Как выбрать стабилизатор напряжения?

Как выбрать стабилизатор напряжения?

Напряжение в электрических сетях в силу тех или иных причин может отклоняться в довольно широком диапазоне. В результате электрооборудование работает не так как положено, находясь в критических условиях, рано или поздно выходит из строя.

Стабилизатор предназначен для регулирования напряжения, защиты оборудования от прыжков напряжения, сглаживания импульсных помех.

Стабилизатор можно устанавливать для стабилизации напряжения, как отдельного взятого оборудования, так и всего объекта в целом. Это зависит от конкретных требований и возможностей. Можно комбинировать защиту — для защиты всего объекта применять мощные стабилизаторы с небольшой точностью, а отдельные устройства дополнительно защищать с помощью высокоточных стабилизаторов или с помощью блоков бесперебойного питания. 

Однофазный или трехфазный?

Если у вас однофазная сеть и нет ни одного прибора, требующего подключения трех фаз, то выбор очевиден — это однофазный стабилизатор.

Если сеть трехфазная, очевидно, что при наличии хотя бы одного трехфазного потребителя потребуется трехфазный стабилизатор, но практика показала, что это не так. Гораздо дешевле и выгодней использовать три однофазных стабилизатора. Во-первых, в случае если хотя бы на одной из фаз исчезнет напряжение трехфазный стабилизатор отключит все оборудование, в том числе и однофазное.

Гораздо проще и дешевле установить реле отсечки непосредственно на трехфазное оборудования. Во-вторых, ни для кого не является секретом, что любое оборудования может выйти из строя. Если в трехфазном стабилизаторе выйдет из строя одна из секций — отключать и везти в ремонт необходимо весь блок. В результате все три фазы останутся незащищенными. Гораздо проще заменить один из однофазных стабилизаторов.

Мощность стабилизатора

Для выбора модели стабилизатора напряжения необходимой мощности, нужно рассчитать суммарную мощность, потребляемую нагрузкой — мощность стабилизатора должна быть на 30% больше. Так же учитывайте планы по приобретению — в доме или офисе могут появится кондиционеры, бойлеры, теплые полы, компьютеры, управляемые ворота — если предполагается приобретение, приобретайте стабилизатор напряжения с запасом по мощности, не забывая о дополнительных 30% сверху. 

Зависимость выходной мощности от входного напряжения

Так же необходимо обратить внимание на уменьшение мощности стабилизатора при падении напряжения в сети. Например, на стабилизаторе производитель может указать мощность 10 кВт. Это номинальная мощность — при входном напряжении 220 В. Если входное напряжение будет заниженным, например 140 В — то выходная мощность стабилизатора приблизительно будет около 5.5 кВт. Одни производители указывают минимальную мощность, другие — номинальную. Многие производители при проектировании стабилизаторов учитывают мощностные характеристики и в паспорте или руководстве по эксплуатации приводят таблицу зависимости выходной мощности стабилизатора от входного напряжения.

Мощность, потребляемую конкретным устройством, можно узнать из паспорта или инструкции по эксплуатации. Иногда потребляемая мощность вместе с напряжением питания и частотой сети указывается на задней стенке прибора или устройства.

При подсчете мощности, потребляемой устройством, следует учитывать так называемую полную мощность. Полная мощность — это вся мощность, потребляемая электроприбором, она состоит из активной мощности и реактивной мощности, в зависимости от типа нагрузки. Активная мощность всегда указывается в ваттах (Вт), полная — в вольт-амперах (ВА). Устройства — потребители электроэнергии зачастую имеют как активную, так и реактивную составляющие нагрузки.

Активная нагрузка — лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т. п. У этого вида нагрузки вся потребляемая электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (тепловую, световую и т. п.). У некоторых устройств данная составляющая является основной. Если их указанная потребляемая мощность составляет 1 кВт, для их питания достаточно стабилизатора мощностью 1кВА.

Реактивные нагрузки. Все остальные. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. Пример — устройства, содержащие электродвигатель, электронная, бытовая техника. Полная мощность в вольт-амперах и активная мощность в ваттах связаны между собой коэффициентом COS(Fi). На приборах, имеющих реактивную составляющую нагрузки, часто указывают их активную потребляемую мощность в ваттах и COS(Fi). Чтобы подсчитать полную мощность в ВА, нужно активную мощность в Вт разделить на COS(Fi). Если коэффициент не указан в данных, для грубого расчета COS(Fi)=0,7.

Пусковые токи. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. В случае, когда в состав оборудования входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве, например: кондиционер, водяной насос или станция, холодильник, морозильная камера, привод ворот — паспортную мощность этого устройства необходимо умножить на 3 (три), это позволит избежать перегрузки и отключения стабилизатора в момент включения устройства.

Рекомендуется приобретать стабилизатор с 30-40% запасом от потребляемой мощности нагрузки. Во-первых,  вы обеспечите щадящий режим работы стабилизатора, тем самым, увеличив его срок службы, во-вторых,  создадите резерв мощности для подключения нового оборудования, например, вы решите установить кондиционер, приобрести кофеварку или хлебопечку.

Точность стабилизации

Для выбора необходимой точности стабилизации напряжения необходимо определить допустимый разброс напряжений для питания защищаемого стабилизатором оборудования. Узнать требования к параметрам электропитания можно в инструкции по эксплуатации или в сервисном центре. Кроме этого, необходимо руководствоваться здравым смыслом — для защиты дорогой и сложной аппаратуры — вполне естественно будет установить высокоточные стабилизаторы с точностью +/- 3 В. Для защиты простых и недорогих устройств и осветительных приборов вполне достаточно стабилизатора с точностью стабилизации +/- 12 В.

Виды стабилизаторов

Латорные (сервоприводными) электромеханические стабилизаторы напряжения.

Стабилизаторы напряжения электромеханического типа (их еще называют сервоприводными или латорными стабилизаторами) представляют собой следящую систему с использованием электродвигателя, автотрансформатора и системы управления двигателем. Такие стабилизаторы позволяют непрерывно и плавно регулировать выходное напряжение. Форма напряжения на выходе стабилизатора не меняется. Это позволяет подключать приборы, в составе которых есть электродвигатели.

Стабилизаторы напряжения электромеханические используются в целях обеспечения защиты и стабильной работы различного оборудования в случаях изменения в широких пределах (150-250 В) питающего сетевого напряжения. Стабилизаторы могут применяться для электропитания промышленного, офисного, школьного, домашнего оборудования, а также оборудования для торговли, сельского хозяйства, бойлеров и автоматики котлов отопления.

Основные преимущества:

• форма выходного напряжения повторяет форму напряжения на входе;
• высокий КПД;
• высокоэффективная защита от превышения или понижения входного напряжения;
• широкий диапазон регулирования (150 - 250 В).

К основным недостаткам стабилизаторов такого типа можно отнести их повышенную шумность при работе и потребность в постоянном техническом, профилактическом обслуживании.

Основу схемы составляет автотрансформатор, намотанный на тороидальный ферромагнитный сердечник, который компенсирует изменение входного напряжения путем увеличения либо уменьшения коэффициента трансформации.

Блок управления и защиты A1 служит для контроля входного и выходного напряжения и формирования управляющего импульса для работы серводвигателя постоянного тока, который перемещает щеточный контакт по обмоткам автотрансформатора, изменяя его основные характеристики, тем самым, поддерживая выходное напряжение на уровне 220 В. Блок A1 контролирует критические значения напряжения, тока и температуры щеточного контакта и при необходимости отключает нагрузку от сети.

Тиристорные и симисторные стабилизаторы

Принцип стабилизации однофазных тиристорных (симисторных) стабилизаторов электрического напряжения основан на автоматическом переключении секций (обмоток) автотрансформатора (или трансформатора) с помощью силовых ключей – тиристоров. Тиристорные стабилизаторы широко используются в целях обеспечения защиты и стабильной работы различного оборудования в случаях изменения в широких пределах питающего сетевого напряжения. Тиристорные или симисторные стабилизаторы различаются по количеству секций (обмоток). В нашем ассортименте есть модели на восемь, двенадцать, шестнадцать и тридцать две секции или шагов стабилизации.

Тиристорные стабилизаторы могут применяться для электропитания промышленного, офисного, домашнего оборудования, а также для защиты электрооборудования, которое используется в торговле и сельском хозяйстве.

Основные преимущества:

• бесшумность;
• улучшенный теплоотвод без применения вентилятора;
• повышенная помехоустойчивость;
• высокое быстродействие;
• повышенная пожаробезопасность;
• не требует периодического профилактического сервисного обслуживания;
• не искажает синусоиду;
• большая перегрузочная способность. 

Тиристорные стабилизаторы не смогут защитить от перепадов напряжения, вызываемых сварочными работами, например, если рядом с вашим домом расположены СТО или производство. При сварочных работ изменение напряжения происходит с высокой скоростью и тиристорный стабилизатор не успевает сглаживать эти перепады. Два варианта решения — или переключение на чистую линию, или использование инверторного стабилизатора (кондиционер напряжения).

Релейные стабилизаторы напряжения

Принцип стабилизации релейных стабилизаторов электрического напряжения такая же как и в тиристорных стабилизаторах, он основан на автоматическом переключении обмоток (секций) автотрансформатора или трансформатора с помощью электромагнитных реле. В отличии от тиристоров реле имеют меньшую надежность и более длительное время переключения. В нашем ассортименте релейные модели представлены начальным маломощным уровнем — для защиты отдельных устройств: компьютера, газового котла.

К недостаткам устройств данного типа относится:

• наличие большого количества коммутационных элементов приводит к снижению отказоустойчивости системы в целом;
• средняя перегрузочная способность.

К преимуществам устройств данного типа стоит отнести высокую точность регулирования.

Инверторные стабилизаторам напряжения.

Два вида

1. Которые выдают модифицированную синусоиду: пилообразную или в форме трапеции. Предназначены для защиты и питания электронной техники: компьютеров, оргтехники.
   Внимание! Подключать электродвигатели и приборы, в составе которых есть электродвигатели: холодильники, кондиционеры, газовые котлы, насосы — категорически запрещается! Это может вызвать перегрев, поломку и даже возгорание приборов.

2. Выдающие синусоиду — эти стабилизаторы из переменного напряжения делают постоянное, а затем преобразовывают постоянное напряжение в переменное 200 В, при этом, форма и частота синусоиды выдерживается в стандарте. Такие стабилизаторы могут комплектоваться аккумуляторами — в результате получается блок бесперебойного питания — при напряжении от 100 до 280 вольт устройство работает как стабилизатор, при выходе за эти пределы — питает нагрузку от батарей. Стабилизаторы этого типа стоят дорого и применяются для защиты дорогостоящего оборудования или в условиях, когда другие стабилизаторы не обеспечивают нормальную работу устройств (например, помехи от рядом расположенного СТО со сварочными работами).