Как выбрать стабилизатор напряжения для частного дома и дачи

Принцип работы

Инверторные стабилизаторы коренным образом отличаются от всех ранее рассмотренных устройств. Центральное значение в принципе работы данных приборов имеет технология инвертирования. Процесс функционирования стабилизатора выглядит следующим образом. Сетевое питающее напряжение, поступая на вход прибора и проходя через высокочастотный фильтр, отсекающий импульсные помехи, гармоники высшего порядка, подаётся на выпрямитель. Затем переменный ток, через выпрямитель, попадает в корректор КМ (коэффициента мощности). В его задачу входит поддержание одинакового уровня мощности, который не будет зависеть от любых изменений входного напряжения. Переменный ток на этом этапе преобразуется в постоянный.

Напряжение постоянного тока накапливается в конденсаторной батарее, которая специально предназначена для накопления электроэнергии при её избытках. А когда электроэнергии не хватает, тогда конденсаторная установка наоборот — отдаёт её, компенсируя появившийся недостаток.

Далее постоянное напряжение поступает в преобразователь напряжения (инвертор), который преобразует его обратно в переменное, соответствующее необходимым нормам и характеристикам, т.е. формирует из него переменное синусоидальное напряжение требуемой частоты и амплитуды. Инвертор работает на мощных транзисторах, которые установлены на радиаторах. Такая схема преобразования способствует минимальным потерям энергии.

За работу транзисторов отвечает микроконтроллер, а входящий в его состав кварцевый генератор формирует и поддерживает стабильную частоту переменного тока.
В стабилизаторах инверторного типа происходит двойное преобразование напряжения, что позволяет получать на выходе ток с практически идеальными характеристиками.

Смысл описанных преобразований заключается в следующем. Работой инвертора управляет микропроцессорный контроллер, благодаря которому напряжение приобретает строго синусоидальную форму, номинальную частоту и амплитуду. Таким образом, стабилизаторы инверторного типа обеспечивают нагрузку напряжением более высокого качества, чем стабилизаторы любого другого типа.

Если говорить о синусоидальности переменного напряжения, являющейся одной из важнейших показателей качества электроэнергии, то традиционные стабилизаторы в лучшем случае не ухудшают этот показатель сетевого напряжения, либо вносят некоторые помехи. Инверторные устройства формируют синусоиду самостоятельно, в соответствии с программой, прошитой в контроллере, поэтому на практике всегда происходит повышение качества электроэнергии. Другие технологии синусоиду исправить не могут, максимум не ухудшить.

Основные элементы прибора:

• сетевой фильтр;
• выпрямитель;
• корректор КМ;
• конденсаторная батарея;
• преобразователь напряжения;
• микроконтроллер;
• кварцевый генератор;
• блок индикации и управления;
• системы защиты.

Принцип, лежащий в основе инверторных стабилизаторов, не содержит каких либо новых научных открытий последних лет и известен достаточно давно. Сравнительно недавний прорыв в этой области обусловлен началом массового выпуска мощных транзисторов, созданных по технологии IGBT и MOSFET. Именно транзисторы такого типа служат основными ключевыми элементами инверторных преобразователей.

На данный момент, схема реализована двумя производителями — это линейка Штиль ИнСтаб и отдельный стабилизатор Ресанта ACH-6000/1-И, сравним их параметры в таблице.

Преимущества и недостатки электромеханического стабилизатора

Преимуществами электромеханического стабилизатора являются:

• возможность плавной регулировки напряжения;
• точность стабилизации;
• возможность работы с любыми напряжениями на входе;
• точность выходного напряжения, без искажений;
• устойчивость к высоким перегрузкам (превышение напряжения более 2 раз от номинального, на протяжении 2-3 секунд);
• устойчивость к помехам по напряжению, частоте и форме тока;
• низкий уровень шумов при работе устройства (когда отсутствуют перепады напряжения и мощность нагрузки равна нулю).

Несмотря на высокие достоинства, не лишено данное устройство стабилизации и недостатков, где самым существенным среди них можно назвать наличие в его конструкции движущихся механизмов и деталей. За счет того, что существует контакт между катушкой трансформатора и графитовыми щетками, то последние подлежат замене уже после 3-5 лет их использования. Ситуация усложняется еще и тем обстоятельством, что сама замена представляет собой достаточно сложный и трудоемкий процесс, который не под силу осуществить без определенных знаний и специального инструмента. Стоит также добавить, что ограниченный ресурс имеет и сервопривод щетки, который требует замены, как правило, после 5-7 лет эксплуатации электромеханического стабилизатора.

К сожалению, и на этом список недостатков не заканчивается, и к их числу необходимо добавить следующие особенности данного типа стабилизатора:

• запрещается использовать устройство при температуре менее -50С;
• невысокая скорость стабилизации. В качестве решения этого недостатка можно рассматривать стабилизаторы, оснащенные двумя щетками на каждый автотрансформатор, однако в этом случае цена такого устройства значительно выше тех моделей, где используется по одной щетке на трансформатор;
• при работе сервопривода слышен определенный звук на протяжении всего времени, пока стабилизатором осуществляется стабилизация выходного напряжения (как правило, это время составляет до секунды).

Стабилизатор напряжения электромеханического типа

Что собой представляет данный прибор? По сути, это трансформатор (вольтодобавочный), который самостоятельно регулирует напряжение на подающем шлейфе. То есть, нет необходимости что-то подкручивать, если появилась необходимость добавить несколько вольт, как это делается с релейными аналогами.

В настоящее время область применения электромеханических стабилизаторов достаточно обширна. Это не только помещения бытового назначения и офисы, востребованы эти приборы и в тех местах, где используется высокоточное электронное оборудование. К примеру, в медицинских учреждениях.

Классификация стабилизаторов

Основное разделение стабилизаторов напряжения электромеханических производится по самому напряжению. То есть, они бывают однофазными (220 вольт) и трехфазными (380 вольт). Понятно, что первые чаще всего используются в частном секторе и в офисных помещениях, вторые в больших учреждениях и на производстве. Хотя сегодня, когда у населения появилась возможность строить большие собственные дома, в которых размещается огромное количество бытовой техники, трехфазные стабилизаторы напряжения стали устанавливаться и в них.

По своему исполнению приборы представлены настенными моделями, напольными, настольными, могут крепиться как в горизонтальном положении, так и в вертикальном. То есть, производители учли все варианты удобного расположения, зависящего от места установки аппарата. Необходимо отметить, что эти стабилизаторы напряжения обладают очень точной установкой напряжения, работают без посторонних помех, прекрасно себя показали при краткосрочных высоких перегрузках, при этом обладают достаточно широким интервалом стабилизации самого напряжения.

И третья позиция разделения – это мощность прибора. В настоящее время производители предлагают очень широкий модельный ряд в этом плане. Здесь и простые маломощные стабилизаторы напряжения 500 кВА, и высокомощные агрегаты до 20000 кВА. Необходимо отметить, что чисто конструктивно две позиции (220 и 380 вольт) отличаются между собой тем, что первый вариант – это один трансформатор и один щеточный блок, в конструкции второго могут присутствовать два или три трансформатора.

Достоинства и недостатки

Электромеханические стабилизаторы напряжения обладают широким рядом преимуществ перед другими аналогами:

• широчайший диапазон входного напряжения;
• высокая точность выходного показателя напряжения, искажения практически отсутствуют;
• безопасная работа при высоком входном напряжении краткосрочного действия в независимости от того это будет напряжение 220 вольт или 380;
• низкая чувствительность (практически полное ее отсутствие) к рабочей частоте дает возможность использовать трехфазные стабилизаторы напряжения на промышленных объектах;
• бесшумная работа даже при самых высоких скачках напряжения в подающей сети.

Не обошлось и без недостатков:

• к сожалению, это не электронный прибор, поэтому в конструкции электромеханического стабилизатора присутствуют подвижные элементы, которые раз в 5-6 лет придется менять на новые;
• раз в десять лет производители рекомендуют менять сервопривод щеточного блока;
• если напряжение в подающей сети падает ниже 180 вольт, то практически все производители не гарантируют его повышение на выходе до заявленного паспортного значения;
• однофазные аналоги не приспособлены работать при низких температурах, поэтому лучше всего устанавливать их внутри отапливаемых помещений;
• не очень высокая скорость стабилизации, конечно, если сравнивать с другими моделями;
• есть ли необходимость данный момент относить к недостаткам, каждый решает сам, но работа сервопривода электромеханического стабилизатора сопровождается щелчком, который действует доли секунд.

Особенности подключения

Процедура подключения стабилизаторов инверторного типа не очень сложна и не занимает много времени. Тем не менее её лучше поручить мастеру.

Перед подсоединением прибора требуется обесточить всю домашнюю сеть. Подключать выпрямитель можно как перед конкретными устройствами, так и сразу за счётчиком.

Немало моделей инверторов подсоединяется к сети посредством клемм. Вначале подключается входная проводка, которая будет вести подачу тока. Для этого в силовом щитке требуется установить, какой кабель является “нулём”, а какой “фазой”. Про заземление также не стоит забывать.

Провод с “фазой” подсоединяется к клемме – обозначение L или L1. Провод с “нулём” соединяется с нулевой клеммой. Сечение входной проводки не должно быть меньше 2,5 мм.

Релейный стабилизатор напряжения

Сегодня невозможно представить квартиру, в которой не было бы бытовой техники. Каждое устройство требует защиты от перепадов напряжения в бытовой сети. Одним из таких приборов защиты является релейный стабилизатор напряжения.

Благодаря такому прибору можно создать комфортные условия работы электрических устройств. Уровень напряжения в номинальном режиме должен составлять 220 В. Релейный вид стабилизатора встречается во многих областях. Это популярный вид защитного прибора, так как имеет простое устройство.

Конструктивные особенности

Перед применением прибора требуется изучить, как он устроен и работает. Релейный стабилизатор включает в себя автотрансформатор и схему электронных элементов, управляющих его действием. В корпусе кроме этого имеется реле. Стабилизатор релейного типа считается повышающим, так как при пониженном напряжении прибор осуществляет повышение напряжения.

Возрастание напряжения будет осуществляться путем подключения дополнительной обмотки. Чаще всего в трансформаторе есть 4 обмотки. При превышении напряжения в сети стабилизатор снижает излишнее напряжение. Схема стабилизатора релейного типа состоит из:

1. Повышающий трансформатор.
2. Управляющий микроконтроллер.
3. Реле.

Это основные элементы релейного стабилизатора. Также устройство может содержать вспомогательные элементы, например, дисплей.

Принцип действия

Разберемся в процессе функционирования стабилизатора релейного типа. Электронная система измеряет параметры входящей электроэнергии. После считывания данных прибор сравнивает эти параметры с величинами номинального режима.

Прибор автоматически производит подключение необходимой обмотки трансформатора для достижения нужных параметров сети. Работа релейного стабилизатора довольно простая. Прибор регулирует параметры сети по ступеням, в результате чего при очередной ступени напряжение изменяется на конкретную величину. Бывают ситуации, когда уровень напряжения не соответствует норме даже после корректировки. Такие ступенчатые регулировки могут также вызвать перепады напряжения.

Если подробно разобраться в принципе действия, то можно понять, что прибор быстро выбирает нужные обмотки. Такие ступенчатые скачки параметров считаются незначительными. Они станут заметнее, если на входе будут наблюдаться подобные скачки напряжения. При подключении к сети высокочувствительных устройств при сильных перепадах напряжения устройства выйдут из строя.

Недобросовестные производители могут запрограммировать стабилизатор таким образом, что на его дисплее всегда будет показывать значение 220 В.

Чаще всего релейный стабилизатор справляется с перепадами сети за 0,15 с. Такой прибор может отключить питание выходным током, когда на входе возникли значения тока наименьшего допустимого значения. После нормализации напряжения прибор снова подключится к работе. Напряжение восстанавливается за 0,6 с.

Достоинства

Основными преимуществами релейной модели стабилизатора можно назвать:

1. Малые габаритные размеры, так как трансформатор имеет только функцию повышения напряжения.
2. Большой интервал значений напряжения.
3. Значительный диапазон рабочих температур. Многие приборы нормально работают при температуре -40 +40 градусов.
4. Низкий уровень шума.
5. Допускается перегрузка до 110%.

Многие изготовители приборов утверждают, что их продукция способна функционировать много лет.

Недостатки

В работе релейных моделей стабилизаторов есть недостатки, которые обусловлены его методом работы, схемой прибора. Слабым звеном его конструкции считается реле. Если изготовитель установил некачественное реле, то оно может стать причиной неисправности прибора. Также при переключении режимов возникают щелчки и шумы.

Другим значимым недостатком является ступенчатое действие устройства выравнивания напряжения. При переключении с одной обмотки на другую напряжение может значительно изменяться, образуя некоторые скачки.

Недорогие модели имеют слабую мощность, которая не больше 30% от мощности бытовых устройств.

Как было раньше

Когда-то давно для регулирования напряжения на нагрузке были распространены лабораторные автотрансформаторы с ручным регулированием. Это были наиболее простые по устройству и принципу действия устройства.

Регуляция осуществлялась путем перемещения угольной щетки-токосъемника по виткам тороидальной обмотки автотрансформатора, что изменяло коэффициент трансформации и напряжение на выходе, позволяя установить желаемое значение, в том числе и номинальное сетевое 220 В.

Число витков подключенной к сети обмотки при этом не менялось.

При пониженном напряжении сети автотрансформатор работает в повышающем режиме, при повышенном – понижающем. При соответствии напряжения сети номинальному угольная щетка устанавливается в точности на витке обмотки, подключенном к сети, и преобразования напряжения не происходит.

Единственная накладка при этом – помимо полезного тока нагрузки, из сети бесполезно потребляется ток холостого хода автотрансформатора.

И все бы хорошо, но всегда существовала опасность, что при очередном повышении или понижении сетевого напряжения осуществляющий регулирование человек не заметит этого, и соответственно изменится напряжение на нагрузке.

Однофазный стабилизатор от компании «Энергия»

Одной из интересных моделей на рынке, является однофазный электромеханический стабилизатор напряжения «Энергия HYBRID СНВТ 10 000». Стабилизатор напряжения высокой точности представляет собой удачное техническое решение, где в одном устройстве, объединены электромеханический стабилизатор и дополнительный релейный узел. Это позволяет прибору работать при большом разбросе напряжения сети. Он обеспечивает выдачу напряжения 220В ± 3% при входных величинах от 105 до 280В.

Стабилизатор имеет систему «Байпас» и защиту от перегрузки и превышения напряжения на входе выше критической. Однофазный стабилизатор «Энергия HYBRID СНВТ 10 000» может использоваться как в быту, так и на производственных объектах. При подключении прибора к системам освещения отсутствует эффект мерцания ламп, так как не происходит разрыва фазы.

Выбирая электромеханический стабилизатор напряжения, следует обращать внимание на технические характеристики устройства, на качество электричества в месте эксплуатации и температурный режим. https://www.youtube.com/embed/-POt1x5V-h4

С этим читают:

Выбираем релейный стабилизатор напряжения: конструкция, преимущества и недостатки

Стабилизаторы компании «Энергия» — популярные модели

Выбираем электронный стабилизатор напряжения: принцип работы и характеристики

Выбор однофазного стабилизатора напряжения: виды, особенности и характеристики

Лучшие гибридные модели

Энергия Hybrid СНВТ-3000/3

Гибридная модель стабилизатора, рассчитанная на трехфазную сеть, призванная защитить электрооборудование от высокого или, наоборот, низкого напряжения. Максимальная суммарная мощность нагрузки при этом не должна превышать 3,0 кВА. Корпус прибора выполнен из металла. Подключение электросети и оборудование выполняется при помощи клеммной колодки. Корпус устройства обязательно нуждается в заземлении.

Принцип работа аппарата сочетает гибридную стабилизацию. Это позволяет расширить предельный диапазон от 105 до 280 В. При выходе за эти пределы оборудование выключается. При вхождении напряжения в пределы рабочего диапазона происходит автоматическое подключение оборудования. Величина выходного вольтажа составляет 380 В. Погрешность стабилизации в разных режимах — различная:

• 10% — для релейных ключей;
• 3% — для электромеханического режима.

Из преимуществ называют уникальную конструкцию, стабильную работу. Нарекание лишь одно: слишком простой дизайн.

Вольт Engineering ГИБРИД Э 9-1/25A v2.0

Эта модель идеально подходит для очень нестабильных электросетей, напряжение в которых колеблется в пределах 130-310 В. Если входящее напряжение находится в этих пределах, аппарат выдает на выходе 220 В, с предельной погрешностью измерений 7,5%. Для приборов данного класса это один из наилучших показателей. Модельная линейка стабилизаторов может быть рассчитана на мощность нагрузки 5,5; 7,0 и 9,0 кВт. Быстродействие составляет 100 мс. Устройство рекомендовано для использования в теплом и сухом помещении. Возможно напольное или настенное размещение. Стабилизатор идеален для загородного дома или дачи.

Энергия Hybrid СНВТ-3000/1

Однофазная гибридная модель сервоприводного типа с мощностью 3 кВА. Прибор может быть использован для защиты отдельно стоящих потребителей: холодильника, глубинного насоса, отопительной системы и т. д. Стабилизатор совмещает электронную и электромеханическую стабилизацию. Максимальная погрешность составляет 3%. Устройство отличается надежностью и долговечностью. Рабочий ресурс, в среднем, составляет 10 лет. Предельные величины: от 105 до 280 В. Предусмотрено автоматическое отключение при коротком замыкании, перегреве, неисправности прибора или входящем напряжении, большем или меньшем, чем предельно допустимые показатели. Размеры изделия 240х316х240, масса 12 кг.

Преимущества:

• Уникальное устройство, сочетающее сервопривод с реле;
• Невысокая стоимость.

Минус: не слишком красивый дизайн.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Чтобы грамотно подобрать стабилизатор, нужно знать основные параметры, которые следует учитывать. Итак, что посоветуют специалисты?

Вид сети

Перед тем, как купить прибор, выполняют несложный тести: замеряют вольтаж

Если он низкий, то нужно обратить внимание на устройства, функционирующие с низкими пределами. Если имеют место перегрузки, следует обратить внимание на большую цифру допустимого диапазона

Мощность

Важно, чтобы полная и активная мощность стабилизатора были больше аналогичного суммарного показателя по нагрузкам. Полученную величину нужно увеличить на 20 процентов

Это и будет оптимальная искомая мощность стабилизатора. Для промышленного использования покупают более мощные приборы.

КПД

Этот показатель указывает на то, насколько эффективно работает устройство. Чем он выше, тем лучше. Хорошим считается КПД от 90%. Такой прибор будет даже при наибольшей нагрузке потреблять меньше энергии.

Погрешность

Чем она меньше, тем лучше. Если в сеть включены приборы, особенно чувствительные к перепадам электронапряжения (например, стиральные машины, компьютеры, кондиционеры, телевизоры, холодильники или дачные насосы), надо ориентироваться на погрешность до 5%.