Что такое стабилизатор напряжения и для чего он нужен. Стабилизатор напряжения - зачем он нужен и как работает Диапазон стабилизируемого напряжения

Зачем нужен стабилизатор напряжения?

Полезная информация о стабилизаторах напряжения

Темпы роста энерговооруженности нашего быта достигли впечатляющих вершин – от лампочки освещения и утюга в 50-х годах, до персональных компьютеров, домашних кинотеатров и разного рода комбайнов в наши дни. Рост же электропотребления в промышленности еще более значителен. В последнее время положение с качеством электропитания усугубилось с появлением энергоемкого оборудования и технологий, управление которыми основано на коммутационном принципе (с помощью реле, контакторов, тиристоров и персональных компьютеров). Это явилось причиной таких нарушений электропитания, как высокочастотные импульсы и искажение синусоидальной формы напряжения и тока.

К сожалению, усилия компаний-поставщиков электроэнергии не только не могут гарантировать потребителям стабильного по величине напряжения, но и сами усугубляют проблему. Так, поставщики электроэнергии, и это не секрет, часто поднимают напряжение в низковольтных сетях с 220-380 В (±5%) до 230/400 В (±10%). В результате все подключенное электрооборудование, рассчитанное на напряжение 220 В, будет потреблять (и это будет оплачено) на 9,3% больше энергии, чем необходимо. Эти и другие нарушения качества электропитания могут привести не только к выходу из строя оборудования, сбоям техпроцессов и потерям данных, но и к человеческим жертвам (при отказе средств жизнеобеспечения и пожаротушения).

Для примера рассмотрим разные электрические устройства и тот эффект, который оказывает на них избыточное и недостаточное напряжение в сети.

В электродвигателях пусковой момент изменяется в зависимости от напряжения следующим образом. Если напряжение ниже номинального на 10%, момент падает на 20% и нагрев обмоток возрастает приблизительно на 7 градусов. Если же напряжение выше номинала на 10%, ток вырастает на 12%, нагрев на 10 градусов и потребление энергии на 21 %.

В осветительных системах повышенное на 10 % напряжение увеличивает световой поток на 30 % и снижает ресурс лампы, в среднем, на 40%. Расход энергии при этом возрастает на 21 %. Снижение напряжения на эту величину в газонаполненных лампах приводит к потере излучаемого света примерно на 42 %.

В оборудовании, в состав которого входят нагревательные элементы, недостаточное напряжение (-10%) приводит к тому, что процессы, на которые должно затрачиваться, к примеру, 4 часа, продлятся 5 часов, так как количество выделенного тепла изменяется пропорционально квадрату напряжения.

Поскольку проблема не нова и все вышесказанное хорошо известно, специалистами различных уровней предпринимаются значительные усилия в направлении более рационального использования энергоресурсов. И наиболее эффективная мера энергосбережения с минимумом капитальных вложений – стабилизация напряжения.

Стабилизатор напряжения – это устройство, гарантирующее получение стабилизированного напряжения 220 вольт, независимо от его величины в питающей сети.

Самыми простыми стабилизаторами являются электромеханические на базе автотрансформатора, где щетки приводятся в движение вдоль вторичной обмотки реверсивным двигателем. Двигатель получает управляющее напряжение по результатам измерения напряжения на выходе.

Эта система в течение гарантийного срока вполне работоспособна, однако при дальнейшей эксплуатации, особенно в наших российских условиях при частых перепадах напряжения, существует опасность выхода из строя механического привода щеток и межвиткового замыкания обмоток из-за их стирания. Поэтому такие свойства этого стабилизатора, как повышенная пожароопасность с ростом его мощности и большая инерционность, являются существенным «противопоказанием» для питания оборудования, требовательного к качеству питания.

Электронные же стабилизаторы на базе электронных ключей (тиристоров), гораздо быстрее реагируют на изменения напряжения в сети и оснащены системами защиты как нагрузки, так и самого стабилизатора.

Использование стабилизатора напряжения позволяет:

обеспечить не только экономию энергии благодаря устранению недостатков напряжения в сети, но и – рост ресурса и производительность оборудования благодаря тому, что оно не подвергается неожиданным изменениям напряжения питания и работает на том напряжении, на которое оно рассчитано;
снижение стоимости обслуживания, т.к. возрастает ресурс оборудования - период замены отдельных узлов или оборудования в целом удлиняется благодаря длительному сохранению ими работоспособности. Количество поломок и отказов также снижается благодаря устранению фактора риска;
адаптацию оборудования, рассчитанного на сеть 220/380 вольт, при переходе на сеть 230/400 вольт без дополнительных капиталовложений. Современный стабилизатор всегда обеспечит требуемое напряжение, а стало быть, и прогнозируемые характеристики оборудования и расход энергии.

Поэтому применение стабилизации напряжения является самой доступной и эффективной мерой энергосбережения, особенно в условиях, когда управление энергозатратами является ключевым моментом при потреблении электроэнергии.

Поколение стабилизаторов напряжения, разработанных «НПП ИНТЕПС» , является оптимальным решением по соотношению цена/качество, а уникальность ряда технических характеристик и функциональные возможности стабилизаторов способны удовлетворить специфические требования к питанию оборудования.

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения Lider

Каждый день мы живем полноценной жизнью, на работе и дома, и в этом нам помогает всевозможное электротехническое оборудование, ставшее неотъемлемой частью нашей жизни.

Мы знаем, что наилучшим средством для защиты электроприборов является стабилизатор. Уже не возникает вопроса: покупать или не покупать стабилизатор, возникает вопрос – какой выбрать? Вот тут и пригодится эта памятка. Мы не будем сейчас пускаться в долгие разъяснения по каждому конкретному случаю. Мы лишь приведем ряд полезных советов, которыми стоит руководствоваться при выборе стабилизатора Lider .

1. Для начала необходимо определиться, какой из стабилизаторов необходим – однофазный или трёхфазный.

Если в Вашей сети имеются трёхфазные потребители (двигатели, насосы), то выбор очевиден – необходим трёхфазный стабилизатор. Также его выбор возможен, если общая нагрузка превышает 7-10 кВА (для однофазной бытовой, офисной и другой техники). При этом очень важно, чтобы нагрузка на каждой из фаз не превышала допустимого значения мощности для стабилизатора напряжения на данной фазе.

2. На следующем этапе выбора стабилизатора напряжения необходимо определить суммарную мощность, потребляемую всеми электроприёмниками.

Например: компьютер + телевизор + обогреватель = 400 Вт+300 Вт+1500 Вт = 2200 Вт.

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

Важно помнить, что мощность, потребляемая электроприёмниками, состоит из активной и реактивной составляющих. В случае реактивной составляющей = 0 нагрузку можно назвать активной. К активной нагрузке относятся электроприемники, у которых вся потребляемая энергия преобразуется в другие виды энергии. К таким устройствам относятся: лампы накаливания, утюги, электроплиты, обогреватели и т.д. Их полная и активная (полезная) мощность равны.

Все остальные типы нагрузок являются реактивными.

Существуют случаи, когда в паспорте или на задней стенке прибора/устройства указаны лишь напряжение в вольтах (В) и сила тока в амперах (А). В этом случае следует прибегнуть к несложной арифметике: напряжение (В) умножаем на силу тока (А) и делим на коэффициент мощности COS(?) (если он не указан, то следует брать COS(?)=0,7). В результате получаем полную мощность, измеряемую в ВА.

Если же в паспортных данных мощность нагрузки приводится в Вт, то для определения полной мощности необходимо данные в Вт разделить на COS(?) (для активной нагрузки COS(?)=1).

Например: в паспортных данных указана мощность стиральной машины равная 1500 Вт, COS(?) – не указан. Ваши действия: указанную мощность стиральной машины (1500 Вт) делите на COS(?)=0,7. В результате получаете мощность реактивной нагрузки, равную 2143 ВА. Следовательно, для этого случая подходит стабилизатор Lider PS 3000 W или Lider PS 3000 SQ .

Отдельным пунктом стоит рассмотреть расчет полной мощности электродвигателя. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в 3-3,5 раза больше, чем в штатном режиме. Для обеспечения пусковых токов двигателей потребуется стабилизатор мощностью минимум в 3 раза большей, чем паспортная мощность электродвигателя. Например: электродвигатель системы вентиляции мощностью 3000 ВА в момент пуска потребляет в 3 раза больше. Следовательно, ему понадобится 9000 ВА, поэтому при выборе стабилизатора необходимо учитывать этот фактор.

Ну и в качестве общей рекомендации можно посоветовать давать хотя бы небольшой (в 10%, например) запас по мощности на случай подключения ещё одного или нескольких устройств, а также для того, чтобы стабилизатор не работал в экстремальном режиме, на пределе своих паспортных характеристик.

3. На заключительном этапе оценивается точность выбираемого стабилизатора. Она определяется допустимым диапазоном напряжения питания аппаратуры. Обычно этот параметр приводится в инструкции по эксплуатации или паспорте на электроприбор. Так, например, для питания лабораторного или исследовательского оборудования (медицина, метрология и т.д.), домашнего кинотеатра или бытовых охранных систем требуется стабильность напряжения не хуже 1%. Такую точность дают стабилизаторы серии Lider SQ . Подобная же ситуация наблюдается и с системами освещения: физиология человеческого глаза такова, что он воспринимает изменение освещённости при изменении напряжения питания ламп в пределах 1%!. Для большинства бытовой и оргтехники стабильность напряжения питания оптимальна в пределах 5%. Такую стабильность Вам обеспечит серия стабилизаторов Lider W .

Качество электроэнергии в наших сетях оставляет желать лучшего. Она часто не соответствует ГОСТУ: резко скачет и колеблется напряжение, появляются высоковольтные импульсы и помехи высокой частоты.

Это может отрицательно сказаться на бытовой технике, поэтому необходимо приобрести стабилизатор напряжения, что можно сделать с помощью сайта profstab.ru .

Что такое стабилизатор

Современная бытовая техника облегчает множество довольно тяжелых, но необходимых операций в доме и делает жизнь комфортнее. Речь идет о стиральной машине, холодильнике, пылесосе, посудомоечной машине, телевизоре, компьютере и т.п.

Однако проблемы с электропитанием может им сильно навредить – попросту сломать, причем так, что починке они подлежать не будут. То есть, урон владельцам будет нанесен не только моральный, но и материальный – стоит хорошая техника немало.

Жалобы поставщику электроэнергии вряд ли принесут желаемый результат – только лишние нервы и потерю времени.

Спасти от таких рисков может особый прибор – стабилизатор напряжения. С его помощью домашняя электросеть всегда будет стабильной.

Типы

Существует несколько видов стабилизаторов напряжения:

ступенчатые, созданные на основе обычного трансформатора, поэтому имеющие твердотельные или механические реле. Стабилизация происходит таким образом – ток поступает на первичную обмотку, а снимается выходное напряжение со вторичной (напряжение переключает реле). Показатель переключения довольно слабый, но зато такие приборы сейчас самые распространенные, потому что дешевые;
электромеханические — тоже имеется трансформатор, но витки вторичной обмотки переключает специальная щетка, которая по ней перемещается. Эти устройства дороже первых, но они отличаются надежностью. При этом реакция на скачки напряжения у них не мгновенная, поэтому не всегда сглаживаются;
феррорезонансные – редко применяются в быту в силу значительных габаритов. Но они самые точные и надежные, поэтому их спокойно можно использовать вместе с дорогой и очень чувствительной техникой;
приборы на базе двойного преобразования тока – тоже весьма недешевые, но могут похвастаться эффективностью. Они преобразуют переменный ток в постоянный, и наоборот. Таким образом сглаживаются самые мелкие колебания напряжение.

Самым приемлемым вариантом для жилища являются электромеханические стабилизаторы.

Одной их характерных особенностей современных энергосистем являются колебания напряжения, которые могут быть не только плавными, но и протекать в виде резких скачков. Подобные ситуации возникают под действием ряда факторов, связанных в первую очередь с ростом количества потребителей, значительным износом кабельных линий и т.д. Напряжение может существенно снизиться, особенно в периоды пиковых нагрузок.

Таких негативных явлений вполне возможно избежать установив стабилизатор напряжения. Таким образом, удается сохранить большое количество электронных плат и других чувствительных элементов, применяемых в современных бытовых устройствах и оборудовании.

Как работает стабилизатор

Основным принципом функционирования стабилизирующих устройств является использование в их схемах трансформаторов, обладающих параметрами, поддающимися изменению и корректированию. Они относятся к электромагнитным приборам, основное назначение которых заключается в изменении характеристик переменного тока и напряжения в заданных пределах.

Самая простая конструкция трансформатора с намотанными на него двумя катушками или обмотками, независимыми друг от друга. К первичной катушке подводится переменный ток, а ко вторичной подключается нагрузка. В этом месте также происходит возникновение электрического тока, но уже с другими параметрами. Подобное состояние вызывается . В стабилизаторах напряжения используются более сложные конструкции трансформаторов, где катушки соединяются .

Стабилизатор напряжения состоит из нескольких основных частей:

Контролирующее устройство, следящее за входным напряжением и его параметрами. Отсюда вся информация поступает в систему управления.
Элемент управления с движущейся деталью и сервоприводом. После подачи напряжения он начинает двигаться, переключая соединения между отводами трансформаторов. В результате, параметры тока также изменяются. В электронных системах установлены управляющие элементы, обеспечивающие прямое переключение обмоток.
Деталь, с помощью которой осуществляется непрерывная подача питания и средства защиты от чрезмерных нагрузок и коротких замыканий. Как правило, это тепловые и магнитные расцепители. Существует и дополнительная защита, устанавливаемая против кратковременного воздействия высоковольтных импульсов.

Необходимость стабилизатора в домашних условиях

Для чего нужен стабилизатор напряжения? Стабилизирующие устройства подключаются вместе со всеми приборами в общую электрическую сеть. Их основной задачей является поддержание выходного напряжения в заданных пределах, несмотря на значительные колебания его параметров на входе. Стабилизаторы могут устанавливаться на вводе, выравнивая подаваемое питание. В случае каких-либо отклонений от нормы, они полностью отключают подачу напряжения или блокируют питание отдельных устройств.

Поэтому, перед тем как окончательно решить, нужен ли стабилизатор напряжения в квартире, рекомендуется выполнить замеры напряжения домашней сети в разное время суток. Эту процедуру следует производить как можно дольше, для получения максимально полной информации. Нормативные документы требуют, чтобы средние показатели находились в пределах 220-240 вольт, а в России допускается разбежка от 198 до 253 вольт.

Как показывает практика, в большинство поступает качественное электропитание, соответствующее общепринятым стандартам. Однако, если проведенные замеры выявили отклонения от норм в течение длительного времени, стоит подумать об использовании стабилизатора. Это в первую очередь позволит защитить бытовую технику, обладающую повышенной чувствительностью к некачественной электроэнергии.

Стабилизация напряжения требуется кондиционерам и пылесосам, оборудованных асинхронными двигателями повышенной мощности. При пониженном напряжении возможен их сильный нагрев и последующий выход из строя. То же самое касается старых телевизоров и холодильников, которые начинают перегреваться и гудеть, когда снижается напряжение. Лампы накаливания перестают нормально работать и не выдают положенной яркости света. Сниженное напряжение отрицательно влияет на функции микроволновых печей. Мощность излучения уменьшается, а в случае резкого падения параметров прибор и вовсе перестает работать.

Перепады напряжения отрицательно влияют на функции стиральных и посудомоечных машин, электроплит и водонагревателей. То есть, вопрос, зачем нужен стабилизатор напряжения разрешается сам собой. Поэтому для эффективного решения проблемы некачественного питания необходимо выбрать наиболее подходящее стабилизирующее устройство.

Основные виды стабилизирующих устройств

Все стабилизаторы различаются между собой по конструкции и типу исполнения, целевому назначению и принципу действия. В соответствии с этим, они условно разделяются на категории.

Электромеханические

Их работа основана на самых простых принципах. Изменяющееся входное напряжение воздействует на графитовые щетки, которые начинают перемещаться по трансформаторной обмотке. Точно так же происходит изменение выходного напряжения. Самые первые модели оборудовались специальным переключателем, с помощью которого щетки могли перемещаться вручную. Одновременно производилось наблюдение за вольтметром, чтобы его стрелка установилась в нужное положение.

В современных устройствах все регулировочные процессы полностью автоматизированы. С этой целью используются небольшие электродвигатели, передвигающие щетки при изменяющемся входном напряжении. То есть, они обладают всеми нужными свойствами.

К несомненным достоинствам можно отнести высокий КПД этих приборов, их простую конструкцию и надежную работу. Основным минусом является низкая скорость реакции на изменяющиеся входные параметры и быстрый износ механических деталей. Поэтому таким стабилизаторам требуется регулярное техническое обслуживание.

Электронные

Отличаются полной автоматизацией всех заложенных процессов. Для переключений между обмотками используются симисторы или тиристоры. Отслеживание состояния входного напряжения осуществляется микропроцессором.

Когда параметры тока изменяются, поступает команда, после которой одна ступень закрывается, а другая - открывается. Это позволяет точно отрегулировать количество трансформаторных витков задействованных в стабилизации выходного напряжения.

Электронные устройства отличаются хорошим быстродействием, низким уровнем шума и небольшими размерами. Основным недостатком считается слабая устойчивость к нагрузкам.

Феррорезонансные

В основе работы этих приборов лежит магнитное воздействие на сердечники трансформатора, изготовленные из ферромагнитов. Они обладают достаточно высоким показателем мощности и оборудуются специальными фильтрами, снижающими электромагнитные помехи.

Отличительными особенностями являются высокое быстродействие, точность регулировок и продолжительный срок службы. В бытовых условиях такие стабилизаторы применяются очень редко, поскольку издают непрерывный гул во время работы.

К минусам можно отнести большие габаритные размеры и высокую стоимость.

Как выбрать

В большинстве случаев хозяева квартир и частных домов выбирают устройства релейного типа. Они обладают высокой скоростью переключения, надежны в работе и успешно конкурируют с электронными приборами.

Выбор стабилизаторов осуществляется по определенным критериям.

Мощность

Выбирается с учетом параметров и технических характеристик бытовых устройств и оборудования, которые запланированы к подключению через стабилизатор.

Вычисление мощности производится следующим образом. Вначале необходимо установить общую сумму номиналов потребителей на основе паспортных данных. После этого определяется прибор, обладающий максимальной пусковой мощностью. Далее устанавливается разница между номиналом и мощностью пуска. Полученное значение прибавляется к сумме номиналов, установленной в самом начале.

Количество фаз

В квартирах и большинстве частных домов применяются однофазные стабилизаторы. Трехфазные приборы устанавливаются совместно с трехфазными потребителями или, если весь объект подключен к соответствующей сети, состоящей из трех фаз.

Такой стабилизатор напряжения для дома стоит довольно дорого, поэтому экономически выгоднее использовать три отдельных однофазных стабилизатора.

Диапазон

Может быть рабочим или предельным. В первом случае устанавливается возможное входное напряжение, в соответствии с которым на выходе будет 220 вольт в однофазных сетях и 380 вольт - в трехфазных. Эти значения являются условными с допустимыми погрешностями.

Во втором случае определяется отклонение напряжения на входе и его разница с нормальными показателями. Когда нормативное значение превышено, происходит отключение приборов, но сам стабилизатор напряжения в доме остается в рабочем состоянии.

Точность

Заключается в максимальной величине допустимого отклонения напряжения от нормы. У какой - то недорогой модели этот показатель составляет 2-7%, а дорогие устройства являются более точными с отклонением не более 1%.

Установка стабилизаторов не представляет особой сложности. Большинство таких устройств могут быть легко установлены самостоятельно и закреплены на кронштейны, входящие в комплект. Единственным техническим условием является расстояние до потолка, которое не должно быть меньше 30 см.

К какой бы разновидности ни относился стабилизатор напряжения, его миссия - уберечь электроприборы от некачественного переменного напряжения. Предельные отклонения от нормы в 220В, согласно ГОСТу, должны составлять плюс-минус 10 %. Эти стандарты явно завышены, но даже их отечественные энергетики умудряются игнорировать. В связи с этим стандартными стабилизаторами отечественного производства входное напряжение удерживается в пределах 150–260 В.

Стабилизатор напряжения становится насущной необходимостью, когда низкое напряжение то и дело останавливает работу или мешает запуску холодильника, вынуждает рябить изображение телевизора и др. По большому счету, все электронные бытовые приборы требуют стабильности напряжения, и это потребность тем больше, чем больше аппаратура напичкана электроникой. А таковая присутствует, к примеру, в т.н. экономных лампах, о чем известно далеко не всем.

В условиях нашей электросети нежелательно использовать приборы, рассчитанные на потребителей из стран Евросоюза. Как и в государствах СНГ, в России допустимой считается 10 %-ая разница с «классическим» напряжением 220В. С ориентиром на эти показатели и выпускаются отечественные электроприборы. Таким образом, даже если напряжение составляет 198-242В, все эти агрегаты должны работать без сбоев. Стандарты европейских стран более жестки, разброс здесь меньше. В результате характеристики выпущенной для Европы электротехники не соответствуют параметрам наших электросетей.

Если видимых «симптомов» ненормального напряжения нет, зато есть сомнения, достаточно простейшего тестера за несколько долларов, чтобы замерить показатели сети. Сделать это просто даже тем, кто никогда не имел дела с этим прибором. Правильнее всего делать замеры в течение нескольких дней (желательно, чтобы это были и будни, и выходные), время суток должно быть тоже разным. В соответствии с показаниями тестера принимают то или иное решение о целесообразности установки стабилизатора.

Напряжение, не вышедшее за рамки диапазона 205-235В, означает, что стабилизаторы можно поставить разве что только для самых дорогих и наиболее важных приборов. Если напряжение больше или меньше диапазона 205-235В, если оно резко меняется, если видно, что свет мигает, но при всем при этом оно остается в пределах 195-245 В, то «показания» к установке стабилизатора следующие: для источников освещения его наличие обязательно, для всех остальных приборов - очень и очень желательно. И наконец, наличие стабилизатора является насущной необходимостью, если значения напряжения были меньше 195 или больше 245 В, если на протяжении одних суток напряжение скачет от минимума до максимума.

Будет нелишним знать, что напряжение 198В или 242В, которое по отечественным стандартам считается нормой, на самом деле приводит к тому, что бытовая техника «живет» значительно меньше отведенного ей времени. Причем «старость» наступает тем раньше, чем больше в приборе используется электроники. Износ становится повышенным в разы, когда напряжение выходит за границы этого диапазона. Именно на пониженном напряжении лежит ответственность за достаточно распространенные поломки холодильников. Если напряжение стабильно держится на уровне 160-190 В, то это оборудование может отказаться работать спустя всего год после начала использования – и такие ситуации не являются чем-то из ряда вон выходящим. Стабилизатор поможет значительно увеличить срок эксплуатации бытовой техники.