Нестабильное напряжение — одна из основных проблем жителей сельской местности и владельцев загородных домов. Из-за постоянных повышений/понижений напряжения выходит из строя бытовая техника, горят двигатели в холодильниках, котлах и насосах, перегорают лампочки, в том числе энергосберегающие. Да и в городах нередко возникает похожая проблема. В этом случае вариант один — обзавестись стабилизатором напряжения. Но чтобы его работа была эффективной, нужно сделать правильный выбор. Давайте попробуем вместе разобраться в этом вопросе.
По типу
Современные стабилизаторы напряжения по методу стабилизации можно разбить на четыре вида:
- феррорезонансные;
- релейные;
- электромеханические (электродинамические);
- полупроводниковые.
Давайте рассмотрим каждый вид и его особенности более подробно.
Феррорезонансные
Во времена СССР это был, пожалуй, самый распространенный вид стабилизаторов переменного напряжения. Сегодня он не так популярен, хотя некоторые производители его выпускают. Феррорезонансный стабилизатор состоит из двух дросселей: с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и насыщенным, а также конденсатора. Особенность насыщенного дросселя в том, что напряжение на нем мало изменяется при изменении тока через него, так как его ферромагнитный сердечник периодически насыщается. Подбором параметров дросселей и конденсаторов можно обеспечить стабилизацию напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах.
К достоинствам конструкции можно отнести безобрывную регулировку напряжения, высокое быстродействие и хорошую точность стабилизации — до 3%. Кроме того прибор имеет простую конструкцию и если его не перегружать, то он будет работать десятилетиями. Что касается недостатков, то это зависимость стабилизированного напряжения от частоты сети, искажение синусоиды на выходе, чувствительность к виду нагрузки, большой вес на единицу выходной мощности.
Релейные
Сегодня этот тип достаточно популярен. Стоит он относительно недорого, и со своей задачей, в принципе, справляется. Устройство состоит из автотрансформатора с дополнительными обмотками и отводами, коммутационных реле и блока управления.
Блок управления измеряет входное напряжение и в зависимости от его величины при помощи реле подключает или отключает нужное количество обмоток трансформатора таким образом, чтобы выходное напряжение оставалось в норме. Недостаток такой схемы — обрыв фазы в момент переключения на время от 0,2 до 0,5 с. В принципе, для техники это не существенно, а вот лампочки будут мигать.
Еще один недостаток — не особо высокая точность стабилизации и ступенчатая регулировка выходного напряжения. Обычно величина ступени составляет 5-15 В в зависимости от их числа. К плюсам можно отнести чистую синусоиду на выходе, что не может не радовать приборы с электродвигателями.
Важно! Контроллер современных релейных стабилизаторов высокого класса учитывает время срабатывания и отпускания реле. В таких устройствах время обрыва составляет десятки миллисекунд.
Электромеханические
Этот вид стабилизаторов представляет собой тороидальный автотрансформатор, на котором размещен сервопривод с токосъемной щеткой. Контроллер измеряет входное напряжение и в зависимости от его величины при помощи привода передвигает щетку по обмотке автотрансформатора так же, как это делается вручную в лабораторных автотрансформаторах — ЛАТРах.
К достоинствам вида можно отнести высокую точность стабилизации и чистую синусоиду на выходе. Недостаток — малое быстродействие, которое при резких и сильных скачках напряжения для некоторых типов электроприборов может стать фатальным. Ну и механика, само собой не так долговечна и надежна как электроника. Хотя производитель этого вида стабилизаторов и заверяет, что их изделие не нуждается в обслуживании, по уму за состояние мотора стоит следить иначе он может отказать в самый неподходящий момент.
Полупроводниковые
Принцип работы этого вида стабилизаторов тот же, что и релейного. Существенное отличие — вместо реле используются электронные ключи. Как правило, это симисторы. Именно поэтому этот вид приборов нередко называют симисторным.
К достоинствам этого вида можно отнести высокое быстродействие, что обеспечивает практически безобрывную регулировку. Ну и на выходе мы получаем чистую синусоиду. Что касается точности регулирования, то она, как правило, выше, чем у релейных за счет большего числа ступеней и у продвинутых моделей может достигать 2%. Кроме того в доме ничего не гудит (феррорезонансный и электромеханический вид) и не щелкает (релейный стабилизатор).
Выбор мощности
Один из главных параметров. Для того, чтобы правильно выбрать прибор по этому параметру необходимо посчитать суммарную мощность всех электроприборов в доме, как если бы они были включены одновременно. Разбейте их на две группы — с электродвигателями и без. Мощность группы с электродвигателем разделите на 0.7 — это средняя поправка на реактивную мощность. Суммируйте мощности групп, и вы получите общую потребляемую мощность электроприборов вашего дома. Добавьте в запас и на пусковые токи 25-30% и вы получите необходимую мощность стабилизатора. Тут стоит заметить, что существуют стабилизаторы, к примеру, бренд SUNTEK, которые адаптированы под пусковые токи. Тем не менее, 30% запаса необходимы и им, что бы вам не говорил продавец.
На заметку. Электроприборы, которые имеют в своем составе импульсные блоки питания, тоже имеют реактивную составляющую. Многие из них оснащаются специальными корректорами реактивной мощности (функция PFC), но не все. Поэтому имеет смысл тот же ПК отнести к группе приборов с двигателем. Много, как говорится, не мало.
Есть и другой вариант расчета мощности. Посмотрите, на какой ток рассчитан ваш вводной автоматический выключатель. Умножьте его номинальный ток на напряжение сети, и вы получите мощность, которую этот автомат выдержит без отключения. К примеру, автомат с номинальным током 25 А при напряжении сети 230 В может обеспечить нагрузку мощностью 25 х 230 = 5 700 Вт или 5.7 кВт. Добавьте те же 20-30% и получите необходимую мощность стабилизатора. Мощнее брать не стоит — деньги на ветер. Более подробно о переводе ампер в ватты и наоборот вы можете прочесть в статье «Сколько Ватт в одном ампере».
И еще один важный момент. При низком входном напряжении выходная мощность стабилизатора уменьшается. К примеру при входном напряжении 170 В мощность прибора может уменьшиться на 30-50% в зависимости от КПД устройства. Если в вашем доме постоянно заниженное напряжение, то возьмите запас 50%.
Дополнительные функции
Встроенный вольтметр. Очень полезной может оказаться функция индикации величины выходного напряжения. Другими словами — встроенный вольтметр. С его помощью вы можете оперативно узнать какой величины напряжение подается на ваш и приборы. Некоторые модели имеют два измерительных прибора — на входе и на выходе.
Функция Bypass. Обычно этой функцией оснащаются приборы большой мощности (чаще от 3 000 кВт). Суть ее заключается в обходе блока стабилизации и подачи входного напряжения сразу на выход. Функция будет полезна, к примеру, в случае, если напряжение опустилось ниже уровня, которое способен «вытянуть» стабилизатор. В этом случае вы можете иметь хотя бы то, что есть. Ведь те же 110 В вполне устроят ПК, но вытянуть их до нормы смогут далеко не все стабилизаторы.
Задержка включения. Весьма полезная функция. Если сетевое напряжение пропало, а потом «свет» включили, то стабилизатор с такой функцией подает напряжение на нагрузку с некоторой задержкой. Это позволяет избежать проблем с переходными процессами в сети в момент подачи в нее напряжения. Существуют приборы с предустановленной задержкой (обычно 10-30 с), а есть такие в которых время задержки можно выставить самостоятельно.
На заметку. Как правило, время до включения стабилизатора в работу индицируется на индикаторе вольтметра в виде обратного отсчета. После подачи напряжения на выход индикатор снова отображает величину выходного напряжения.
Адаптация под пусковые токи. Некоторые бренды, как я замечал выше, могут выдерживать кратковременные перегрузки длительностью до 1-2 сек. Если у вас много приборов с большой реактивной составляющей (обычно электродвигатели), то такая функция будет нелишней.
Выключение по перегрузке. Весьма полезная функция. Стабилизатор отключит выходное напряжение при его перегрузке или по короткому замыканию на выходе. Обычно эта функция реализуется при помощи обычных «автоматов» соответствующего номинала, встроенных в прибор.
Ну и в завершение хотелось бы заметить, что большинство современных электроприборов может работать в очень широком диапазоне питающих напряжений. К примеру, блок питания для ПК, шильдик которого изображен ниже, может нормально работать при напряжении от 100 до 240 В. Едва ли ему потребуется внешний стабилизатор.
Если в вашем доме таких приборов много, то их можно питать напрямую, а стабилизатор использовать только для «капризных» устройств. Это позволит существенно сэкономить на мощности, а значит и на финансах.
