Стабилизаторы
Стабилизаторы напряжения предназначены для обеспечения стабильным электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в сетях 220 В.
Основой любого стабилизатора всегда служит трансформатор, имеющий отводы обмотки. Именно за счет коммутации этих отводов и обеспечивается возможность регулировки напряжения - если входное напряжение ниже номинального, электроприборы подключаются к обмоткам, которые условно можно обозначить как повышающие. В случае, когда напряжение сети превышает номинальное, потребители переключаются к понижающим отводам трансформатора. Отводы обмотки трансформатора выполнены с определенным "шагом", обеспечивающим разницу напряжений. Допустим 20 вольт при номинальном входном напряжении 220 В. Из данного примера следует, что подобный стабилизатор напряжения сможет обеспечить регулировку напряжения с точностью не более 10%, и напряжения для потребителей, при значительных колебаниях напряжения сети, будет изменяться с шагом около 20 вольт - например 200 В, 220 В. и 240 В. Подобные резкие изменения напряжения приводят как к определенным неудобствам, например изменение яркости свечения ламп накаливания, так и к выходу из строя различных устройств по причине резких колебаний напряжения. Для долгой и надежной работы электроприборов стабилизатор должен обеспечивать как можно более высокую точность регулировки выходного напряжения, желательно не хуже 5%.
Вторым важным компонентом любого стабилизатора является устройство управления, которое отслеживает уровень входного напряжение, контролирует напряжение на выходе стабилизатора и принимает решение - на какую группу обмоток трансформатора произвести переключение потребителей - на повышающую или понижающую, и на какой отвод трансформатора в этой группе. для обеспечения максимально близкого к 220 В. напряжения на выходе. С учетом того, что входное напряжение электрической сети является нестабильно, уровень напряжения может постоянно изменяться – например, сосед по улице включил сварочный агрегат и тд. - важнейшим параметром системы управления стабилизатором является быстродействие. Чем меньшее время потребители будут находится под действием повышенного напряжения, например резкий скачек в сети, тем с большей вероятностью электроприборы сохранять работоспособность. Таким образом, быстродействие системы управления является важнейшим параметром для любого стабилизатора. На сегодняшний день в большинстве стабилизаторов используются цифровые электронные системы управления, в некоторых случаях, как правило в системах высокой мощности, используются системы управления на основе микропроцессоров.
Следующим важным компонентом любого стабилизатора является устройство коммутации, которое по командам устройства управления переключает потребителей на различные отводы обмотки трансформатора. На сегодня существует два способа коммутации - механическое переключение и электронное.
Механическое переключение - как правило это набор электромагнитных реле или шаговый двигатель. Электромагнитных реле устанавливают по числу отводов обмотки трансформатора. Чем с больше отводов, тем больше реле требуется установить. У релейного стабилизатора как правило высокое быстродействие исполнительного механизма, и общее быстродействие стабилизатора определяется быстродействием системы управления. В варианте электромеханический стабилизатор - шаговый двигатель, переключение обмоток происходит перемещением специального контакта прямо по обмотке трансформатора, перемещение осуществляется специальным электромотором. Данный вариант коммутации имеет большие задержки регулирования при резких перепадах уровня входного напряжения, задержки обусловлены именно временем работы электромотора, но с другой стороны может обеспечить большую плавность регулировки выходного напряжения относительно релейной системы. Недостатком механических систем является наличие механических составляющих, а именно контактов, которые коммутируются при наличии высоких токов. Для любых механических устройств переключения, работающих при высоких токах и напряжениях, установлено строго определенное число циклов. Как правило это ресурс измеряемый тысячами циклов, конечно при условии соблюдения технологии производства, но в любом случае, механические системы требуют периодического обслуживания. К сожалению, некоторые производители стабилизаторов с механической системой коммутации забывают указать в инструкции такой важный момент, как необходимость проверки состояния и очистки контактов коммутации. Достаточно часто, особенно при частых переключениях, дело заканчивается замыканием группы контактов либо потерей напряжения потребителями в случае переключения на неисправную группу контактов. Часто продавцы механических стабилизаторов лукавят, называя их цифровыми, электронными и даже микропроцессорными, конечно подразумевая именно устройство управления, а не коммутации...
Электронное переключение - самое быстрое и надежное, реализовано на полупроводниках, как правило, на семисторах. Кроме того, семисторные стабилизаторы позволяют избавиться от скачков напряжения на выходе стабилизатора при переключении обмоток, так как семистором можно изменять амплитуду выходного напряжения. Кроме того, важнейшим преимуществом является отсутствие необходимости в периодическом сервисном обслуживании - нет механических элементов. Семисторный стабилизатор напряжения имеет практически неограниченный ресурс, конечно при условии правильной эксплуатации.
При выборе мощности любого стабилизатора следует обратить внимание на следующий момент. Номинальная мощность стабилизатора указана для значения входного напряжения 220 вольт. Допустим, мы хотим подключить потребителей мощностью 5 кВт, и рассчитываем что стабилизатор обеспечит надежное электроснабжение этих потребителей при снижении напряжения сети до 150 вольт. При номинальном напряжении сети 220 вольт и потребляемой мощности 5 кВт ток составит около 23 ампер. Однако, если напряжение сети упало до 150 вольт, установлен стабилизатор, и в аналогичных условиях с нагрузкой 5 кВт, ток от электрической сети составит уже почти 34 ампера. Таким образом получается, что стабилизатор должен работать с током, который практически в полтора раза выше чем ток, который потребляется от сети с напряжением 220 вольт. Иными словами, неверно выбирать мощность стабилизатора равной мощности потребителей. В данном примере, для обеспечения работы потребителей общей мощностью 5 кВт необходимо выбрать стабилизатор с номинальной мощностью большей в полтора раза относительно мощности потребителей, или не менее 7-7,5 кВт.
Таким образом, подводя итог – стабилизаторы, обеспечивающие высокую точность регулирования напряжения на выходе, с микропроцессорным управлением и электронной коммутацией - являются наиболее предпочтительными с технической точки зрения и универсальными с точки зрения подключаемых приборов. Семисторные стабилизаторы имеют самую высокую цену. Данные стабилизаторы логично использовать для дорогостоящей бытовой техники и электронных приборов, например измерительных, либо медицинского оборудования. Для некоторых электроприборов, например электроинструмента, электрических водонагревателей, чайников и тд. вполне допустимо использовать недорогие стабилизаторы, с механической системой коммутации.
