Принцип работы
Основная задача стабилизатора напряжения — приблизить напряжение в вашей электросети, после стабилизатора, к стандартному значению 220 В. Как это достигается? Все типы стабилизаторов регулируют выходное напряжение за счет изменения входного тока и мощности: при пониженном входном напряжении стабилизатор повышает ток и снижает допустимую мощность на выходе, а при повышенном напряжении — наоборот.
Простой пример: допустим, номинальная мощность стабилизатора на входе — 5 кВт, и есть стабильная нагрузка, например чайник мощностью 2000 Вт. При входном и выходном напряжении 220 В ток на входе и выходе составляет около 9,1 А.
Рассмотрим ситуацию, когда на входе пониженное напряжение — 180 В. В этом случае стабилизатор производит переключения в зависимости от типа и добивается того, чтобы при стабильной нагрузке 2 кВт ток на входе вырос до 11,1 А, а на выходе напряжение оставалось 220 В при токе 9,1 А.
При пороговом входном напряжении, например 90 В, стабилизатор мощностью 5,5 кВт сможет выдать на выходе не более 2,25 кВт при токе 10,2 А. На входе при этом ток достигает предельных 25 А и мощности 5 кВт.
Если же напряжение на входе повышенное, например 290 В, то при нагрузке 2 кВт на выходе, ток на входе будет около 6,9 А. Однако в этом режиме стабилизатор работает гораздо тяжелее и ограничен выходным автоматическим выключателем на 25 А и 5 кВт, что не позволяет "условно увеличить мощность на входе".
Так же предлагаю подробно изучить тему о рекомендованных схемах подключения релейных и инверторных стабилизаторов: "Схемы. Как подключить стабилизатор в доме Релейный или Инверторный"
Виды стабилизаторов напряжения
Релейные стабилизаторы напряжения
Используют электромеханические реле для переключения отводов трансформатора, регулируя напряжение ступенчато с умеренной скоростью реагирования. Такие стабилизаторы просты, недороги и широко применяются для техники с низкой чувствительностью.
Принцип их работы основан на том, что внутри установлен трансформатор с большим количеством обмоток как для понижения, так и для повышения номинального напряжения. Выводы трансформатора переключаются с помощью ступеней в виде реле. Сегодня распространены стабилизаторы этого типа с широкими диапазонами выравнивания — от 90 В до 290 В.
Как это работает: контроллер отслеживает напряжение 220 В, и если все в норме, трансформатор работает напрямую. Сеть может плавно колебаться от 200 В до 230 В без переключений. Как только напряжение на входе снижается до 199 В, стабилизатор безразрывно переключает одну ступень вниз, и на выходе получается 199 В + 30 В = 229 В. Одна ступень равна 30 В.
Аналогично, если напряжение на входе достигает 231 В, стабилизатор безразрывно переключает одну ступень вверх, и на выходе получается 231 В - 30 В = 201 В.
По моему личному опыту, это лучший бытовой вариант стабилизатора для покупки: цена умеренная, для трехфазной сети можно устанавливать любой стабилизатор в любую фазу и на любой участок цепи, независимо от производителя и мощности. Не требует разделения нулевого проводника, обладает простой конструкцией и даже при поломках — легко ремонтируется. Имеют самые широкие рабочие приделы. Имеются как трехфазные, так и однофазные модели.
Основные минусы: имеются постоянные плавные колебания выходного напряжения в пределах 200 В - 230 В, это не критично для приборов, но не приятно, к примеру насос качает то сильнее то слабее. Такие стабилизаторы шумные — гудят, щелкают, при работе на пределе греются и запускают вентиляторы. Главное — не покупать модели без вентиляторов, так как естественного охлаждения недостаточно — это просто маркетинговый ход.
Сервоуправляемые стабилизаторы (латорные)
Управляются серводвигателем, который плавно регулирует положение движка автотрансформатора, обеспечивая точность ±1-3%. Подходят для чувствительной и промышленной техники с плавным изменением выходного напряжения.
Принцип: контроллер отслеживает напряжение 220 В, и если все в норме, трансформатор работает напрямую. Когда сеть начинает колебаться в пределах ±5 В, ползунок автотрансформатора плавно «догоняет» по обмоткам напряжение, приближая его к 220 В.
Преимущества: в отличие от релейных, отсутствуют постоянные плавные колебания выходного напряжения в пределах больше 5 В, поэтому приборы работают на действительно стабильном напряжении. Для трехфазной сети можно устанавливать любой стабилизатор в любую фазу и на любой участок цепи, независимо от производителя и мощности. Также не требуется разделение нулевого проводника. Имеются как трехфазные, так и однофазные модели.
Основные минусы: самый главный минус — скорость переключения. Такой стабилизатор может не успевать за резкими и большими колебаниями напряжения, что приводит к кратковременному «провалу», который позже плавно компенсируется. Относительно быстро изнашивается ползунок автотрансформатора. Эти стабилизаторы шумные — гудят, жужжат, а при работе на пределе греются и включают вентиляторы.
Статические (инверторные) стабилизаторы напряжения
Работают на основе силовых электронных конвертеров, например, с использованием IGBT транзисторов. Очень точная и быстрая стабилизация, без движущихся частей. Компактны, надежны, подходят для высокоточных применений.
Инверторные стабилизаторы работают по принципу двойного преобразования: сначала переменное напряжение выпрямляется в постоянное, а затем снова инвертируется в переменное с заданными параметрами. Вторичная цепь инвертирования не реагирует на происходящее в цепи до выпрямления, что обеспечивает независимость выходного напряжения от качества входного. На выходе напряжение выравнивается с помощью IGBT-транзисторов до точного, стабильного и регулируемого значения.
Современные инверторные стабилизаторы отличаются легкостью, компактностью и полной электронной начинкой. Однако у них есть важная особенность: каждый инвертор является собственным источником питания, поэтому при подключении после стабилизатора у каждого источника питания своя фаза и свой ноль. Это означает, что инверторные стабилизаторы «не любят соседей» — если подключить стабилизаторы от разных производителей или разной мощности, они могут мешать друг другу и не работать корректно.
Для трехфазной сети рекомендуется сразу устанавливать либо три одинаковых однофазных стабилизатора, либо один большой трехфазный. При использовании трех однофазных стабилизаторов необходимо обеспечить раздельные нулевые проводники от каждого из них до потребителей, не допуская их объединения, иначе стабилизаторы могут отказаться работать. Общий ноль допустим только у трехфазного стабилизатора.
Преимущества: Высокая точность стабилизации (±1%) и быстрота реакции. Отсутствие движущихся частей — высокая надежность и долгий срок службы.Компактность и бесшумность (за исключением моделей с вентиляторным охлаждением). Идеально подходят для высокочувствительной техники.
Недостатки: Более высокая стоимость по сравнению с другими типами стабилизаторов. Сложная электронная схема и дорогой ремонт. Малый диапазон регулировки напряжения по сравнению с электромеханическими аналогами. Необходимость разделения нулевого проводника при использовании трех однофазных стабилизаторов. Капризность к несовместимым устройствам и невозможность работы при минусовых температурах.
Феррорезонансные стабилизаторы постоянного напряжения
Достаточно редко используются в бытовых условиях из-за своих больших габаритов. Принцип работы основан на использовании цепи с ферромагнитным материалом, в которой индуктивность зависит от величины приложенного напряжения. В трансформаторах магнитные сердечники взаимодействуют так, что один находится в состоянии насыщения, а другой — нет. Вместе с конденсатором это формирует резонансный контур, который стабилизирует выходное напряжение практически без задержек, быстро реагируя на перепады входного напряжения и сглаживая кратковременные провалы и пики.
Преимущества: Высокая стабильность выходного напряжения. Быстрая реакция на изменения входного напряжения. Надёжная работа при различных внешних условиях (температура, влажность). Долговечность и простота конструкции.
Недостатки: Зависимость стабилизации от частоты питающей сети. Несинусоидальная форма выходного напряжения. Чувствительность к типу нагрузки. Значительный вес и большие габариты по сравнению с современными электронными стабилизаторами. Высокая цена.
Заключение
Выбор стабилизатора напряжения зависит от требуемой точности регулировки, условий эксплуатации, бюджета и важности надёжной защиты подключаемого оборудования. Для бытовых целей популярны релейные и сервоуправляемые модели за доступность и универсальность, а для чувствительной техники — статические (инверторные). Феррорезонансные стабилизаторы подходят для специфических задач с высокой надёжностью, но уступают в удобстве и размеру современной электронике.
Так же более высокой защитой электроприборов обладает такой прибор как Источник бесперебойного электроснабжения. Он представляет собой современное электронное устройство, и несет в себе не только функцию стабилизации напряжения, но и имеет возможность удержания напряжения на выходе за счет наличия аккумуляторных батарей. Предлагаю ознакомится с этой темой в статье: «Виды Источников бесперебойного питания». А так же если все же напряжение пропало, и пока разряжается ИБП, должен завестись резервный источник питания – электрогенератор, рассмотрим это в статьях: «Как выбрать хороший генератор для дома?» и «Как правильно подключить однофазный генератор к дому».
Дорогие друзья! Подписывайтесь на мой канал https://dzen.ru/id/68fde4890eb047055df49147?share_to=link Всегда рад новой аудитории.