Принцип работы стабилизатора напряжения

Ремонт промышленной электроники и оборудования включает несколько видов, в зависимости от ситуации и характера неисправности. Текущий ремонт направлен на устранение мелких неисправностей, плановый производится по графику, внеплановый — в случае срочной необходимости, а капитальный — полная диагностика, включающая в себя замену изношенных компонентов.  Ремонт промышленной электроники может быть полным, включающим проверку, восстановление и модернизацию всех деталей, или частичным, в случае наладки отдельно взятых компонентов. Если оборудование работает неправильно, проводится планово-принудительный ремонт с применением трех схем: универсальной, по программе техобслуживания и осмотра оборудования перед запуском. Последняя схема применяется в основном для электроники, эксплуатируемой периодически.

Важно отметить, что регулярное техническое обслуживание и диагностика помогают избежать капитального ремонта и снижают риски возникновения серьезных неисправностей. Поэтому владельцы предприятий должны следить за состоянием оборудования и проводить профилактические работы вовремя.

На современных производственных предприятиях, где электрооборудование играет важную роль в производственном процессе, стабильное электропитание является необходимостью. Именно поэтому стабилизаторы напряжения являются важным элементом для обеспечения бесперебойной работы производства.

Существует множество критериев, которые нужно учитывать при выборе стабилизатора напряжения для производственного предприятия. Один из главных критериев — это мощность стабилизатора. Для обеспечения бесперебойной работы производства, необходимо выбирать стабилизаторы, которые могут обеспечить достаточную мощность для поддержания необходимого уровня напряжения на всех участках производства.

Еще одним важным критерием является точность стабилизации. При использовании стабилизатора напряжения, необходимо обеспечить точную стабилизацию напряжения на всех участках производства, так как небольшие колебания напряжения могут привести к серьезным проблемам с оборудованием и снижению производительности.

Также важным критерием является эффективность стабилизатора напряжения. Существует множество различных типов стабилизаторов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Некоторые стабилизаторы более эффективны в экономическом плане, чем другие, поэтому нужно выбирать тот, который наиболее подходит для конкретных нужд производства.

Еще одним важным критерием является надежность стабилизатора напряжения. Надежность является критическим фактором для производственных предприятий, так как любое простое обрывание питания может привести к серьезным проблемам в производственном процессе.

Наконец, важным критерием является соответствие стандартам безопасности. Все стабилизаторы напряжения должны соответствовать определенным стандартам безопасности, чтобы обеспечить безопасность персонала и сохранность оборудования.

Типы стабилизаторов

В зависимости от принципа действия, стабилизаторы осуществляют нормализацию напряжения разными способами.

В бытовых условиях применяются следующие типы однофазных стабилизаторов:

• Сервоприводные;
• Релейные;
• Тиристорные.

Сервоприводные стабилизаторы используются для стабилизации напряжения в диапазоне от 100 В до 240 В. Они работают на основе обратной связи и управляются сервоприводом, который регулирует выходное напряжение в зависимости от изменения входного напряжения. Эти стабилизаторы обеспечивают точность стабилизации в пределах 1-3%.

Релейные стабилизаторы используются для стабилизации напряжения в диапазоне от 140 В до 260 В. Они работают на основе реле, которые переключают трансформаторы и устанавливают нужное выходное напряжение. Они обычно обеспечивают точность стабилизации в пределах 6-10%.

Тиристорные стабилизаторы, или электронные стабилизаторы, используются для стабилизации напряжения в диапазоне от 160 В до 260 В. Они работают на основе тиристоров и обеспечивают точность стабилизации в пределах 2-5%. Они также обладают более высокой скоростью регулировки и меньшими габаритными размерами по сравнению с релейными стабилизаторами.

Существуют также трехфазные стабилизаторы, которые используются для стабилизации напряжения в трехфазных сетях. Они работают на основе тех же принципов, что и однофазные стабилизаторы, но имеют три независимых канала стабилизации.

Принцип работы

Для чего нужен стабилизатор напряжения

Пониженное и/или нестабильное напряжение в сети электропитания может необратимо повредить всю бытовую технику в Вашем доме!

И, при этом, в бесплатном гарантийном сервисе, вероятнее всего, Вам будет отказано, так как, гарантия имеет силу лишь при условии, что устройство эксплуатируется в условиях электропитания удовлетворяющих строгим техническим требованиям к напряжению питания — 220 вольт ±10%.

Бытовая техника, подключенная через стабилизатор, работает в щадящем режиме электропитания со стабилизированным входным напряжением питающей сети, что позволяет значительно продлить ее эксплуатационный ресурс и даже сэкономить на электроэнергии т.к. вся бытовая техника изначально проектируется на конкретное значение в сети.

Стабилизаторы также могут использоваться для защиты электродвигателей. Возможно, Вы замечали как трудно стартовать электродвигателю при пониженном питании в сети.

Если подано питание меньше нормы — двигателю не хватает пусковой мощности, он просто стоит и потребляет огромный пусковой ток, который раз в пять-семь больше рабочего. Двигатель очень быстро перегревается и выходит из строя.

А теперь представьте, что это двигатель Вашей новой стиральной машинки или нового холодильника — нужен стабилизатор.

Стабилизатор для частного дома или дачи — просто необходим для защиты от постоянных перепадов напряжения в сети.

Для корректного повышения/понижения напряжения в сети, для защиты то низкого/высокого значения питания необходим повышающий/понижающий стабилизатор от авторитетного производителя.

Значение вольтодобавки будет автоматически подбираться в зависимости от уровня просаженности во входной электросети, а в случае аварийного изменения входного напряжения вся аппаратура будет автоматически отключена от сети.

1. Зачем нужен стабилизатор:
2. Если у Вас в доме нет ничего более ценного, чем лампочки накаливания, однозначно, — стабилизатор Вам не нужен.
3. Есть смысл задуматься о покупке стабилизатора, если у Вас есть хотя бы холодильник или микроволновая печь и питание в сети периодически падает ниже 190 вольт.
4. Ну и если у Вас «полный фарш» бытовой техники и питание периодически отклоняется вверх выше 250 вольт и/или вниз ниже 190 вольт — Вам крайне необходимо защитить всю электросеть в доме мощным стабилизатором сетевого напряжения.

Принцип работы стабилизатора напряжения

• Принцип работы стабилизатора заключается в отслеживании изменений входного питания и корректировке в соответствии с ситуацией:
• При изменении входного напряжения, первую фазу (20 миллисекунд) стабилизатор использует для замера.
• После замера происходит реагирование на ситуацию. При изменении напряжения в пределах диапазона, происходит выравнивание до 220 В.
• При падении значения ниже диапазона, стабилизатор переходит в режим «вытягивания» — поднимает питание, на сколько хватает ресурса трансформатора.
• При скачке выше диапазона, происходит аварийное отключение.
• Импульсные скачки и скачки при отключениях и включениях электроэнергии не пропускаются.
• Регулировка напряжения в стабилизаторе организовано методом переключения добавочных обмоток специального трансформатора.

Переключение осуществляется электронными ключами в момент прохождения синусоиды напряжения через нулевую отметку. Электронные ключи управляются процессором по специальной программе.

Процессор собирает данные с датчиков и коммутирует ключи по заданному алгоритму. Также, процессор не допускает включения более одного ключа и следит за исправностью ключей.

Процессор также собирает данные с сопутствующих датчиков, не обозначенных на схеме (силы тока, нагрева трансформатора, питания процессора, и др.).

В алгоритм программы процессора заложены следующие режимы: Транзит — режим, когда 220 В на входе нормальное и стабилизатор обеспечивает защиту только от внезапных скачков. Повышение — режим, когда питание на входе ниже нормы, но в пределах диапазона регулирования, стабилизатор выравнивает его до номинального. Вытягивание — аварийный режим, когда 220 В на входе ниже нормы и ниже диапазона

Обратите внимание! Стабилизатор не отключается, а поднимает питание, на сколько хватает ресурса трансформатора. Понижение — режим, когда напряжение на входе выше нормы, но в пределах диапазона регулирования, стабилизатор выравнивает питание до номинального. Авария — режим, когда 220 В на входе выше диапазона регулирования, стабилизатор отключается, переходя в дежурный режим и «ждет» падения питания. Задержка включения — режим обеспечивает сглаживание скачка при включении электроэнергии. 

Достоинства и недостатки преобразователей с разным принципом функционирования

Устройства конкретного принципа действия характеризуются своими достоинствами и недостатками, оптимальным условием эксплуатации

Данные особенности важно учитывать при выборе СН для домашнего использования

 Феррорезонансные стабилизаторы

К достоинствам моделей феррорезонансной системы относят:

• большой срок эксплуатации, надежность;
• высокая точность напряжения на выходе (обеспечивается плавным регулированием);
• высокая скорость реагирования на колебания;
• устойчивость к неблагоприятным воздействиям со стороны окружающей среды.

Недостатками считаются:

• шумная работа (гул от трансформаторов);
• высокая теплоотдача;
• большие размеры и вес (при сопоставлении с аналогами других систем одинаковой мощности);
• для регулирования доступен небольшой диапазон входного напряжения;
• пониженный коэффициент полезного действия (КПД);
• на выходе токовая синусоида искажается;
• не работает на холостом ходу либо при перегрузках.

Феррорезонансные системы подходят для использования при положительных температурах в загородных домах либо подсобных помещениях. Старые модели способны обеспечить функционирование неприхотливой техники.

Феррорезонансный стабилизатор

У современных модификаций перечисленные недостатки минимизированы. Но взамен – высокая стоимость, превышающая цену аналогов с соответствующими характеристиками других типов.

 Электродинамические и электромеханические стабилизаторы

Электродинамические и электромеханические изделия обладают следующими достоинствами:

• широкий диапазон регулирования (130÷260 В);
• помехи на выходе отсутствуют;
• без перегрузки работают бесшумно;
• высокая устойчивость к помехам;
• точность плавной регулировки до 3 %;
• формируют синусоиду;
• способны выдерживать двойную перегрузку на доли секунды.

Электродинамические приборы способны работать при температурах до -15 градусов по Цельсию. Они выдерживают двойные перегрузки до двух минут.

Достоинства устройств данной системы делают их подходящим вариантом для домашнего использования. Также этому способствует ценовая доступность.

Недостатки такие:

• маленькая скорость стабилизации;
• электромеханические модификации при отрицательных температурах применять нельзя.

 Релейные, электронные и инверторные стабилизаторы

Плюсы релейных систем:

• малые габариты;
• быстродействие;
• широкий рабочий диапазон (140÷270);
• бесшумность;
• температурные пределы -20÷+40 °C.

Ступенчатая стабилизация относится к минусам релейных моделей. Также недостатком считается зависимость скорости регулирования от ее точности: чем точнее, тем медленнее процесс.

Преимущества и недостатки электронных СН схожи с релейными. Но наличие у них вместо реле тиристоров либо симисторов приводит к возрастанию срока службы. В совокупности с доступной ценой это делает электронные преобразователи для бытового использования оптимальным вариантом.

Гибридные модификации построены на совокупности электромеханических и релейных систем. Максимальный диапазон рабочего напряжения составляет от 105 до 280 В. «Гибриды» подходят для дома.

Инверторы характеризуются:

• самым широким диапазоном по входному напряжению (90÷310 В);
• практически мгновенным быстродействием;
• низкой погрешностью стабилизации (до 2 %);
• продолжительным сроком службы (примерно 20 лет).

Инверторные стабилизаторы стабилизаторы

Их высокая стоимость, по сравнению с достоинствами, является спорным недостатком. Инверторы – надежный вариант для защиты современной техники.

Из-за различия в характеристиках стабилизаторов принадлежность модели к определенной разновидности сказывается на ее стоимости. На сегодняшний день наиболее распространены электронные и электромагнитные типы преобразователей. Они используются на производстве, в бытовых условиях.

Плюсы и минусы электронных стабилизаторов

другими типами устройств стабилизации

1. Отсутствием шума в процессе работы;
2. Большим эксплуатационным ресурсом (тиристоры рассчитаны на 1 млрд срабатываний);
3. Отсутствием дугового разряда при размыкании;
4. Экономным потребление энергии;
5. Компактностью;
6. Быстродействием (до 20 мс);
7. Высокой точностью стабилизации (погрешность не более 3-6%);
8. Широким диапазоном входного тока (120-300 В);
9. Хорошей защитой от внешних помех;
10. Постоянным контролем параметров тока на входе и выходе;
11. Отсутствием движущихся деталей;
12. Конструктивной надёжностью.

Дополнительное преимущество электронных стабилизаторов заключается в возможности их применения в неотапливаемых помещениях с температурным режимом -40…-25°C.

Электронные устройства стабилизации сетевого напряжения имеют и недостатки, которые обязательно нужно учитывать при выборе.

В этот список входят:

• Ступенчатый характер нормализации тока;
• Высокая вероятность ошибок и сбоев микроконтроллерного управления;
• Сложность обслуживания и ремонта;
• Потери мощности при недостаточном входном напряжении;
• Ограничения по нагрузкам реактивного характера;
• Трапециевидная или прямоугольная (меандр) форма выходного напряжения;
• Дискретные аномалии выходного напряжения при переключении трансформаторных обмоток;
• Слабая устойчивость к перегрузкам;
• Высокая рыночная стоимость.

Также следует отметить, что в сравнении с тиристорными системами, стабилизаторы, в которых функцию силовых ключей выполняют симисторы, чувствительны к скачкам напряжения при работе с индуктивными нагрузками. Кроме того, существует высокий риск перегрева симисторов. Вследствие этого они оснащаются специальными радиаторами или кулерами, что увеличивает вес, габариты и, при втором варианте охлаждения, энергозатратность системы.

Где используют релейные стабилизаторы

Если проанализировать все плюсы и минусы релейного стабилизатора, можно сделать вывод, что он сможет справится с большинством бытовых задач. Практически везде, где не требуется точности стабилизации, но при этом нужна высокая скорость — релейный стабилизатор просто незаменим.

В частности, релейные стабилизаторы активно приобретают для выравнивания напряжения в квартире или на даче, а также в гараже. Кроме того, практически любая бытовая техника, в которой есть мотор или нагревательный элемент, например, холодильник, стиральная или посудомоечная машина, электроинструмент прекрасно работают с недорогими и быстрыми релейными стабилизаторами.

Когда падения или наоборот скачки напряжения происходят не очень часто, но всё же случаются в течении дня, например, в садоводческом товариществе, где напряжение в сети, нередко, сильно зависит от того, что делают ваши соседи в данный момент, зависимости от этого оно может стремительно меняться, релейный стабилизатор оптимальное решение.

Если же у вас есть какое-то чувствительное даже к малейшим скачкам напряжения или параметрам электрического тока, а также к точности стабилизации оборудование, например, высококачественный усилитель звука, вам следует выбрать нормализатор другого типа.

Какие бывают стабилизаторы

Стабилизация напряжения может быть реализована различными способами.

По конструкции стабилизирующие устройства можно разделить на две группы:

• Электромеханические устройства;
• Электронные устройства;

К первой группе относятся стабилизаторы с серводвигателем. Ко второй группе относятся следующие приборы:

• Релейные стабилизаторы;
• Устройства на полупроводниковых ключах (тиристоры, симисторы);
• Приборы с двойным преобразованием;
• Феррорезонансные стабилизаторы.

Каждое устройство обладает определёнными достоинствами и недостатками. Они хорошо заметны при сравнении технических параметров, поэтому для выбора конкретной модели нужно знать принцип работы каждого стабилизатора для дачи или дома.

Стабилизатор с релейным переключением

Релейный стабилизатор напряжения выравнивает сетевое напряжение путём коммутации обмоток силового трансформатора. Принцип его работы крайне прост. Входное напряжение поступает на первичную обмотку силового трансформатора и одновременно на плату контроля и управления. Вторичная обмотка разделена на одинаковые секции и число витков в ней больше, чем в первичной. То есть трансформатор в случае необходимости может повышать или понижать подаваемое напряжение. Плата управления включает в себя выпрямитель, контроллер и транзисторные ключи, управляющие электромагнитными реле. Если напряжение сети отклонилось от номинала на определённую величину, контроллер через транзисторный ключ включает реле. Оно своими контактами изменяет коэффициент трансформации, то есть переключает вторичную обмотку на повышение или понижение. В результате напряжение на выходе постоянно удерживается в допуске, но оно никогда не будет равно 220В, поскольку, переключая секции обмотки, устройство допускает ступенчатое, а не плавное изменение напряжения. Но чем большее количество реле применяется в схеме устройства, тем выше его точность.Релейный стабилизатор обладает следующими положительными качествами:

• Хорошая скорость переключения;
• Большой интервал входных напряжений;
• Неискажённая форма напряжения;
• Доступная цена.

Недостатки релейного устройства:

• Ступенчатое переключение;
• Низкая точность;
• Шум при работе;
• Возможное подгорание контактов.

Релейные стабилизаторы так же имеют ограничение по мощности, что определяется невозможностью контактов реле коммутировать слишком большие токи.

Стабилизатор с серводвигателем

Электромеханический стабилизатор напряжения так же, как и релейный, работает с использованием силового трансформатора. В устройстве имеется плата контроля, но она управляет регулировкой не с помощью реле, а выбирает угол поворота серводвигателя. На его оси установлена каретка с угольным роликом или щёткой, которая перемещается по обмотке силового трансформатора. Пропорционально углу поворота изменяется напряжение на выходе.

Устройство обеспечивает очень точную установку выходного напряжения, но скорость выравнивания напряжения очень низкая. Приведем небольшой пример. Если напряжение сети будет меньше определённого предела, импульсный блок питания персонального компьютера может на доли секунды отключиться и пока серводвигатель перемещает контакт чтобы повысить напряжение, компьютер уйдёт в перезагрузку. Таким образом, можно потерять важные данные.

Главным недостатком электромеханического стабилизатора считается необходимость регулярного обслуживания. Пыль и грязь, попадающие под движущийся контакт, могут подгорать или вызывать появление искр, поэтому электромеханические стабилизаторы нельзя применять там, где используется газовое оборудование.

К преимуществам сервоприводного стабилизатора можно отнести следующие параметры:

• Высокая точность установки;
• Большой интервал входных напряжений;
• Низкая цена.

Но критичные особенности сервоприводных стабилизаторов – медленное выравнивание напряжения, шум при работе и необходимость регулярного обслуживания, существенно снижают область их применения.

Сравниваем релейные и электромеханические

При сравнении двух типов стабилизаторов сразу бросается в глаза то, что ряд характеристик для них общий.

1. Так, стоимость не может служить определяющим фактором при выборе типа, она примерно одинакова, каждый киловатт мощности стабилизатора обойдется в 900-1200 рублей. Стоимость одного киловатта для каждого из типов стабилизаторов вы можете посмотреть в .
2. Не может явиться определяющим и срок службы – несмотря на заявляемый некоторыми производителями срок службы стабилизаторов до 10-15 лет, вследствие ненадежности релейного блока устройства (а на релюшках всегда экономят!), они могут прослужить не дольше, чем электромеханические – до 1-5 лет, в зависимости от нестабильности сети.
3. Общими являются также слабая зависимость функционирования обоих типов стабилизаторов от частоты и формы входного напряжения (автотрансформатор лишь незначительно меняет коэффициент трансформации, за счет нелинейности характеристик материала сердечника).
4. В расчет следует принять характер регулирования — ступенчатый с дискретностью порядка 20-25 В у релейного стабилизатора и плавный у электромеханического. С релейным вам придется смириться с тем, что при его работе освещение будет мигать, освещенность будет колебаться в пределах ±26% (такова нестабильность светового потока при изменении напряжения в пределах ±8%), а сложная электронная техника может давать сбои в моменты переключения.

   С электромеханическим стабилизатором подобное исключено – напряжение регулируется плавно и устанавливается с более высокой точностью, поскольку выводов от обмотки автотрансформатора в электромеханическом стабилизаторе больше, чем в релейном (по сути, выводом является каждый виток обмотки). Поэтому в электромеханических стабилизаторах ступенчатость изменения выходного напряжения практически неощутима.

5. Вдобавок, перемещение щеточного контакта менее шумное, чем одновременное срабатывание (отключение и выключение) двух реле. Но одно НО – устанавливаться оно будет дольше, подобные стабилизаторы инерционнее релейных.
6. При рисках очень серьезной просадки входного напряжения оба сравниваемых стабилизатора примерно эквивалентны по возможностям. Так, нижний предел входного напряжения чаще всего составляет 140-150 В, а верхний 250-260 В.
7. Оба стабилизатора искрят при работе, что исключает возможность их работы во взрывоопасных (загазованных) помещениях. Их назначение – работа в условиях городской квартиры, частного домовладения, дачи. Работа в одном помещении с газовым оборудованием ЗАПРЕЩЕНА.

По идее, электромеханический стабилизатор требует регулярного обслуживания (чистки, замены щеток), релейный же обслуживания не требует, но может выйти из строя при подгорании контактов одного из реле, при этом выйдет из строя одна ступень регулирования напряжения, что полностью нарушит работу стабилизатора.

Для справки. Регулярное обслуживание не означает, что придется лазить в него каждый год. Лично являюсь свидетелем того, что сервоприводный стабилизатор вот уже пятый год работает без какого-либо вмешательства, в то время как стоящий рядом релейный стабилизатор сгорел через полтора года работы.

Понятное дело, что на практике никто и никогда их не обслуживает. Просто купили, подключили и забыли до тех пор, пока что-нибудь не сломается. Поэтому пунктик с техническим обслуживаем можно вообще не принимать в расчет.

Электроснабжение промышленных предприятий и установок в неблагоприятных климатических условиях

Большинство предприятий имеют загрязненные области, которые возникают из-за образования вредных веществ. Они отрицательно влияют на токоведущие элементы электрических установок. Источники загрязнения – химические, ферросплавные производства, а также производства стали, магния и др. Такие загрязнения имеют пять степеней (первая степень – самая мощная).

Для загрязненных областей устанавливаются специальные нормативы для определения типа изоляции, подстанций, линий электропередач. Также рассчитываются минимальные промежутки от источников загрязнения. Расстояние зависит от класса производства. К примеру, для пятой степени – от пятидесяти метров, для первой – до 1500 метров.

Проблема загрязнения требует особого внимания и принятия необходимых мер.

Где купить стабилизатор напряжения 220 В для дома?

Еще сравнительно недавно подобное оборудование можно было приобрести только в специализированных магазинах. Но на сегодняшний день намного дешевле будет сделать такую покупку через интернет. К примеру, если приобрести стабилизатор напряжения 220 В для телевизора, цена в онлайн-магазине составит всего около 1000—1500 руб. Но стоит заметить, что необходимо тщательно изучить отзывы о продавце, чтобы не попасть в лапы к мошенникам или не купить некачественный товар.

А бывают и нестандартные формы стабилизаторов напряжения 220В

Без сомнения, подобные устройства порой бывают просто необходимы. Однако к их выбору стоит подойти продуманно и взвешенно. И тогда оборудование прослужит Вам долгие  годы, защищая бытовую технику от перепадов напряжения.

В итоге выбор стабилизатора напряжения для производственного предприятия зависит от множества факторов, и каждый из них должен быть учтен при принятии решения. Критерии, такие как мощность, точность стабилизации, эффективность, надежность и соответствие стандартам безопасности, должны быть тщательно проанализированы, чтобы выбрать стабилизатор, который наилучшим образом подходит для конкретных потребностей предприятия.

Применение стабилизатора напряжения на производственном предприятии может значительно повысить производительность и снизить количество проблем с оборудованием. Благодаря стабильному электропитанию, производственный процесс становится более надежным и эффективным, что в конечном итоге способствует увеличению прибыли предприятия.

Итак, выбор стабилизатора напряжения для производственного предприятия является ответственным и важным шагом.