Как работает стабилизатор напряжения: что это такое и для чего нужно

Почему напряжение скачет?

Колебания в сети неизбежны, они вызваны изменением нагрузки. Так, резкий перепад напряжения возникает при пуске различных электроустановок. Например, вы включаете мощный электроприбор, и свет в квартире ненадолго гаснет. Постепенное увеличение или уменьшение общей нагрузки также влияет на качество тока. Эти изменения могут происходить в одно и то же время суток. В жилых домах наибольшая нагрузка на сеть наблюдается в ночное время.

Также падение напряжения происходит из-за активного сопротивления в выводах. Чем длиннее линия, тем больше потери. По этой причине в городах, на курортах нередки проблемы с электричеством.

Где необходимо стабильное напряжение?

На предприятиях стабилизаторы напряжения подключаются к высокочастотным генераторам, электронным микроскопам, измерительным приборам. В настоящее время покупка этих устройств для домашнего использования является делом личного выбора. Но на производстве, в различных учреждениях и офисах они необходимы.

В электротехнике преобразователи напряжения подразделяются на несколько типов. В данном случае речь идет о корректирующих стабилизаторах переменного тока. Они используются для регулирования сетевого напряжения, которое подается на холодильники, компьютеры, станки и другое оборудование. Основная задача – привести силу тока в соответствие с нормальными показателями и тем самым создать условия для правильной работы электрооборудования. Таким образом обеспечивается его правильная работа и долгий срок службы.

Чтобы понять, нужен ли вам стабилизатор, нужно несколько раз в течение дня в будние и выходные дни провести замеры тестером. Результат меньше 198 В или больше 242 В — критично, стабилизатор должен защищать всю сеть. Отклонение от нормы 10% – электроприборы сопротивляются, но при этом быстрее изнашиваются. Чтобы не приходилось часто менять лампочки, напряжение не должно превышать 205-235 В. В противном случае нужен обычный стабилизатор. Если значение находится в пределах 210-230 В, разумно поставить защиту на дорогое устройство.

Что такое стабилизатор напряжения. Его основные функции

Стабилизаторы напряжения – это электронные устройства, которые подключаются к сети на входе и выходе ответственных электроприборов, нуждающихся в качественном электроснабжении. Его основная функция заключается в поддержании значения напряжения, максимально близкого к номинальному (220/230 В для однофазных электрических сетей и 380/400 В для трехфазных), при периодических колебаниях напряжения, провалах и перенапряжениях, а также происходит искажение формы сигнала на входной линии.

Некоторые модели стабилизаторов также способны выполнять функцию источников питания и защиты подключенных электроприборов от кратковременных отключений электроэнергии (но не более 200 миллисекунд).

Принцип действия

Существуют разные типы стабилизаторов напряжения, каждый из которых отличается принципом регулирования. Мы обсудим эти различия ниже. Если суммировать принцип работы и строение всех видов, то стабилизатор сетевого напряжения состоит из 2-х основных частей:

1. Система управления — следит за уровнем входного напряжения и дает команду силовому агрегату на его повышение или понижение для получения на выходе стабильных 220В в пределах установленной погрешности (точности регулирования). Эта ошибка находится в пределах 5-10% и индивидуальна для каждого устройства.
2. Силовая часть — в сервоприводе (или серводвигателе), реле и электронике (симистор) — это автотрансформатор, с помощью которого входное напряжение повышается или понижается до нормального уровня, а в инверторных стабилизаторах, или как их еще называют «двойные преобразование» — используется инвертор. Это устройство, состоящее из генератора (ШИМ-регулятора), трансформатора и силовых ключей (транзисторов), пропускающих или отключающих ток через первичную обмотку трансформатора, формирующих выходное напряжение нужной формы, частоты и, самое главное, главное, масштаб.

Если входное напряжение в норме, то некоторые модели стабилизаторов имеют функцию «байпаса» или «транзита», когда входное напряжение просто подается на выход до тех пор, пока оно не выйдет за пределы заданного диапазона. Например, от 215 до 225 вольт будет активирован «байпас», а при больших колебаниях, например, при падении до 205-210 вольт, система управления переключит цепь на силовую часть и запускаем регулировку, повышаем напряжение и на выходе уже будет стабильное 220В с заданной ошибкой.

Наиболее плавная и точная регулировка выходного напряжения у средневольтных инверторов, на втором месте, с сервоприводом, а у реле и электроники регулировка происходит ступенчато, и точность зависит от количества ступеней. Как было сказано выше, она находится в пределах 10%, чаще всего около 5%.

Помимо двух упомянутых выше частей стабилизатор напряжения 220В имеет еще блок защиты, а также вторичное питание цепей системы управления, такие же защиты и другие функциональные элементы. Общее устройство наглядно показано на следующем рисунке:

При этом схема работы в простейшем виде выглядит так:

Давайте кратко рассмотрим, как работают основные типы стабилизаторов напряжения.

Релейные СН обычно регулируют мощность в пределах ±15% с выходной точностью от ±5% до ±10%.

Преимущества релейных стабилизаторов:

• дешевизна;
• компактность.

Недостатки:

• медленная реакция на колебания напряжения;
• короткий срок хранения;
• низкая надежность;
• при переключении возможно кратковременное отключение устройств;
• не выдерживает перенапряжения;
• шум, щелчки при переключении передач.

В СН с сервоприводом один конец первичной обмотки трансформатора соединен с жесткой ветвью автотрансформатора, а другой конец первичной обмотки соединен с подвижным контактом (графитовой щеткой), который приводится в движение сервоприводом мотор. Один вывод вторичной обмотки трансформатора подключается к входу источника питания, а второй вывод подключается к выходу регулятора напряжения.

Плата управления сравнивает входное напряжение и опорное напряжение. При любом отклонении от заданных в работу включается сервопривод. Проведите кистью по ветвям автотрансформатора. Серводвигатель будет продолжать работать до тех пор, пока разница между опорным и выходным напряжением не станет равной нулю. Весь этот процесс, от ввода некачественного электричества до вывода стабилизированного тока, занимает десятки миллисекунд и ограничивается скоростью движения щетки сервоприводом.

Стабилизаторы сетевого напряжения с сервоприводом выпускаются в различных исполнениях.

1. Один этап. Он состоит из автотрансформатора и сервопривода.
2. Три фазы. Они делятся на два типа. Сбалансированный: имеет три трансформатора, один сервопривод и одну схему управления. Регулирование осуществляется в трех фазах одновременно. Используются для защиты трехфазных электроприборов, станков, приборов. Несбалансированный: имеет три автотрансформатора, три серводвигателя и три цепи управления. То есть стабилизация происходит в каждой фазе независимо друг от друга. Область применения: защита электрооборудования зданий, цехов, промышленных объектов.

Преимущества сервостабилизаторов:

• скорость;
• высокая точность стабилизации;
• высокая надежность;
• устойчивость к перенапряжениям;

Недостатки:

• нуждаются в периодическом обслуживании;
• требует минимальных навыков настройки устройства.

конденсатор. После этого выпрямленный ток подается на инвертор, где снова преобразуется в переменный ток и подается на нагрузку. При этом выходное напряжение стабильно как по величине, так и по частоте.

В следующем видео вы узнаете о принципе работы одного из вариантов реализации преобразователя напряжения с 12 В постоянного тока на 220 В переменного тока. Чем отличается инверторный стабилизатор напряжения в основном входным напряжением; в остальном принцип работы очень похож, и видео позволит вам понять, как работает этот тип устройства:

Преимущества:

• производительность (самая высокая из перечисленных);
• широкий регулируемый диапазон напряжения (от 115 до 300В);
• высокий КПД (более 90%);
• бесшумная работа;
• небольшие габариты;
• плавная регулировка.

Недостатки:

• уменьшение диапазона регулирования при увеличении нагрузки;
• высокая цена.

Характеристики стабилизаторов

Какое напряжение нужно подать, чтобы стабилизатор работал как надо? Для этого ищем техпаспорт на стабилизаторы и внимательно его изучаем. Нас интересуют следующие функции:

Выходное напряжение — выходное напряжение

Входное напряжение — входное напряжение

Ищем свой 7805. Он выдает нам выходное напряжение 5 вольт. Производители отметили напряжение 10 вольт как желаемое входное напряжение. Но бывает, что выходное стабилизированное напряжение иногда немного занижено или немного завышено.

Для электронных безделушек доли вольта не чувствуются, а для прецизионной (точной) аппаратуры все же лучше собрать свои схемы. Здесь мы видим, что стабилизатор 7805 может дать нам одно из напряжений в диапазоне 4,75 — 5,25 Вольта, но должны быть выполнены условия, чтобы выходной ток на нагрузке не превышал 1 Ампера. Нестабилизированное постоянное напряжение может «мерцать» в диапазоне от 7,5 до 20 вольт, при этом на выходе всегда будет 5 вольт.

Рассеиваемая мощность в стабилизаторе может достигать до 15 Вт; это достойное значение для такой небольшой радиодетали. Так вот, если нагрузка на выходе такого стабилизатора будет потреблять приличный ток, думаю стоит подумать об охлаждении стабилизатора. Для этого его надо посадить через пасту КПТ на радиатор. Чем выше ток на выходе стабилизатора, тем больше должен быть радиатор. А вообще было бы идеально, если бы радиатор все-таки обдувался вентилятором.

В каких случаях установка стабилизатора необходима?

Даже если напряжение в электросети дома не на высоте, не всегда нужно устанавливать стабилизатор. Как правило, использование таких устройств требуется только в следующих случаях:

• если в доме есть критическая нагрузка, особенно чувствительная к перепадам напряжения. Например, электроника газового котла и циркуляционный насос постоянно требуют качественного электропитания. При малейшем отклонении напряжения сети от нормы в ее работе происходит сбой, что может привести к полному замерзанию всей системы отопления в доме;
• если в бытовой электросети периодически возникают значительные отклонения от параметров сети, которые превышают диапазон рабочих нагрузок и, следовательно, могут нанести вред ее работе и повлиять на качество ее работы. Требования к мощности обычно указываются на шильдике или паспорте оборудования. Например, многие современные телевизоры могут работать в довольно широком диапазоне, в среднем 120-240В; однако, если колебания сетевого напряжения превышают этот диапазон, телевизор может легко выключиться или выйти из строя.

Определить наличие проблем с качеством напряжения в отечественной электросети достаточно просто. Для этого вы можете:

• визуально контролировать яркость ламп накаливания и работу отопительного оборудования: мерцание огней или снижение электрической мощности будут главным признаком перепадов напряжения. Однако узнать его значение можно только с помощью специальных инструментов;
• измеряйте напряжение в сети мультиметром или вольтметром в течение нескольких дней и в разное время (особенно в периоды пикового потребления).

Причины некачественного напряжения в домашней сети

Некачественное напряжение в сети может возникать по разным причинам, среди которых наиболее распространенными являются следующие:

• подключение или, наоборот, отключение мощных потребителей или оборудования с мощными электродвигателями с большими пусковыми токами;
• автоматический сброс защитных устройств или неисправность трансформатора на электрической подстанции;
• плохо установленная или изношенная проводка;
• удар молнии в линию электропередач.

Последствия перепадов напряжения для бытовой электротехники

Негативное влияние нестабильного сетевого напряжения на электротехнику в зависимости от ее вида может проявляться совершенно по-разному: от нарушения установленных режимов работы до полного выхода из строя. В большинстве случаев от некачественного напряжения страдают нагрузки с электродвигателями и компрессорами, например, холодильники (особенно инверторы), отопительные котлы, насосы, стиральные машины. Нестабильное напряжение домашней сети, особенно скачки напряжения, могут повредить работу компьютера, аудио- и видеотехники.

Отопительные приборы, в конструкции которых есть ТЭНы (утюги, батареи, чайники, бойлеры), комфортно переносят незначительные скачки напряжения и помехи в сети. Однако при очень низком напряжении они могут не выдавать номинальной мощности, а в случае перенапряжения могут сгореть.

Примечание!
Выход из строя электрооборудования из-за некачественного сетевого напряжения не является гарантийным случаем. При обращении к продавцу или производителю оборудования в гарантийном ремонте будет отказано, так как устройство эксплуатировалось в ненадлежащих условиях. Ремонт оборудования будет осуществляться исключительно за счет пользователя!

Рассмотрим подробнее, как проблемы с качеством электроэнергии влияют на бытовое электрооборудование, используемое в частных домах.

Тип нагрузки	Влияние плохого питания
Компьютерная техника, телевизоры, аудио- и видеотехника	падение напряжения: отключить питание перенапряжение: отключение питания, отказ источника питания колебания напряжения: снижение производительности и чувствительности несинусоидальная форма волны напряжения: сокращение срока службы изоляции
Электроника газового котла	падение напряжения: сбой конфигурации, нарушение режимов работы перенапряжение: отключение или неисправность несинусоидальная форма напряжения: сбой конфигурации, нарушение режимов работы
Отопительное оборудование, насосы, стиральные машины, холодильники и другие приборы с электродвигателями или компрессорами	падение напряжения: потеря мощности, повышенное тепловыделение, неисправность или отключение повышение напряжения: нарушение режимов работы, аварийный останов, повышенное тепловыделение, неисправность несинусоидальная форма волны напряжения: повышенное тепловыделение, неисправность, снижение производительности

При выборе стабилизатора напряжения для ответственного оборудования необходимо, чтобы ваша модель обеспечивала максимальную и надежную защиту от всех существующих проблем с качеством электроэнергии.

Классификация стабилизаторов

Стабилизаторы можно разделить на несколько основных типов. Они отличаются устройством, принципом подключения и типом установки.

По устройству:

• Электромеханические стабилизаторы плавно регулируют напряжение. Подходит для сетей со стабильно высокой или низкой пропускной способностью. Для резких прыжков они могут быть слишком медленными, но работают очень точно (погрешность не превышает 2%).
• Электронное (реле) защитит от кратковременных перегрузок, частых и резких скачков напряжения, но его погрешность больше, чем у электромеханических моделей – около 8%. Электронные стабилизаторы не очень требовательны к окружающей среде, могут работать в широком диапазоне температур (от -20 до +40°С).

По принципу подключения:

Сеть снабжена вилкой на корпусе (одной или несколькими). Можно подключать отдельные устройства: оргтехнику, газовые котлы и т.д. Средняя мощность таких устройств составляет 500-3000 Вт.

Стабилизаторы ствола интегрированы в сеть. Они стабилизируют ток для всего оборудования в комнате, квартире, загородном доме или офисе. Производительность — от 4000 Вт.

По типу установки:

• Напольные стойки не требуют специального монтажа. Резиновые ножки защищают поверхности от царапин.
• Вертикально повесить на стену с помощью кронштейна и креплений. Лучшее место для установки стабилизатора – сухой коридор или чулан. Пыль, влажность, слишком высокие или низкие температуры негативно отразятся на его работе.

Дополнительные особенности:

• Вентиляционные отверстия отвечают за охлаждение трансформатора. Рядом с ними не должно быть никаких вещей, иначе устройство перегреется.
• На экране четко отображаются рабочие параметры: входное и выходное напряжение, системные ошибки и другие сообщения. Некоторые стабилизаторы имеют небольшой дисплей: по умолчанию он может отображать только выходное напряжение. Чтобы увидеть другие варианты, необходимо нажать кнопку.
• Режим «Байпас» подает напряжение на устройства без стабилизации. Будет полезно, если нужно проверить работоспособность стабилизатора или подключить к сети особо мощное устройство, которое стабилизатор не уронит.

Типы стабилизаторов и сферы их применения

Сегодня на рынке электротехники представлено несколько типов стабилизаторов, среди которых выделяются автотрансформаторные устройства и изделия на основе бестрансформаторной технологии двойного преобразования. Мы обсудим особенности и возможности каждого типа продукта.

Тип стабилизатора	Схема работы	Особенности стабилизации
Автотрансформатор	К таким устройствам относятся релейные, электромеханические, тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения. Изделия имеют схожий принцип коррекции напряжения, который осуществляется коммутационным узлом (в зависимости от типа стабилизатора это может быть реле, механический привод или электронные ключи), который переключается на обмотку автотрансформатора, способную обеспечить ближайшее значение выходного напряжения к номинальному значению.	Чем больше обмоток у автотрансформатора, тем плавнее и точнее регулировка напряжения. В среднем для таких устройств отклонение напряжения от номинального значения колеблется от 2 до 10 %. Однако этой точности может быть недостаточно для типов нагрузок, особенно чувствительных к электричеству. Реакция на сбои в сети осуществляется с небольшой задержкой (от 5 мс), поэтому на выходе устройства может быть повышенное или пониженное напряжение. Также недостатком автотрансформаторных моделей является отсутствие коррекции сетевых искажений.
Двойное преобразование	К таким стабилизаторам относятся инверторные модели, которые считаются устройствами нового поколения. В них нет автотрансформатора и коммутационных блоков. Коррекция его напряжения осуществляется за счет электронного двойного преобразования: входное переменное напряжение сначала выпрямляется в постоянное, а затем с помощью инвертора преобразуется обратно в переменное, но с эталонными характеристиками.	Эти стабилизаторы способны мгновенно (в течение 0 мс) корректировать входное напряжение при перепадах напряжения в сети в довольно широком диапазоне (90-310 В). При этом выходной сигнал имеет высокую точность – его отклонение от номинального значения не превышает 2 %. Изделия гарантированно обеспечивают нагрузку напряжением идеальной синусоидальной формы вне зависимости от искажений в сети. До сих пор инверторные модели являются единственными стабилизаторами, обеспечивающими бесперебойную работу нагрузки при кратковременных отключениях электроэнергии (до 200 мс).

Сфера использования стабилизаторов определяется их техническими возможностями. Автотрансформаторные стабилизаторы применяются в основном для защиты электрооборудования, не требовательного к качеству электропитания, например, осветительных приборов, телевизионной техники, кухонной техники, электроинструментов без электродвигателей. Инверторные модели благодаря своим высоким характеристикам подходят для защиты любого типа нагрузки и используются в самых нестабильных электрических сетях.

Релейные стабилизаторы

Пожалуй, самыми дешевыми и распространенными в быту являются релейные стабилизаторы напряжения. Такое название они получили из-за того, что выводы обмоток автотрансформатора коммутируются с помощью обычных электромагнитных реле.

В настоящее время в схемах измерения и управления бытовыми стабилизаторами напряжения практически не используются аналоговые схемы или схемы на основе дискретных логических элементов. В них используются микроконтроллеры, например, семейства PIC12 и другие.

Блок-схему такого стабилизатора вы можете увидеть ниже.

Принцип работы следующий: плата управления анализирует уровень напряжения в сети и переключает реле, подключая необходимую часть обмотки для повышения или понижения напряжения соответственно.

Внутреннее устройство такого стабилизатора вы можете увидеть ниже.

Недостатки релейного стабилизатора:

1. Производительность ниже, чем у электроники (реакция на изменение напряжения);
2. Срок службы меньше аналога из-за механического износа контактов, который в основном возникает из-за искрения в момент включения/выключения реле.
3. Шагов регулировки немного (обычно от 4 до 6), а значит выходное напряжение все равно будет отклоняться от номинального 220В.
4. В момент переключения реле щелкают и мешают сети.

Преимущества релейного стабилизатора:

1. Цена.
2. Высокая эффективность.
3. Ремонтопригодность.

Однако быстродействие распространенных моделей релейных стабилизаторов составляет около 100-200 миллисекунд и более, реже — до 35 мс, чего в большинстве случаев достаточно для питания бытовых приборов.

Но стоит учесть, из-за недостаточной производительности он не может обеспечить качественную защиту от резкого скачка напряжения.

В зависимости от модели шаг регулирования может быть разным, чем больше шагов регулирования, тем выше точность и стабильность поддержания уровня выходного напряжения.

Электромеханические стабилизаторы

В основе конструкции автотрансформатор с отводами, переключение которых происходит автоматически. По сути, это катушка с витками медного провода. Второй элемент представляет собой электромагнитный механизм с ползунком. Схематически его работу можно описать так: при уменьшении входного сетевого напряжения ползунок перемещается вверх по отводам до тех пор, пока на выходе не будет получено нормальное значение. Если он поднят, он движется вниз. Роль скользящего токоприемника в стабилизаторах выполняют графитовые щетки. Они поддерживают выходное напряжение с большой точностью (до 2%), а их регулировка плавная. Это его основные преимущества. В некоторых стабилизаторах, например производства Ресанта, один не используется, но две графитовые щетки. Это увеличивает площадь контакта.

Некоторые модели электромеханического типа мощностью более 30 кВт могут комплектоваться дополнительным трансформатором. Несмотря на наличие движущихся частей, устройства этого типа работают бесшумно. Имеют высокую грузоподъемность.

Выбрав это оборудование, можно значительно упростить расчет — прибавить четверть к средней мощности, получаемой от оборудования, и таким образом получить характеристику будущего стабилизатора. Это означает, что допустимо взять минимальный запас мощности стабилизатора и заплатить меньшую закупочную цену. Техническое преимущество заключается в том, что устройство не вносит искажений в сеть и нечувствительно к подобным явлениям. Благодаря высокой точности подходит для защиты аудиоаппаратуры, медицинских и измерительных приборов.

Недостатками электромеханических стабилизаторов является износ подвижных частей. Эти детали требуют регулировки, ухода и замены в процессе эксплуатации. Есть небольшое запаздывание его реакции на изменение сетевых показателей. Мощные устройства большие и тяжелые. Они требовательны к условиям эксплуатации. Температура воздуха в помещении, где находится стабилизатор, не должна опускаться ниже -5 и не превышать 40 градусов.

Рабочие диапазоны электромеханических стабилизаторов

Создатель	Мощность, кВтч	Входное напряжение, Вт
Рестанта	0,5-100	140-260 240-430 (трехфазный)
Элитех	0,5-30	160-250 280-430
Калибр	0,5-30	160-250
Штурм	0,5-30	140-250

Электронные стабилизаторы

Устройства этого типа называются дискретными, так как они ступенчато регулируют входное напряжение. В его конструкцию также входит автотрансформатор, но вместо графитовых щеток используются реле или полупроводники (тиристоры и симисторы).

Электронные стабилизаторы работают следующим образом: каждая обмотка трансформатора добавляет на выходе определенное напряжение (4,4 — 22 В для одной фазы). Для регулировки входного напряжения реле или электронные ключи быстро включают соответствующую обмотку. Благодаря ступенчатому регулированию точность различных приборов колеблется от 2 до 10%. Это значение зависит от количества витков. Предположим, что каждый добавляет по 17,6 В (точность стабилизатора 8%), при входном напряжении 195 Вт переключаются две обмотки, а на выходе будет 230,2 Вт. Регулирует такой стабилизатор быстро, но не точно. Если в характеристиках указано 2%, в том же примере мы получим на выходе 221,4 Вт. Правда, обмоток аж 6, и поэтому регулировка в этом случае занимает больше времени. Более того.

Низкая точность не означает, что одни модели значительно уступают другим. Для электроприборов отклонение входного напряжения на десять процентов не нарушает нормальный режим работы. Через такие устройства можно подключать холодильники, плиты, насосы — то есть все, что приводится в действие электродвигателем или нагревательным элементом. Если защита требуется для домашнего кинотеатра или компьютера, рекомендуется выбрать более точное устройство.

Электронные стабилизаторы имеют цифровое управление. Все необходимые элементы находятся на одном чипе, это позволяет уменьшить вес и габариты устройства. Корпус имеет цифровой дисплей, который показывает входное и выходное напряжение.

Преимуществом электроники является отсутствие движущихся частей, что исключает проблему механического износа. Долговечность зависит только от качества тиристоров или симисторов, принцип работы надежен. Условия эксплуатации позволяют использовать некоторые модели при низких температурах: от -20 и ниже.

Существенный недостаток электронных стабилизаторов в низкой перегрузочной способности. Короткое замыкание или большие нагрузки могут повредить электронные ключи. Поэтому рекомендуется выбирать стабилизатор с хорошим запасом хода.

Сравнительные характеристики стабилизаторов

Параметры сравнения	Электромеханический	Электронный
Переключающий элемент	графитовые щетки	реле, тиристоры, симисторы
Регулирование	нежный	вышел на
Мощность, кВтч	0,5-100	0,5-36
Точность	23%	1,2-10%
Механический износ	есть	отсутствующий
Перегрузочная способность	высоко	под
Диапазон входного напряжения, Вт	140-260 240-430 (трехфазный)	140-260
Условия эксплуатации, градусы	-5 — +40	-20 — +45
Уровень шума	небольшой

Инверторные стабилизаторы

Самый дорогой и совершенный тип инверторных стабилизаторов, или как их еще называют «двойного преобразования». Это устройство представляет собой преобразователь напряжения на основе импульсного трансформатора. Здесь, в отличие от предыдущих вариантов, первичная и вторичная цепи гальванически развязаны, то есть не имеют электрического контакта.

Название «двойное преобразование» связано со схемотехникой и принципом работы. Сначала переменный ток из сети выпрямляется, затем подается на инвертор и преобразуется обратно в переменный синусоидальный ток.

• Входной фильтр является фильтром электромагнитных помех, очищает питающее напряжение от искажений и не пропускает помехи, возникающие в результате работы инвертора.
• PFC — корректор коэффициента мощности. Необходим для увеличения COSF при питании индуктивной или емкостной нагрузки. Его назначение приблизить форму и фазу потребляемого тока к фазе питающего напряжения.Также здесь установлен выпрямитель переменного тока.
• INV представляет собой инвертор, который состоит из полупроводниковых переключателей, обычно МОП-транзисторов или IGBT-транзисторов, и импульсного трансформатора. На его вход подается постоянное напряжение, ШИМ-контроллер управляет работой ключей, включенных, чаще всего, по мостовой схеме, на плечи которой включена первичная обмотка трансформатора. ШИМ-регулятор в сочетании с другими схемными решениями формирует на выходе синусоидальное напряжение частотой 50 Гц. Нагрузка подключается к вторичной обмотке через схему фильтрации и сглаживания.
• VIP — Вторичный блок питания необходим для питания цепей управления — БМКУ, ШИМ-контроллера и прочего. В некоторых случаях такой стабилизатор может также содержать аккумуляторную батарею для резервного питания на случай отключения электроэнергии.
• БМКУ — это блок, который следит за величиной напряжения и тока и корректирует работу инвертора. Он содержит датчики напряжения и тока и систему обработки этих сигналов, например микроконтроллер.

Инверторные регуляторы двойного преобразования обеспечивают наибольшую точность и плавность регулирования; однако из-за сложности его цена намного выше, чем у его реле и симисторных аналогов. Такие устройства подходят, когда необходима высокая надежность и безотказная работа оборудования, например, для питания средств промышленной автоматики или дорогостоящих устройств.

Преимущества инверторных стабилизаторов:

• Представление;
• Точность;
• Будь спокоен;
• Синусоидальный выходной сигнал без искажений.

Главный недостаток – высокая стоимость

Феррорезонансные стабилизаторы

Нельзя не сказать и о феррорезонансных стабилизаторах. Они состоят из двух дросселей и конденсаторов. Принцип работы основан на феррорезонансе, подробное его описание довольно сложное, поэтому приводить не буду.

Единственное, что стоит знать об этих устройствах, так это то, что в них нет подвижных или переключающих элементов, по сути это полностью пассивное устройство, в большей степени отфильтровывающее перенапряжения и помехи, а не уравнивающие их по номиналу. Такие устройства применялись раньше, во времена СССР, для защиты телерадиоаппаратуры.

Преимущества феррорезонансных стабилизаторов:

• долгий срок службы;
• бюджетный;
• представление.

Недостатки феррорезонансных стабилизаторов:

• шуметь во время работы;
• искаженная синусоида на выходе;
• узкий диапазон стабилизации.

Однофазные и трехфазные

Стабилизаторы используются в квартирах, загородных домах, загородных домах. По типу сети они делятся на две группы. В каждой группе есть модели электромеханического и электронного типа.

При напряжении 220 В применяются однофазные стабилизаторы напряжения. Его мощность от 0,5 до 30 кВт. Этот диапазон позволяет выбрать устройство для защиты одного устройства или всех приборов в доме. В сети 380 В возможны комбинации трехфазных и однофазных стабилизаторов. Мощность первых 3-30 кВт и выше. Такие устройства представляют собой три однофазных стабилизатора, которые можно разместить под одним кожухом или отдельно. Техническое решение модели выше 100 кВт состоит из трех трансформаторов в одном сердечнике. Устройства предназначены для защиты отдельных компьютеров, а также могут быть установлены в загородных домах, офисах и компаниях для защиты всей сети.

Сравнение стабилизаторов напряжения

Подведем итоги и сравним основные параметры распространенных моделей современных стабилизаторов напряжения различных типов. Следующая таблица поможет вам сравнить стоимость устройств и принять решение. Выше мы описали преимущества и недостатки каждого из них.

Общие элементы конструкции

• защита по выходному напряжению: если напряжение сети ниже или выше рабочего диапазона стабилизатора, нагрузка отключается. Стабилизатор продолжает работать, а после изменения напряжения включает нагрузку,
• защита от перегрузки по току — не позволит подключить к стабилизатору нагрузку, которая будет больше его мощности,
• молниезащита,
• защита от короткого замыкания,
• термозащита от перегрева обмотки трансформатора отключает устройство, что предотвращает возможные повреждения,
• байпас – проводит ток напрямую без стабилизации, позволяет экономить электроэнергию при выключении оборудования,
• вольтметр определяет входное и выходное напряжение, амперметр измеряет выходной ток, пользователь может контролировать работу устройства,
• фильтрация сетевых помех,
• следить за сетью с компьютера, подключать пульт: предусмотрен разъем для подключения кабеля (некоторые модели Stihl).

Схемы простых стабилизаторов напряжения

Параметрический стабилизатор

Принцип его действия заключается в свойствах полупроводниковых приборов. На графике показана вольтамперная характеристика полупроводника — стабилитрона.

Во время включения свойства стабилитрона аналогичны свойствам простого диода на основе кремния. Если стабилитрон включить в обратном направлении, электрический ток сначала будет медленно расти, но при достижении определенного значения напряжения возникает неисправность. Это режим, когда небольшой рост напряжения создает большой ток со стабилитрона. Напряжение пробоя называют напряжением стабилизации. Чтобы предотвратить выход из строя стабилитрона, ток ограничивается сопротивлением. Когда ток стабилитрона колеблется от наименьшего до наибольшего значения, напряжение не меняется.

На схеме изображен делитель напряжения, который состоит из балластного резистора и стабилитрона. К нему параллельно подключается нагрузка. При изменении источника питания изменяется и ток резистора. Стабилитрон заботится об изменениях: ток меняется, а напряжение остается постоянным. При изменении сопротивления нагрузки ток изменится, а напряжение останется постоянным.

Компенсационный стабилизатор

Рассмотренное выше устройство имеет очень простую конструкцию, но позволяет подключить блок питания устройства с током, не превышающим максимальный ток стабилитрона. В результате используются устройства, стабилизирующие напряжение и называемые компенсационными. Они бывают двух типов: параллельные и последовательные.

Устройство называется по способу подключения регулировочного элемента. Часто используются компенсационные стабилизаторы, относящиеся к серийной форме. Ваша схема:

Управляющий элемент представляет собой транзистор, включенный последовательно с нагрузкой. Выходное напряжение равно разнице номиналов стабилитрона и эмиттера, составляющей доли вольта, поэтому выходное напряжение считается равным напряжению стабилизации.

Рассмотренные устройства обоих типов имеют недостатки: невозможно получить точное значение выходного напряжения и внести коррективы в процессе эксплуатации. Если необходимо создать возможность регулирования, то стабилизатор компенсационного типа изготавливают по схеме:

В этом устройстве регулирование осуществляется транзистором. Основное напряжение выдает стабилитрон. Если выходное напряжение увеличится, то база транзистора станет отрицательной в отличие от эмиттера, транзистор сильно включится и ток увеличится. В результате напряжение отрицательного значения на коллекторе будет ниже, как и на транзисторе. Второй транзистор закроется, его сопротивление увеличится, выходное напряжение возрастет. Это приводит к тому, что выходное напряжение падает и возвращается к прежнему значению.

При уменьшении выходного напряжения происходят аналогичные процессы. Вы можете отрегулировать точное выходное напряжение с помощью подстроечного резистора.

Стабилизаторы на микросхемах

Такие устройства во встраиваемом исполнении обладают более высокими параметрическими характеристиками и свойствами, отличающимися от аналогичных устройств на основе полупроводников. Также они обладают повышенной надежностью, малыми габаритами и массой, а также невысокой стоимостью.

Последовательный стабилизатор

• 1 – источник напряжения;
• 2 — Регулировочный элемент;
• 3 — усилитель;
• 4 – источник основного напряжения;
• 5 – детектор выходного напряжения;
• 6 — сопротивление нагрузки.

Управляющий элемент работает как переменный резистор, включенный последовательно с нагрузкой. При колебаниях напряжения сопротивление регулировочного элемента изменяется, чтобы компенсировать такие колебания. Воздействие на регулирующий элемент осуществляется обратной связью, которая содержит управляющий элемент, основной источник напряжения и вольтметр. Этот измеритель представляет собой потенциометр, с которого поступает часть выходного напряжения.

Обратная связь регулирует выходное напряжение, используемое для зарядки, выходное напряжение потенциометра становится равным основному напряжению. Колебания сетевого напряжения создают падение напряжения в настройках. В результате измерительный элемент может в определенных пределах регулировать выходное напряжение. Если стабилизатор планируется изготавливать на определенное значение напряжения, то измерительный элемент создается внутри микросхемы с температурной компенсацией. При наличии большого диапазона выходного напряжения измерительный элемент выполнен за микросхемой.

Параллельный стабилизатор

• 1 – источник напряжения;
• 2 – элемент регулятора;
• 3 — усилитель;
• 4 – источник основного напряжения;
• 5 – измерительный элемент;
• 6 — сопротивление нагрузки.

Если сравнивать схемы стабилизаторов, то устройство секвентального типа имеет более высокий КПД при неполной нагрузке. Устройство параллельного типа потребляет постоянную мощность от источника и отдает ее на управляющий элемент и нагрузку. Параллельные стабилизаторы рекомендуется использовать при постоянных нагрузках при полной нагрузке. Параллельный стабилизатор не представляет опасности в случае короткого замыкания, последовательный на холостом ходу. При постоянной нагрузке оба устройства создают высокий КПД.

Стабилизатор на микросхеме с 3-мя выводами

Инновационные варианты схем последовательных стабилизаторов выполнены на 3-выводной микросхеме. Благодаря тому, что вывода всего три, их проще использовать в практических приложениях, так как они вытесняют стабилизаторы других типов в диапазоне от 0,1 до 3 ампер.

1. U вх — необработанное входное напряжение;
2. U вых — выходное напряжение.

Можно не использовать баки С1 и С2, но они позволяют оптимизировать свойства стабилизатора. Емкость С1 используется для создания стабильности в системе, емкость С2 необходима потому, что стабилизатор не может отследить резкое увеличение нагрузки. В этом случае поддержка тока осуществляется емкостью С2. Чаще всего используются микросхемы Motorola серии 7900, которые стабилизируют положительное значение напряжения, а 7900 — отрицательное.

Микросхема выглядит так:

Для повышения надежности и создания охлаждения стабилизатор установлен на радиаторе.

Стабилизаторы на транзисторах

На первом рисунке схема на транзисторе 2SC1061.

На выходе устройства получается 12 вольт, выходное напряжение напрямую зависит от напряжения стабилитрона. Максимально допустимый ток 1 ампер.

При использовании транзистора 2N 3055 максимально допустимый выходной ток можно увеличить до 2 ампер. На втором рисунке схема стабилизатора на транзисторе 2Н 3055 выходное напряжение, как и на рисунке 1, зависит от напряжения стабилитрона.

• 6 В — выходное напряжение, R1=330, VD=6,6 вольт
• 7,5 В — выходное напряжение, R1 = 270, VD = 8,2 вольта
• 9 В — выходное напряжение, R1=180, Vd=10

На третьем рисунке — адаптер для автомобиля, напряжение аккумуляторной батареи в автомобиле 12 В. Для создания напряжения меньшего значения используется такая схема.

Простой СН, сделанный своими руками

Параметрический стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения на 12 вольт для светодиодов, подсветки бортовых систем автомобилей быстро и удобно изготавливается используя для этого микросхемы: ЛМ317, ЛД1084, Л7812, КРЕН 8Б и подобные устройства. Составляющими такой СН являются различные диоды, резисторы и сама микросхема.

Стабилизатор на LM317

В зависимости от варианта изготовления корпуса LM317 выбирается расположение деталей на плате.

LM317 с кронштейном радиатора

Изготовление стабилизатора происходит следующим образом:

• к выходу припаян резистор номиналом 130 Ом (Vout;
• один провод подключается к входному контакту (Vin), подающему напряжение для стабилизации;
• управляющий вход (Adj) подключен ко второму выводу резистора.

При подключении в качестве нагрузки светодиодных светильников, лент и т.п радиатор не требуется. Сборка занимает 15-20 минут с минимальным количеством деталей. Используя простую формулу, можно рассчитать значение сопротивления R для получения определенного значения допустимого зарядного тока.

Схема CH в LM317

Схема на микросхеме LD1084

Использование данной микросборки поможет сохранить неизменным напряжение 12В для светодиодных осветительных приборов, подключенных к бортовой сети автомобиля.

Лист данных LD1084

Здесь для сборки самодельного ЦЗ в схему обвязки микросхемы включают:

• два электролитических конденсатора 10мкФ*25В;
• резисторы: 1 кОм (2 шт.), 120 Ом, 4,7 кОм (можно постоянные);
• диодный мост RS407.

Устройство собирается следующим образом:

• напряжение, снимаемое с диодного моста выпрямителя, поступает на вход LD1084;
• эмиттер транзистора КТ818 подключен к контакту, управляющему режимом стабилизации (Adj), база которого подключена через два одностолбцовых резистора к цепям питания фар (низкой и высокой);
• выходной контур микросхемы подключен к резисторам R1 и R2, а также конденсатору.

Кстати. Резистор R2 можно взять не как переменный, а как подстроечный, установив с его помощью выходное напряжение 12В.

SN для бортовой сети

Стабилизатор на диодах и сборке L7812

Такая микросхема вместе с диодом и конденсаторами может питать светодиоды стабильным напряжением 12 В.

Схема строится по следующему принципу:

• диод Шоттки 1N401 пропускает через себя ток с плюсовой клеммы аккумулятора и подает его на вход микросхемы. При этом «+» электролита (конденсатор на 330 мкФ) также подключается к катоду диода;
• цепь зарядки и конденсатор «+» емкостью 100 мкФ подключены к выходу L7812;
• все отрицательные выводы (аккумулятора и обоих электролитических конденсаторов) подключены к управляющему входу микросхемы.

Электролитические конденсаторы выбирают на напряжение не менее 25 В.

Схема стабилизатора 12В на ИС L7812

Самый простой стабилизатор – плата КРЕН

Схемы с использованием ролла достаточно популярны. Это название ИС, маркировка которого включает сочетания букв КР и ЕН. Это мощные СН, позволяющие подавать в нагрузку ток до 1,5 А. Имеют стабильное выходное напряжение 12 В при подаче на вход напряжения до 35 В.

Схема с использованием этой микросхемы собирается так:

• напряжение с положительного вывода аккумулятора (аккумулятора) на входную банку подается через диод 1N4007, он защищает цепь аккумулятора от обратных напряжений;
• минусовая клемма аккумулятора подключается к управляющему электроду ROLL;
• выходное напряжение подается на нагрузку.

При необходимости микросхема прикручивается к радиатору.

КР142ЕН8Б, схема подключения

Самостоятельно собрать стабилизаторы напряжения 12В по линейным и интегральным схемам ЦЗ несложно. При этом необходимо следить за температурой нагрева корпуса элементов и, если Т0С больше допустимого значения, устанавливать их на теплоотводы (радиаторы).

Способы применения стабилизаторов напряжения в доме

В зависимости от типа вводной сети, входящей в дом, вида и величины защищаемой нагрузки применяют:

• стабилизаторы трехфазные, устанавливаемые в сетях 380/400 В для защиты трехфазного или однофазного оборудования;
• стабилизаторы конфигурации 3-в-1 применяются в трехфазных электрических сетях для защиты только однофазных электроприборов. Устройства равномерно распределяют мощность подключенной нагрузки по всем фазам питания;
• однофазные стабилизаторы, которые можно подключать как к сетям 380/400 В, так и к 230/220 В, но только для питания однофазных электроприборов.

Однофазные модели могут иметь различное применение, которое будет зависеть от объема подключаемых электроприборов и типа вводной сети. В однофазной сети такие устройства могут использоваться как для защиты одного агрегата или целой группы ответственного оборудования (например, газового котла и циркуляционного насоса), так и для обеспечения качественного электроснабжения всего объема электрооборудования в доме. В трехфазной сети можно подключить к каждой фазе однофазный стабилизатор для защиты всех однофазных нагрузок, либо установить стабилизатор только на одну из питающих фаз для обеспечения качественного электроснабжения группы отдельных критических точки. -фазовое оборудование, например, домашняя система отопления и водоснабжения.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Существуют разные способы выбора стабилизатора напряжения, но мы предлагаем вам воспользоваться следующим алгоритмом.

1. Выберите тип стабилизатора, который вам нужен:

• Если дома есть дорогая техника с электроникой, лучше купить электронный стабилизатор или инвертор для его высокой скорости. Здесь нужно выбирать исходя из имеющихся средств.
• Если это дача в деревне или дом, где нет сложных и дорогих электроприборов, а напряжение «плавает» в зависимости от времени суток или года, купите электромеханический (с сервоприводом) или релейный стабилизатор напряжения.

1. определите тип установки, который вам нужен: настенный — предназначен для установки на стене или напольный — с ножками для установки на горизонтальной поверхности, например на полке или полу.
2. Рассчитать необходимую мощность стабилизатора

• Если вам нужно защитить какое-то отдельное устройство, то достаточно стабилизатора, равного его мощности. Приблизительная мощность стабилизаторов для типовых электроприборов указана ниже. В общем случае стабилизатор выбирают так, чтобы его мощность превышала мощность подключаемой нагрузки в 20-30 раз.

• Чтобы правильно рассчитать стабилизатор на весь дом или квартиру, часто рекомендуют складывать мощность всех электроприборов. На самом деле это можно сделать проще. Вы должны знать, сколько энергии выделяется вашему дому. Если не знаете, посмотрите, сколько ампер установил вводной автомат.

Допустим, у вас есть однофазная фидерная машина на 25 А. Чтобы узнать мощность, умножьте силу тока на напряжение в сети – 220В.

25 * 220 = 5500 Вт = 5,5 кВт

Рассчитав мощность, нужно добавить 20-30% запаса мощности (защита от пусковых токов и перегрузок). В нашем случае сделаем для этого запас 20%, полученную мощность умножим на 1,2:

5,5*1,2=6,6 кВт

После этого подбираем ближайшее большее нормативное значение мощности стабилизатора напряжения, в нашем случае необходимо будет приобрести стабилизатор на 7-7,5кВт.

Если у вас трехфазный ввод и вы найдете, например, автомат на 25А, то мощность рассчитывается по следующей формуле:

P=U*I*1,73=380*25*1,73=16435 Вт = 16,44 кВт

Также, как и в предыдущем случае, добавляем запас по мощности 20-30% и выбираем стабилизатор с ближайшим большим значением мощности.

Примечание. Вы также можете рассчитать мощность с помощью нашего онлайн-калькулятора мощности сети.

Что учесть при выборе стабилизатора напряжения?

В первую очередь определяемся с количеством фаз. Для дома от однофазной сети нужен стабилизатор с рекомендуемым подключением 220 В (однофазный стабилизатор), для трехфазной сети – 380 В (трехфазный стабилизатор). На основании замеров напряжения, произведенных в разное время суток, определяем диапазон, на который должно быть рассчитано устройство (например, 160 – 230 В).

Самым ответственным моментом является расчет суммарного энергопотребления всех приборов и оборудования, питаемых от электрической сети. Ориентировочные показатели представлены в таблице:

Название команды	Потребляемая мощность, Вт
Промышленное и строительное оборудование
кондиционер	1000 — 3000
компрессор	750 — 2800
циркулярная пила, циркулярная пила	750 — 1600, 1800 — 2100
электрический двигатель	550 — 3000
водяной насос, насос высокого давления	500 — 900, 2000 — 2900
дрель, перфоратор	400 — 800, 900 — 1400
электролобзик, электрорубанок	250 — 700, 400 — 1000
мясорубка	650 — 2200
Бытовая техника
телевидение	100 — 400
стиральная машина	1800 — 3000
фен, утюг	500 — 2000
тостер, кофеварка	700 — 1500
пылесос	400 — 2000
холодильник	150 — 600
духовка, микроволновка, электрочайник	1000 — 2000
компьютер	400 — 750
накопительный водонагреватель	1200 — 1500
мгновенный водонагреватель	5000 — 6000
обогреватель	1000 — 2400
электрические лампы	20 — 250

Более точную информацию о потреблении энергии вы найдете в инструкциях и технических паспортах используемого оборудования.

Теперь посчитаем, какая мощность стабилизации нужна для домашнего использования. Например, чаще всего в квартире постоянно работают: холодильник (600 Вт) + осветительные приборы (200 Вт) + обогреватель (2400 Вт) + компьютер (750 Вт). Суммарная мощность всех потребителей составляет 3950 Вт.

Внимание! Для электродвигателей в момент пуска увеличивается нагрузка на сеть, поэтому необходимо использовать стабилизатор с небольшим запасом мощности. Это касается холодильников, стиральных машин и другой техники с большими пусковыми токами. Поэтому следует выбирать стабилизатор напряжения с запасом по мощности не менее 20%.

Учитывать нужно не только мощность стационарных бытовых приборов, но и периодически включаемых, таких как чайник, тостер или пылесос. Допустим утюг (2000Вт) + микроволновка (2000Вт) + телевизор (400Вт) = 4400Вт могут работать одновременно с крупной бытовой техникой. Следовательно, это значение также необходимо добавить к общей мощности. Таким образом, мы получим максимальное значение потребляемой мощности для всех приборов: 3950 Вт + 4400 Вт = 8350 Вт.

При выборе стабилизатора на компанию схема расчета будет аналогичной, но необходимо учитывать следующее. Если планируется подключение оборудования с асинхронными двигателями, компрессорами или насосами, мощность оборудования должна быть в 3 раза больше номинальной мощности.

После этого определяем коэффициент изменения напряжения в сети. Для этого нам понадобятся данные, которые вы получили при измерении входного напряжения. Сравните это значение с таблицей:

Однофазное напряжение	130	150	170	210	220	230	250	270
Коэффициент отклонения	1,69	1,47	1,29	1,05	а	1,05	1,29	1,47

Точно так же можно определить коэффициент отклонения для трехфазной сети, только взять диапазон +/- 380 В.

Допустим, что напряжение в сети 150 В. Следовательно, коэффициент будет равен 1,47.

Умножаем максимальную суммарную мощность на коэффициент отклонения: 8350х1,47 = 12274,5 (Вт).

Поэтому вам необходимо приобрести стабилизатор мощностью не менее 12 кВт. Подойдет, например, модель Ресант АСН 12000/1 Ц или Ресант АСН 12000/1-ЭМ .

Наконец, нужно решить, насколько точная стабилизация напряжения будет нужна. Погрешность регулирования выходного напряжения указывается в процентах. Чем выше процент, тем ниже точность. Но для большинства устройств это не играет решающей роли. Для дома допустимо 8-10%. Чтобы проверить, каким требованиям должно соответствовать сетевое напряжение, ознакомьтесь с инструкциями к бытовой технике. Если там указано 220±3%, то нужен стабилизатор с соответствующей характеристикой.

Количество фаз

Стабилизаторы бывают однофазными (220 В) и трехфазными (380 В). Первые подходят для обычных бытовых нагрузок в квартирах, загородных домах и т д. Вторые предназначены для производственных цехов и крупных мастерских. Они защищают электропечи, насосы, сварочное оборудование и т д. Состоят из трех одинаковых однофазных стабилизаторов, соединенных в общую сеть.

Производительность

Все приборы с электродвигателем имеют максимальную и номинальную мощность. Первый показывает, сколько энергии потребляется при запуске, второй — во время работы. У некоторых устройств (например, холодильников и перфораторов) эти показатели сильно разнятся.

Чтобы стабилизатор справился с нагрузкой, нужно подобрать его по двум параметрам: суммарная и максимальная номинальная мощность для всех устройств. Лучше, чтобы у стабилизатора был запас энергии, так он не будет работать на пределе и не будет перегружаться. В среднем для квартиры и дачи достаточно 8000-10000 Вт. Такой стабилизатор вынесет холодильник, стиральную и посудомоечную машины, осветительные приборы и цифровую технику.

Обычно мощность указывается в паспорте устройства. Если его нет, можно опираться на приблизительные значения в таблице (но результат будет неточным).

Диапазон стабилизации

У каждого стабилизатора есть рабочий диапазон — максимальное и минимальное входное напряжение, которое устройство может скорректировать. Если напряжение выходит за допустимые пределы, стабилизатор отключит все устройства.

Чтобы правильно подобрать стабилизатор, нужно несколько дней измерять напряжение мультиметром. Лучше всего утром и вечером, когда нагрузка на сеть особенно высока.

Несколько полезных советов

• Качественный стабилизатор напряжения должен иметь систему защиты от перегрузки и короткого замыкания. Это залог долгой и безотказной работы. Некоторые модели могут быть оснащены системами самодиагностики и защиты от перегрева.
• При покупке обратите внимание на наличие гарантии. Как правило, для большинства устройств этот срок составляет 1 год. Компания Stihl предоставляет 2-летнюю гарантию на всю серию T и на некоторые стабилизаторы серии R. Она действительна, если устройство не имеет механических повреждений и не вскрывался корпус. В противном случае устройство не может быть отремонтировано бесплатно.
• Стабилизатор устанавливается по правилам, указанным в инструкции. Для подключения нужны качественные кабели, а кабель питания должен быть достаточно толстым.

Обзор моделей

Обзор современных стабилизаторов для дома проще сделать, сосредоточив внимание на преимуществах и недостатках различных образцов марки. Для этого были отобраны модели, представляющие такие компании-конкуренты, как «Ресанта», «Энергия», национальная разработка «Штиль», а также бренд под названием «Свен.

Классификацию стабилизаторов для дома возглавляет модель от производителя Ресант, выпускающего продукцию с отличным соотношением цены и качества. Устройства этой фирмы могут работать с нагрузкой различной величины (мощностью от десятков до сотен ватт). В ассортименте «Ресанты» много однофазных моделей релейного типа, но часто встречаются образцы с двойным преобразованием напряжения (инверторы). Недостатков у этой марки практически нет (кроме цены).

Вторую позицию в рейтинге занимает многопрофильная компания «Энергия», лишь недавно освоившая выпуск высококачественных стабилизаторов. Все модели этого производителя отличаются сбалансированным соотношением качества и цены и пользуются постоянным спросом у российских потребителей. К его преимуществам также можно отнести широкий выбор различных дизайнов.

Далее идет компания «Штиль», выпускающая бюджетные товары и модели средней ценовой категории, а также образцы премиум-класса. Особой популярностью пользуются электронные инверторы, не уступающие по своим возможностям современным источникам бесперебойного питания.

Последней в этом списке стоит финская компания Sven, продукция которой подходит как для дома, так и для работы в офисе. Цены на продукцию Финляндии вполне доступны для рядового пользователя при неизменно высоком качестве. Срок службы всех выпускаемых моделей, по заявлению производителя, составляет в среднем не менее 10 лет.

Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

Владельцы частных домов, строения которых значительно удалены от подстанции, чаще всего задумываются о покупке стабилизатора напряжения. Падение напряжения особенно заметно зимой и летом. В зимний период года работает электрическое отопление, а летом кондиционер. А если ваш дом находится в последних рядах подстанции, падение напряжения будет значительным.

В результате микроволновка и прочая бытовая техника не притягивается в дом. Вода в водонагревателе греется почти сутки, а светодиодные лампы мерцают или просто не горят. Все это работа плохого напряжения, и стабилизатор способен решить эту проблему, раз и навсегда.

Однако после покупки стабилизатора напряжения многие сталкиваются со следующими трудностями:

• Стабилизатор не зависит от нижнего порога напряжения. Следует знать, что в каждом стабилизаторе напряжения есть нижний и верхний порог отключения. Если напряжение на линии выше или ниже этого параметра, то стабилизатор не включится.

• Значительное падение мощности. Если напряжение слишком низкое, скажем, 160 вольт, регулятор не сможет согласовать его с 220 вольтами. Также значительно упадет мощность стабилизатора напряжения. Вместо заявленных 5 кВт стабилизатор отдаст ровно половину. Если на устройстве есть шкала зарядки, вы обязательно это заметите.

• Электричество в доме может отключаться постоянно. Это второй недостаток стабилизаторов. Ведь если параметры входного напряжения будут «критическими», то регулятор напряжения не сможет нормально работать. И если без него у вас есть хотя бы лампочки, то с установкой этого оборудования освещение и вовсе исчезнет.
• Проблема с машинами ввода. Если в доме стоят вводные автоматы на 16 ампер, а на стабилизаторе на 32 ампера, то могут быть проблемы с их частым отключением. По возможности необходимо заменить вводные машины на те, которые соответствуют заявленной нагрузке.

• Короткий срок хранения. Если качество электроэнергии все время оставляет желать лучшего, и оно почти всегда низкое, то стабилизаторы будут часто выходить из строя. Это будет происходить периодически — сгорит реле нагрузки или выйдет из строя плата управления из-за перегрева.

В целом покупка стабилизатора напряжения связана с преимуществами и недостатками, о которых также следует знать. Поэтому перед покупкой стабилизатора все правильно рассчитайте по нагрузкам или проконсультируйтесь со специалистом, имеющим опыт в этом вопросе.

Схемы подключения стабилизаторов

В зависимости от конструкции и исполнения стабилизатора способ подключения также может отличаться. Общий принцип тот же: к «входным» клеммам подключается источник питания, а к «выходным» клеммам подключается нагрузка.

Если стабилизатор маломощный, то он подключается к сети вилкой в ​​розетку. В корпусе самого устройства есть розетка, в которой уже стабилизировано напряжение — к ней подключается защищаемое устройство.

На мощных моделях, которые устанавливаются по всей квартире или дому, обычно имеется вилка для подключения и клеммная колодка со штырями и шпильками для соединения жил проводов или другие виды клемм (винтовые, рычажные и т.п.) и т.п.) . При этом клеммник обычно имеет контакт для заземляющего проводника, но не на всех моделях. Клеммы, куда подключается фаза в однофазных моделях всегда 2, они подписаны как L1 и L2, могут быть 2 или ноль.

Ниже представлены два варианта клеммников стабилизатора:

Схема подключения стабилизатора к однофазному вводному щитку будет выглядеть так:

Если у вас трехфазный ввод, то схема будет отличаться только количеством проводов, логика подключения остается неизменной. При этом, как именно подключать, зависит от самих стабилизаторов, многие модели имеют блочное исполнение, а колодки на каждую из фаз отдельные. Также можно использовать однофазный стабилизатор для каждой из фаз.

Вариант #1 — феррорезонансная схема

Для самостоятельного изготовления самый простой вариант схемы кажется первым пунктом в списке: феррорезонансная схема. Он работает с использованием эффекта магнитно-резонансной томографии.

Структурная схема простого стабилизатора, выполненного на основе дросселей: 1 — первый дроссельный элемент; 2 — второй дросселирующий элемент; 3 — конденсатор; 4 – сторона входного напряжения; 5 — сторона выходного напряжения

Конструкцию достаточно мощного феррорезонансного стабилизатора можно собрать всего из трех элементов:

1. Ускоритель 1.
2. Ускоритель 2.
3. Конденсатор.

Однако эта простота сопряжена с рядом недостатков. Конструкция мощного стабилизатора, собранного по феррорезонансной схеме, получается массивной, громоздкой и тяжелой.

Вариант #2 — автотрансформатор или сервопривод

Фактически речь идет о схеме, использующей принцип автотрансформатора. Преобразование напряжения осуществляется автоматически за счет управления реостатом, ползунок которого перемещает сервопривод.

В свою очередь сервопривод управляется сигналом, поступающим, например, от датчика уровня напряжения.

Принципиальная схема сервоприводного аппарата, сборка которого позволит вам создать мощный стабилизатор напряжения для дома или дачи. Однако этот вариант считается технологически устаревшим

Примерно по такой же схеме работает устройство релейного типа, с той лишь разницей, что коэффициент трансформации изменяется при необходимости подключением или отключением соответствующих обмоток с помощью реле.

Схемы такого типа уже кажутся технически более сложными, но в то же время они не обеспечивают достаточной линейности изменения напряжения. Допускается сборка реле или следящего устройства вручную. Однако разумнее выбрать электронную версию. Затраты труда и ресурсов примерно одинаковы.

Вариант #3 — электронная схема

Установка мощного стабилизатора по электронной схеме управления при широком ассортименте радиодеталей в продаже становится вполне возможной. Как правило, такие схемы собираются на электронных компонентах — симисторах (тиристорах, транзисторах).

Разработаны также различные схемы стабилизаторов напряжения, в которых в качестве ключей используются мощные полевые транзисторы.

Структурная схема модуля электронной стабилизации: 1 — входные клеммы устройства; 2 – симисторный блок управления обмотками трансформатора; 3 — микропроцессорный блок; 4 — выходные клеммы для подключения нагрузки

Сделать мощное устройство полностью под электронным управлением неспециалисту достаточно сложно, лучше купить готовое устройство. В этом случае опыт и знания в области электротехники незаменимы.

Этот вариант для самостоятельного изготовления целесообразно рассмотреть при наличии сильного желания построить стабилизатор, а также накопленного опыта электронщика. Далее в статье мы рассмотрим конструкцию электронного макета, пригодного для изготовления своими руками.

Подробные инструкции по сборке

Рассмотренная для самостоятельного изготовления схема является скорее гибридным вариантом, так как предполагает использование силового трансформатора в связке с электроникой. Трансформатор в данном случае используется из числа установленных в старых телевизорах.

Вот силовой трансформатор примерно необходимый для изготовления самодельной конструкции стабилизатора. Однако не исключен подбор других вариантов или намотка своими руками

Правда, в ТВ-приемниках, как правило, устанавливались трансформаторы ТС-180, тогда как стабилизатор требует не менее ТС-320 для обеспечения выходной нагрузки до 2 кВт.

Шаг #1 — изготовление корпуса стабилизатора

Для изготовления корпуса устройства подойдет любой подходящий короб на основе изоляционного материала: пластика, текстолита и т.п. Главный критерий – достаточность места для размещения силового трансформатора, электронной платы и других компонентов.

Также допустимо делать корпус из листов стеклопластика, скрепляя отдельные листы с помощью уголков или другим способом.

Допустимо выбрать корпус из любой электроники, подходящий для размещения всех рабочих элементов схемы самодельного стабилизатора. Также корпус можно собрать своими руками, например, из листов стеклопластика

Коробка стабилизатора должна быть оборудована пазами для установки переключателя, входных и выходных интерфейсов, а также других аксессуаров, предусмотренных схемой в качестве элементов управления или коммутации.

Под изготовленный корпус нужна опорная плита, на которой будет «лежать» электронная плата и закрепляться трансформатор. Пластина может быть изготовлена ​​из алюминия, но должны быть предусмотрены изоляторы для крепления электронной пластины.

Шаг #2 — изготовление печатной платы

Здесь вам нужно будет изначально спроектировать схему размещения и подключения всех электронных деталей согласно принципиальной схеме, кроме трансформатора. Затем лист фольгированного текстолита маркируется в соответствии с рисунком, а созданный след рисуется (печатается) на боковой стороне фольги.

Затем плата травится соответствующим раствором (инженеры-электронщики должны быть знакомы с методом травления платы).

Вы можете вполне доступно изготовить плату стабилизатора прямо в домашних условиях. Для этого нужно подготовить шаблон и набор инструментов для гравировки на текстолитовой бумаге

Полученную таким образом распечатку проводки зачищают, лужят и монтируют все радиодетали схемы с последующей пайкой. Так изготавливается электронная плата мощного стабилизатора напряжения.

В принципе, можно использовать сторонние услуги по травлению печатных плат. Эта услуга вполне доступна по цене, а качество «штампа» значительно выше, чем в домашнем варианте.

Шаг #3 — сборка стабилизатора напряжения

Плата, оснащенная радиодеталями, готовится к внешнему обклеиванию. В частности, из платы выходят внешние линии связи (проводники) с другими элементами (трансформатор, выключатель, интерфейсы и т.п

На опорной плите корпуса установлен трансформатор, к трансформатору подключены цепи электронной платы, а плата закреплена на изоляторах.

Пример самодельного, самодельного, релейного регулятора напряжения, помещенного в корпус изношенного промышленного прибора учета

Остается только подключить к схеме внешние элементы, закрепленные на корпусе, установить ключевой транзистор на радиатор, после чего собранная электронная конструкция закрывается корпусом. Регулятор напряжения готов. Вы можете начать настройку с дополнительных тестов.

Принцип работы и тест самоделки

Регулирующим элементом электронной схемы стабилизации является мощный полевой транзистор типа IRF840. Напряжение для обработки (220-250В) проходит через первичную обмотку силового трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD1 и поступает на сток транзистора IRF840. Исток этого же компонента подключен к отрицательному потенциалу диодного моста.

Принципиальная схема блока стабилизатора большой мощности (до 2 кВт), на основе которого успешно собирались и применялись различные устройства. Схема показала оптимальный уровень стабилизации при указанной нагрузке, но не выше

Часть схемы, в которую входит одна из двух вторичных обмоток трансформатора, состоит из выпрямительного диода (VD2), потенциометра (R5) и других элементов электронного регулятора. Эта часть схемы формирует управляющий сигнал, который поступает на затвор полевого транзистора IRF840.

В случае увеличения напряжения питания управляющий сигнал снижает напряжение затвора полевого транзистора, что приводит к замыканию ключа. Следовательно, ограничивается возможное повышение напряжения на контактах подключения нагрузки (ХТ3, ХТ4). Схема работает в обратном направлении при снижении сетевого напряжения.

Настройка устройства не представляет особой сложности. Здесь понадобится обычная лампа накаливания (200-250 Вт), которую необходимо подключить к выходным клеммам устройства (Х3, Х4). Также поворотом потенциометра (R5) регулируется напряжение на отмеченных клеммах до уровня 220-225 вольт.

Выключите стабилизатор, выключите лампу накаливания и включите прибор уже полностью заряженным (не выше 2 кВт).

Через 15-20 минут работы прибор снова выключают и контролируют температуру радиатора ключевого транзистора (IRF840). Если важен нагрев радиатора (более 75º), необходимо выбрать радиатор с большей рассеиваемой мощностью.

Если процесс изготовления стабилизатора показался вам слишком сложным и нерациональным с практической точки зрения, вы без проблем сможете найти и купить устройство заводского изготовления. Правила и критерии выбора стабилизатора на 220 В приведены в рекомендуемой нами статье.