Как работает стабилизатор напряжения?

В дорогих моделях плата управления также выполняет защиту стабилизатора при перегрузке, перегреве или коротком замыкании, обесточивая его или переводя на байпас. О том, что такое байпас, можно узнать в статье «Что такое байпас стабилизатора напряжения?».

Трансформатор – это ключевой компонент стабилизатора. Он состоит из двух обмоток – первичной и вторичной. На первичную напряжение поступает из сети, со вторичной – уходит на нагрузку.

Трансформатор релейного стабилизатора напряжения

Коммутирующий элемент стабилизатора снимает напряжение с того сегмента вторичной обмотки трансформатора, которая обеспечивает наиболее приближенное значение к номиналу. Тем самым происходит доведение выходного напряжения до необходимого значения: если в электросети фиксируется просадка сигнала, то устройство повышает выходное напряжение, если перенапряжение, то, наоборот, понижает. Коррекция напряжения выполняется в определенном рабочем диапазоне, на который рассчитан стабилизатор. Чем он шире, тем более значительные скачки и просадки напряжения может скорректировать устройство.

От коммутирующего элемента стабилизатора зависит скорость срабатывания устройства на скачки и просадки напряжения.Самыми быстрыми трансформаторными стабилизаторами считаются релейные и тиристорные/симисторные. Время срабатывания у них может составлять в среднем 5-10 мс. Электромеханические более медлительные. Их время реакции на скачки может составлять более 100 мс.

После выполнения коррекции напряжения стабилизатор подает исправленный сигнал на подключенные электроприборы. Чем выше точность стабилизации устройства, тем качественнее сигнал будет на его выходе.

Точность стабилизации, как и быстродействие, также будет зависеть от коммутирующих элементов, которые используются стабилизатором. Электромеханические модели выдают более точное значение выходного напряжения – у них отклонение от номинала составляет в среднем 2-3%. Релейные и тиристорные/симисторные обладают меньшей точностью – примерно ±5-10%.

Это укладывается в требования ГОСТа 29322-92 «Стандартные напряжения», согласно которому отклонения напряжения не должны превышать ±10% от номинального значения. Однако некоторым видам электроприборов, которые испытывают повышенную чувствительность к малейшими отклонениям поступающего сигнала (например, измерительной аппаратуры, осветительной техники и некоторых критически важных бытовых электроприборов) требуется более качественный сигнал.

Инверторные стабилизаторы выполняют не коррекцию напряжения, как это происходит в трансформаторных моделях, а двойное преобразование энергии, выполняемое двумя элементами: выпрямителем и инвертором. Сначала переменное нестабильное напряжение выпрямляется и становится постоянным, а затем преобразуется снова в переменное, но уже с заданным значением.

Электронная плата без трансформатора и коммутирующих элементов у инверторных стабилизаторов

Именно за счет данных качеств инверторные модели эффективно работают в самых нестабильных электросетях, в которых периодически встречаются сильные и резкие колебания напряжения.

После двойного преобразования стабилизатор подает исправленный сигнал на подключенную нагрузку. По сути, устройство формирует переменное напряжение заново, поэтому выходной сигнал приобретает высокую точность (погрешность не составляет более 2% от номинального значения) и идеальную синусоидальную форму.

Кроме того, инверторная технология позволяет накапливает энергию внутри устройства в специальных конденсаторах. Это позволяет обеспечивать бесперебойную работу электроприборов при кратковременных обрывах сети (до 200 мс), которые могут случаться в нестабильных электросетях.

Стабилизатор напряжения обеспечивает безопасную работу нагрузки при просадках напряжения и перенапряжениях в электросети. Оборудование не выйдет из строя из-за колебаний входного сигнала и, соответственно всегда будет работать корректно.

Кроме этого, многие модели стабилизаторов также оснащены защитой от импульсных перенапряжений, которые могут вызваны разрядами молний, и короткого замыкания.

Электроника, работающая от стабильного и качественного электропитания, обычно функционирует гораздо дольше, чем приборы без защиты от колебаний сети.

Скачки напряжения могут привести к дополнительным потерям электроэнергии. Стабилизатор позволяет оптимизировать энергопотребление. Колебания напряжения не приведут к перерасходу электроэнергии, так как подключенное оборудование будет обеспечено качественным питанием.