Электронные стабилизаторы напряжения: принцип работы, преимущества и недостатки

alexxlabРазное
Как работают электронные стабилизаторы напряжения. Каковы их основные преимущества перед другими типами. Какие недостатки следует учитывать при выборе. Для каких целей подходят электронные стабилизаторы.

Содержание

Принцип работы электронного стабилизатора напряжения

Электронный стабилизатор напряжения — это устройство, которое позволяет поддерживать постоянное выходное напряжение при колебаниях входного. Его работа основана на использовании полупроводниковых элементов — тиристоров или симисторов.

Основные компоненты электронного стабилизатора включают:

  • Измерители входного и выходного напряжения
  • Управляющую микросхему
  • Трансформатор с переключаемыми обмотками
  • Блок электронных ключей (тиристоров/симисторов)

Принцип действия можно описать следующим образом:

  1. Измерители фиксируют изменение напряжения во входной сети
  2. Микропроцессор анализирует данные и подает сигнал на включение определенного электронного ключа
  3. Ключ коммутирует нужную секцию обмотки трансформатора
  4. На выходе формируется напряжение, близкое к номинальному значению

Преимущества электронных стабилизаторов напряжения

По сравнению с другими типами, электронные стабилизаторы обладают рядом важных достоинств:


  • Высокая скорость реакции на изменения напряжения
  • Точность стабилизации до 1-3%
  • Бесшумность работы
  • Длительный срок службы без обслуживания
  • Компактные размеры
  • Возможность работы при низких температурах

Недостатки электронных стабилизаторов

При выборе электронного стабилизатора следует учитывать и некоторые его недостатки:

  • Искажение формы выходного напряжения (отличие от идеальной синусоиды)
  • Недостаточная точность для особо чувствительного оборудования
  • Возможность сбоев в работе из-за помех
  • Более высокая стоимость по сравнению с релейными моделями

Для каких целей подходят электронные стабилизаторы напряжения?

Электронные стабилизаторы оптимально подходят для следующих задач:

  • Защита бытовой техники в домашних условиях
  • Стабилизация напряжения для осветительных приборов
  • Обеспечение питания оргтехники и компьютерного оборудования
  • Защита аудио- и видеоаппаратуры

При этом не рекомендуется использовать электронные стабилизаторы для:

  • Устройств с электродвигателями (насосы, системы отопления)
  • Высокоточного измерительного оборудования
  • Профессиональной аудио- и видеотехники

Критерии выбора электронного стабилизатора напряжения

При подборе электронного стабилизатора следует обратить внимание на следующие характеристики:


  • Мощность устройства (с запасом 20-30% от суммарной мощности нагрузки)
  • Диапазон входных напряжений
  • Точность стабилизации выходного напряжения
  • Скорость реакции на изменения напряжения
  • Наличие защит от перегрузки, короткого замыкания и т.д.
  • Рабочий диапазон температур

Симисторные и тиристорные стабилизаторы: в чем разница?

Электронные стабилизаторы могут использовать в качестве ключевых элементов симисторы или тиристоры. В чем их отличия?

Тиристор — это полупроводниковый элемент, пропускающий ток только в одном направлении. Он имеет два состояния — открытое и закрытое. Управление осуществляется подачей импульса на один из входов.

Симистор по сути является симметричным тиристором. Его главное преимущество в том, что он может пропускать ток в обоих направлениях. Это позволяет использовать в два раза меньше электронных компонентов при той же функциональности.

Симисторные стабилизаторы считаются более современными и компактными. Они обеспечивают лучшую точность стабилизации и имеют более длительный срок службы.


Инверторные стабилизаторы как альтернатива электронным

В последнее время все большую популярность приобретают инверторные стабилизаторы напряжения. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными моделями:

  • Идеальная синусоида на выходе
  • Высокая точность стабилизации (до 1-2%)
  • Возможность работы с любыми типами нагрузок
  • Расширенный набор защит
  • Бесшумность работы

Инверторные стабилизаторы подходят для защиты любого оборудования, включая чувствительную электронику, системы отопления и водоснабжения. Их основной недостаток — более высокая стоимость по сравнению с электронными моделями.

Сравнение электронных стабилизаторов с другими типами

Рассмотрим основные отличия электронных стабилизаторов от других распространенных типов:

Электронные vs релейные стабилизаторы

  • Выше скорость реакции
  • Бесшумная работа
  • Более длительный срок службы
  • Выше стоимость

Электронные vs электромеханические стабилизаторы

  • Отсутствие движущихся частей
  • Компактные размеры
  • Не требуют обслуживания
  • Ниже максимальная мощность

Электронные vs инверторные стабилизаторы

  • Более низкая стоимость
  • Меньшие габариты и вес
  • Ниже точность стабилизации
  • Искажение формы выходного напряжения

Заключение

Электронные стабилизаторы напряжения представляют собой оптимальное решение для защиты бытовой техники и электроники от колебаний напряжения в сети. Они обеспечивают высокую скорость реакции, точность стабилизации и длительный срок службы. При этом важно учитывать особенности подключаемого оборудования и выбирать модель с подходящими характеристиками.



критерии подбора, принцип работы, плюсы и минусы

6 мая 2019

В отличие от релейных стабилизаторов, эти устройства не содержат механических или электромеханических компонентов, что дает им более лучшие технические возможности. Для преобразования напряжения в них применяются полупроводниковые элементы – тиристоры или симисторы.

В данной статье мы расскажем об электронных стабилизаторах, их особенностях, принципах работы и сферах применения, а также раскроем их недостатки и выделим достоинства.

Содержание

Устройство и принцип действия электронного стабилизатора

Электронный стабилизатор обычно состоит из следующих компонентов:

  • измерителей входного и выходного напряжения;
  • управляющей микросхемы, которая анализирует данные от измерителей и при необходимости включает процесс преобразования напряжения;
  • трансформатора с возможностью переключения обмоток для регулировки напряжения;
  • блока электронных ключей (тиристоров или симисторов), который управляет переключением обмоток.

Принцип действия электронного стабилизатора может быть описан следующим образом:

при изменении напряжения в питающей сети фиксируется разница между фактическим и номинальным его значением. Управляющий микропроцессор подает сигнал на включение определенного силового ключа, коммутирующего именно ту секцию обмотки трансформатора, коэффициент трансформации которой обеспечит наиболее приближенное к номиналу значение выходного напряжения.

Принцип действия электронных стабилизаторов во многом схож с работой устройств релейного типа. Если в последних коммутация необходимых обмоток автотрансформатора осуществляется при помощи электромеханических реле, то в электронных устройствах вместо них используются отличающиеся гораздо более высоким быстродействием силовые полупроводниковые ключи – тиристоры или симисторы.

Также конструкция электронного стабилизатора предусматривает работу в режиме «байпас» – когда сетевое напряжение находится в пределах нормы, электричество направляется в обход трансформатора и непосредственно подается потребителю.

Таким образом, питание электроприборов через электронный стабилизатор напряжения осуществляется следующим образом:

  1. Если параметры электротока соответствуют нормативным, он проходит через байпас, не нагружая основные цепи стабилизатора.
  2. Если происходит падение или возрастание напряжения, измеритель на входе стабилизатора фиксирует это изменение.
  3. Управляющая микросхема стабилизатора отдает соответствующую команду и срабатывает блок электронных ключей.
  4. В цепь включаются обмотки трансформатора, которые осуществляют преобразование напряжений до нужного уровня.

В чем разница между симисторным и тиристорным стабилизатором?

Электронные стабилизаторы могут строиться на основе тиристоров или симисторов.

Принцип работы тиристора Принцип работы симистора

Тиристор представляет собой полупроводниковый элемент, который позволяет управлять прохождением тока.

Он пропускает ток только в одном направлении и имеет два состояния – «открыто» или «закрыто». Им можно управлять с помощью подачи импульса на один из входов.

В стабилизаторе тиристор используется для подключения обмотки трансформатора.

Симистор функционирует сходным c тиристором образом. Его название представляет собой сокращение от слов «симметричный тиристор».

Главное отличие от тиристора заключается в том, что симистор пропускает ток в двух направлениях. Поэтому в симисторном стабилизаторе при тех же параметрах можно использовать в два раза меньше электронных компонентов. Это делает его более компактным и надежным.

Ниже представлены основные достоинства и недостатки электронных стабилизаторов по сравнению с релейными приборами. Они обусловлены, в первую очередь, строением и особенностями метода преобразования напряжения электронных стабилизаторов.

Достоинства Недостатки
  1. Не имеют механических элементов, поэтому издают меньше шума при работе и считаются в целом более надежными.
  2. Реагируют на изменения параметров электросети быстрее.
  3. Имеют меньший шаг изменения при регулировке напряжения, что позволяет добиться более высокой точности стабилизации – от 5 до 10%.
  4. Электронные ключи, в отличие от реле, весьма компактны, а значит, их количество можно увеличить без существенного увеличения размеров устройства.
  1. Выходное напряжение имеет форму, отличную от синусоидальной (трапециевидную или с другими искажениями, в зависимости от конкретной модели стабилизатора).
  2. Точности, которую дает ступенчатая регулировка напряжения, может оказаться недостаточно для питания устройств, чувствительных к качеству электроснабжения.
  3. Более высокая стоимость в сравнении с релейными моделями.

Сферы применения электронных стабилизаторов напряжения

Такие преимущества электронных стабилизаторов перед релейными устройствами, как более высокая скорость и точность регулирования напряжения, бесшумность в работе, надежность и длительность ресурса работы, благодаря отсутствию механических элементов коммутации, обеспечивают их широкое применение в домашних условиях для защиты бытовой нагрузки, не имеющей в своем составе электромоторов, например, телевизионной и кухонной техники, а также приборов освещения.

Серьезным ограничением области применения электронных стабилизаторов является отличие формы выходного напряжения от синусоидальной, а также недостаточно высокая точность стабилизации.

Крайне не рекомендуется подключать высокоточное чувствительное оборудование к электронным стабилизаторам. Например, определенные проблемы могут возникнуть при работе c:

  • устройствами, в составе которых есть электродвигатель (насосами, системами отопления) – выходное напряжение стабилизатора, имеющее неправильную форму кривой, может привести к выходу двигателя из строя;
  • профессиональным аудио- и видеооборудованием – помехи, создаваемые при ступенчатом переключении, отрицательно скажутся на качестве картинки и звука;
  • компьютерной техникой – точности, которую дает ступенчатая регулировка напряжения, может оказаться недостаточно.

Таким образом, полностью обеспечить электропитание загородного дома или коттеджа с помощью электронного стабилизатора не получится, поскольку через него нельзя будет запитать часть чувствительного оборудования с электродвигателями, например, насосы системы водоснабжения.

Критерии выбора электронного стабилизатора

При выборе электронного стабилизатора следует руководствоваться следующими техническими характеристиками устройства.

Характеристика Описание
Мощность стабилизатора Одна из важнейших характеристик устройства независимо от его типа, которая определяется в соответствии с суммарной мощностью потребления подключаемой нагрузки.
Для активной нагрузки мощность стабилизатора рекомендуется выбирать с небольшим резервом в 20-30%, для нагрузок с высокой реактивной составляющей запас по мощности рекомендуется взять большим.
Скорость стабилизации Не менее важный параметр стабилизатора. Время коррекции практически одинаково у всех моделей этого типа. По скорости стабилизации электронные стабилизаторы безусловно являются лидерами среди устройств, использующих для преобразования напряжения автотрансформатор.
Точность стабилизации Показатели данной характеристики во многом определяются количеством дискретных ступеней регулирования – установленных полупроводниковых ключей (мощных тиристоров или симисторов). Чем их в схеме больше, тем меньше проявляется ступенчатость регулирования и на выходе устройство будет способно выдавать напряжение со значением, более приближенным к номинальному.
Диапазон входного напряжения Нижним и верхним его порогами определяются минимальное и максимальное напряжения питающей сети, при которых устройство сможет работать, сохраняя заявленную точность стабилизации, а также защитное срабатывание – отключение стабилизатора при выходе значений входного напряжения за пределы рабочего диапазона.
Рабочая температура В стабилизаторах электронного типа отсутствуют механически коммутируемые контакты, поэтому устройства неплохо переносят резкие перепады температур окружающей среды. Выбор устройства необходимо делать в соответствии этой характеристики с условиями эксплуатации.
Исполнения корпуса Требуемое исполнение зависит от площади, геометрии помещения, близости расположения отопительных и нагревательных приборов. По типу корпуса стабилизаторы можно разделить на:
  • навесные – с креплением на стену;
  • стоечные – предназначенные для установки в стандартные 19-дюймовые шкафы или стойки;
  • напольные – устанавливаемые на горизонтальную поверхность.
Средства мониторинга Довольно востребованными опциями является возможность мониторинга состояния сети и параметров работы стабилизатора, реализованного выводом данных на ЖК-дисплей или светодиодов индикации. При необходимости организации удаленного мониторинга и управления следует учитывать наличие коммуникационных интерфейсов и используемых соответствующих протоколов передачи данных.

Инверторный стабилизатор напряжения как альтернатива электронным

В связи с описанными выше недостатками электронные стабилизаторы постепенно уходят в прошлое. Они стоят дороже, чем релейные приборы, но при этом все равно не обеспечивают достаточной точности и качества выходного напряжения. В качестве альтернативы для бытового применения многие все чаще используют инверторные стабилизаторы. Они построены на основе более современного метода преобразования, который позволяет избавиться от недостатков, свойственных устройствам на симисторах и тиристорах. В инверторном стабилизаторе напряжение, поступающее на вход, преобразуется в постоянное, а затем снова в переменное, но уже с нужными параметрами. Благодаря этому обеспечивается форма идеальной синусоиды и достигается высокая точность стабилизации (2%).

Инверторные стабилизаторы работают практически бесшумно и имеют полный набор защит – от перегрузок, перегрева, коротких замыканий, аварий в сети. Они являются оптимальным вариантом, если нужно обеспечить питание дорогостоящих устройств, чувствительных к перебоям в электропитании – компьютерной техники, систем отопления, котлов с электронным управлением, систем безопасности загородного дома.

Купив инверторный стабилизатор, вы сможете обеспечить надежную подачу электроэнергии на все электроприборы, которые используются в доме – от мелкой бытовой техники до систем водоснабжения и отопления. Технические особенности инверторного стабилизатора делают его сферу применения намного шире, чем у электронных моделей.


механический, электронный стабилизатор или автоматический

Стабилизирующее оборудование призвано предотвратить повреждение важных нагрузок от падения напряжения, а также его скачков, что приводит к неисправностям «негарантийного» характера. Вследствие этого наиболее широкое применение данные приборы получили в быту, однако, наряду с этим, массово используются и в промышленных целях.

Как правило, потребители отдают предпочтение следующим видам стабилизаторов напряжения:

  • Механические стабилизаторы
  • Электронные стабилизаторы напряжения
  • Автоматические стабилизаторы
  • Феррорезонансные стабилизаторы

Механические

Механические стабилизаторы напряжения для переключения обмотки трансформатора используют релейные ключи. Токосъёмным элементом являются ролики с графитовым напылением либо графитовые щётки.

В первом случае зарегистрировано наименьшее число отказов из-за запыления, вследствие чего такой принцип используется в промышленных моделях. Однако требуются регулярные сервисные мероприятия по предотвращению заклинивания. Это напрямую влияет на быстродействие данного устройства, что ограничивает область его применения: чаще всего для менее «капризного» оборудования, при небольших провалах и скачках в сети, а также для оборудования, не имеющего высокие пусковые токи. Между тем, такие ограничения не снижают популярность механических стабилизаторов напряжения, которые отличаются высокой надежностью и точностью регулирования выходного напряжения – до 3%, чем обеспечивается более комфортный режим для бытовой техники.

В дополнение к этому, механические стабилизаторы напряжения отличаются возможностью регулирования и выставления заданной точности на выходе и более доступными ценами.

Основные недостатки:

  • Крайняя чувствительность к низким температурам из-за использования открытых токоведущих поверхностей: выпадение конденсата может привести к короткому замыканию.
  • Низкий диапазон входных напряжений – от 150 до 260 Вольт
  • Износ токосъёмных элементов, вследствие чего требуется периодическая их замена.
  • Отсутствие способностей переносить перегрузку.
  • Наличие шумов в работе.

Электронный стабилизатор напряжения

Электронные стабилизаторы напряжения отвечают за качественное электроснабжение при помощи электронных ключей-симисторов, которыми осуществляется переключение обмотки трансформатора. Их деятельностью руководит процессор, в который заложена специальная программа. Прибор производит замер параметров напряжения на выходе и входе и на основе проведенного анализа обстановки принимает самостоятельное решение о включении того или иного симистора. Такой принцип действия позволил сделать работу устройства практически бесшумной, долговечной и не нуждающейся в дополнительном сервисном обслуживании.

Подобные стабилизаторы отличаются большим быстродействием, благодаря чему практически повсеместно используются для защиты дорогостоящего и крайне чувствительного оборудования, которому требуются повышенные гарантии на качество энергоснабжения. Также в качестве преимуществ необходимо рассматривать и надежную работу данных приборов при низких температурах.

В дополнение к вышесказанному, можно выделить иные отличительные особенности устройства, в том числе связанных с

  • Широким диапазоном входных напряжений – от 100 до 300В;
  • Перегрузочной способностью – до 400% в некоторых сериях;
  • С использованием для комплексной нагрузки.

Основные недостатки:

  • Сложность симисторов в управлении при определенных помехах может привести к сбоям в системе, когда один из электронных ключей не успевает отключиться и возникает встречный ток.
  • Наиболее высокая стоимость данного прибора.

Автоматические

Автоматические стабилизаторы способны выполнять свои действия без контроля со стороны оператора.

Подобные устройства достаточно близки к электронным, так как их деятельность также управляется микропроцессором со специальной программой.

Используя показания датчиков, которые осуществляют замер входящего напряжения, производятся соответствующие вычисления по количеству добавляемых или отключаемых обмоток трансформатора.

Основным отличием является использование сервоприводов и электродвигателя, который выполняет перемещения контактов.

В результате такого сочетания автоматические стабилизаторы напряжения обладают преимуществами электронных и механических приборов. В частности, по высокому уровню точности напряжения – до 1 Вольта, а также по большому быстродействию. Занимают они и среднее положение по стоимости между двумя назваными типами стабилизаторов.

Основные недостатки:

  • Приобретать следует только у ответственного поставщика, т.к. высок риск покупки устройства с некачественно изготовленными сервоприводами.
  • Износ механических движущихся частей.
  • Необходимость проведения регулярных обслуживающих мероприятий.

Феррорезонансные

Феррорезонансные стабилизаторы работают по принципу электромагнитных колебаний, которые происходят в контуре трансформатора и индуктивности. Вследствие этого им абсолютно не страшны различные помехи, которые могут создаваться работающим оборудованием.

Основывается принцип их работы на стабилизации посредством насыщения железа, неспособного передавать магнитный поток к выходной катушке от входной. Вдобавок установлена и дополнительная катушка, отвечающая за гашение магнитного потока в сердечнике в зависимости от нагрузки. Благодаря используемому в системе конденсатору производится максимально точное выравнивание выдаваемой мощности.

Высокая надежность и эффективность приводит к тому, что данные модели применяются практически в любых условиях для стабилизации напряжения в крайне широком диапазоне. Выгодно отличаются подобные приборы и по своей стоимости.

Основные недостатки:

  • Высокий уровень шума.
  • Качество стабилизации напрямую зависит от величины нагрузки.
  • На сегодняшний день недостаточная скорость реагирования.

Наверх

Однофазные стабилизаторы напряжения | Sinalda UK

1–100 кВА
Однофазная

Главная »Стабилизаторы однофазного напряжения и кондиционеры линии электропередачи

Однофазные
Стабилизаторы напряжения и кондиционеры линии электроэнергии

AT Sinalda UK ОДИН ФАЗОН Стабилизаторы напряжения постоянно контролируют входящее электропитание. Если напряжение повышается или падает, они автоматически контролируют выходное напряжение, гарантируя, что напряжение, достигающее нагрузки, всегда остается постоянным на требуемом требуемом напряжении. Встроенные функции защиты также постоянно защищают нагрузку от вредоносной сети, вызванной скачками напряжения, выбросами и переходными процессами.

Для менее распространенных ситуаций, когда электрические помехи также являются проблемой на объекте, большинство моделей также доступны в качестве кондиционеров линии электропередач, обеспечивающих повышенный уровень защиты от перенапряжения и подавления скачков напряжения (TVSS) и обеспечивающих дополнительное преимущество отфильтровывания. любые электрические шумы и помехи, присутствующие во входящем питании, что обеспечивает то, что обычно называют « CLEAN ».

Чтобы узнать больше о полном ассортименте однофазных стабилизаторов напряжения и кондиционеров линий электропередач, доступных в Sinalda UK, ознакомьтесь со списками серий и ответами на часто задаваемые вопросы ниже: