Разновидности стабилизаторов, особенности их устройства и сферы применения

Разновидности стабилизаторов, особенности их устройства и сферы применения

Стабилизатор напряжения – устройство, обеспечивающее постоянство поступающего из электрической сети напряжения, тем самым защищая от выхода из строя различные энергозависимые приборы. Стабилизаторы одинаково эффективны как при запредельном понижении, так и повышении напряжения. Также данное оборудование обеспечивает пожаробезопасность помещения, предупреждая перегрев проводов и расплавление изоляции в результате резких скачков напряжения в электросети.

Устройства, регулирующие напряжение, появились достаточно давно – более 60 лет назад. Первые стабилизаторы электромагнитного типа отличались громоздкими габаритами, значительным весом, низкой перегрузочной способностью. Современные электронные и электромагнитные стабилизаторы характеризуются компактными размерами, высокой точностью стабилизации, сравнительно небольшой массой. Рассмотрим их конструкцию и особенности работы подробнее.

Электромеханические стабилизаторы

Стабилизаторы данного типа функционируют на основе автотрансформатора с автоматически переключаемыми отводами. По сути, автотрансформатор является простой катушкой с множеством витков медной проволоки. Вторым важнейшим элементом конструкции электромеханического стабилизатора является электромагнитный механизм с ползунком. В упрощенном виде схему его работу можно представить следующим образом: при понижении напряжения в электросети ползунок по отводам движется вверх, пока на выходе не будет достигнуто нормальное значение напряжения. Соответственно, при повышении напряжения ползунок движется по направлению вниз. В качестве ползунка-токосъемника в стабилизаторах данного типа используется специальная графитовая щетка. Электромеханические стабилизаторы обеспечивают поддержание выходного напряжения с точностью до 2%, осуществляя его плавную регулировку. Во многих моделях стабилизаторов крупных производителей, к примеру, компании «Ресанта», предусмотрены не одна, а две графитовые щетки. Данная особенность конструкции позволяет значительно увеличить площадь контакта, что в свою очередь способствует более быстрой регулировке напряжения.

Электромеханические стабилизаторы мощностью более 30 кВт нередко укомплектовываются дополнительным трансформатором. Они характеризуются более высокой, чем другие модели, перегрузочной способностью, низким уровнем шума при работе.

Для того чтобы упростить расчет мощности при выборе стабилизатора данного типа, к суммарной мощности всех питаемых от него электроприборов необходимо добавить ее четвертую часть. Это гарантированно обеспечит их защиту от запредельных повышений или понижений напряжения в электросети.

Еще одним важнейшим техническим преимуществом электромеханических стабилизаторов является низкая чувствительность к помехам в электросети. Благодаря данной особенности, а также высокой точности стабилизации выходного напряжения, они оптимально подходят для защиты высокоточного медицинского оборудования, энергочувствительной аппаратуры и измерительных приборов.

К недостаткам стабилизаторов данного типа следует отнести постепенный механический износ их движущихся деталей. Они нуждаются в регулярном техническом обслуживании, требуют своевременной замены после выработки ресурса эксплуатации. Также имеет место незначительное отставание в реагировании на колебания различных показателей электросети. Стабилизаторы большой мощности отличаются громоздкими размерами, солидной массой. Также устройства данного типа чувствительны к параметрам внешней среды и нестабильно функционируют при температуре ниже -5С° и более 40С°.

Электромеханические стабилизаторы и диапазоны их характеристик:

Производитель	Мощность, кВт	Входное напряжение, Вт
Sturm	0,5-30	140-250
Elitech	0,5-30	160-250 280-430
Калибр	0,5-30	160-250
Ресанта	0,5-100	140-260 240-430 (трехфазный)

Электронные стабилизаторы

Стабилизаторы данного типа иногда называют дискретными, что обусловлено ступенчатой регулировкой входного напряжение. Их конструкция также предусматривает наличие автотрансформатора. Однако в отличие от электромеханических устройств, в них используются не графитовые щетки, а реле или полупроводники (симисторы, тиристоры).

Электронные стабилизаторы функционируют следующим образом. Каждая обмотка трансформатора прибавляет напряжению на выходе определенное значение (от 4,4 до 22 В для однофазных устройств). Чтобы отрегулировать входное напряжение, электронные ключи или реле включают соответствующую вольтодобавочную обмотку. Точность регулирования стабилизаторов данного типа колеблется в пределах от 2 до 10% и зависит от числа обмоток трансформатора. К примеру, если каждая обмотка добавляет 17,6 В (точность стабилизатора составляет 8%), при входном напряжении 195 Вт происходит переключение двух обмоток. В итоге на выходе получится 230,2 Вт. Если же точность стабилизатора равняется 2%, то на выходе уже получится 221,4 Вт. С той лишь оговоркой, что переключается уже 6 обмоток, вследствие чего регулировка занимает большее время. Помимо этого, с увеличением числа электронных ключей стабилизатора возрастает и его стоимость, в то время как надежность всей системы остается прежней.

Однако невысокая точность вовсе не является критичным недостатком данного типа стабилизаторов. Большинству бытовых электроприборов отклонение входящего напряжения на 10% не наносит никакого вреда и не препятствует функционированию в штатном режиме. Поэтому электронные стабилизаторы обеспечивают надежную защиту устройств, в конструкции которых предусмотрен электродвигатель или нагревательный элемент – насосы, плиты, холодильники и др.

Также электронные устройства отличаются цифровым управлением, все элементы которого размещаются на одной микросхеме. Это, в свою очередь, позволяет снизить массу и габариты стабилизатора. На корпусе большинства современных моделей предусмотрен цифровой дисплей, отображающий показатели входного и выходного напряжения.

Важнейшее достоинство электронных стабилизаторов – отсутствие в их конструкции движущихся элементов, подверженных механическому износу. Вследствие этого срок эксплуатации данных устройств зависит исключительно от качества используемых симисторов или тиристоров. Также они малочувствительны к параметрам внешней среды и успешно функционируют при температуре от -20 и ниже.

Главным недостатком электронных стабилизаторов является их низкая перегрузочная способность. Причиной выхода из строя электронных ключей могут стать как значительные нагрузки, так и короткое замыкание в сети. Поэтому рекомендуется выбирать электронный стабилизатор с солидным запасом мощности – от 20%.

Сравнительная характеристика электронных и электромеханических стабилизаторов

Параметры сравнения	Электромеханические	Электронные
Коммутирующий элемент	графитовые щетки	реле, тиристоры, симисторы
Регулирование	плавное	ступенчатое
Мощность, кВт	0,5-100	0,5-36
Точность	2-3%	1,2-10%
Механический износ	есть	отсутствует
Перегрузочная способность	высокая	низкая
Диапазон входного напряжения, Вт	140-260 240-430 (трехфазный)	140-260
Условия эксплуатации, градусы	-5 - +40	-20 - +45
Уровень шума	низкий	низкий

Общие элементы конструкции

• защита по выходному напряжению — нагрузка отключается при снижении или увеличении напряжения относительно рабочего диапазона стабилизатора. Устройство продолжает функционировать и включает нагрузку после изменения напряжения;
• защита от превышения тока — препятствует подключению к стабилизатору большей, чем его номинальная мощность, нагрузки;
• защита от грозового разряда;
• защита от коротких замыканий в сети;
• тепловая защита обмотки трансформатора от перегрева – производит отключение устройства, предупреждая его возможные повреждения;
• байпас — позволяет проводить ток напрямую, без стабилизации, тем самым экономя электроэнергию при выключенном оборудовании;
• вольтметр — позволяет определить параметры входного и выходного напряжения;
• амперметр – служит для измерения тока на выходе;
• устройство фильтрации помех в электросети;
• разъем для кабеля – позволяет подключать пульт дистанционного управления, вести мониторинг с компьютера (определенные модели «Штиль»).

Однофазные и трехфазные стабилизаторы

Стабилизаторы напряжения находят применение в типовых городских квартирах, а также в дачных и коттеджных домах. В зависимости от количества фаз, данные устройства классифицируются на однофазные и трехфазные. В каждой из этих групп есть модели как электронного, так и электромеханического типа.

Однофазные стабилизаторы напряжения используются в однофазных электросетях с напряжением 220В. Их мощность зависит от модели и составляет от 0,5 до 30 кВт. В трехфазных электросетях с напряжением 380В допустимо использование как трехфазных, так и однофазных устройств. Мощность первых находится в диапазоне от 3 до 30 кВт и более. Конструктивно они представляют собой раздельные или скомпонованные под одним корпусом три однофазных стабилизатора. Устанавливаются в коттеджах, загородных домах, а также в офисах и различных производственных предприятиях для защиты всей электросети.

Читайте также