Основные технические характеристики однофазных стабилизаторов напряжения
Однофазные стабилизаторы напряжения – это устройства, которые используются в электросетях с номинальным напряжением 220/230 В для защиты однофазных потребителей от сетевых перепадов и их обеспечения стабильным и качественным электропитанием. Рассмотрим подробнее технические характеристики этих приборов, которые обязательно учитываются при подборе.
| Характеристика | Описание |
| Выходная мощность | Полезная мощность, которую стабилизатор отдает подключенной нагрузке. В основном в магазинах указывается её полное значение в вольта-амперах (ВА) и активное – в ваттах (Вт). |
| Скорость стабилизации | Скорость корректировки сетевого напряжения. Характеристика важна для электротехники, особо чувствительной к электропитанию, например, электроники газового котла. |
| Диапазон рабочего напряжения | Показывает, при каком минимальном и максимальном значении входного напряжения может функционировать стабилизатор. |
| Точность стабилизации | Способность поддерживать выходное напряжение в значении, максимально приближенном к номинальному – 220/230 В. |
| Форма выходного напряжения |
Прибор может ретранслировать, вносить искажения или наоборот улучшать форму сетевого напряжения. ⇒ Для большинства электроприборов требуется сигнал синусоидальной формы.  |
| Исполнение или способ установки | В электротехнических магазинах можно встретить настенные (навесные), напольные, стоечные, шкафные и универсальные (напольные/стоечные) однофазные стабилизаторы. |
| Способ подключения |
Для подключения к электросети могут использоваться:
|
| Электронная защита | Оберегает устройство и подключенную нагрузку от чрезмерно повышенного или пониженного сетевого сигнала, короткого замыкания, перегрузки и др. |
| Индикация и мониторинг |
Для отслеживания работы системы электропитания и состояния сети в стабилизаторах используется светодиодная индикация или ЖК-дисплей, на котором обычно отображается:
В некоторых моделях есть возможность организации дистанционного мониторинга. |
Определение выходной мощности однофазного стабилизатора по типу нагрузки
Продавец при обращении покупателя сначала спросит о том, какую нагрузку требуется защитить. Возможны такие варианты:
- всю электротехнику в доме,
- отдельную группу оборудования;
- конкретный электроприбор, например, газовый котел или холодильник.
Для всех электроприборов в доме (их количество будет меняться) подбор выполняется исходя из номинала вводного автоматического выключателя. При этом, если в сети наблюдаются значительные сетевые просадки, то однофазный стабилизатор должен иметь мощностной запас, превышающий номинал вводного автомата на 20-30%. Устройства на весь дом или на большую группу оборудования обычно имеют клеммное подключение к сети/нагрузке и устанавливаются сразу после вводного автомата или автомата группы.
При защите группы оборудования или только одного потребителя рассчитывается суммарное единовременное потребление всей подключаемой электроники. Выходная мощность прибора должна превышать это значение на 20-30%. Важно учесть пусковые токи электроприборов, из-за которых их потребление может увеличиваться в несколько раз. Например, во время включения компрессора не инверторного холодильника его потребляемая мощность может возрасти в 7 раз.
⇒ Использование однофазного стабилизатора с меньшей выходной мощностью, чем единовременное потребление нагрузки, приведет к перегрузкам во время его работы и отключению.
Влияние характеристик однофазного стабилизатора на его подбор
На выбор также влияют и другие важные характеристики, помимо выходной мощности, о которых мы подробно расскажем в таблице ниже.
| Характеристики | Как влияет на подбор? |
| Скорость стабилизации |
Чем быстрее устройство способно среагировать на сетевые перепады, тем меньше риск того, что на нагрузку пройдут «вредные» колебания. Только у инверторных моделей реакция на сетевые перепады является мгновенной. |
| Диапазон рабочего напряжения | Подбор по данному параметру зависит от величины возможных отклонений напряжения в сети. Например, если выяснено, что оно опускается до 150 В и поднимается до 260 В, то необходимо подбирать однофазный стабилизатор, у которого рабочий диапазон будет шире, чем данная амплитуда колебаний. Иначе он будет бесполезен. |
| Точность стабилизации |
Подбор по данному параметру зависит от того, какие потребители будут подключаться. Важно убедиться в том, что точность стабилизации будет соответствовать их требованиям к качеству электропитания. Допустимые отклонения обычно указываются на шильдике электроприборов или в их паспорте.
Если информацию нельзя выяснить, можно применить следующие рекомендации по допустимым отклонениям:
|
| Способ установки | Выбор по способу установки зависит от особенностей помещения, характера нагрузки и ее размещения. Например, для систем отопления, холодильного оборудования или защиты всего дома в основном приобретаются настенные модели, для компьютерного и телекоммуникационного оборудования или систем видеонаблюдения часто используются напольные или рэковые приборы (размещение в 19-дюймовую стойку или телекоммуникационный шкаф). |
| Набор защит | Наличие электронных защит позволяет оберегать подключенную нагрузку от проблем, которые могут возникнуть в системе электропитания: импульсных перенапряжений, сетевых аварий, короткого замыкания, перегрева, перегрузки и сбоев в работе. |
| Индикация и мониторинг |
Большинство однофазных стабилизаторов имеют светодиодную индикацию основных режимов работы или ЖК-дисплей. В условиях работы в электросетях многоквартирных домов или частных владений этого достаточно. Для удаленного отслеживания состояния или интеграции в офисную инфраструктуру с централизованным мониторингом лучше выбрать решение с интерфейсами RS-232, USB, Ethernet и др. |
Типы однофазных стабилизаторов
В магазинах электротехники можно встретить два основных типа стабилизаторов на 220 В:
- автотрансформаторные, к которым относятся релейные, электромеханические и электронные (симисторные/тиристорные) приборы;
- модели инверторного типа.
Рассмотрим основные технические характеристики и отличия в их работе.
| Типы стабилизаторов | Описание |
| Автотрансформаторные |
Принцип их действия основан на работе автотрансформатора и коммутационного блока, которым может быть реле, сервопривод или полупроводниковые ключи (тиристоры/симисторы). Когда значение сигнала на входе изменяется, выполняется коммутация части витков обмотки трансформатора с напряжением, наиболее близким к номинальному. Такой схеме характерны следующие особенности:
|
| Инверторные |
Принцип действия инверторных стабилизаторов базируется на бестрансформаторной технологии двойного преобразования энергии. В их конструкции нет трансформатора и коммутационных механических элементов, а вместо этого установлены выпрямитель и инвертор. Эти элементы дважды преобразуют поступающий сигнал: сначала в постоянное напряжение, а затем обратно в переменное, но с необходимыми техническими характеристиками. За счет такой схемы они имеют:
 ⇒ Благодаря технологии двойного преобразования, инверторные типы также обеспечивают оборудование бесперебойным питанием при кратковременных обрывах сети (до 0,2 с). В их схеме есть конденсатор, который выступает накопителем энергии. |
Какой однофазный стабилизатор лучше выбрать по типу?
Каждый тип обладает разными техническими характеристиками, которые будут определять эффективность защиты и надежность работы нагрузки.
| Тип стабилизатора | Особенность защиты |
| Электромеханические |
Приборы подойдут для использования в электросетях с длительным пониженным или повышенным напряжением. Если, наоборот, происходят кратковременные и частые сетевые скачки, то их лучше не применять, так как механический сервопривод в таком режиме быстро выработает свой ресурс. В основном используются с нетребовательной к качеству электропитания техникой – системами освещения или нагревательными приборами. Из-за медленной скорости реакции на сетевые перепады при частых скачках они не подойдут для чувствительной к качеству питания электротехники. |
| Релейные |
Благодаря высокому быстродействию могут применяться в электросетях с частыми перепадами. Однако при постоянных скачках напряжения ускоряется износ их силовых реле. Имеют более широкий круг применения, но ступенчатая коррекция сигнала и недостаточная его точность на выходе не позволяют их использовать для требовательной к качеству питания электротехники. |
| Электронные (симисторные/ тиристорные) |
Обеспечивают относительно надежную защиту электроприборов. Они превосходят первые два типа по быстродействию и коммутационным возможностям, за счет чего могут использоваться в сетях с частыми перепадами большой амплитуды. Чем больше в устройствах полупроводниковых ключей, определяющих количество ступеней стабилизации напряжения, тем выше точность его значения на выходе. Не способны исправлять форму входного напряжения, что важно учитывать при выборе. |
| Инверторные | Демонстрируют самый высокий уровень защиты. Превосходят другие типы по всем техническим характеристикам и обеспечивают стабильное питание в электросетях с крайне низким качеством напряжения любых критически важных электроприборов: от котлов отопления до измерительного и медицинского оборудования. |
Алгоритм подбора однофазного стабилизатора напряжения
Действуйте по следующему алгоритму:
- Выберите сценарий защиты (одна нагрузка, группа нагрузок или сразу вся сеть).
- Выясните амплитуду характерных сетевых перепадов на месте планируемой эксплуатации (её можно узнать, сделав контрольные замеры сетевых параметров в разное время суток).
- Рассчитайте максимальное потребление электротехники (Рmax нагр).
- Заложите запас по мощности равный 30%: Рmax нагрх 1,3 = Рнеобх – именно столько ватт должен выдавать однофазный стабилизатор для того, чтобы гарантированно питать предполагаемую нагрузку.
- Сверьте величину Рнеобх с мощностной линейкой представленных на рынке изделий. Подойдут модели с ближайшим (с большей стороны) значением выходной мощности.
- Из подходящих по мощности решений – Рвых.стаб ˃ Рнеобх – отсейте те, у которых:
- диапазон входного сигнала уже амплитуды наиболее частых сетевых колебаний;
- погрешность больше, чем допустимое для оборудования отклонение входного напряжения;
- габариты не соответствуют свободному пространству на месте установки (корпус не получится разместить согласно эксплуатационному положению).
Для этого просуммируйте величины (Рпотр) намеченных к подключению устройств: Рmax нагр= Рпотр 1+ Рпотр 2+ … + Рпотр N.
⇒ Если у оборудования потребление изменяется (например, из-за пусковых токов), то при расчете следует использовать наибольшее значение из возможных.
⇒ При выборе решения для централизованной защиты необязательно суммировать потребление всей подключенной техники. Достаточно номинальный ток установленного в электрощитке вводного автомата умножить на значение номинального для сети напряжения: Рmax нагр= Iном х 220 В (или 230 В).
⇒ Не рекомендуется рассматривать модели с выходной мощностью ближайшей к Рнеобх с меньшей стороны, так как их выбор нивелирует ранее заложенный мощностной запас. В худшем случае возможно и критическое несоответствие между мощностями стабилизатора и нагрузки:
Рвых.стаб < Рmax нагр – в такой ситуации устройство будет в постоянной перегрузке!
Конкретную модель из оставшихся подбирайте исходя из финансовых возможностей и требуемого уровня защиты (самый высокий у инверторных однофазных стабилизаторов).
⇒ Удостоверьтесь, что свойственные изделию выбранного типа минусы, а они присутствуют практически у всех устройств, не отразятся на функционировании электротехники.
Практические примеры выбора однофазного стабилизатора
1. Единичная нагрузка
Однофазная сеть с номиналом 220 В, колебания в пределах 130-260 В. Единичная нагрузка с потреблением в 120 Вт и допустимым входным отклонением – 6%.
Подбор: 120 Вт х 1,3 = 156 Вт – подойдёт прибор с выходной мощностью не менее 156 Вт, точностью не более 5% и диапазоном входного напряжения шире, чем 130-260 В.
2. Группа нагрузок
Сеть аналогична примеру 1, но электрооборудования уже больше:
| № оборудования | Потребление, Вт | Допустимое входное отклонение, % |
| 1. | 120 | 6 |
|---|---|---|
| 2. | 80 | 15 |
| 3. | 780 | 10 |
Рассчитаем суммарное потребление: 120 Вт + 80 Вт + 780 Вт = 980 Вт. Заложим запас: 980 Вт х 1,3 = 1274 Вт.
При наличии нескольких нагрузок точность однофазного стабилизатора выбирается исходя из наименьшего из допустимых отклонений. Значит, в нашем случае понадобится прибор с точностью не более 4%, выходной мощностью не менее 1274 Вт и диапазоном стабилизации шире 130-260 В.
3. Все потребители однофазной сети
Та же проводка, но теперь нужно организовать централизованную защиту всех потребителей. Номинал вводного автомата – 32 А.
Потребление составит: 32 А х 220 В = 7040 Вт, от стабилизатора это потребует (с учетом запаса): 7040 Вт х 1,3 = 9152 Вт.
При централизованном подключении в защищаемую сеть может включаться техника с разными требованиями к качеству питания, поэтому рекомендуем выбирать изделие с максимальным параметром точности.
По итогу, в данном примере однофазному стабилизатору необходимы: выходная мощность не менее 9152 Вт, максимальная точность (1-3%) и аналогичный примерам 1 и 2 диапазон входного напряжения.
4. Потребители в трехфазной сети
Трехфазная проводка с номиналом 400 В (по фазе 230 В) и колебаниями фазного напряжения 140-260 В. Номинал вводного трехполюсного автомата – 16 А. Присутствуют только однофазные потребители, что позволяет организовывать защиту на основе соответствующих стабилизаторов.
Величина допустимой нагрузки по одной фазе: 230 В х 16 А = 3680 Вт. Следовательно, подходящий прибор должен выдавать не менее 4784 Вт (3680 х 1,3), иметь максимальную точность (1-3%) и диапазон шире 140-260 В.
Возможно подключение одного изделия (на приоритетные электроприборы) или трех (на каждую фазу).
5. Нагрузка с потреблением, превышающим ресурс одной фазы трехфазной сети
Всё как в предыдущем случае, но имеется однофазное изделие или неделимая по питанию группа однофазной техники на 7000 Вт. Их не получится запитать от отдельной фазы. В этом случае можно применить стабилизатор с конфигурацией «3 в 1», который равномерно распределит потребление по трем фазам.
Если изделие будет работать только с указанной нагрузкой, то его необходимая мощность составит: 7000 х 1,3 = 9100 Вт.
Для защиты всей сети выходной номинал изделия рассчитаем, применив упрощённую формулу определения мощности в трехфазной проводке: 400 В х √3 х 16 А= 11085 Вт. Учтем запас и получим итоговые: 11085 Вт х 1,3 = 14 410 Вт.
Требования по точности и диапазону (в данном случае фазного напряжения) будут аналогичны примеру 4.
⇒ Применение стабилизатора с конфигурацией «3 в 1» позволяет запитать от трехфазной сети однофазного потребителя с энергопотреблением большим, чем мощность отдельной фазы.