Для чого потрібні стабілізатори напруги

Стабілізатор — це електричний прилад для автоматичного підтримання постійних значень електричного напруги на входах приймачів електричної енергії (стабілізатор напруги) або сили струму в їхніх ланцюгах (стабілізатор струму) незалежно від коливань напруги в живильної мережі і величини навантаження.

Стабілізатор забезпечує навантаження стабілізованою напругою тільки в тому випадку, якщо мережеве напруги знаходиться в певних межах. Якщо напруга в мережі виходить за ці межі (значні перевищення напруги, так само як його короткочасні глибокі провали або повна відсутність), відключає стабілізатор живляться електроприлади і вони обесточатся.

Сучасні стабілізатори представлені одно - і трифазними моделями з потужностями від 100 ВА до 250 кВА і вище.

Типи стабілізаторів на ринку.

Можна знайти стабілізатори наступних типів:
Ферорезонансні. Вони стали використовуватися з другої половини минулого століття та їх дія базується на використанні явища магнітного насичення феромагнітних осердь трансформаторів або дроселів. Застосовувалися такі прилади для стабілізації напруги живлення побутової техніки (телевізор, радіоприймач, холодильник, магнітофон тощо).

Серед достоїнств ферорезонансних стабілізаторів можна відзначити високу точність підтримки вихідної напруги (1-3%), висока (для того часу) швидкість регулювання. Були й недоліки: підвищений рівень шуму і залежність якості стабілізації від величини навантаження.

Сучасні ферорезонансні стабілізатори позбавлені цих недоліків, але вартість їх приблизно дорівнює або вище вартості ДБЖ (Джерело Безперебійного Живлення) на таку ж потужність. Очевидено тому ферорезонансні стабілізатори широкого розповсюдження в якості побутових пристроїв не отримали.

Електромеханічні. У 60-80-ті роки минулого століття для регулювання напруги застосовувалися автотрансформатори з ручним регулюванням вихідної напруги, внаслідок чого доводилося постійно стежити за приладом, який показує вихідна напруга (стрілочний або світиться лінійка) і, при необхідності, вручну коригувати номінальне. У сучасних апаратах корекція вихідного напруги здійснюється автоматично, з допомогою електродвигуна з редуктором.

Гідність таких електромеханічних стабілізаторів — висока точність підтримки вихідної напруги (2-3%). Недоліки — підвищений рівень шуму (практично постійно шумить двигун, т. к. відстежується зміна напруги на (2-4) і низька швидкість регулювання з-за інерційності двигуна. При різкому збільшенні напруги може короткочасно відключати навантаження, т. к. напруга на виході може перевищити максимально допустиме значення. При цьому, в більшості випадків, така висока точність не потрібна, достатньо 5-7%, як зазначено в паспортах на самі найпоширеніші побутові електроприлади загального призначення. Тому електромеханічні стабілізатори набули поширення як найбільш дешеві і доступні побутові стабілізатори.

Електронні (ступінчастого регулювання). Найбільш широкий клас стабілізаторів, що забезпечують підтримання вихідної напруги з певною точністю в широких межах вхідної напруги. Принцип стабілізації заснований на автоматичному перемиканні секцій трансформатора за допомогою силових ключів (реле, тиристорів, симісторів). Електронні стабілізатори напруги завдяки своїм численним перевагам знайшли найбільше поширення на ринку стабілізаторів.

Вигідні плюси: швидкодія, широкий діапазон вхідної напруги, відсутність спотворення форми вхідного напруги, високе значення ККД. Недолік, як на мене, несуттєвий — 'це ступеневу зміна вихідної напруги, що обмежує точність стабілізації в межах 0,9%-7%.

За сукупними параметрами симісторні або тиристорні стабілізатори є оптимальнм вибором по співвідношенню ціна/якість для застосування в промисловості та побуті. Деякі моделі допускають можливість корекції вихідної напруги в межах 210-230 Ст.

Кліматичне виконання стабілізаторів.

Кліматичне виконання більшості пропонованих стабілізаторів IP20, оскільки вони призначені для установки в закритих приміщеннях з температурою навколишнього середовища +5...+35°С, з відносною вологістю повітря 35-90%, з атмосферою, яка не містить пилу, бризок і т. д. Якщо у приміщенні під встановлення стабілізаторів температура буде опускатися нижче 0°С, можливе виконання в корпусах з підігрівом.

Основні характеристики та функції стабілізаторів.

Діапазон вхідної напруги. Поряд з точністю стабілізації, є найважливішою його характеристикою. Цей діапазон складається з двох категорій:

• робочий - коли вхідна напруга знаходиться в межах, при яких на виході забезпечується заявлена величина стабілізації, наприклад 220±5%;
• граничний - коли стабілізатор зберігає працездатність, але напруга на виході відрізняється від заявленої величини в більшу або меншу сторони до 15-18%).

При напрузі на вході, що виходить за межі граничного, стабілізатор вимкнути електроприлади, сам залишаючись підключеним до мережі для контролю з можливістю підключення електроприладів знову в роботу при поверненні живильної мережі в робочий (граничний) діапазон напруг.
Точність стабілізації вихідної напруги - одна з важливих характеристик пристрою, яка залежить від величини вхідної напруги. Якщо воно знаходиться в робочому діапазоні, то точність стабілізації становить 0,9-5% в залежності від моделі стабілізатора.

Перевантажувальна здатність - здатність витримувати короткочасні перевантаження від електроприладів, які мають високі пускові струми (наприклад, електродвигун заглибного насоса, холодильника тощо).

Захист від перевантаження та короткого замикання на виході. У разі перевантаження стабілізатора, коли зі стабілізатора починає зніматися потужність на 5-50% перевищує номінальну протягом тривалого періоду часу (від 0,1 сек. до 1хв. або трохи більше), спрацьовує система захисту (час спрацьовування захисту залежить від величини перевантаження), яка стабілізатор відключить і тим самим запобігає його вихід з ладу. При наявності в стабілізаторі функції одноразового повторного включення через 10 сек. після його відключення по перевантаженню, він знову включиться. Якщо перевантаження при повторному включенні стабілізатора відсутня, то стабілізатор продовжує штатно працювати. У випадку короткого замикання в ланцюзі підключених до стабілізатору електроприладів, стабілізатор відключається. Після чого обов'язково необхідно виявити і усунути причину короткого замикання і тільки потім включити стабілізатор.

Система контролю вихідної напруги. У разі виходу з ладу стабілізатора або миттєвого збільшення вхідної напруги така система відключає електроприлади від стабілізатора і запобіжить їх вихід з ладу.

Регулювання вихідної напруги. Наявність у деяких моделях стабілізаторів можливості регулювання вихідної напруги в діапазоні 210-230В, що допомагає вирішити одночасно кілька проблем:

• можливо встановити на виході стабілізатора західні стандарти напруги 230В для імпортних електроприладів. Без подібної функції стабілізатор постійно буде виходити за заданий для даних електроприладів нижній діапазон напруги, що може викликати збої в їх роботі;
• для ламп накаливания можно установить напряжение около 210В, что значительно увеличит срок их службы, световой же поток останется в пределах, заявленных производителем.

Автоматическое включение стабилизатора при возврате входного напряжения в установленный диапазон. Так как стабилизатор отключает нагрузку в случае выхода входного напряжения за установленные пределы, он должен автоматически включаться и подключать нагрузку, если входное напряжение вернулось в установленный диапазон, иначе придётся следить за сетевым напряжением, включать стабилизатор вручную.

Наявність на вході і виході стабілізатора фільтрів придушення імпульсних перешкод. Це корисна функція, яка захистить електроприлади від перешкод в радіочастотному діапазоні.