 В/сек. Самым медленным считается сервоприводный стабилизатор. Его скорость нормализации начинается от 10-15 В/сек, что для большинства бытовых электронных приборов неприемлемо.

Очень высокая точность установки напряжения, скорее маркетинговый ход. Сетевое напряжение регламентируется отечественным стандартом и должно соответствовать 220 вольт ± 10%, а такие параметры могут обеспечить даже дешёвые китайские стабилизаторы, которые покупать, конечно, не стоит. Только немногочисленные бытовые приборы зарубежных брендовых компаний требуют для корректной работы 220 ± 2-3%.

Диапазон напряжения сети всегда указывается в технической документации на стабилизатор. Там же указан и разброс рабочих температур, при которых устройство будет стабильно работать. Прибор может иметь навесное или напольное исполнение, которое определяется габаритами и весом.

12 лучших стабилизаторов напряжения

1. Лучшие стабилизаторы напряжения для установки на вводе
2. Лучшие стабилизаторы напряжения для подключения нескольких устройств
3. Лучшие высокоточные стабилизаторы для газовых котлов
4. Лучшие стабилизаторы напряжения для одного-двух устройств (до 1 кВт)

Нормативы предусматривают максимальное отклонение напряжения в сети на уровне не более 10%. К сожалению, очень часто, особенно в частном секторе, где подстанции рассчитывались на гораздо меньшее энергопотребление, просадки напряжения достигают значений в несколько раз больше, а при отключении мощной нагрузки возникают не менее мощные скачки. Такая нестабильность может иметь множество неприятных последствий: если перегорающие лампы – это еще меньшее из зол, то сбои в работе управляющей электроники или отказ бытовой техники невольно заставят задуматься о покупке стабилизатора напряжения 220В.

В сегодняшнем рейтинге мы рассмотрим лучшие однофазные бытовые стабилизаторы, наиболее востребованных на рынке и заслужившие положительные отзывы от покупателей: от маломощных моделей, задача которых – защитить Ваш компьютер или телевизор, до серьезных устройств, рассчитанных на установку непосредственно на вводе электроэнергии в частный дом или квартиру.

Рейтинг лучших стабилизаторов напряжения

Штиль IS12000

Если речь идет о точном и бесступенчатом (что зачастую гораздо важнее) регулировании напряжения с высокой скоростью, то вариантов, в общем-то, один – использовать хороший инверторный стабилизатор с двойным преобразованием. Тут становится интересен тульско-московский «Штиль», предлагающий активную мощность в 10 кВт и точность стабилизации в 2%, заведомо превосходящую требования стандартов. Входное напряжение может находиться в диапазоне 90-310 В (при нагрузке 60 процентов от номинала), выходное стабилизируется на уровне 220, 230 или 240 В в зависимости от исполнения (напомним, что актуальный ГОСТ 29322-2014 устанавливает нормальный уровень именно в 230 В, а не в привычные 220).

Скорость реакции на скачки напряжения здесь, как и подобает системе двойного преобразования, близка к нулю – ведь выходная синусоида генерируется самим прибором из выпрямленного сетевого напряжения. Так что в плане совместимости с чувствительным оборудованием никаких противопоказаний нет.

Степень пылевлагозащиты – IP20 (что и неудивительно при активном охлаждении), поэтому устанавливаться стабилизатор может только в помещениях и только при наличии в них более-менее стабильной температуры, чтобы избежать образования конденсата. Масса у стабилизатора умеренная благодаря отсутствию громоздкого автотрансформатора (17 кг), так что проблем с его креплением на стене быть не должно. Вентиляторы Jamicon достаточно тихие по меркам промэлектроники (47 дБА при максимальных оборотах) – но, конечно, в жилой комнате монтировать стабилизатор не стоит.

Расчет мощности

Выше неоднократно отмечалось, что при выборе стабилизатор важно учесть такой критерий, как мощность. Для получения стабильных 220В на выходе требуется зафиксировать два ключевых показателя — суммарную мощность электрических приборов, а также напряжение в сети

Для получения стабильных 220В на выходе требуется зафиксировать два ключевых показателя — суммарную мощность электрических приборов, а также напряжение в сети.

Алгоритм действий имеет следующий вид:

Замеряем U в часы пиковых нагрузок (по вечерам), для этого можно воспользоваться мультиметром.
Вычисляем общую мощность имеющегося оборудования в доме, в квартире или на даче, учитывая пусковые токи. Номинальный параметр можно узнать из паспорта, посмотреть на самом приборе или в инструкции

При расчете важно учесть постоянно работающее оборудование, такое как холодильник, ТВ, бойлер и другое. Нельзя забывать и за другую технику, которая включается время от времени — фен, электрический чайник и другое

Если речь идет о частном доме или даче, стоит учесть уличное освещение, полив и привод открытия (закрытия) ворот с помощью электромагнитного замка
Как уже отмечалось, важно брать во внимание и пусковые токи, которые в 3-6 раз могут превышать номинальные. Такая особенность характерна для водяных насосов, сплит систем, холодильника и других аппаратов.

Итоговая мощность выбранного стабилизатора должна быть на 20% больше расчетного параметра. Это делается для того, чтобы в будущем иметь возможность подключить дополнительные приборы.

Инверторные

Это один из видов электронных приборов, но его работа и внутреннее устройство очень сильно отличаются от описанных выше, потому эта группа рассматривается отдельно.

В инверторных стабилизаторах напряжения происходит двойное преобразование сначала переменный ток превращается в постоянный, затем обратно в переменный, который подается на корректор коэффициента мощности, где и происходит его стабилизация. В результате на выходе имеем идеальную синусоиду со стабильными параметрами.

Блок-схема инверторного стабилизатора напряжения

Инверторный стабилизатор напряжения для дома это, пожалуй, лучший на сегодня выбор.

Вот его плюсы:

Широкий рабочий диапазон стабилизации

Нормальный показатель — от 115-290 В.
Малое время отклика — задержка составляет несколько миллисекунд.
Высокая точность стабилизации: средние показатели в классе 0,5-1%.
На выходе идеальная синусоида, что важно для некоторых видов техники (газовых котлов, например, стиральных машин последнего поколения).
Подавление помех любого характера.
Небольшие размеры и масса.. Российский производитель ШТИЛЬ выпускает инверторные стабилизаторы напряжения для дома и дачи

Российский производитель ШТИЛЬ выпускает инверторные стабилизаторы напряжения для дома и дачи

Недостаток у этого оборудования один: при работе элементы сильно греются. Для охлаждения в корпус встраиваются вентиляторы, которые издают негромкое жужжание. Если стабилизатор напряжения выбираете для квартиры, ставят его обычно в коридоре, так что шум может быть слышен. В частных домах возможностей по выбору места установки больше, так что вполне реально найти такое, где шум мешать не будет.

Как понять какую мощность нужно выбрать?

Стабилизаторы напряжения можно применять как для защиты всей техники в доме или в коттедже, так и для питания одного или нескольких бытовых электроприборов.

Рассчитаем мощность для дома. Как понять, сколько потребляет вся техника в доме?

Второй способ, посмотреть мощность у входных автоматов защиты по току (фото справа). На них указана — сила тока в амперах. Например, 25 Ампер, чтобы перевести силу тока в мощность в Ваттах, нужно (25Ампер х 220 Вольт = 5.5 кВт). Если к дому подходит трёхфазная сеть, то умножив силу тока на напряжение, получим мощность на каждую фазу. При подключении трёхфазной нагрузки мощность всех трёх фаз суммируется, и получается общая трёхфазная мощность.

Третий способ узнать, какой мощности требуется стабилизатор, посчитать всю суммарную нагрузку электрической техники (с учётом пусковых токов), которая находится в помещении и умножить на 0,7. Обычно все электроприборы и источники света не включаются одновременно. Коэффициент 0.7 показывает, что по статистики может в одну единицу времени работать максимум 70 % электроприборов в доме.

Если вы желаете защищать только определённые приборы, то можно проложить выделенную линию от стабилизатора, куда будет подключена такая группа техники.