Меню

Как стабилизатор выравнивает ток

Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения в дом: плюсы и минусы использования

Стабилизатор напряжения в дом: плюсы и минусы использования

Покупка стабилизатора решает проблему низкого напряжения и его скачков. Однако нередко после установки стабилизатора появляется ряд других проблем, о которых вы и сможете узнать из этой статьи сайта elektriksam.ru .

Стабилизатор напряжения — это специальное устройство позволяющее стабилизировать входное напряжение до 220 Вольт. Внутри стабилизатора находится трансформатор, между обмотками которого и происходит переключение во время перепадов напряжения.

За переключение витков трансформатора отвечают либо реле (релейный стабилизаторы напряжения), либо сервопривод. Плюсы и минусы этих двух видов стабилизаторов мы рассматривать не будем, скажу лишь одно, сервопривод может частенько не успевать переключаться, из-за чего лампочки в доме буду все время моргать.

Релейные стабилизаторы напряжения в данном случае оказываются более быстрыми, они моментально, за долю секунды способны выровнять напряжение со 150 до 200 Вольт. Однако реле имеют одну особенность, их количество срабатывания ограничено определенным числом раз.

Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

Покупкой стабилизатора напряжения чаще всего задумываются владельцы частных домов, строения которых значительно удалены от подстанции. Особенно заметна просадка напряжения зимой и летом. В зимний период года работает электроотопление, а летом — кондиционеры. И если ваш дом будет расположен в последних рядах от подстанции, то просадка напряжения будет существенной.

Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

Вследствие этого в доме не тянет микроволновка и другие приборы. Вода в водонагревателе нагревается почти сутки, и светодиодные лампы мигают или попросту не загораются. Все это дело рук плохого напряжения, и стабилизатор способен решить данную проблему, раз и навсегда.

Какие недостатки бывают

Однако после покупки стабилизатора напряжения многие сталкиваются со следующими трудностями:

  • Стабилизатор не вытягивает по нижнему порогу напряжения. Нужно знать, что в каждом стабилизаторе напряжения есть нижний и верхний порога отключения. Если напряжения на линии выше или ниже данного параметра, то, стабилизатор не включится.

Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

  • Существенное падение мощности. При слишком низком напряжении, например, в 160 Вольт, стабилизатор не сможет выровнять его до 220 Вольт. Кроме того, существенно упадёт мощность стабилизатора напряжения. Вместо заявленных 5 кВт, стабилизатор выдаст ровно вполовину меньше. Если на приборе есть шкала нагрузки, то вы непременно это заметите.

Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

  • Электричество в доме может все время пропадать. Это второй недостаток стабилизаторов. Ведь если параметры входящего напряжения будут «критическими», то стабилизатор напряжения не сможет работать должным образом. И если без него у вас хотя бы будут гореть лампочки, то вот с установкой данного оборудования, освещение пропадёт полностью.
  • Проблема с вводными автоматами. Если в доме стоят вводные автоматы на 16 Ампер, а в стабилизаторе на 32 Ампера, то, могут возникнуть проблемы с частым их выбиванием. По возможность нужно заменить вводные автоматы на те, которые соответствуют заявленной нагрузке.

Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

  • Небольшой срок эксплуатации. Если качество электроэнергии все время оставляет желать лучшего, и оно практически всегда низкое, то стабилизаторы будут частенько выходить из строя. Происходить это будет периодически: то реле нагрузки полетит, то выйдет из строя плата управления из-за перегревания.

В общем, покупка стабилизатора напряжения сопряжена, как плюсами, так и минусами, о которых также нужно знать. Поэтому прежде чем покупать стабилизатор все правильно рассчитайте в плане нагрузок или посоветуйтесь с опытным специалистом в данном вопросе.

Источник

Релейный стабилизатор выровняет напряжение. Видео

Навигация по странице (кликабельно):

Каждый электроприбор, который мы используем дома, нуждается в защите от резких изменений в электрическом токе, а также нуждается в получении стабильного электропитания.

Внутренности релейного стабилизатора

Стабилизатор без верхней крышки

И для обеспечения правильной и эффективной их работы нужно сделать так, чтобы к ним подходил ток с напряжением, стандартный уровень которого должен равняться 220-ти вольтам.

Для достижения этой цели много людей использует стабилизаторы напряжения, которые могут быть как электромеханическими, так и релейными, так и симисторными.

Одним из тех стабилизаторов, который можно встретить практически в каждом доме, является релейный. Почему же он может похвастаться такой высокой популярностью?

Эту популярность обеспечивает достаточно простая конструкция, которая, в свою очередь, сказывается на уровне цены. А, как известно, чем проще конструкция, тем более дешевым является прибор.

Строение релейного стабилизатора

Рассмотрим, из чего же состоит релейный стабилизатор напряжения. Как и большинство всех стабилизаторов, релейный имеет автоматический трансформатор и определенную электронную схему, которая управляет работой трансформатора.

Главным отличием конструкции релейных нормализаторов от других является наличие реле. Именно благодаря реле и происходит переключение между теми или иными обмотками трансформатора. Каждый производитель размещает реле в закрытом корпусе.

Этот корпус защищает реле от пыли и от попадания воды.

Стоит отметить, что этот трансформатор является вольтодобавочным. Это означает то, что он только добавляет необходимое количество вольт до входного тока в том случае, если его уровень ниже нормального. Добавление вольт происходит благодаря подключению той или иной обмотки.

Количество таких обмоток может быть различной и зависит от самого производителя. Чаще всего трансформаторы таких приборов имеют четыре обмотки.
В тех же ситуациях, когда электрическая сеть предоставляет слишком сильный ток, этот же автоматический трансформатор вычитывает необходимое количество вольт с входного тока и таким образом нормализирует его.

Подводя некоторый итог, отметим, что в схему стабилизатора напряжения, который является релейным, входят:

  1. Вольтодобавочный трансформатор.
  2. Реле.
  3. Плата или микросхема управления.

Это самые главные элементы релейных стабилизаторов. Кроме этих элементов конструкция таких приборов может предусматривать наличие датчиков и микросхем, которые обеспечивают тепловую защиту, а также наличие токовременной защиты, байпаса или похожей системы обхода нормализатора, светодиодов, различных индикаторов, дисплея, который может выводить сведения о состоянии нагрузки и выходном количестве вольт.

Принцип работы

Релейный стабилизатор схема

Схема релейного стабилизатора

Каким же образом работает релейный прибор? Когда ток попадает в этот прибор, в первую очередь происходит его измерение. Это делает электронная схема. После этого происходит сравнение уровня получаемого тока и уровня тока, который должен быть на выходе. В конце определяется разница вольт, которую нужно или добавить или вычитать.

Зная эту разницу, электронное устройство определяет, какое реле должно сработать. Далее происходит подключение определенного реле к обмотке. В результате напряжение достигает необходимого уровня.

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.

Работа релейного стабилизатора

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.

Показания стабилизатора

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.

Читайте также:  Механическая регулировка тока сварочного трансформатора

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.

Преимущества

Теперь, когда мы знаем строение и особенности работы релейных приборов, перейдем к определению положительных и отрицательных их сторон.
Итак, эти устройства являются полезными и востребованными благодаря:

  1. малым размерам. Это объясняется тем, что вольтодобавочный трансформатор только компенсирует разницу между вольтами на входе и необходимыми вольтами на выходе и поэтому является небольшим;
  2. широкому диапазону величин напряжения на входе (для некоторых моделей он может колебаться от 100 до 280-ти);
  3. широкому спектру рабочей температуры (некоторые модели могут работать в условиях, когда температура помещения является большей -40 и меньшей +40 градусов Цельсия;
  4. низкому уровню шумности (слышно только как переключается реле);
  5. низкому уровню чувствительности к искажениям и частоте тока на входе;
  6. допустимой длительной перегрузке в 110 процентов. Причиной этого является то, что реле работает с током, который имеет малое количество вольт.

Также многие специалисты отмечают, что такие стабилизаторы могут работать в течение долгого времени (до десяти лет).

Полезный совет: релейные приборы могут работать до десяти лет, если производитель встроил очень качественные реле. При выборе нужно обращать внимание на особенности реле и материалы, из которых они сделаны.

Конечно, очень важным преимуществом является и низкий уровень цены.

Недостатки

Если же говорить о негативных сторонах, то они обусловлены принципом работы и схемой построения релейного стабилизатора, который предназначен подавать на выходе 220 вольт с некоторым отклонением.

Наиболее слабым его местом является реле. Собственно некачественное реле может стать причиной преждевременного выхода из строя. Такое реле является существенным недостатком конструкции. Кроме этого, переключение реле сопровождается наличием определенного шума. Его уровень зависит от самой модели.

К числу существенных недостатков следует отнести ступенчатый способ выравнивания тока. Переключение обмоток приводит к появлению скачков, которые могут обостряться во время большого проседания или всплеска величины вольт в общей электросети.

Об этом недостатке часто отзываются пользователи. Они отмечают, что при срабатывании реле видно, как мерцают галогенные лампы. Если же часто прыгает ток, то слышно как каждые пять минут срабатывает реле.

Минусом можно назвать и уменьшение скорости реакции в зависимости от повышения точности выравнивания тока. Это объясняется тем, что для достижения большей точности нужно переключить большее количество обмоток. Это, конечно, занимает дополнительное время.

На дешевых моделях часто указывают завышенную мощность.

Полезный совет: при покупке дешевых моделей нужно выбирать стабилизатор, мощность которого на 30 процентов должна быть больше общей мощности приборов, которые будут к нему подключаться.

Правила техобслуживания и эксплуатации

Конечно, все стабилизаторы напряжения релейного типа, которые используются дома, должны проходить регулярное техническое обслуживание. Производители отмечают, что такое обслуживание должно проводиться ежегодно. Во время его проведения нужно обращать внимание на:

  1. уровень надежности соединений проводов входного тока, нагрузки и заземления;
  2. уровень свободной циркуляции воздуха в системе охлаждения;
  3. наличие повреждений;
  4. работу измерительных приборов.

В тех ситуациях, когда соединение ослабились или появились загрязнения, для исправления ситуации нужно отключать стабилизатор.
Помещение, где находится сам стабилизатор, должно быть сухим. Влажность должна быть меньше 80-ти процентов.

При эксплуатации все вентиляционные отверстия должны быть открытыми. Их вообще нельзя закрывать.

Обязательным условием эксплуатации является наличие заземления и отсутствие вблизи предметов, которые могут очень быстро загореться.

Что же говорят люди?

Учитывая то, что релейные устройства для стабилизации тока являются самыми дешевыми, ими уже успели воспользоваться многие люди. Многие из них покупали самые дешевые модели, привезенные из Китая. В результате значительная часть из них осталась довольна.

Однако были выявлены некоторые проблемы с реле. В некоторых моделях они часто горели. При этом возникали сложности с поиском аналогичных реле.

Очень большое число пользователей выражает свое удовлетворение тем, что эти типы приборов могут подать нормальный ток при условии, если на входе фиксируется низкое число вольт.

В свою очередь, есть много негативных отзывов о невозможности поддерживать заявленную в документации мощность. Во многом это касается китайских моделей.

Среди плюсов многих отечественных моделей пользователи определили невысокий шум переключения реле.

Выбор релейного стабилизатора на видео

Источник

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения — применение, принцип работы

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от каких-либо изменений или колебаний на входе, то есть входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения заключается в защите электрических или электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и так далее) от возможного повреждения в результате скачков напряжения или колебаний, повышенного или пониженного напряжения.

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения).

Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне.

Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Как работает стабилизатор напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения.

Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения.

Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.

Видео совет при выборе стабилизатор напряжения

Особенности сетевых стабилизаторов

Принципиальная схема стабилизатора напряжения данного типа представляет собой набор транзисторов, а также диодов. В свою очередь механизм замыкания в ней отсутствует. Регуляторы при этом имеются обычного типа. В некоторых моделях дополнительно устанавливается система индикации.

Она способна показать мощность скачков в сети. По чувствительности модели довольно сильно отличаются. Конденсаторы, как правило, в цепи имеются компенсационного типа. Система защиты у них отсутствует.

Устройства моделей с регулятором

Для холодильного оборудования востребованным является регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его подразумевает возможность настройки прибора перед началом использования. В данном случае это помогает в устранении высокочастотных помех. В свою очередь электромагнитное поле проблем для резисторов не представляет.

Конденсаторы также включаются в регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его не обходится без транзисторных мостов, которые соединяются между собой по коллекторной цепочке. Непосредственно регуляторы могут устанавливаться различных модификаций. Многое в данном случае зависит от предельного напряжения. Дополнительно учитывается тип трансформатора, который имеется в стабилизаторе.

Стабилизаторы «Ресанта»

Схема стабилизатора напряжения «Ресанта» представляет собой набор транзисторов, которые взаимодействуют между собой по коллектору. Для охлаждения системы имеется вентилятор. С высокочастотными перегрузками в системе справляется конденсатор компенсационного типа.

Также схема стабилизатора напряжения «Ресанта» включает в себя диодные мосты. Регуляторы во многих моделях устанавливаются обычные. Ограничения по нагрузке у стабилизаторов «Ресанта» есть. В целом помехи ими воспринимаются все. К недостаткам следует отнести высокую шумность трансформаторов.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Читайте также:  Чем больше ток тем увеличивается

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.

Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель. При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

Стабилизаторы на 15 В

Для устройств с напряжением 15 В используется сетевой стабилизатор напряжения, схема которого по своей структуре является довольно простой. Порог чувствительности у приборов находится на малом уровне. Модели с системой индикации встретить очень сложно. В фильтрах они не нуждаются, поскольку колебания в цепи незначительные.

Резисторы во многих моделях есть только на выходе. За счет этого процесс преобразования происходит довольно быстро. Входные усилители устанавливаются самые простые. Многое в данном случае зависит от производителя. Используются стабилизатор напряжения (схема показана ниже) этого типа чаще всего в лабораторных исследованиях.

Особенности моделей на 5 В

Для устройств с напряжением 5 В используют специальный сетевой стабилизатор напряжения. Схема их состоит из резисторов, как правило, не более двух. Применяют такие стабилизаторы исключительно для нормального функционирования измерительных приборов. В целом они являются довольно компактными, а работают тихо.

Модели серии SVK

Модели данной серии относятся к стабилизаторам латерного типа. Чаще всего их используют на производстве для уменьшения скачков от сети. Схема подключения стабилизатора напряжения этой модели предусматривает наличие четырех транзисторов, которые расположены попарно. За счет этого ток преодолевает меньшее сопротивление в цепи. На выходе у системы имеется обмотка для обратного эффекта. Фильтров в схеме предусмотрено два.

За счет отсутствия конденсатора процесс преобразования также происходит быстрее. К недостаткам следует отнести большую чувствительность. На электромагнитное поле прибор реагирует очень остро. Схема подключения стабилизатора напряжения серии SVK регулятор предусматривает, как и систему индикации. Напряжение максимум устройством воспринимается до 240 В, а отклонение при этом не может превышать 10 %.

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.

Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться. Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.

Низкочастотные устройства

Для обслуживания устройств с частотой менее 30 Гц существует такой стабилизатор напряжения 220В. Схема его схожа со схемами релейных моделей за исключением транзисторов. В данном случае они имеются с эмиттером. Иногда дополнительно устанавливается специальный контроллер. Многое зависит от производителя, а также модели. Контроллер в стабилизаторе необходим для передачи сигнала на блок управления.

Для того чтобы связь была качественной, производители используют усилитель. Устанавливается он, как правило, на входе. На выходе в системе имеется обычно обмотка. Если говорить про предел напряжения в 220 В, конденсаторов можно найти два. Коэффициент передачи тока у таких устройств довольно низкий. Причиною этого принято считать малую предельную частоту, которая является следствием работы контроллера. Однако коэффициент насыщения находится на высокой отметке. Во многом это связано именно с транзисторами, которые устанавливаются с эмиттерами.

Источник



Конструктивные особенности и принцип работы стабилизаторов напряжения

  1. Стабилизаторы постоянного напряжения
  2. Линейные
  3. Параметрический со стабилитроном, параллельный
  4. Последовательный с биполярным транзистором
  5. Последовательный компенсационный на операционном усилителе
  6. Импульсный
  7. Стабилизаторы переменного напряжения
  8. Стабилизаторы-накопители
  9. Система «двигатель – генератор»
  10. Феррорезонансный
  11. Инверторный
  12. ИБП
  13. Корректирующие
  14. Электромагнитный
  15. Электромеханический и электродинамический
  16. Релейный
  17. Электронный
  18. Гибридный

Стабилизатор напряжения – это устройство, к входу которого подается напряжение с неустойчивыми или неподходящими параметрами для потребителя электроэнергии. На выводе стабилизатора напряжение уже обладает нужными (устойчивыми) параметрами, которые делают возможным снабжение электроэнергией восприимчивых к изменению вольтажа потребителей. А как работает стабилизатор напряжения, и для чего он нужен?

Стабилизаторы постоянного напряжения

Стабилизация напряжения постоянного тока требуется, если входящий вольтаж слишком мал или велик для потребителя. При прохождении через поддерживающее устройство оно становится больше или меньше до нужного значения. При необходимости схема стабилизатора может быть составлена так, чтобы выводимое напряжение имело полярность, противоположную поступающему.

Линейные

Линейный стабилизатор – делитель, в который подается неустойчивое напряжение. Выходит оно уже выравненное, со стабильными характеристиками. Принцип работы заключается в постоянном изменении сопротивления для поддержания на выводе постоянного вольтажа.

Линейный стабилизатор КР142

  • Простая конструкция с небольшим количеством деталей;
  • В работе не наблюдаются помехи.
  • При большом различии входящего и выходящего вольтажа линейный преобразователь тока выдает слабый КПД, поскольку большая часть вырабатываемой мощности превращается в тепло и рассеивается на регуляторе сопротивления. Поэтому появляется необходимость в установке контролирующего устройства на радиаторе достаточного размера.

Параметрический со стабилитроном, параллельный

Для схемы стабилизирующего ток устройства, в котором контролирующий работу элемент расположен параллельно нагруженной ветви, подходят газоразрядные и полупроводниковые стабилитроны.

3

Через стабилитрон должен проходить ток, превышающий от 3 до 10 раз ток в RL. Поэтому механизм подходит для выравнивания напряжения только в механизмах со слабым током. Обычно его используют как составной элемент преобразователей тока с более сложной начинкой.

Последовательный с биполярным транзистором

Принцип работы стабилизатора напряжения можно рассмотреть с помощью схемы устройства.

Схема со стабилизатором

Видно, что она объединяет в себе два элемента:

  1. Уже известный нам параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне;
  2. Биполярный транзистор, который увеличивает ток с постоянным коэффициентом. Его еще называют эмиттерным повторителем.

Выводимое напряжение определяется по формуле: Uout = Uz — Ube. Uz – напряжение, поддерживаемое стабилитроном. Оно почти не зависит от тока, идущего через стабилитрон. Ube – разница вольтажа выходящего и стабилизируемого стабилитроном. Она почти не зависит от тока, который подается на p-n переход. Однако разница зависит от природы вещества (для кремния Ube – 0,6 В, для германия – 0,25 В). Именно из-за сравнительной независимости этих значений выводимое напряжение устойчиво.

При прохождении через трехслойный транзистор напряжение на выводе стабилизатора увеличивается. Если использование одного транзистора не удовлетворяет запросам потребителя энергии, то берется конструкция из нескольких транзисторов для увеличения тока до нужного значения.

Последовательный компенсационный на операционном усилителе

Компенсационный – значит с обратной связью. В этом стабилизаторе выводимое напряжение всегда сопоставляется с тем, что принято за эталон. Отличие между ними необходимо для формирования и передачи сигнала механизму, контролирующему вольтаж.

5

С резистора R2 снимается часть выходящего напряжения Uout, которая сравнивается с Uz (напряжение опорное) на стабилитроне, обозначенном на схеме как D1. Полученная разность проходит через операционный усилитель (на схеме U1) и передается управляющему транзистору.

Устойчивая работа обеспечивается при петлевом сдвиге фаз, который приближается к 180°+n*360°. Поскольку часть выходящего напряжения подается на усилитель, то последний сдвигает фазу на развернутый угол. Транзистор, включенный по схеме усилителя тока, не вызывает сдвига фаз. При этом петлевой сдвиг остается равным 180 о .

Импульсный

Импульсный стабилизатор

Электрический ток с неустойчивыми параметрами посредством коротких импульсов подается на накопительное устройство стабилизатора (в его роли выступает индуктивная катушка или конденсатор). Запасенная электроэнергия впоследствии выходит в нагрузку уже с другими параметрами. Возможно два варианта стабилизации:

  1. Путем управления продолжительностью импульсов и пауз между ними (принцип широтно-импульсной модуляции);
  2. Путем сравнивания выходящего напряжения с минимально и максимально допустимыми значениями. Если оно выше максимального, то накопитель перестает накапливать энергию и разряжается. Тогда на выводе напряжение становится меньше минимального. При этом накопитель снова начинает работать (принцип двухпозиционного управления).
Читайте также:  Величина магнитной индукции для катушки с током определяется по формуле

В зависимости от схемы импульсный выравниватель тока может преобразовывать напряжение до достижения разных результатов. Поэтому различают его разновидности:

  • Понижающий (напряжение на выводе меньше, чем на вводе, но с той же полярностью);
  • Повышающий (напряжение на выводе больше, чем на вводе, но с той же полярностью);
  • Понижающе-повышающий (напряжение на выводе может быть больше или меньше, чем на вводе, но полярность та же). Устройства применяется, когда U на вводе и выводе сильно отличаются, но на вводе возможны нежелательные отклонения в большую или меньшую сторону;
  • Инвертирующий (напряжение на выводе больше или меньше, чем на вводе, полярность противоположная).
  • Низкие потери энергии.
  • Импульсные помехи на выводе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Стабилизатор переменного напряжения предназначен для поддержания постоянного тока на выводе, независимо от того, какими параметрами он обладает на вводе. Выводимое напряжение должно описываться идеальной синусоидой даже при резких скачках, падении или даже обрыве на вводе. Различают накопительные и корректирующие стабилизирующие устройства.

Стабилизаторы-накопители

Это устройства, которые сначала накапливают электроэнергию от входящего источника питания тока. Затем энергия генерируется заново, но уже с постоянными характеристиками, ток направляется к выходу.

Система «двигатель – генератор»

Принцип работы заключается в преобразовании электрической энергии в кинетическую с помощью электродвигателя. Затем генератор обратно преобразует ее из кинетической в электрическую, но ток уже обладает конкретными и постоянными характеристиками.

Клюевой элемент системы – маховик, который накапливает в себе кинетическую энергию и стабилизирует выводимое напряжение. Маховик жестко соединен с подвижными частями двигателя и генератора. Он очень массивный и обладает большой инерцией, сохраняющей скорость, которая зависит только от фазной частоты. Поскольку скорость вращения маховика относительно постоянна, напряжение остается постоянным даже при значительных провалах и скачках на вводе.

Система «двигатель-генератор» подходит для напряжения с тремя фазами. Сегодня она используется только на стратегических объектах. Ранее применялась для запитывания быстродействующих электронных вычислительных машин.

Феррорезонансный

Устройство включает в себя:

  • Индуктивная катушка с насыщенным сердечником;
  • Катушка индуктивности с ненасыщенным сердечником (внутри есть магнитный зазор);
  • Конденсатор.

Поскольку катушка с насыщенным сердечником имеет постоянное напряжение, независимо от тока, который по нему идет, путем подбора характеристик второй катушки и конденсатора можно добиться стабилизации напряжения в нужных пределах.

Принцип действия полученного механизма можно сравнить с качелями, которые трудно резко остановить или заставить качаться с большей скоростью. Даже нет необходимости каждый раз подталкивать качели, потому что колебательное движение – инерционный процесс. Поэтому допустимы сильные провалы и обрывы напряжения. Частоту колебаний тоже трудно поменять, поскольку у системы собственная установившаяся частота.

Феррорезонансные стабилизаторы были популярными в советские времена. Их использовали для снабжения электроэнергией телевизоров.

7

Инверторный

В схему инверторного стабилизатора включаются:

  • Входные фильтры;
  • Выпрямитель с устройством, изменяющим мощностной коэффициент;
  • Конденсаторы;
  • Микроконтроллер;
  • Преобразователь напряжения (из постоянного в переменное).

Инверторный стабилизатор

9

Принцип работы основан на двух процессах:

  1. Сначала входящий переменный ток преобразуется в постоянный при проходе через корректор и выпрямитель. Энергия накапливается в конденсаторах;
  2. Затем постоянный ток преобразуется в переменный выходящий. Из конденсатора ток идет к инвертору, который трансформирует ток в переменный, но с неизменными параметрами.

Пример (принцип работы стабилизатора напряжения 220В): на вводе напряжение меньше или больше 220В, его форма не соответствует синусоиде. После прохождения через выпрямитель и корректор ток становится постоянным, форма напряжения – идеальная синусоида. После прохождения через инвертор к выходу устремляется переменный синусоидальный ток с частотой 50 Гц и напряжением 220В.

Благодаря высокой отдаче механизма (КПД близко к 100%) такой стабилизатор используют для дорого оборудования медицинского и спортивного назначения.

Источники бесперебойного питания по конструкции и принципу действия аналогичны инверторным преобразующим устройствам. Сходство заканчивается на том, что накопление электроэнергии происходит не в конденсаторе, а в аккумуляторе, из которого выходит ток с нужными для потребителя параметрами.

Источник бесперебойного питаия

ИБП необходимы для запитывания вычислительной техники, поскольку они не только стабилизируют напряжение, но и исключают сбой работы программ при аварийном отключении. Пример: если произойдет обрыв вольтажа, то накопленной в аккумуляторе энергии хватит для правильного завершения работы компьютера. Все данные будут сохранены, а компьютерная «начинка» останется целой.

Корректирующие

К корректирующим стабилизаторам относят преобразователи напряжения, которые изменяют его за счет добавочного потенциала, которого не доставало для получения необходимого для потребителя значения.

Электромагнитный

Другое название – ферромагнитный. От феррорезонансного отличается отсутствием конденсатора, более низкой мощностью и большими размерами.

11

Если линейный реактор (на схеме L1) включить последовательно с резистором Rh, а нелинейный реактор L2 включить параллельно Rh, то как бы ни менялось входящее напряжение, выводимое будет постоянным. Это обусловлено работой второго реактора в режиме насыщения, отчего вольтаж на нем не меняется при меняющемся токе. В связи с этим меняющееся напряжение на вводе не оказывает влияние на значение на выводе. Оно лишь перераспределяется между L1 и L2. Прирост от входящего значения полностью уходит на L1.

Электромеханический и электродинамический

Это два схожих по конструкции вида стабилизаторов, представляющих собой вольтодобавочный трансформатор. В них напряжение преобразуется за счет перемещения узла, снимающего ток у входа, по трансформаторной обмотке. В результате коэффициент стабилизации меняется мягко до той величины, которая нужна для выходящего напряжения.

В электромеханическом выравнивателе управление реализовывается щетками, которые быстро изнашиваются, поскольку это подвижные элементы. Снизить изнашиваемость удается в электродинамическом аналоге, в котором щетки заменены роликом.

13

Это единственные преобразователи тока, которые не только обеспечивают гладкую его трансформацию, но и формируют из него синусоиду. На выводе значение относительно неизменно, максимальное отклонение от номинала не превышает 3%. Такая подача энергии оптимальна для бытовой и производственной техники.

  • Широкий диапазон входящего напряжения (130-260В);
  • Отсутствие помех на выводе;
  • Возможность перегрузки до 200% на полсекунды;
  • Бесшумная работа (если нет перегрузки);
  • Отличная помехоустойчивость.
  • Нельзя применять при морозах (конструкция может работать только при непродолжительных легких заморозках и до 40 градусов тепла);
  • Низкая скорость стабилизации (проблема решается путем добавления количества щеток).

К преимуществам электродинамического аналога стоит отнести его способность работать при отрицательных температурах (не более 15 градусов мороза). Еще один плюс: конструкция выдерживает перегрузки на 200% до 120 секунд.

Релейный

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения схож с работой других автотрансформаторных преобразователей с регулировкой по ступеням за счет включения/выключения отдельных обмоток силового автоматического трансформатора с помощью электромеханических реле. Поэтому повышение и понижение выходящего напряжения – это параллельный процесс повышения и понижения на вводе поддерживающего устройства.

Voltron PCH-10000

Особенность релейного преобразователя – выводимое значение всегда меняется в пределах ступени. Например, задан диапазон допустимых значений от 215 до 220 Вольт. Это значит, что напряжение будет постоянно меняться в этих рамках, в то время как на вводе этот диапазон может составлять 200-230 Вольт. Размах ступени зависит от количества обмоток: чем их больше, тем меньше диапазон, и тем более ровное будет напряжение на выводе.

Из этого можно сделать вывод, что качественный стабилизатор не может показывать на экране только 220 Вольт. Если же значение не меняется, можно сделать вывод, что светодиоды расположены именно в форме числа «220» и никакого другого числа они показать не могут. Так делают недобросовестные производители для уменьшения себестоимости преобразователей переменного тока.

  • Высокая скорость стабилизации;
  • Небольшие размеры;
  • Большой диапазон напряжения на вводе (от 140 до 270 Вольт);
  • Низкая восприимчивость к изменениям входящего напряжения;
  • Допустимая перегрузка в 110% на 4 секунды;
  • Бесшумная работа;
  • Возможность работы от -20 до +40 градусов Цельсия.
  • Ступенчатая (а не плавная) стабилизация (свет моргает при большом диапазоне ступени);
  • Скорость стабилизации зависит от точности выходящего напряжения: чем точнее вольтаж, тем меньше скорость.

Электронный

Если вам нужно преобразовывать ток с неустойчивыми параметрами, то обратите внимание на электронный стабилизатор. Электронное устройство стабилизатора напряжения 220 вольт – это аналог релейного преобразователя. Разница между ними заключается только в способе смены включенной в нагруженную цепь трансформаторных обмоток.

SDR-3000VA Solpi-M электронный

В данной конструкции переключение происходит не благодаря наличию реле, а за счет симисторов или тиристоров. Так как механические детали отсутствуют, срок службы устройства резко возрастает. В сочетании с приемлемой стоимостью этот вариант для бытовой техники является оптимальным. В остальном преимущества и недостатки совпадают с теми, что указаны для релейного преобразователя.

Гибридный

В 2012 году в продаже появился новый вид стабилизатора – гибридный. Он представляет собой электромеханическое устройство, в конструкцию которого дополнительно входят два релейных преобразователя.

Гибридный стабилизатор CHBT-8000/1

Основной элемент — электромеханический. Релейные элементы включаются в работу только тогда, когда последний уже не может выдать на выводе 220 Вольт. Это бывает, если входящее напряжение либо слишком низкое, либо слишком высокое. Так, электромеханический преобразователь работает при 144-256В. А релейный включается, когда значение опускается ниже 144В или поднимается выше 256В. Максимальный диапазон составляет 105-280 Вольт.

Гибридные преобразователи подходят для бесперебойного энергоснабжения потребителей электроэнергии в частном доме, квартире, офисе или даже магазине.

Качество и срок службы электроприборов зависит от параметров подаваемой энергии. При резких скачках, обрывах или провалах вольтажа техника выходит из строя. Противостоять этому может только бесперебойное энергоснабжение с напряжением условленного значения. Именно его позволяют получить стабилизаторы напряжения, без которых невозможна современная жизнь.

Источник