Электромеханический стабилизатор напряжения

Электромеханический стабилизатор напряжения (ЭМС) – устройство, которое необходимо иметь в каждом доме. Особенно он нужен там, где электроснабжение «страдает» провалами и всплесками уровня напряжения в сети. Современные электрические и электронные бытовые приборы чутко реагируют на малейшие изменения характеристик тока. ЭМС успешно справляется с этими недостатками электропитания.

Устройство ЭМС

Схема устройства и главные особенности

Главная особенность электромеханического стабилизатора – это регулировка входящего тока ползунковым контактором. Ползунок передвигается по поверхности катушки, тем самым меняя количество рабочих витков обмотки трансформатора. Токосъёмник приводится в движение шаговым электродвигателем.

Обмотка тороидального трансформатора покрыта изолированным проводом. На рабочем участке изоляция удалена. Шаговый электромотор поворачивает токосъёмник точно на определённый угол, заданный электросхемой прибора. Ниже приведены 2 электронные схемы ЭМС.

Схема с операционным усилителем

ЭМС с релейным электроприводом

Принцип действия и область применения

В основе устройства ЭМС положен принцип действия автотрансформатора. С его применением прибор достигает высокого уровня КПД. Приводом бегунка служит небольшой электродвигатель с редуктором. Скорость вращения ползунка составляет от 10 до 20 сек./об. Передвижением рычага управляет электронная схема. При изменении уровня напряжения в сети схема включает двигатель, и бегунок встаёт в такую позицию, при которой параметр тока восстанавливается до 220 в.

Плюсы и минусы

Устройство однофазных сервоприводных стабилизаторов напряжения обладает рядом достоинств, которые принесли большую популярность этому виду электрооборудования. Повышенный спрос на ЭМС стимулирует многих производителей изготавливать их различные модификации. Преимущества данной конструкции заключаются в следующем:

• высокий КПД прибора;
• погрешность точности стабилизации напряжения – 2%;
• отсутствие искажений выходных параметров тока;
• широкий диапазон стабилизации отклонений уровня входного напряжения;
• тороидальная форма катушки трансформатора сводит до минимума поле рассеивания;
• габариты и большая площадь сечения провода обмотки допускают высокий порог мощности нагрузки;
• невысокая стоимость стабилизаторов.

Наряду с достоинствами, ЭМС имеет недостатки:

• Замедленная реакция сервопривода на изменение напряжения входного тока. Всему виной – механический привод щёточного узла. Например, для сглаживания всплеска напряжения величиной 50 вольт прибору потребуется около 5 секунд. За это время чувствительная электроника может получить значительные повреждения.
• Низкая износостойкость щёточного узла требует регулярной замены графитовых контакторов. Этот фактор не даёт конкурировать ЭМС с релейными и тиристорными аналогами.
• Работа щёточного узла при определённом износе щёток может вызывать искрение внутри стабилизаторов. Поэтому применять его категорически нельзя в условиях высокой пожарной опасности.

Одно,- или двухфазные ЭМС

Электромеханические стабилизаторы в основном применяются для регулировки напряжения однофазного тока. Приборы используют в домашних условиях, офисах и там, где эксплуатируется электрооборудование, подключённое к бытовой электросети напряжением 220 вольт.

Двухфазные стабилизаторы устанавливают в тех помещениях, где нужно подключать мощных потребителей. Например, двухфазные ЭМС применяют для питания электросварочного оборудования, станков и прочих установок.

Основные характеристики прибора

Основной характеристикой электромеханических стабилизаторов является величина активной мощности. Мощность бытовой модели ЭМС колеблется в пределах 5-7 кВт. Есть более мощные аппараты, у которых этот показатель достигает 22 кВт.

Немаловажное значение имеет такой показатель, как диапазон стабилизации. Это величина напряжения между низким значением и наибольшим порогом напряжения, где прибор может осуществлять свою функцию. Наилучшие модели ЭМС работают в диапазоне от 130 до 280 вольт.

К следующим важным характеристикам относятся точность и скорость стабилизации. Лучший показатель точности – это отклонения в пределах 1,5-3%. Что касается скорости реакции, то показатель колеблется от 5 до 10 в/сек.

Устройство и основные узлы

В быту часто используют недорогие однофазные стабилизаторы. Наряду с ними, существуют более совершенные приборы, оснащённые цифровым дисплеем. Все модели имеют одно и то же принципиальное устройство. Конструкция ЭМС состоит из нескольких основных узлов:

• автотрансформатор;
• щёточный узел;
• сервопривод;
• блок электроники.

Автотрансформатор

Основное устройство стабилизатора занимает самое большое пространство внутри прибора. Его мощность может достигать нескольких десятков кВт. Автотрансформаторы не имеют раздельных первичных и вторичных обмоток. Они представляют собой тороидальные катушки изолированных проводов.

Щёточный узел

Токосъёмники имеют вид щёток, которые контактируют с оголёнными витками катушки автотрансформатора. Щеточный узел состоит из двух и более графитовых брусочков, в которые впаяны медные провода. Графит обладает высокой износостойкостью и способностью к скольжению, не создавая трения о витки катушки. Благодаря этому, щёточный узел стабилизатора может прослужить без замены щёток несколько лет. В мощных ЭМС токосъёмник сделан в виде графитовых роликов.

Чтобы щётки равномерно изнашивались, не создавая перепадов рельефа контактной поверхности, их делают в виде колёсиков. Оголённые витки трансформатора в тех местах, где щётки редко бывают, могут покрываться оксидной плёнкой. В результате резкого изменения уровня напряжения в сети щётки попадают на эти участки. Возрастает высокое переходное сопротивление, что сопровождается обильным тепловыделением. Для отвода излишнего тепла щёточные узлы снабжены дюралевыми радиаторами.

Сервопривод

Устройство состоит из соосного с катушкой шагового двигателя со щёточным узлом. Электромотор обладает высокооборотным валом. Его мощность позволяет преодолевать усилие прижимных пружин щёточного узла. Чем больше мощность ЭМС, тем больше контактная площадь токосъёмника. Следовательно, сервопривод должен преодолевать высокое трение щеток об обмотку автотрансформатора.

Блоки электроники

Электронная схема осуществляет управление сервоприводом. Чутко реагируя на изменения напряжения входного тока, электронный блок подаёт команды электродвигателю, который перемещает щёточный узел в нужное место контакта с катушкой трансформатора.

По достижении заданного уровня выходного напряжения сервопривод замирает. Данные об изменении параметров тока отражаются на цифровом интерфейсе или стрелочном табло прибора. В случае превышения допустимых показателей напряжения сетевого тока защитное устройство отключает стабилизатор от электросети и нагрузки. Электронный блок запитан от своего малогабаритного маломощного трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана на определённый диапазон допустимого входного напряжения.

Правила пользования стабилизатором

ЭМС нельзя использовать в помещениях с высоким уровнем влажности. Прибор сначала подключают к сети, только затем стабилизатор подсоединяют к нагрузке. Устройство должно находиться на безопасном расстоянии от источников индуктивности и магнитных полей.

Советы по выбору стабилизатора

Выбор стабилизатора зависит от того, какая нагрузка будет приходиться на прибор. Для этого делают расчёт совокупной нагрузки всех подключённых электроустройств. Отсюда выводится требуемая активная мощность ЭМС.

Примеры удачных моделей электромеханических стабилизаторов

Рынок электротехники насыщен различными моделями ЭМС. На основании исследований независимых экспертов были определены наиболее удачные модели сервоприводных стабилизаторов.

РЕСАНТА АСН-50000-ЭМ

Эта модель считается самым лучшим отечественным сервоприводным стабилизатором. Прибор обладает хорошими показателями точности регулировки. Он показал себя как надёжное стабилизационное оборудование в условиях часто повторяющихся скачков напряжения. Стабилизатор оснащён двумя стрелочными табло.

ЭМС Ресанта

RUCELF SDWII-6000

• Однофазный сервоприводный стабилизатор напряжения обладает превосходными техническими характеристиками:
• Мощность – 5 кВт;
• Диапазон входного напряжения – от 140 до 260 вольт;
• Точность стабилизации – 1,5 %.

Стабилизатор Rucelf  SDWII-6000

ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000

Электромеханический стабилизатор отечественного производства ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000 пользуется особой популярностью у населения страны. Компактный напольный вариант отличается привлекательным дизайном. Срок службы – 10 лет.

ЭМС Энергия

Электромеханические стабилизаторы надёжно предохраняют потребителей электроэнергии от внезапных скачков напряжения электросети. Тем самым создаются условия безопасной эксплуатации чувствительного электронного и электрического оборудования.

Видео

Автор:

Гaличeв Илья Виктoрoвич