Стабилизатор напряжения что такое. Полезная информация о стабилизаторах. В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения

Стабильное напряжение технике не повредит

Каждый год в период зимы и лета наша электросеть начинает работать с перебоями, даже если это не ощущается. Зимой - в период активного пользования электроприборами и средствами для дополнительного обогрева. Летом - в период дождей и гроз. В такие периоды регулярно происходят скачки напряжения. Несмотря на то, что напряжение в наших розетках должно равняться 220 вольтам, а частота - 50 Гц, реальная ситуация не всегда соответствует норме. От стабильного напряжения напрямую зависит, как долго прослужат вам ваши электрические приборы. Именно поэтому огромной популярностью обладают стабилизаторы напряжения. Они представляют собой электронно-механические устройства, преобразовывающие электрическую энергию, благодаря чему на выходе она соответствует всем нормам. Однако недостаточно просто сходить и купить стабилизатор, необходимо сначала определиться с выбором подходящего прибора. В этой статье мы расскажем о том, на какие параметры обращать внимание.

Стабильно ли ваше напряжение?

Определить, стабильно ли напряжение в помещении очень легко. Достаточно заметить, как часто у вас мигает лампа в светильнике. Если мигание заметить практически невозможно, то всё в порядке. Если же оно присутствует, то пора задуматься о стабилизаторе. Ещё вы можете проверить напряжение в розетке самостоятельно при помощи мультеметра. При чересчур резком скачке напряжения 70-80% техники может выйти из строя. Несмотря на то, что во многих современных приборах находятся встроенные предохранители, они не справляются с такой нагрузкой.

Фото: www.stabilizator-iek.ru

Главные критерии выбора

Значение напряжения

Сперва вы должны определиться с тем, для какого количества приборов будет трудиться стабилизатор напряжения. Будет это, к примеру, один газовый котел отопления или целый загородный дом. Важно узнать, какие значения напряжения у вашей сети, его номинал и максимум.

Наибольшую популярность имеет однофазный (220 В) стабилизатор - обычно он используется в городских квартирах. Ещё существуют трёхфазные (380 В) приборы - они используются в цехах производства и рассчитаны на большую нагрузку. Но если стабилизатор планируется устанавливать в загородном доме, то сеть может быть и однофазная, и трёхфазная. Определить это можно несколькими способами.

• Если жил в проводе, идущем в квартиру два или три; если на электросчетчике один мигающий светодиод; если автоматический переключатель в электрощите одно- или двухклавишный - вы пользуетесь однофазной сетью.
• Если жил в проводе минимум четыре; если мигающих светодиодов на счетчике целых три; если автоматический переключатель в щитке трех- или четырехклавишный - вам доступна двухфазная сеть.

Типы стабилизаторов напряжения

Существует несколько разновидностей стабилизаторов. Именно от типа зависит сложность производства прибора и его конечная стоимость.

• Релейный стабилизатор . На сегодняшний день самый популярный вид на территории РФ, вопреки своей небольшой цене. Можно отнести к классу автоматических трансформаторных стабилизаторов. Благодаря электромеханическим силовым реле, путем ступенчатого регулирования сети, он переключает обмотку автотрансформатора. увеличение или уменьшение напряжения на выходе в таком приборе происходит синхронно напряжению на входе. Одной из главных заслуг такого устройства является высокий темп стабилизации напряжения (порядка 20 мс).
• Ступенчатый стабилизатор напряжения почти аналогичен релейному. В нём переход трансформатора происходит с помощью тиристоров и симисторов. Вот именно поэтому на устройства такого типа распространяется большая гарантия от производителей - до 10 лет. Ещё этому способствует отсутствие механических делалей и, соответственно, износа.
• Электромеханический стабилизатор представляет собой вольтодобавочный трансформатор. Регулировка происходит с помощью поворотного щеточного контакта. Параметры щеточного узла определяют технические характеристики устройства - такие, как скорость обработки, провалы и всплески в напряжении. Однофазные электромеханические стабилизаторы для дома представляют собой, как правило, однощеточный узел, мощностью три тысячи вольт-ампер. Стабилизаторы из двух щеток из-за высокой стоимости не очень популярны. Периодически щетки придётся менять, а заодно чистить сам трансформатор, однако в домашних условиях это сделать не очень сложно. При относительно небольшой стоимости электромеханические приборы показывают высокую точность стабилизации и плавную регулировку напряжения. Приемлемо применение в тех условиях, когда напряжение меняется периодически и в одностороннем порядке. Идеальны для подключения к персональным компьютерам, бытовой, офисной технике. Такие стабилизаторы нельзя подключать к сварочным аппаратам, так как их конструкция не позволяет среагировать на чрезвычайно быстрые скачки в электросети. Соотношение цены и качества - самое лучшее.
• Более надёжными считаются электродинамические стабилизаторы - одна из разновидностей электромеханических. Вместо щеток в них встраиваются ролики, за счёт чего их износ почти исключён. Однако вместе с надежностью возросла и цена.
• Относительно недавно был представлен ещё один тип стабилизаторов - гибридный или, как его ещё называют, комбинированный . Отличие состоит в том, что в дополнение к электромеханике добавлена релейная часть. Она начинает свою работу тогда, когда напряжение в сети падает или поднимается до аномальных значений. К примеру, если напряжение в сети "плавает" в диапазоне от 144 до 256 В, то гибридный стабилизатор работает аналогично электромеханическому. Но стоит напряжению выйти за эти значения в пределы 105-280 В, как гибридное устройство возвращает его в нормальное состояние с погрешностью ±10%.
• Стабилизаторы двойного преобразования - достаточно дорогостоящие устройства, но в них есть ряд очень привлекательных возможностей. Такие стабилизаторы необходимо использовать совместно с высокочувствительными устройствами, мощность которых колеблется от 1 до 30 кВт. Обладают быстрым подключением, во время работы почти не шумят. Имеют на выходе широкий диапазон напряжения и минимальную погрешность. Работа такого устройства зависит от существующей нагрузки на электрооборудование. Нижний диапазон напряжения растет с 118 В до 160 В, когда нагрузки на электрооборудование поднимаются на 50% или 70% соответственно.
• Новая линейка в списке стабилизаторов - это приборы с широтно-импульсной модуляцией. Принцип их работы состоит в регулировании напряжения вышеназванной модуляцией. То есть, аналоговые фильтры, находящиеся на входе и выходе сети в устройстве, стабильно выравнивают все помехи в сети. Очень быстродейственный, точность корректировки - не ниже 99%. Такой стабилизатор помогает при сильных скачках электроэнергии, например, при сварочных работах. Как правило, такие устройства имеют небольшой размер и минимальную массу. Объясняется это тем, что тяжелые и крупные трансформаторы в них отсутствуют. Но и цена на них не маленькая. Без недостатков не обошлось - верхний порог на входе стабилизатора не превышает 245 В.
• Электромагнитный стабилизатор напряжения - это тот, регулировка напряжения на выходе которого происходит за счет регулирования магнитных потоков. Подмагничивание происходит за счет полупроводникового регулятора. Данный вид имеет много недостатков - таких, как гул при работе, узкий диапазон напряжения на входе, высокая чувствительность при переходе на частоты сети в 50 Гц.

Фото: electro.lg.ua

Что надо знать

Едва ли не первым делом вам нужно определиться с типом подключения стабилизатора. Вы можете подключить его сразу к сети у электрощита, дабы обезопасить всю технику. Либо возможно стационарное подключение домашнюю технику непосредственно к стабилизатору - прибор же просто подсоединяется к розетке.

Если у вас трёхфазная сеть, но все приборы однофазные, то необходимо брать три однофазных преобразователя. Но если в такой сети есть хотя бы один трехфазный прибор, то преобразователь должен быть только трехфазный. Это правило актуально для стабилизации всех электроприборов в доме, а не индивидуально для одного.

Выбирая стабилизатор, вы должны представлять, какая суммарная мощность ваших приборов будет подключена к нему, из этого параметра и будет выходить мощность вашего устройства. Прибавьте 20-30% к вышедшему значению, чтобы не произошло внештатной перегрузки.

Чтобы вам было легче определить, какая же суммарная мощность ваших устройств, вы можете воспользоваться нашей таблицей с примерными значениями.

Для уточнения мощности необходимо обратиться к инструкции вашего оборудования.

Самые популярные производители

Сегодня существует более десятка российских и зарубежных компаний, успешно производящих стабилизаторы напряжения. Продукты каждой из них отличаются по дизайну, производительности, типу питания и способу стабилизации. У каждой компании есть схожие по параметрам продукты. Но лишь во время использования их в деле мы узнаём как о плюсах, так, к сожалению, и о минусах. Некоторые компании уже потеряли квоту доверия, но остальные, благодаря качественной продукции, стараются держать марку.

Вот какие производители популярны в нашей стране у потребителей:

Российские бренды - Полигон , Норма М , Стабвольт , Каскад ;

Китайские бренды: Solby, Fnex , Sassin , Вольтрон , Вото ;

Западные бренды: Ortea , Orion .

Зарубежные бренды хотя и качественнее, но уступают по уровню спроса китайским и российским продуктам. Причина нелюбви российских потребителей кроется в ценах. Если отечественный продукт весьма неплох и значительно дешевле, то зачем переплачивать?

Фото: www.elvs.su

Распространённые ошибки покупателей

• Если в вашем доме напряжение хорошее, то нет смысла покупать стабилизатор для всего дома. Достаточно купить маленький аппарат, подключив к нему лишь очень чувствительные приборы.
• Чтобы не совершить ошибку при покупке стабилизатора напряжения, нужно знать все критерии для выбора устройства. Подойдя к этому вопросу ответственно, вы не будете сожалеть о сделанном выборе.
• Посоветуйтесь со специалистом или мастером по электрооборудованию. Установка стабилизаторов напряжения определённых типов требует профессионального контроля.

Важнейшими параметрами стабилизатора являются коэффициент стабилизации K ст, выходное сопротивление R вых и коэффициент полезного действия η.

Коэффициент стабилизации определяют из выражения K ст = [ ∆u вх / u вх ] / [ ∆u вых / u вых ]

где u вх, u вых - постоянные соответственно на входе и выходе стабилизатора; ∆u вх - изменение u вх ; ∆u вых - изменение u вых , соответствующее изменению ∆u вх.

Таким образом, коэффициент стабилизации - это отношение относительного изменения на входе к соответствующему относительному изменению на выходе стабилизатора.

Чем больше коэффициент стабилизации, тем меньше изменяется выходное при изменении входного. У простейших стабилизаторов величина K ст составляет единицы, а у более сложных - сотни и тысячи.

Выходное сопротивление стабилизатора определяется выражением R вых = | ∆u вых / ∆i вых |

где ∆u вых - изменение постоянного на выходе стабилизатора; ∆i вых - изменение постоянного выходного тока стабилизатора, которое вызвало изменение выходного напряжения.

Выходное сопротивление стабилизатора является величиной, аналогичной выходному сопротивлению выпрямителя с фильтром. Чем меньше выходное сопротивление, тем меньше изменяется выходное при изменении тока нагрузки. У простейших стабилизаторов величина R вых составляет единицы Ом, а у более совершенных - сотые и тысячные доли Ома. Необходимо отметить, что стабилизатор обычно резко уменьшает пульсации напряжения.

Коэффициент полезного действия стабилизатора η ст - это отношение мощности, отдаваемой в нагрузку Р н, к мощности, потребляемой от входного источника Р вх: η ст = Р н / Р вх

Традиционно стабилизаторы разделяют на параметрические и компенсационные.

Интересное видео о стабилизаторах напряжения:

Параметрические стабилизаторы

Являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного достигаются за счет применения электронных приборов с двумя выводами, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Рассмотрим схему параметрического стабилизатора на основе стабилитрона (рис. 2.82).

Проанализируем данную схему (рис. 2.82, а), для чего вначале ее преобразуем, используя теорему об эквивалентном генераторе (рис. 2.82, б). Проанализируем графически работу схемы, построив на вольт-амперной характеристике стабилитрона линии нагрузки для различных значений эквивалентного напряжения, соответствующих различным значениям входного (рис. 2.82, в).
Из графических построений очевидно, что при значительном изменении эквивалентного u э (на ∆u э), а значит, и входного u вх, выходное изменяется на незначительную величину ∆u вых.

Причем, чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона (т. е. чем более горизонтально идет характеристика стабилитрона), тем меньше ∆u вых.

Определим основные параметры такого стабилизатора, для чего в исходной схеме стабилитрон заменим его эквивалентной схемой и введем во входную цепь (рис. 2.82, г) источник напряжения, соответствующий изменению входного ∆u вх (на схеме пунктир): R вых = r д || R 0 ≈ r д, т.к. R 0 >> r д η ст = (u вых · I н) / (u вх · I вх) = (u вых · I н) / [ u вх (I н + I вх) ].

K ст = (∆u вх / u вх) : (∆u вых / u вых) Так как обычно R н >> r д Следовательно, K ст ≈ u вых / u вх · [ (r д + R 0) / r д ]

Обычно параметрические стабилизаторы используют для нагрузок от нескольких единиц до десятков миллиампер. Наиболее часто они используются как источники опорного в компенсационных стабилизаторах напряжения.

Компенсационные стабилизаторы

Представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора являются источник опорного (эталонного) (ИОН), сравнивающий и усиливающий элемент (СУЭ) и регулирующий элемент (РЭ).

Полезно отметить, что ООС охватывает два каскада - на операционном усилителе и на транзисторе. Рассматриваемая схема является убедительным примером, демонстрирующим преимущество общей отрицательной обратной связи по сравнению с местной.

Основным недостатком стабилизаторов с непрерывным регулированием является невысокий КПД, поскольку значительный расход мощности имеет место в регулирующем элементе, так как через него проходит весь нагрузки, а падение на нем равно разности между входным и выходным напряжениями стабилизатора.

В конце 60-х годов стали выпускать интегральные микросхемы компенсационных стабилизаторов с непрерывным регулированием (серия К142ЕН). В эту серию входят стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением, с регулируемым выходным напряжением и двухполярным и входным и выходным напряжениями. В тех случаях, когда через нагрузку необходимо пропускать ток, превышающий предельно допустимые значения интегральных стабилизаторов, микросхему дополняют внешними регулирующими транзисторами.

Некоторые параметры интегральных стабилизаторов приведены в табл. 2.1, а вариант подключения к стабилизатору К142ЕН1 внешних элементов - на рис. 2.85.


Резистор R предназначен для срабатывания защиты по току, а R 1 - для регулирования выходного напряжения. Микросхемы К142УН5, ЕН6, ЕН8 являются функционально законченными стабилизаторами с фиксированным выходным напряжением, но не требуют подключения внешних элементов.

Импульсные стабилизаторы в настоящее время получили распространение не меньшее, чем непрерывные стабилизаторы.

Благодаря применению ключевого режима работы силовых элементов таких стабилизаторов, даже при значительной разнице в уровнях входных и выходных напряжений можно получить КПД, равный 70 − 80 % , в то время как у непрерывных стабилизаторов он составляет 30 − 50%.

В силовом элементе, работающем в ключевом режиме, средняя за период коммутации мощность, рассеиваемая в нем, значительно меньше, чем в непрерывном стабилизаторе, так как хотя в замкнутом состоянии ток, протекающий через силовой элемент, максимален, однако падение на нем близко к нулю, а в разомкнутом состоянии ток, протекающий через него, равен нулю, хотя максимально. Таким образом, в обоих случаях рассеиваемая мощность незначительна и близка к нулю.

Малые потери в силовых элементах приводят к уменьшению или даже исключению охлаждающих радиаторов, что значительно уменьшает массогабаритные показатели. Кроме того, использование импульсного стабилизатора позволяет в ряде случаев исключить из схемы силовой трансформатор, работающий на частоте 50 Гц, что также улучшает показатели стабилизаторов.

К недостаткам импульсных источников питания относят наличие пульсаций выходного напряжения .

Рассмотрим импульсный последовательный стабилизатор

Ключ S периодически включается и выключается схемой управления (СУ) в зависимости от значения на нагрузке. на выходе регулируют, изменяя отношение t вкл / t выкл, где t вкл, t выкл - длительности отрезков времени, на которых ключ находится соответственно во включенном и выключенном состояниях. Чем больше это отношение, тем больше на выходе.

В качестве ключа S часто используют биполярный или полевой транзистор.

Диод обеспечивает протекание тока катушки индуктивности тогда, когда ключ выключен и, следовательно, исключает появление опасных выбросов на ключе в момент коммутации. LC-фильтр снижает пульсации на выходе.

Ещё одно интересное видео о стабилизаторах:

В нашей стране наверно не найдется ни одного человека, который так или иначе не сталкивался бы с перебоями в подаче электроэнергии. И если мигание лампочек еще можно как-то пережить, то выход из строя того же телевизора, стиральной машины или компьютера станет существенным ударом по бюджету. Тем более, что почти вся современная бытовая техника импортного производства, а они могут быть и уязвимыми к такому качеству электричества, которое есть в нашей стране, где скачки напряжения в диапазоне до 10% считаюсь вполне нормальными.

У большинства возникает резонный вопрос — каким образом изменить сложившуюся ситуацию и защитить себя от данных рисков? Ответ прост — необходимо приобрести напряжения, на основании мощности тех электрических приборов, которые будут подключаться в сеть в условиях городской квартиры. Однако, тут уже возникает следующий вопрос — как выбрать стабилизатор напряжения, чтобы эта покупка не была пустой средств? Чтобы в этом разобраться, необходимо рассмотреть все типы данных устройств, их основные преимущества и недостатки .