Стабилизатор напряжения для дома Статья

Что такое и зачем нужен?

Стабилизатор напряжения это электромеханическое, либо электрическое устройство, в котором предусмотрены входы и выходы напряжение, при этом выходное контролируется в узких пределах. Проще говоря, стабилизатор напряжения может получать в качестве входного любое напряжение (в пределах его характеристик) и выдавать стабильные значения.

Нужен он потому, что устройства, которые работают от электричества, чаще всего имеют определенные требования по эксплуатации, к которому относится и рабочий диапазон напряжения. Да, они допускают определенные отклонения, но этот показатель редко когда превышает 10%. Поэтому и важно использовать стабилизаторы, которые не пропускают колебания и предохраняют электроприборы от повреждения.

Особенно проблема становится актуальной в дачных поселках, где электросети зачастую очень устарели и попросту не способны стабильно поддерживать параметры, которые требуются современным приборам. Кроме того, растет и энергопотребление, а увеличение нагрузки приводит и к большему количеству проблем. Помимо защитной функции, стабилизатор напряжения также способствует экономии электричества. Ведь при снижении напряжения бытовые приборы начинают расходовать больше электричества: им необходимо возместить потерю. И если у вас есть энергоемкая техника (вроде обогревателей и т.д.), то счет за электричество может вырасти очень значительно.

Принцип работы стабилизаторов напряжения

Существуют разные типы стабилизаторов, о чем мы еще поговорим ниже, но в целом, принцип их работы примерно одинаковый и не меняется уже более 50 лет. По факту это трансформатор, на одну обмотку которого идет электричество из розетки, а на другой обмотке снимаются излишки. Параметры трансформатора могут меняться в автоматическом или в ручном режиме, это зависит от сложности самого стабилизатора напряжения. Чем современнее устройство, тем больше у него функций и возможностей.

У каждого типа стабилизатора напряжения есть свои конструктивные особенности, которые накладывают те или иные ограничения на параметры эксплуатации. Также у всех типов есть свои преимущества и недостатки, поэтому люди зачастую не могут быстро выбрать то, что им подходит лучше всего. Что бы лучше понять принцип работы, мы коротко опишем каждый вид стабилизаторов напряжения.

Отметим, что главный параметр любого стабилизатора – это допустимый диапазон изменения входного напряжения. Его обозначают в процентах и он может быть как в сторону повышения, так и сразу в обе стороны. Например, +20%/-15% или только +45%. Вне зависимости от типа и принципа работы, устройство любого стабилизатора подразумевает прямую зависимость между этим параметром и размером (а также и стоимостью). При этом, разумеется, выходная мощность будет одинаковой, разница лишь в допустимом входном диапазоне.

Виды стабилизаторов напряжения

Чтобы понять, какой стабилизатор напряжения лучше всего выбрать именно для вашего дома, нужно разобраться, каких видов они вообще бывают. Отметим, что мы расскажем про все типы, но не все из них имеет смысл использовать дома. Да и в продаже некоторые найти довольно сложно. Их разделяют на две большие группы: для постоянного и для переменного напряжения. Стабилизация постоянного тока требуется в том случае, если входящее напряжение очень мало или велико для потребителя. Выделяют два типа стабилизаторов постоянного тока.

Линейные

Принцип работы основан на изменении сопротивления, благодаря чему на выходе получаются стабильные значения. Выделяют три типа: параметрический со стабилитроном, последовательный, в котором используется биполярный транзистор, а также последовательный компенсационный. Все характеризуются относительной простотой конструкции, но также показывают не слишком высокий КПД при очень большом различии входного и выходного напряжения. Больше всего это относится к обычным линейным, которые считаются самыми простыми.

Импульсные

В импульсных стабилизаторах напряжения используется накопитель (это может быть либо конденсатор, либо индуктивная катушка), на которые входящий ток подается короткими импульсами. Накопленная электроэнергия выходит с уже стабильными параметрами. Саму стабилизацию могут осуществлять двумя способами:

• Управление частотой и длительностью импульсов;

• Прекращение работы накопителя в том случае, если выходное выше максимального и возобновление и отдача накопленной энергии тогда, когда выходное ниже.

К преимуществам импульсных стабилизаторов относят очень низкие потери энергии, ну а главный минус в появлении импульсных помех на выходе. Отметим, что мы описываем все типы очень коротко, подробные схемы с детальным описанием вы всегда сможете найти на сайтах, которые посвящены электротехнике. А теперь перейдем к устройствам для переменного напряжения.

Феррорезонансый

Довольно старый тип, который, тем не менее, востребован и сегодня. Во времена СССР их использовали в телевизорах. Состоит из двух индуктивных катушек, в одной насыщенный сердечник, в другой нет, а также из конденсатора. Принцип работы феррорезонансного стабилизатора основан на том, что катушка с насыщенным сердечником всегда имеет постоянное напряжение, а с помощью подстройки параметров конденсатора и другой катушки, добиваются стабилизации. Говоря простыми словами, все это выглядит как качели, которые не получится сразу остановить или заставить быстро увеличить амплитуду раскачивания.

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения допускают очень сильные изменения в параметрах напряжения. Кроме того, реагируют на изменение параметров они очень быстро, что относят к их ключевым преимуществам.

Инверторный

Более сложной устройство, чем у предыдущего типа, которое включает в себя: конденсаторы, преобразователь, выпрямитель, микроконтроллер и входные фильтры. Переменный входящий ток преобразуется в постоянный, энергия скапливается в конденсатора, после чего, по мере выхода, она обратно преобразовывается в переменный, который уже выходит из стабилизатора. У инверторного стабилизатора напряжения коэффициент полезного действия близок к 100. Данную схему считают одно из самых удачных, минус в том, что устройство дороже многих других вариантов.

Сюда можно отнести и ИБП (источники бесперебойного питания). Собственно, три типа стабилизаторов для переменного напряжения, о которых мы говорили выше, как раз и работают по данному принципу: они накапливают энергию. Да, они не способны поддерживать непрерывную работу устройств, так как в них, в отличие от ИБП, используются конденсаторы, а не аккумуляторы. Но основной принцип – накопление энергии, пусть и в незначительных количествах. Именно поэтому данный тип стабилизаторов характеризуется высоким КПД.

А теперь мы поговорим про некоторые виды стабилизаторов для переменного тока, которые являются корректирующими. Они преобразовывают напряжение за счет добавочного потенциала. Основных типов – пять. Кстати, именно эти типа чаще всего можно встретить в быту.

Электромагнитный

Его могут называть ферромагнитным. В отличие от феррорезонансного, в нем нет конденсатора, мощность меньше, а размеры больше. Работаю на принципе магнитного насыщения, где используются несколько обмоток. Данный тип характеризуется невысокой инерционностью, простотой в обслуживании, а также высокой надежностью.

Электромеханический

В электромеханическом стабилизаторе используются щетки, которые отвечают за управление узлом, который снимает входящий ток. Собственно говоря, данные щетки являются слабым звеном: они со временем изнашиваются и требуют замены. Эту проблему отчасти решили в электродинамическом стабилизаторе, где щетки заменили на ролики, которые более надежны и значительно долговечнее.

К недостаткам данного типа относят низкую скорость реакции и невозможность работать в широком диапазоне температур (отрицательные температуры недопустимы). Преимущества это устойчивость к помехам, способность выдерживать кратковременные двукратные перегрузки, а также достаточно широкий диапазон входного напряжения (от 130 до 260 вольт).

Релейный

Самый распространенный тип. Принцип работы основан на включении или выключении ряда обмоток, поэтому его выводимое напряжение меняется не плавно, а ступенями. Кроме того, этот параметр можно контролировать, например, если установить диапазон от 210 до 220 В, то напряжение будет меняться в этих параметрах, при этом входное может отличаться гораздо сильнее. Параметр ступени зависит от числа обмоток, здесь, чем их больше, тем ровнее будет выходное напряжение.

Главный недостаток как раз и есть эта ступенчатая стабилизация. Говоря простыми словами, если диапазон ступени будет большим, то свет будет моргать. Но даже если обмоток много, то это приводит к снижению скорости реагирования. К преимуществам релейных стабилизаторов относят бесшумную работу, широкий температурный диапазон эксплуатации, небольшие размеры и низкую стоимость. Также он способен выдерживать перегрузку до 110% на протяжении 4 секунд. Для условной дачи этого вполне достаточно, поэтому данный тип именно там встречается очень часто.

Электронный

Является аналогом релейного, но в электронном стабилизаторе вместо реле используются симисторы. То есть, в нем нет механических деталей, благодаря чему срок его службы значительно дольше. Остальные преимущества и недостатки в целом совпадают. Отметим, что данный тип лучше подходит для электросетей с очень неустойчивыми параметрами, что как раз и встречается очень часто в садоводствах.

Какой стабилизатор выбрать для дома

Если начать с типа стабилизатора, то выбирать придется между релейным, электромеханическим или электронным. Объективно говоря, для дома это самые оптимальные типы по соотношению цены и их параметров. Но нужно обратить внимание и на характеристики устройства.

В первую очередь выбор нужно делать между трехфазным и однофазным. Хотя, если сеть однофазная, то выбора нет, придется покупать именно такой стабилизатор напряжения. А вот с трехфазной все несколько сложнее, ведь для такой сети можно использовать и однофазный стабилизатор, это вполне допускается. Дело в том, что можно использовать три однофазных, вместо одного трехфазного и это будет стоить дешевле. Кроме того, вся система не отключится, если напряжение пропадет на одной фазе. Однако, если среди электроприборов есть трехфазный, то придется покупать именно такой стабилизатор.

Мощность – ключевая характеристика, которая должна превышать суммарную мощность потребления. В данном случае единицей измерения являются вольт-амперы. А как рассчитать мощность стабилизатора напряжения для частного дома? Не слишком сложно. Сперва вам нужно посчитать энергопотребление (Вт) всех электроприборов в доме, считать нужно все, что может работать в один момент. Допустим, вы получили 3000 Вт, значит ли это, что вам нужен стабилизатора на 3600 ВА (мы берем с запасом мощности)? Нет, ведь вольт-амперы не равны ваттам.

Для точного вычисления используют формулу: ВА=Вт/cos(φ). Бояться косинуса не нужно, на самом деле, это коэффициент мощности, который в документации электроприборов указывается как «Power Factor». В принципе, смотреть документацию совсем не обязательно, обычно для бытовых приборов это диапазон от 0,7 до 0,8, а для устройств, которые преобразовывают электроэнергию в тепло (утюг, лампа) от 0,9 до 1. То есть, можно брать среднее значение 0,85. Таким образом, при потреблении в 3000 Вт нам необходим стабилизатор: 3000В/0,85= 3500 ВА. Если брать с запасом, то смотреть нужно в сторону моделей с 4000 ВА.

Но, это актуально только в том случае, если указанны именно вольт-амперы. У разных производителей разная политика, многие для простоты указывают сразу ватты, что значительно упрощает выбор. Тем не менее, учитывайте этот момент, ведь если вы примете вольт-амперы за ватты, у вас есть шанс купить стабилизатора напряжения меньшей мощности, чем вам необходимо.

Также обратите внимание на точность стабилизации. Чем она выше, тем меньше вероятность появления мерцания освещения. Нормальным показателем считается 3% и выше. Также значением может иметь скорость реакции на перепады напряжения. Конечно, это зависит от типа самого устройства, выше мы разбирали разные виды, где для накопительных это не слишком актуально, а вот для других видов (вроде релейных или электромеханических) уже важно. Обычно измеряется в миллисекундах. Чем меньше значение, тем лучше, но обычно у современных стабилизаторов этот показатель всегда на очень хорошем уровне.

Обзор популярных моделей

Rexant АСН - 500

Недорогая модель невысокой мощности. Ее можно использовать в домах, где используют только освещение и телевизор (с не очень высоким энергопотреблением). Либо его покупают для стабилизации напряжения для конкретных потребителей, например, для системы отопления. Не смотря на низкую цену, отличается высокой скоростью реагирования, долговечностью и точностью. КПД до 98%

Ресанта АСН- 2 000/1-Ц

Однофазный стабилизатор напряжение, который, в целом аналогичен предыдущему, но отличается в четыре раза большей мощностью (2000 ВА). К нему можно подключить большинство бытовой техники, за исключением самых мощных. Стабилизатор имеет один цифровой индикатор, на котором показывается текущее значение напряжения, есть защита от короткого замыкания, перегрева. Очень хороший вариант по соотношению цены и возможностей для большинства домов или дач.

ЗУБР АС 5000

Данный стабилизатор напряжения подойдет практически для любого дома. Если говорить про обычную дачу, то он удовлетворит любые нужды. Его мощность – 5000 ВА, что позволит подключить не только любую бытовую технику, но и электроинструменты. Также имеет защиту от перегрева и коротких замыканий, отличается большим ресурсом, имеет цифровые индикаторы. Однофазный, поддерживает напряжение на выходе 220 В при рабочей частоте 50 герц.

Советы

В заключительном разделе нашей статьи дадим несколько коротких советов:

• Всегда выбирайте стабилизатор с запасом мощности не менее 25%. Экономить тут не следует.

• При расчете мощности учитывайте также пусковые токи (особенно это актуально для электроинструментов без функции плавного пуска), которые дают кратковременную, но очень высокую нагрузку на сеть.

• В помещении, где будет установлен стабилизатор, должен быть оптимальный температурный режим (его стоит смотреть в документации). Не должно быть попадания прямых солнечных лучей.

• Большинство бытовых устройств имеют естественное охлаждение (при работе в любом случае будет выделяться тепло). Поэтому не нужно ставить стабилизатор вплотную к стене, должно быть свободное пространство, которое поможет отводить тепло эффективнее.

• Попадание воды на большинство стабилизаторов недопустимо. Практически все бытовые модели не имеют защиты от влаги.

• Первое включение делают без фактической нагрузки. Это относится и к случаям, когда его не использовали длительное время.

• Контакт металлических изделий с корпусом запрещен правилами безопасности.

• Если в работе устройства появились сбои, его нужно отключить. Не пытайтесь ремонтировать его самостоятельно.

• Эксплуатация стабилизатора напряжения запрещена, если есть деформация корпуса, появился запах, усилился шум, начались вибрации.