БЫТОВЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Бытовые стабилизаторы напряжения – устройства, которые поддерживают на выходе постоянный уровень напряжения при значительных изменениях входного напряжения, а также при колебаниях нагрузки электроприёмников.

Функции бытовых стабилизаторов:

• поддержка дома стандартного уровня напряжения (при длительном отклонении напряжения внешней электросети);
• стабилизация мгновенных перепадов напряжения, защита от перенапряжений и токов короткого замыкания;
• фильтрация электрических помех.

Бытовые стабилизаторы напряжения для дома относятся к устройствам переменного тока и различаются:

По числу фаз:

• Однофазные – стабилизаторы, регулирующие напряжение сети до значения 220 Вольт.
• Трёхфазные – для подключения приборов к сети 380 Вольт. Рекомендуются для стабилизации напряжения на устройствах большой мощности – от 8 кВт. Могут состоять из 3-х однофазных стабилизаторов, собранных под общим корпусом или раздельно.

По способу стабилизации.

В зависимости от способа стабилизации напряжения различают различные виды стабилизаторов.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

Основа конструкции этого бытового стабилизатора – автотрансформатор. Регулировка напряжения происходит автоматически: токосъёмный узел перемещается по обмотке автотрансформатора, тем самым изменяя коэффициент трансформации. Так выходное напряжение поддерживается в пределах стандартного значения.

Достоинства:

• наиболее подходящий режим питания для бытовых приборов;
• высокая точность стабилизации (допустимые отклонения от стандартного значения – 2-3-%);
• плавность регулировки;
• исключение собственных влияний, искажающих синусоидальную форму напряжения;
• относительно тихая работа перемещающегося токосъёмного узла.

Недостатки:

• невозможность использования при повышенной влажности, запыленности, отрицательных температурах;
• относительно низкие пределы регулировки;
• низкая скорость регулировки;
• износ движущихся частей;
• необходимость периодической профилактики, предупреждающей заклинивание подвижного токосъёмного элемента, уход за щёточными узлами.

Ферромагнитные стабилизаторы.

Такие устройства в прошлые времена широко применялись дома для питания холодильников, ламповых телевизоров и приёмников. Устройства просты, а стоимость их низка. Однако их применение в настоящее время ограничено, так как они имеют целый ряд существенных недостатков:

• большой вес и габариты;
• высокий уровень шума;
• малые пределы регулировки;
• искажение синусоидальной формы напряжения;
• генерация в сеть электрических помех;
• ограниченные пределы нагрузочной способности (минимальная нагрузка – не менее 20% от номинала, а перегрузка не допускается).

СТАБИЛИЗАТОРЫ ДВОЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Среди всего семейства стабилизаторов сетевого напряжения наилучшими параметрами обладают стабилизаторы двойного преобразования, иначе называемые, инверторные стабилизаторы. Работа такой системы принципиально отличается от всех остальных устройств.

Входное напряжение сначала выпрямляется, а затем поступает на транзисторный преобразователь. Отсюда и название подобного класса устройств. Кроме выпрямителя и преобразователя, в состав стабилизатора входят входной и выходной фильтр. Связано это с тем, что при работе преобразователя образуются помехи, способные распространяться по питающей сети.

Во входной цепи стабилизатора обязательно присутствует корректор коэффициента мощности.

Электролитические конденсаторы выпрямителя образуют значительную емкостную нагрузку на питающую сеть, что приводит к сдвигу фаз между током и напряжением и неравномерной нагрузке нулевого провода трехфазной сети (все сети переменного тока, кроме последнего участка возле потребителя делаются трехфазными с одним нулевым проводом).

И, наконец, имеется управляющее устройство, построенное на микроконтроллере. Его функции состоят в организации контроля входного и выходного напряжения, потребляемого тока, частоты, защита от перегрузок.

Достоинства стабилизаторов двойного преобразования:

• самая высокая среди всех стабилизаторов точность установки выходного напряжения;
• стабильность частоты выходного напряжения, не зависящая от входного;
• широкий диапазон входного напряжения (110-300 В);
• высокая надежность вследствие отсутствия механических элементов;
• низкий нагрев в результате использования специальных MOSFET или IGBT транзисторов.

Стабильность частоты выходного напряжения обеспечивается кварцевой стабилизацией частоты управляющей схемы. Недостаток, пожалуй, только один – высокая стоимость, ввиду большого количества электронных компонентов и, как следствие, трудности в случае ремонта.

Следует иметь ввиду, что длительная работа стабилизатора при минимальном значении входного напряжения и нагрузке, близкой к максимальной, может привести к выходу его из строя. Связано это с тем, что чем меньше входное напряжение, тем более продолжительное время ключевые транзисторы будут находиться в открытом состоянии.

Также, при максимальной мощности, снижается нижний порог входного напряжения. Дело в том, что емкость конденсаторов выпрямителя ограниченна и, при большой нагрузке, запасенной энергии может не хватить для нормальной работы. В результате на выходе стабилизатора будет наблюдаться просадка напряжения, что вызовет срабатывание защиты.

В настоящее время широко применяются стабилизаторы ступенчатого действия. Регулировка напряжения в таких стабилизаторах обеспечивается переключением обмоток специального трансформатора с помощью электронных или релейных ключей. Этим изменяется коэффициент трансформации и поддерживается требуемый уровень выходного напряжения. Действием ключей управляет процессор.

Достоинства:

• большое быстродействие;
• отсутствие движущихся частей;
• высокий КПД;
• тихая работа;
• возможность использования в условиях повышенной влажности и при отрицательных температурах.

Недостатки:

• низкая точность регулировки – 2-8%;
• сравнительно большой вес и габариты;
• низкая перегрузочная способность – при значительных нагрузках или коротких замыканиях ключи выходят из строя;
• высокая цена.

РЕЛЕЙНЫЕ И ТИРИСТОРНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Наиболее простыми среди большинства стабилизаторов считаются релейные. Основой в них является автотрансформатор с несколькими дополнительными обмотками. Кроме трансформатора, в сему входят электромагнитные реле и управляющая схема.

В зависимости от измеренного значения подключается та или иная дополнительная обмотка или несколько обмоток одновременно. Подключение обмоток осуществляется при помощи электромагнитных реле. Из этого следует, что выходное напряжение изменяется ступенчато, то есть релейный стабилизатор не является таковым по сути.

Однако диапазон изменения выходного напряжения составляет обычно не более 5 В, по сравнению со входным, что является вполне приемлемым для большинства случаев.

Достоинства релейного стабилизатора:

• простота;
• низкая стоимость;
• широкий диапазон изменения входного напряжения (ограничивается только количеством обмоток автотрансформатора);
• отсутствие искажений формы напряжения.

Наряду с этим им присущи существенные недостатки:

• ступенчатость стабилизации выходного напряжения;
• низкая надежность.

Надежность релейного стабилизатора в большой зависит от надежности реле. Реле это механическое устройство. Кроме того, коммутация больших токов приводит к обгоранию контактов и выходу реле из строя.

Для устранение такого недостатка приходится дополнять схему управления элементами, которые допускают переключение контактов только во время перехода питающего напряжения через нулевое значение. Полностью избежать переключений реле под нагрузкой нельзя, так как скорость переключения контактов имеет конечное значение.

Тиристорные (симисторные) стабилизаторы

Тиристорные стабилизаторы по принципу работы аналогичны релейным, за исключением того, что вместо электромагнитных реле, обмотки автотрансформатора коммутируются при помощи полупроводниковых элементов, тиристоров или симисторов.

Применение таких полупроводниковых силовых элементов помогло избавиться от самого существенного недостатка релейных стабилизаторов – обгорания контактов и, как следствие, низкой надежности работы.

Точно также, как и в релейных, в тиристорных стабилизаторах ключи переключаются в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Только здесь это сделано по другой причине. Переключение тиристоров под нагрузкой вызывает искажения формы проходящего тока и высокие электромагнитные помехи.

Сам тиристор является полупроводниковым элементом, следовательно, он имеет нелинейную форму вольтамперной характеристики. В связи с этим у тиристорных стабилизаторов наблюдается некоторое искажение формы выходного напряжения. Надежность работы тиристорных стабилизаторов значительно выше, чем у релейных. Однако имеются следующие недостатки:

• более высокая цена;
• искажения формы выходного напряжения.

© 2012-2024 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов