Что такое стабилизатор напряжения?
Стабилизатор напряжения представляет собой электроустановку, основной функцией которой является поддержание выходного напряжения на заданном уровне. Например, если в электрической сети вместо 230 В напряжение упало до 160 В, то после установки прибора на нагрузку будут подаваться 230 В. Стабилизатор напряжения устанавливается между источником электропитания и защищаемыми потребителями. Он может подключаться через сетевую розетку или клеммные соединения.
Отличие стабилизатора от реле контроля напряжения
Основное отличие стабилизатора от реле контроля напряжения в том, что он не отключает нагрузку при перепадах сигнала, а непрерывно выполняет его корректировку для поддержания установленного значения. Рассмотрим отличия РКН от стабилизатора подробнее.
| Устройство защиты | РКН | Стабилизатор |
| Действие при перепадах напряжения |
Пропускает входной сигнал на нагрузку без корректировки формы и значения при его нахождении в установленном диапазоне (диапазон настройки РКН составляет в среднем 160-250 В). Отключение выхода при сетевом сигнале вне установленного диапазона. |
Стабилизирует напряжение до заданного уровня в рабочем диапазоне, который составляет в среднем 120-280 В. Отключение выхода при сетевом сигнале вне рабочего диапазона устройства. |
| Время включения выхода |
Устанавливается пользователем. Как правило, интервал может составлять от нескольких секунд до нескольких минут. |
Возможность настройки времени включения зависит от модели. В основном это происходит сразу после возвращения входного сигнала в рабочий диапазон. |
| Виды защиты |
|
Набор защит зависит от модели. |
По таблице видно, что стабилизатор по сравнению с РКН имеет больше функций и возможностей. Подключенная к нему техника будет:
- постоянно обеспечена качественным и непрерывным электропитанием, в том числе при скачках и частых сетевых колебаниях, т.е. будет работать без прерывания;
- защищена от сетевых помех и импульсных перенапряжений.
Реле имеет смысл устанавливать, если перепады в электросети происходят редко. При сильных скачках РКН защитит холодильник от чрезмерно высокого или низкого напряжения, но при частом срабатывании будет причиной его постоянного отключения. Защита компьютера от перенапряжения (сигнал превышает 240 В или 250 В) с помощью реле в подобных условиях тоже будет постоянно сопровождаться отключением компьютерного блока питания. Нормальная эксплуатация оборудования будет невозможна.
Коротко о видах стабилизаторов напряжения
На электротехническом рынке представлено несколько типов стабилизаторов:
- трансформаторные – это классические устройства, в составе которых есть трансформатор и коммутирующие элементы (силовые реле, сервопривод с токосъемным роликом или электронные ключи). К ним относятся модели электромеханического, релейного, гибридного и электронного (тиристорного/симисторного) типов;
- бестрансформаторные – это приборы нового поколения, без трансформатора и коммутирующих элементов. К ним относятся модели инверторного типа.
Рассмотрим основные технические характеристики данных устройств, которые влияют на качество выходного сигнала, поступающего на подключенные электроприборы.
| Характеристики |
Трансформаторный (релейный, электромеханический, тиристорный, симисторный) |
Бестрансформаторный (инверторный) |
| Регулирование напряжения | ступенчатое (дискретное) | непрерывное (двойное преобразование) |
| Быстродействие | от 5 мс до 200 мс | 0 мс |
| Диапазон входного сигнала | 130-276 В | 90-310 В |
| Точность стабилизации | от 2 до 10% | 2% |
| Коррекция искажений сети | нет | есть |
| Бесперебойное питание нагрузки при кратковременных обрывах сети | нет | до 200 мс |
Данные из таблицы показывают, что технические характеристики стабилизаторов двойного преобразования энергии лучше показателей других типов устройств.
Как работает стабилизатор напряжения?
Рассмотрим принцип работы разных типов стабилизаторов.
Принцип работы трансформаторных (релейных, электромеханических, электронных) стабилизаторов
Принцип действия трансформаторных стабилизаторов включает замер напряжения, его корректировку и подачу на нагрузку. Рассмотрим их подробнее.
| Этап работы | Действия |
| Замер | Электронный блок определяет параметры входного сигнала, а затем активирует внутренний коммутирующий элемент для выполнения стабилизации. |
| Корректировка |
Коммутационный элемент переключается по обмотке трансформатора и доводит выходное напряжение до номинального значения. В зависимости от модели таким элементом может быть сервопривод с токосъемной щеткой, блок силовых реле, тиристоров или симисторов. Если входное напряжение вышло за рабочий диапазон стабилизатора, то нагрузка обесточивается. В среднем процесс замера входного сигнала и его корректировки составляет 20 мс. Быстродействие зависит от типа коммутационного элемента, которое используется. |
| Подача на нагрузку | Качество выходного сигнала зависит от модели. |
Схема работы релейного стабилизатора напряжения
Принцип работы бестрансформаторных (инверторных) стабилизаторов
У инверторных приборов принцип работы устроен совершенно иным образом. В данных устройствах нет трансформатора и коммутирующих элементов. Вместо них установлен выпрямитель и инвертор, за счет которых выполняется не корректировка напряжения, а его двойное преобразование. Процесс осуществляется следующим образом:
- сначала нестабильное переменное напряжение, поступающее из электросети, переводится выпрямителем в постоянное;
- затем инвертор формирует переменный сигнал заданного значения и идеальной синусоидальной формы.
За счет данного принципа действия инверторные модели отличаются от других типов мгновенным быстродействием, самым широким рабочим диапазоном входного напряжения и высоким качеством выходного сигнала. Кроме того, они имеют много видов средств электронной защиты, например, как модели серии «ИнСтаб» бренда «Штиль».
Схема работы инверторного стабилизатора напряжения
Каким приборам необходимо стабильное напряжение?
В зависимости от задачи стабилизатор устанавливают для:
- целенаправленной защиты определенных электроприборов или группы оборудования;
- централизованной защиты всей нагрузки.
Чаще всего, стабилизатор обязательно требуется для таких электрочувствительных приборов, как энергозависимые котлы, циркуляционные насосы, холодильники, кондиционеры, стиральные машины и скважинные насосы, электромоторы. Они наиболее подвержены негативному воздействию скачков и просадок сетевого напряжения. Также стабилизаторы устанавливают для защиты телевизоров, аудиотехники, компьютерного оборудования, серверов и других потребителей с импульсными блоками питания, которым вредно воздействие повышенного напряжения (более 240 В).
Как узнать, что нужен стабилизатор напряжения?
Установка прибора необходима в двух случаях:
- Если есть критически важное оборудование, поломка которого приведет к негативным последствиям для пользователя и его имущества. Например, выход из строя электроники газового котла может привести к замерзанию системы отопления. Поломка холодильника – к порче продуктов, компьютерного оборудования – к срыву рабочего процесса и потере данных. Даже если в электросети стабильный сигнал и оборудование работает корректно, внезапный и резкий скачок может изменить ситуацию;
- Если в электросети регулярно происходят скачки напряжения, а также устанавливается длительно пониженное или, наоборот, повышенное напряжение. В этом случае срок службы критически важного оборудования может сократиться, что приведет к преждевременному выходу его из строя.
Признаки некачественного напряжение в электросети
Скачки и просадки в электросети проявляются по-разному. Лампы накаливания часто перегорают, мерцают или снижают свою яркость, электротехника внезапно отключается или странно себя ведет, издавая непривычные звуки. Когда такое происходит, лучше сразу установить стабилизатор и не дожидаться поломки оборудования.
Чтобы узнать, в каком диапазоне гуляет сетевой сигнал, можно задействовать измерительные приборы – мультиметр или РКН розеточного типа, которые имеют цифровой дисплей. Измерив значение входного напряжения в разное время, в том числе и при пиковом потреблении, можно понять, в каком диапазоне происходят скачки и просадки.
Измерение сетевого напряжения с помощью мультиметра
Что учесть при выборе стабилизатора напряжения?
Выбор устройства зависит от фазности нагрузки, её потребляемой мощности и требований к электропитанию. Однофазный стабилизатор потребуется, если в месте инсталляции электросеть 220/230 В. Трехфазные модели применяются в сетях 380/400 В, где присутствуют соответствующие электроприборы.
Выходная мощность стабилизатора должна превышать суммарную потребляемую мощность подключаемых электроприборов примерно на 20-30%. При подсчете общего значения для оборудования, в составе которого присутствует электромотор, учитывается его пусковая мощность.
Функция корректировки сетевых колебаний должна быть такой, чтобы точность и форма сигнала на выходе устройства удовлетворяли требованиям защищаемых приборов. Например, инверторные модели серии «ИнСтаб» от бренда «Штиль» обладают высокоточной коррекцией (±2%) и формируют на выходе идеальный синус. За счет этого к ним можно подключать систему отопления, насосное оборудование, устройства управления и контроля, осветительные приборы и прочую технику, особо чувствительную к качеству входного напряжения.
Инверторные стабилизаторы напряжения бренда «Штиль»
Российский производитель систем электропитания «Штиль» представляет инверторные стабилизаторы напряжения серии «ИнСтаб» с выходной мощностью от 0,35 до 20 кВА, которые отлично подходят для защиты как определенных электроприборов, так и для централизованной защиты всего оборудования в доме, квартире или офисе.
Приборы работают на основе бестрансформаторной технологии двойного преобразования энергии, за счет которой обеспечивается:
- мгновенный отклик на скачки и просадки напряжения в диапазоне от 90 до 310 В;
- непрерывное электропитание нагрузки высококачественным напряжением (погрешность составляет не более 2%) с идеальным синусом;
- защита подключенных потребителей от сбоев в работе из-за кратковременных обрывов сети (до 200 мс).
Обзор инверторных стабилизаторов напряжения IS5000 (5 кВА / 4,5 кВт) и IS7000 (7 кВА / 5,5 кВт) «Штиль»
Кроме того, данные устройства имеют широкий набор защит, которые позволяют максимально уберечь подключенное оборудование от сетевых проблем, включая короткое замыкание, обрыв нуля, сетевые помехи и импульсные перенапряжения, вызванные, например, ударами молний.