Электронный тип стабилизатора

Приборов, которые потребляют электрическую энергию, в нашей повседневной жизни становится всё больше, с каждым днем. Они весьма различны по своим параметрам и отличны по характеристикам, но самое главное то, что современная техника очень чувствительна к качеству потребляемой ею электроэнергии. Даже при незначительных перепадах или скачках сетевого напряжения есть риск, что дорогостоящее оборудование отключится, а в худшем случае, вообще выйдет из строя. Предусмотрительные пользователи, чтобы не рисковать дорогостоящим оборудованием, приобретает эффективную защиту для своей техники, название этого прибора стабилизатор напряжения.

Стабилизатор переменного напряжения – устройство полезное и важное, а с точки зрения защиты техники дома с нестабильной подачей электропитания, так и вовсе незаменимое. На сегодняшнем рынке можно выбрать стабилизатор по принципу действия, мощности, количеству фаз сети, применению, типу установки, бренду, цене и ещё огромному списку параметров. Аппараты становятся всё современнее, технологичнее и функциональнее, а их ассортимент позволяет потребителю выбрать максимально подходящий именно его запросам стабилизатор. Среди стабилизаторов выделяются четыре основных типа: релейные, электромеханические (сервоприводные), электронные (тиристорные/симисторные) и инверторные. Есть ещё феррорезонансные, но на сегодняшний день они считаются устаревшими, и не имеют широкого применения. Электронный тип стабилизаторов имеет отличные характеристики, работает в широком температурном диапазоне, является одним из самых совершенных на сегодняшний день, а по популярности и продажам, уступает, пожалуй, только стабилизаторам релейного типа.

Так в чём же отличие данного вида аппаратов от остальных типов стабилизаторов?

Электронный тип стабилизаторов по принципу работы во многом схож со стабилизаторами релейного типа. Разница заключается в том, что в релейном типе, коммутация обмоток трансформатора происходит при помощи электромеханических реле, а в электронных моделях задействованы полупроводниковые силовые ключи, тиристоры или симисторы, которые имеют гораздо более высокое быстродействие.

Тиристор в стабилизаторе напряжения используется для подключения обмотки трансформатора, является полупроводниковым элементом, позволяющим контролировать прохождение тока. Тиристор может пропускать ток только в одном направлении, и находиться в двух состояниях «открыто» или «закрыто». Управляется тиристор импульсами, подаваемыми с платы управления стабилизатора на один из входов. Симистор (симметричный тиристор) по принципу работы сходен с работой тиристора. Отличие состоит в том, что проведение тока в нём проходит в обе стороны. В связи с этим для коммутации цепи с переменным напряжением тока, необходим один симистор или два тиристора во встречно параллельном включении. 

Также электронные стабилизаторы напряжения имеют возможность работы в режиме «байпас», который направляет электричество в обход трансформатора прямо к потребителю, при условии, что сетевое напряжение находится в пределах нормы.

Электронный стабилизатор напряжения питание электроприборов осуществляет по следующей схеме:

Параметры тока на входе сканируются, при выявленном изменении напряжения, разница между выявленным и номинальным напряжением фиксируется. Плата управления отправляет соответствующую команду тому силовому ключу, который коммутирует с необходимой секцией трансформаторной обмотки, и осуществит преобразование напряжения до максимально приближенного к номиналу значение выходного напряжения. При сильных колебаниях напряжения в сети, выходящих за рамки предельного диапазона, при скачке напряжения или при коротком замыкании сработает аварийная защита и устройство от сети питания отключится.

Основные конструктивные узлы электронного стабилизатора напряжения:

• Входной фильтр, подавляющий сетевые помехи, которые могут быть как высокочастотными наводками, так и короткими импульсами.
• Трансформатор тороидальный, многоступенчатый, имеет обмотку, состоящую из отдельных секций, при переключении которых и происходит регулировка напряжения на выходе. В электронных стабилизаторах применяется ступенчатый метод переключения, чем больше количество ступеней, тем меньше погрешность на выходе. Количество ступеней может быть 7,9,12,16 или 36, самыми распространенными являются 9-ти и 12-ти ступенчатые модели.
• Плата измерения напряжения производит контролирование за напряжением в сети и за нормализацию напряжения на выходе устройства.
• Плата управления собирается на транзисторах, формирует сигнал, который подаётся на управляющие электроды силовых ключей.
• Коммутирующие силовые полупроводниковые ключи (тиристоры или симисторы) – используются для коммутирования отводов обмоток силового автотрансформатора.
• Схема защиты или устройство фильтрации цифровых помех производит подавление высокочастотных и импульсных помех.
• Блок индикации располагается, как правило, на корпусе данного типа стабилизаторов, выглядит как светодиодные индикаторы или ЖК дисплей. На нём изображаются рабочие параметры устройства: мощность подключаемой нагрузки, величина напряжения на входе и выходе.
• Байпас позволяет входному электрическому току поступать на выход напрямую, не изменяя его характеристик и не подключая в работу основные узлы стабилизатора.

Преимущества и недостатки электронных стабилизаторов:

В связи с максимальной схожестью строения и способом преобразования напряжения, логичнее всего сравнивать достоинства и недостатки стабилизаторов электронного типа со стабилизаторами релейного типа. Рассмотрев все плюсы и минусы обоих типов, чаще всего становится понятно, какой необходим именно вам.

Преимущества:

• Одним из главных достоинств этого типа, это широкий диапазон обрабатываемого входного напряжения. Это играет важную роль, если сеть в целом подает нестабильное напряжение, а перепады в сети высокие.
• У электронного типа стабилизаторов, быстродействие намного выше, в случае резкого перепада в сети, электронный прибор отреагирует быстрее релейного.
• Задав необходимый параметр выходного напряжения, можно быть уверенным, что точность стабилизации будет варьироваться в пределах от 5 до 10 %, что очень важно в сетях с крайне некачественным напряжением.
• Отсутствие механических элементов в конструкции, обеспечивает электронные стабилизаторы минимальной шумностью при работе, надежностью и долговечностью эксплуатации.
• Ещё одним плюсом отсутствия механических компонентов в начинке, являются небольшие габариты и вес изделий, их легче разместить в любом, даже самом маленьком помещении. Хотя, как и любые другие типы стабилизаторов, они могут быть настенными, напольными и размещаться в стойках.
• Долгий срок службы ещё одно достоинство электронного типа стабилизаторов. У качественного прибора есть все шансы проработать и 10, и даже 15 лет. Также у некоторых моделей очень высокий диапазон рабочих температур, позволяющий им работать даже при температуре до -40 градусов Цельсия.

Недостатки стабилизаторов:

• Дискретная коррекция напряжения самый значимый недостаток тиристорных стабилизаторов. Ступенчатые скачки при переключении трансформаторных обмоток, приводят к снижению скорости работы и уменьшению точности стабилизации прибора.
• Тиристорные стабилизаторы выдают не синусоидальную форму выходного напряжения (в зависимости от модели она может быть трапециевидной или иметь иные отклонения), что делает их непригодными для защиты приборов с электродвигателями (насосы, холодильники) и устройств особо чувствительных к качеству электроснабжения (компьютеры, аудио- и видео- аппаратура).
• Имеют очень низкую перегрузочную способность, при сильной перегрузке электронные ключи могут сгореть, к любым помехам в электрической сети данный тип стабилизаторов тоже очень привередлив.
• Стоимость электронных стабилизаторов из-за сложности конструкции выше, чем у релейного типа приборов.

Так как по принципу работы тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения весьма схожи, то и достоинства с недостатками у них практически одинаковые, хотя есть пара моментов относящиеся только к симисторным приборам. По сравнению с тиристорными аналогами симисторные ключи более громоздкие, один симистор занимает площадь, на которой можно разместить несколько тиристоров, что естественно не может не отражаться на весе и габаритных размерах прибора. Также симисторы ещё менее устойчивы к токовым перегрузкам, чем даже тиристорные, в процессе работы нагреваются они значительно сильнее, что делает риск их выхода из строя выше.

Критерии выбора электронного стабилизатора:

Характеристики, на которые необходимо обратить внимание при покупке стабилизатора напряжения электронного типа, не сильно отличаются от важных характеристик любого другого типа этих приборов.

1. Одна из важнейших характеристик, определяется суммарной мощностью потребления всех подключаемых приборов. Выходная мощность устройства —состоит из суммы активной (кВт) мощности, выбирая которую необходимо добавить резерв в 20-30%, и реактивной (кВА) мощности потребителей (для нагрузок с высокой реактивной составляющей запас по мощности рекомендуется взять большим).
2. Диапазон рабочего напряжения — по сути, это тот уровень напряжения на входе, который стабилизатор может обработать и выровнять до необходимого номинального значения. Симисторные и тиристорные стабилизаторы имеют очень широкий входной диапазон, именно поэтому их рекомендовано использовать в нестабильных электросетях с экстремальными перепадами напряжения. О стоит помнить, что диапазон входного напряжения стабилизатора должен быть больше диапазона колебаний напряжения в сети.
3. Точность стабилизации напряжения – зависит от количества дискретных ступеней регулирования. Количество полупроводниковых ключей варьируется от 9 до 16, а бывает и до 36, чем больше их число, тем ближе к номинальному будет выдаваться напряжение на выходе, за счёт меньшего проявления ступенчатости регулирования.
4. Скорость стабилизации — у всех стабилизаторов электронного типа этот показатель практически идентичен. Среди использующих для преобразования напряжения автотрансформатор стабилизаторов, именно электронный тип приборов является несомненными лидерами.
5. Диапазон рабочих температур – выбирать стабилизатор необходимо исходя из сравнения этой характеристики прибора и условий его эксплуатации. Стабилизаторы электронного типа весьма неплохо переносят минусовые температуры и резкие колебания температурных режимов, из-за отсутствия в их конструктиве механически коммутируемых контактов.
6. Средства мониторинга – для возможности наблюдения за состоянием сети и параметров работы стабилизатора, очень удобным является наличие световой индикации, или вывода информации на ЖК – дисплей. Многие современные модели поддерживают возможность не только удаленного мониторинга, но и дистанционного управления устройством.
7. Режим «байпас» —позволяет входному электрическому току поступать на выход напрямую, не изменяя его характеристик. При необходимости подключения мощных приборов или, например, сервисного обслуживания стабилизатора, режим «обход» позволяет изолировать стабилизатор и запитать домашнюю сеть от внешнего источника.

Применение электронных стабилизаторов напряжения

Несомненно, электронные стабилизаторы напряжения по многим параметрам превосходят устройства релейного типа. Скорость срабатывания и точность регулирования напряжения стабилизации напряжения у них выше, ресурс работы больше, они надежны и бесшумны в работе, в них отсутствуют механические коммутационные элементы, всё это бесспорно предоставляет им возможность занять свою нишу в сегменте приборов для защиты бытовой нагрузки, которая не содержит в своем конструктиве электромоторов (кухонной техники, телевизоров или приборов освещения).

Из-за недостаточно высокой точности стабилизации и отличия формы выходного напряжения от синусоидальной, высокоточное и чувствительное оборудование, подключать к электронным стабилизаторам напряжения не рекомендуется. Возможны проблемы при работе с такими устройствами как:

• Для компьютерной техники может оказаться недостаточно точности, которую предоставляет ступенчатая регулировка напряжения;
• В профессиональном видео- и аудио-оборудовании будут страдать качество картинки и звука, из-за помех, создаваемых при ступенчатом переключении.

А выходное напряжение, имеющее неправильную форму кривой, вообще может вывести двигатель из строя у устройств, в составе которых присутствует электродвигатель (насосы или системы отопления).

К сожалению, перечисленные выше факторы не дадут вам защитить электропитание всего дома, дачи или другого объекта с помощью электронного стабилизатора, в связи с тем, что чувствительную часть оборудования, особенно с электродвигателями, через них лучше не защищать. Зато освещение и приборы без электромоторов этот тип стабилизаторов будет защищать надёжно и очень долго!

Удачных вам покупок!