Стабилизаторы напряжения в Москве
8 (800) 700-53-01
8 (960) 617-53-01

Стабилизатор напряжения глазами потребителя

Защитить дорогое электрооборудование поможет продукция ГК Штиль

Для основной массы покупателей (не специалистов с производства) стабилизатор – это устройство, которое на выходе выдает 220 В. При этом не специалисты крайне редко различают активную, реактивную и полную мощность. Для наиболее легкого выбора стабилизатора напряжения нужной характеристики в паспорте иногда приводят табличку средней мощности бытовых приборов. Что касается точности, здесь возникает непонимание не только у частников, но иногда и у представителей производства. Вопрос, что такое рабочий и предельный диапазон, возникает чаще после покупки, когда нормального напряжения опять нет.

Как правило, стабилизатор покупают не как изделие с необходимыми параметрами, такими как, например, выходное напряжение 220 В; мощность 1200 Вт и точность 3 – 5 %, а как стабилизатор «ДЛЯ…». За этим словом следуют: стиральная машина, холодильник, квартира, дом и т.д. После покупки возникает глубокое убеждение, что теперь с домом или с чем-то там еще будет все в полном порядке.

Чем еще может заинтересоваться покупатель? Внешним видом, производителем и ценой. А при равных характеристиках что важнее – производитель или цена? Что может заставить купить более дорогой стабилизатор? Либо доверие к марке, либо убеждение, что дорого – это надежно. На этом обычно и строится выбор модели. Собственно говоря, больших отличий при покупке, предположим, стиральной машины можно и не найт

Что у стабилизатора может быть внутри

На рис. 1 представлена структура самого простого стабилизатора. Регулирование осуществляется переключением отводов трансформатора с помощью «ключей». Ключи могут быть как электронные (тиристоры, симисторы), так и механические – реле. При повышении входного напряжения включаются нижние ключи, при понижении – верхние.

Рассмотрим стабилизаторы на реле малой мощности – до 2000 ВА. Реле выбраны из соображений цены, простоты управления и хорошей перегрузочной способности. Итак, очень простой вариант: при исправных элементах и колебаниях сети в пределах напряжений на крайних отводах трансформатора все будет работать хорошо. Однако при отказе ключа на выходе напряжение будет отличаться от 220 В, и оно может оказаться как опасно большим, так и опасно малым. Опасно большое обычно понятно, опасно малое напряжение наиболее негативно влияет на электродвигатели. При напряжении ниже 180 В двигатель компрессора холодильника или насоса не сможет начать вращаться, и если нет тепловой защиты, то – сгореть. Часто про наличие стабилизаторов элементарно забывают и после них включают нагрузку, явно превышающую его мощность, – это может привести к отказу изделия или к возгоранию трансформатора. Основная масса недорогих моделей построена по указанной схеме.

Схема более сложного стабилизатора представлена на рис. 2. Для защиты стабилизатора от перегрузки добавлена цепь измерения тока, а для защиты потребителя от опасно большого и опасно малого напряжений установлено дополнительное реле. Задача этого реле при напряжении на выходе выше или ниже допустимого, а также при перегрузке – отключить потребителя. Фактически к стабилизации напряжения эти элементы не имеют отношения, это только защита изделия от перегрева и потребителя – от опасных значений напряжения, возникающих как при выходе сетевого напряжения из диапазона стабилизации, так и при возникновении отказа ключей или цепей их управления. Итак, весьма неплохой стабилизатор получается при добавлении цепи измерения тока и выходного реле.

Стоечное исполнение стабилизатораДля построения более надежного стабилизатора необходимо принимать специальные меры. У реле есть существенный недостаток – возникновение искры при коммутации и разрыв цепи при пролете контактов. В противовес – простота управления, небольшая цена, помехоустойчивость и способность выдерживать длительные (0,1 – 1 с) броски тока. Кроме этого, ресурс реле сильно зависит от характера нагрузки. В частности при работе на активную нагрузку ресурс обычно достигает 200 000 – 300 000 срабатываний, а при индуктивной (двигатели) может оказаться 10 000 – 100 000.

Виновата в столь резком снижении ресурса та самая искра. Возникновение искры связано с характером нагрузки и моментом коммутации: чем больше коммутируемая величина тока, тем хуже. Одним из решений снижения величины искры является применение искрогасящих цепочек, другим решением является выбор времени коммутации. Энергия искры зависит от величины тока в момент разрыва, если «заставлять» реле переключаться вблизи ноля напряжения, то поскольку величина тока явно меньше максимального значения («косинус фи» не хуже 0,8), то и энергия искры будет тоже меньше.

На рис. 3 показана структура такого стабилизатора. Кроме искрогасящих цепей на входе и выходе установлены фильтры. Установка фильтров позволяет уменьшить величину помехи из сети и ослабить помеху от работы реле при переключениях. Фактически применение фильтра, не имеющего специального назначения (как, например, фильтры в импульсных источниках питания), сходно с прививкой в медицине – наличие последнего всегда лучше, чем без него. Наличие внешнего фильтра для бытовой аппаратуры, естественно, приведет к повышению надежности защищаемой аппаратуры. Характеристика фильтра в таких случаях выбирается из соображений среднестатистических помех в сети. Как вариант, использование свободно распространяемых данных на характеристики фильтров для бытовой аппаратуры известных фирм, в частности, компании Epcos.

«В среднем за год в точке присоединения возможно около 30 временных переключений. При обрыве нулевого проводника в трехфазных электрических сетях напряжением до 1 кВ, работающих с глухозаземленной нейтралью, возникают временные перенапряжения между фазой и землей. Уровень таких перенапряжений при значительной несимметрии фазных нагрузок может достигать значений междуфазного напряжения с длительностью несколько часов». Это выдержка из ГОСТа 13109-97. Итак, в розетке, возможно, будет напряжение 380 В. Стабилизаторы в этом случае отключат нагрузку, но сами могут сгореть. Для защиты самого стабилизатора в последней модели есть узел анализа входного напряжения. При входной сети более 310 В стабилизатор отключится, а при нормализации снова включится.

Итак, работоспособны все три модели релейных стабилизаторов, и все не только имеют право на жизнь, но и активно продаются на рынке. Что выбрать, решает потребитель, а для правильного выбора нужно знать, что внутри стабилизатора и зачем.

Компания «Тэнси-Техно» выпускает релейные стабилизаторы малой мощности только по схеме на рис. 3.

Последняя схема на рис. 4 – это стабилизатор большой мощности на полупроводниковых ключах (в стабилизаторах «Тэнси-Техно» применяются тиристоры компании Semicron). В этой модели, как и в релейных стабилизаторах, для защиты и надежности установлены фильтры (входной и выходной), снаберные цепочки для защиты ключей, цепь измерения тока, выходное реле. Снаберные цепи (R – C) нужны для защиты тиристоров от самопроизвольного открытия при помехе, этой же цели дополнительно служат оба фильтра, ведь помеха может формироваться не только в сети, но и у потребителя. Измерение тока гораздо сложнее, чем в релейных моделях, тиристоры в отличие от реле имеют ограничения по предельной величине тока, и защита должна обеспечивать допустимые значения тока. Реально в этих моделях предусмотрено четыре защиты по току.

Применение тиристоров позволяет отключить стабилизатор от сети, и напрашивается решение по удалению выходного реле, однако нельзя пренебрегать малой, но возможной вероятностью отказа силовых элементов или системы управления. Отсутствие выходного реле при отказе может привести к серьезным потерям, тем более такие модели устанавливают обычно на весь дом или на дорогое промышленное оборудование. При необходимости возможно запитать нагрузку, минуя стабилизатор, – режим байпасс.

Горизонтальное исполнение стабилизатора

Кроме перечисленного для обеспечения надежной работы в этих моделях анализируется состояние ключей, и включение другого тиристора происходит только при закрывании ранее включенного, в плату управления интегрирован узел измерения выходного напряжения и блокировки выходного реле при напряжении на выходе более 250 В.

На момент написания статьи модельный ряд стабилизаторов, построенных по такой схемотехнике, начинается от 4500ВА и до 12000ВА. Трехфазные модели построены на базе однофазных, и их модельный ряд выглядит как 13500ВА-3, 18000ВА-3, 22500ВА-3, 30000ВА-3, 36000ВА-3.

С полной номенклатурой выпускаемых стабилизаторов ООО «Тэнси-Техно» можно ознакомиться на сайте компании ww.shtyl-tt.ru.