Хочу затронуть тему стабилизаторов напряжения. Сейчас трудно представить себе жизнь без электричества. В каждом доме или квартире, помимо освещения, есть множество разных бытовых электрических приборов. Для правильной и долговечной их работы требуется нормальное постоянное напряжение. В нашей жизни, зачастую, происходят перепады напряжения в сети. Большая часть бытовой техники может выдерживать кратковременные скачки, но регулярные колебания напряжения резко сокращают ее срок службы и, хуже того, могут привести к поломке. Предотвратить эти неприятности может стабилизатор напряжения.
Но как правильно выбрать, какой стабилизатор вам нужен? И нужен ли стабилизатор вообще?
В этой статье, на примере моего дома, я хочу помочь вам правильно рассчитать необходимую мощность стабилизатора, и помочь его выбрать.
Просто так, на всякий случай, стабилизаторы напряжения ставить не стоит. Вы точно должны знать, для какой цели вы их хотите поставить. Мы прожили 20 лет в Подмосковье в своем доме без стабилизаторов напряжения. Отключения электричества там были, но скачков напряжения не было, вся электроприборы и бытовая техника работала исправно. Поэтому стабилизаторы напряжения были не нужны. (Если напряжение вашей сети не падает ниже 200 В, то тревогу можно не бить, а если оно часто ниже и постоянно скачет, то нужно обратить на это внимание и подумать об установке стабилизатора.)
Сейчас мы живем в станице, где скачки напряжения происходят довольно часто, и они большие. Здесь без стабилизаторов не обойтись. Особенно сильно напряжение падает зимой. У многих соседей сгорела бытовая техника.
У нас стоит временно стабилизатор напряжения полная мощность которого 3000 ВА. Его хватало нам на телевизор, холодильник, посудомоечную машинку. Сейчас техники в доме прибавляется, и встает вопрос о покупке нового, более мощного стабилизатора напряжения. Как и какой нам выбрать?
В дом заведены три фазы по 5 кВт, суммарно 15 кВт. Поэтому можно установить один трехфазный стабилизатор или три однофазных. Мы решили ставить однофазные стабилизаторы по мере их необходимости на каждую фазу. Покупать сразу на три фазы накладно по деньгам.
Теперь нужно определить, какие стабилизаторы по мощности нам нужны. Полная мощность стабилизатора измеряется в вольт-амперах (ВА). Этот параметр определяет, какую нагрузки можно подключить к стабилизатору. Полная выходная мощность должна покрывать мощность всех подключенных к нему приборов с запасом в 20–30%.
На каждой фазе у нас стоит вводной автомат мощностью 25 А. Это значит, у нас есть ограничения по мощности 25А х 220В = 5500 ВА. Можно взять стабилизатор 5500 ВА или немного с запасом 8000 ВА. Немного с запасом берем потому, что стабилизатор, работающий не на полной нагрузке, прослужит дольше. Смысла брать еще мощнее нет, так как вы все равно не получите мощность большую, чем позволит вам вводной автомат (высокие пусковые токи более мощного стабилизатора будут выбивать автомат).
При расчете полной мощности нагрузки следует иметь в виду, что та мощность (в Ваттах), которая указана в паспорте на электроприбор является активной мощностью, т.е. выделяющаяся в виде тепла или света. Нагревательные приборы и лампы накаливания имеют полную мощность, равную активной.
Электроприборы, содержащие в себе электродвигатели или трансформаторы, создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку. Для расчета полной мощности таких приборов следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (указывается обычно в технической документации «cos(φ)»). Если в технической документации этих данных нет, то его можно принять 0.7 - 0.8.
Чтобы никого не запутать, рассмотрим на небольшом примере.
Возьмем условно потребителей
верхний свет- 150 Вт = 150 ВА
компьютер 400 Вт = 400 ВА
телевизор 300 Вт = 300 ВА
электрический чайник 1500 Вт = 1500 ВА
стиральная машина (есть электродвигатель) 1500 Вт / 0.7 = 2142 ВА
холодильник ( есть компрессор) 700 Вт / 0.7 = 1000 ВА
Суммируем 150 + 400 + 300 + 1500 + 2142 + 1000 = 5 495 ВА. Добавляем запас 30% и получаем 7150 ВА.
Для того, чтобы подключить вышеперечисленные электроприборы, нам нужен стабилизатор мощностью не менее 7150 ВА.
Теперь нужно посчитать соответствует ли данная мощность стабилизатора напряжения пусковой мощности этих потребителей. Для этого полную мощность каждого подключаемого к стабилизатору электроприбора нужно умножить на пусковой коэффициент, взяв его из паспорта электроприбора или из таблицы
Смотрим какая пусковая мощность у самого мощного потребителя, у стиральной машины 2142 х 3 = 6426 ВА.
Делаем вывод, что стабилизатор мощностью 7150 ВА и выше, нам подходит.
Пусковые токи суммировать не надо, потому что они не действуют одновременно. Для их учета можно взять самый мощный электроприбор. В нашем примере это стиральная машина с пусковым током 6426 ВА. Ее пусковой ток меньше, чем выбранный нами стабилизатор мощностью 7150 ВА. Иногда, когда выключается полностью электропитание, то при его включении обратно, одновременно включаются все электроприборы. Такое включение плохо сказывается не только на стабилизаторе, но и на электропроводке. В подобных случаях, при отключении электричества, лучше выключить все электроприборы. Потом, когда электричество будет снова восстановлено, включать электроприборы поочередно.
При выборе стабилизатора по мощности также нужно учитывать , что при пониженном входном напряжении выходная мощность стабилизатора уменьшается. При понижении входного напряжения до 170В мощность падает на 30-50% в зависимости от вида и КПД стабилизатора. В инструкции к стабилизаторам данные параметры указаны, часто это сделано в виде графика.
После того, как будет произведен расчет необходимой мощности стабилизатора, предстоит не менее сложный выбор по типу его работы.
В зависимости от того, как стабилизатор корректирует входное напряжение, различают четыре основных типа:
- релейный,
- электромеханический,
- электронный,
- инверторный.
Релейные стабилизаторы. Это одни из самых дешевых моделей, которые чаще всего применяются при бытовом использовании. Конструкция включает трансформатор с несколькими отводами входной или выходной обмотки, коммутируемыми силовыми реле. При выходе входного напряжения за установленные границы, электроника включает соответствующее реле, превращая трансформатор в понижающий или повышающий.
К преимуществам релейных устройств относится доступная цена, возможность двукратной кратковременной перегрузки. Однако применение силовых реле накладывает существенные ограничения:
- низкая скорость срабатывания до 20–30 мс, из-за чего стабилизатор не способен среагировать на резкую просадку или скачок,
- невысокая точность из-за ограниченного числа ступеней,
- шумность. При переключении реле делают характерные и достаточно громкие щелчки,
- малый срок службы, особенно, если стабилизировать напряжение устройству приходится часто.
Электромеханические (сервоприводные) стабилизаторы. Регулируют напряжение с помощью сервопривода, который плавно двигает щётки по обмотке автотрансформатора. Из-за такой «механики» он работает тише релейного и даёт более точное напряжение на выходе.
Электромеханические модели отличаются плавностью и точностью регулировки. Выходной сигнал получается приближенным к идеальной синусоиде. Помимо этого такие стабилизаторы работают тише и способны выдержать кратковременные перегрузки до 200%.
Электромеханические стабилизаторы имеют ряд минусов:
- быстрый износ токосъемника, который часто находится в движении;
- низкая скорость переключения, поскольку токосъемнику приходится проделывать достаточно большой путь по обмотке;
- чувствительность к пыли, которая может привести к нестабильной работе токосъемника;
- более высокая стоимость по сравнению с релейными устройствами.
Электронные (симисторный и тиристорный) стабилизаторы.
Оба типа работают по схожему принципу: переключают обмотки трансформатора с помощью полупроводниковых ключей — тиристоров или симисторов. Благодаря отсутствию механических компонентов такие стабилизаторы работают бесшумно, не подвержены износу и реагируют на перепады напряжения быстрее, чем релейные или электромеханические модели.
Преимущества:
- быстродействие — полупроводники могут отреагировать всего за 20 мс;
- низкий уровень шума;
- высокая точность стабилизации — отклонения не превышают 5%;
- высокий коэффициент полезного действия: даже при небольшом входном напряжении они могут выдавать ток с заданными параметрами;
- широкий диапазон входного напряжения;
- способность выдерживать большие перегрузки в сети.
Общим недостатком у тиристорных и симисторных моделей специалисты называют ступенчатость изменения напряжения, в результате чего сигнал на выходе не синусоидный.
Большим минусом данного типа стабилизаторов напряжения является высокая цена.
Инверторный стабилизатор. Не просто корректирует напряжение, но и полностью преобразует его в несколько этапов: сначала устраняет помехи и искажения в сети, а затем чистый постоянный ток подаётся на инвертор, который снова преобразует его в переменный. Благодаря своему принципу работы, он быстро реагирует на перепады и подходит для чувствительной техники.
Преимущества:
- непрерывность стабилизации за счет накопления электричества в конденсаторе;
- устойчивая работа даже при резких скачках напряжения;
- высокая точность стабилизации — отклонения обычно не превышают двух-трех процентов;
- низкий уровень шума за счет отсутствия подвижных частей;
- идеальная синусоида на выходе за счет инвертора.
Недостатки:
- высокая стоимость в сравнении с релейными электронными и электромеханическими стабилизаторами,
- чувствительность к высоким перегрузкам — недопустимы скачки напряжения более чем на 25–50% в течение нескольких секунд.
Располагая такой информацией, вам будет легче определится с выбором стабилизатора напряжения. Про себя могу сказать некоторые личные соображения. Если есть финансовая возможность приобрести электронный или инверторный стабилизатор, то это будет очень хороший выбор. Но я буду приобретать для себя электромеханический стабилизатор напряжения. Главным показателем для меня будет являться цена/качество. Я давно использую сам и установил такие стабилизаторы на многие системы фильтрации воды и котлы отопления своим клиентам. Некоторые из них сломались, но свою функцию защиты оборудования выполнили. Цена на них в 3-4 раза ниже электронных и инверторных стабилизаторов. Вот и сейчас уже 4 года у нас работает в жестких условиях электромеханический стабилизатор. Как видно на первом фото, падение напряжения до 150 В, он выдерживает, хотя при таких скачках, лучшим решением будет отключить всю электротехнику от электросети.
Желаю всем постоянного хорошего напряжения в ваших электросетях!