Плюсы и минусы стабилизаторов напряжения

Полезная информация о стабилизаторах напряжения по поводу высокой точности

Многие стараются выбрать устройство с максимальной точностью стабилизации, вплоть до 0,5 %. Однако, как правило, отклонение в 10–15 В считается нормальным режимом работы для большинства техники. И только в редких случаях оборудование при таких отклонениях не работает или капризничает. Большая часть предлагаемых на рынке стабилизаторов обеспечивает именно такой режим работы.

Частым заблуждением покупателей является то, что приобретаемое устройство с высокой точностью стабилизации – это гарантия стабильного напряжения и отсутствие мерцания света. На самом деле, получается наоборот: чем больше точность у прибора, тем чаще он переключается, подстраиваясь под входную сеть, поэтому и лампочки не перестают мерцать. Это касается ламп накаливания и галогенок.

При установке стабилизатора симисторного и релейного типа мерцание лампочек стопроцентно будет сохраняться. Исключение составляют лишь стабилизаторы с плавной регулировкой сигнала. Это касается новых разработок стабилизаторов, таких как Вольтер. При выборе регулятора желательно руководствоваться рекомендациями от производителя или профессионалов. Можно для верности ещё почитать положительные и отрицательные отзывы в интернете на конкретную модель или бренд.

О сервисе и доп. опциях

И еще один совет, не упомянутый в статьях выше

Обращайте внимание на уровень сервиса, гарантийного и послегарантийного обслуживания, на дополнительные опции стабилизатора. Например, это может быть встроенный байпас или дополнительная защита от импульсных перенапряжений

Встроенная в стабилизатор молниезащита спасет подключенные электроприборы от поломки при попадании молнии в сеть.

Если вы живете в небольшом городе или планируется установить стабилизатор на даче,
то убедитесь, что недалеко от вас находится сервисный центр по обслуживанию и ремонту выбранной марки.
Как правило у крупных и уважающих себя производителей имеется развитая сеть сервисных центров.
Читаете отзывы покупателей на специализированных форумах, Яндекс-маркете.

Советы по выбору от ГК «Полигон»

Ну и наконец основные идеи из последней, 7-й статьи, под привычным названием «Как выбрать стабилизатор напряжения?».
Питерский производитель однофазных и трёхфазных стабилизаторов марок Каскад из Сатурна, как и большинство других производителей, рекомендуют
выбирать стабилизатор по типу сети и с учетом мощности нагрузки.
Также рекомендует учитывать уровень надежности устройства.
По мнению, ГК «Полигон» отдать предпочтение лучше релейным или электромеханическим стабилизатором.

Примечательно, что именно такие типы стабилизаторов и выпускаются этим производителем.

Принцип работы, сфера применения и разновидности

Электронный стабилизатор напряжения работает по следующему принципу:

1. При изменениях входных параметров тока на протяжении первой фазы (20 мс) выполняется замер этих изменений. В соответствии с полученными результатам устройство реагирует на сложившуюся ситуацию;
2. Если напряжение на входе отклоняется в рамках рабочего диапазона, выходная характеристика выравнивается до необходимых 220В;
3. Если входной параметр является недостаточным, система выполняет его «вытягивание» в соответствии с ресурсом трансформатора. При этом падает выходное напряжение;
4. При резких избыточных импульсах срабатывает аварийная защита, которая отключает устройство от сети питания.

При оценке характеристик входного тока, микропроцессор рассчитывает напряжение, которое необходимо добавить или снять, чтобы получить на выходе 220В. В соответствии с результатами расчётов определяется состояние и момент включения силовых ключей. При подаче команды на активацию ключи коммутируют необходимое число витков трансформаторных обмоток.

Наиболее широкое применение получили тиристорные устройства стабилизации, поскольку они обеспечивают минимальное тепловыделение и имеют более простую, в сравнении с симисторными, рабочую схему.

При выборе электронного стабилизирующего прибора следует учитывать, что двухкаскадные устройства работают медленнее однокаскадных (20 мс против 10 мс).

Несмотря на сравнительно высокую стоимость, электронный однофазный стабилизатор напряжения является оптимальным решением для защиты от воздействия аномалий входного напряжения бытовой техники и аппаратуры:

• Газовых отопительных котлов;
• Холодильников;
• Систем кондиционирования;
• Компьютеров;
• Акустических систем;
• Стиральных машин;
• Теле- и видеотехники;
• Электрокаминов;
• Систем «тёплый пол»;
• Кухонной техники;
• Приборов и сетей освещения и т.д.

В промышленности одно- или трёхфазные стабилизаторы электронного типа целесообразно использовать для защиты потребителей с незначительными пусковыми токами и невысокими требованиями к точности выходного напряжения.

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).

Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.

На КРЕНке

Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.

Крены для микросхем

Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.

Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).

Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке аккумуляторной батареи. Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.

На двух транзисторах

На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.

Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.

Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.

На операционном усилителе (на ОУ)

Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.

При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.

Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.

Схема выпрямителя с импульсным выпрямителем

Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.

Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.

Основные характеристики

Мощность, отдаваемая в нагрузку, у качественных стабилизаторов эта характеристика постоянна и составляет 100% во всём рабочем диапазоне входного напряжения; в дешёвых моделях она будет падать пропорционально его снижению и может достигать 50-60% от номинала при значениях в сети 150-170 вольт. Запас по мощности должен составлять 25-30% от максимальной подключенной нагрузки.

Диапазон входного напряжения. Наряду с точностью стабилизации, является важнейшей характеристикой стабилизатора. Состоит из двух категорий:

• рабочий — когда отклонения питающей электросети находятся в допустимых пределах, при которых на выходе обеспечивается заявленная величина стабилизации, например 220±5%;
• предельный — когда стабилизатор переходит в режим компенсации сетевого напряжения, при котором его значения на выходе могут отличаться от номинала 220 В в большую или меньшую стороны до 15-18%. При превышении предельного диапазона, он обесточит нагрузку, сам при этом оставаясь подключенным к сети для её контроля, и при её возвращении обратно в рабочий, самостоятельно опять подаст напряжение в подключенные приборы.

Точность стабилизации выходного напряжения гарантируется только в рабочем входном диапазоне и может составлять 0,5-7% в зависимости от модели стабилизатора.

Перегрузочная способность — это устойчивость к кратковременным перегрузкам от электроприборов, имеющих высокие пусковые токи (например, электродвигатель погружного насоса, холодильника и т.п.).

Защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе. В случае перегрузки стабилизатора напряжения, когда с него начинает сниматься мощность значительно превышающая номинальную в течение определённого периода времени (от 0,1 сек. до 1 мин. или немного более), срабатывает система защиты (время срабатывания зависит от величины перегрузки), которая отключит стабилизатор и тем самым предотвратит его поломку. Если в нём заложен функционал однократного повторного включения, то он снова включится в работу спустя некоторое время. Если при повторном включении перегрузка не устранилась, то он отключится окончательно, и уже потребуется вмешательство человека для выявления и устранения причин перегрузки или короткого замыкания.

Выходной контактор. В случае аварии стабилизатора или резкого импульсного скачка входного напряжения, он мгновенно отключит электроприборы и предотвратит их перегорание.

Коррекция выходного напряжения. Наличие в некоторых моделях стабилизаторов возможности задания специальных значений на выходе в диапазоне 210-230 вольт, что помогает решить одновременно несколько проблем:

• возможно установить западный стандарт 230В для импортных электроприборов, без подобной функции возможны сбои в их работе;
• для ламп накаливания можно установить 210 вольт, что значительно увеличит срок их службы, световой же поток останется в пределах, заявленных производителем.

Автоматическое включение стабилизатора при возврате входного напряжения в рабочий диапазон. Т.к. стабилизатор отключает нагрузку в случае выхода параметров электросети за предельные значения, он должен также автоматически и подключать её, если входное напряжение вернулось в рабочие пределы, иначе придётся это делать вручную.

Наличие на входе и выходе стабилизатора напряжения фильтров подавления импульсных помех. Это полезная функция, которая защитит электроприборы от помех в радиочастотном диапазоне.

Климатическое исполнение. Большинства выпускаемых стабилизаторов напряжения имеют защиту IP20 и предназначены для установки в помещениях с температурой окружающей среды +5…+35°С, с относительной влажностью воздуха 35-90%, с атмосферой, не содержащей пыли, водяных брызг и т.д. Если температура будет опускаться ниже 0°С, потребуется установка в шкаф с подогревом. Начиная с 2012 года ведущие производители начали выпуск стабилизаторов со специальной климатической обработкой внутренних узлов, рассчитанных на температуру эксплуатации от -40 до +40°С.

Гарантийный и реальный срок службы. Ведущие производители дают 5-6 летнюю гарантию на свои стабилизаторы напряжения, а общий срок их службы с неизменностью рабочих характеристик составляет не менее 12-13 лет.

Стоимость. Косвенный показатель качества и надёжности — каковым будет, например, инверторный стабилизатор напряжения Штиль IS8000 (РРЦ 51 280 руб.), как наиболее предпочтительный вариант по характеристкам и стоимости для большинства применений.

Принцип действия релейного стабилизатора напряжения

В первую очередь, в стабилизаторе замеряется входящее напряжение, далее, в зависимости от полученных результатов, с платы управления посылается сигнал на открытие того или иного реле, соответственно электрический ток с одной из отпаек автотрансформатора, уменьшенный или увеличенный до нужного значения, поступает на выводы стабилизатора, к потребителю.

В качестве примера работы стабилизатора, давайте примем, что каждый отвод автотрансформатора даёт +/- 15 Вольт изменения напряжения, работает это следующим образом:

– Если напряжение в сети 220В – оно сразу передаётся к потребителю, коэффициент трансформации при этом 1. Соответственно в пределах от 205В до 235В (220В +/-15В), напряжение на выход стабилизатора, будет передаваться без изменений.

– Как только входящее напряжение опускается до значения, меньшего чем 205 Вольт, задействуется первая вторичная обмотка автотрансформатора, с коэффициентом трансформации 1,075, тем самым на выходе снова получается 220 В (205*1,075). В этот момент отвечающее за этот отвод автотрансформатора рале замыкается, пуская ток на выходные контакты стабилизатора, а все другие размыкаются.

Далее, пока напряжение не упадет еще на 15В т.е. до 190В (205В-15В), будет продолжать действовать эта вторичная обмотка с тем же коэффициентом трансформации, таким образом, если в сети напряжение упадет до 196В (граница переключения на следующий режим), на выходе получается 211В (196*1,075).

– Когда входящее напряжение опускается ниже 190В, срабатывает очередное реле, а предыдущее размыкается, тем самым включается следующая вторичная обмотка автоматического трансформатора, с коэффициентом трансформации уже 1,15 и напряжение на выходе опять становится 220В (196*1.15) и так далее, каждые 15В переключается обмотка до, допустим, 145В – после чего стабилизатор уходит в защиту.

– Если же наоборот, напряжение в сети возрастает выше 235В, с помощью соответствующего реле задействуется понижающая вторичная обмотка, с коэффициентом трансформации 0,94 и опять же напряжение в сети выравнивается до требуемых 220В (235*0,94).

Думаю, теперь, принцип действия релейного стабилизатора вам понятен, теперь давайте рассмотрим какие у стабилизатора этого типа сильные и слабые стороны, в каких сферах его лучше всего применять.

Спросим у производителей?

Кто вообще может лучше всех описать процесс подбора стабилизатора напряжения под конкретные нужды?
Ну наверняка тот, кто хорошо знаком с этой продукцией.
Кто как не производитель стабилизаторов напряжения?
Но тут есть один нюанс.
Будет ли такая статья по выбору от производителя объективной или всё сведётся к рекламе своей товарной марки?
Мы решили проанализировать наиболее интересные и полные статьи по выборов стабилизаторов, опубликованные на официальных сайтах крупнейших производителей.
Пожалуй это будет самая объективная статья по выбору стабилизаторов напряжения, которую можно найти в интернете.
Мы не будем публиковать в ней советы рекламного характера.
Лишь затронем ключевые моменты, на которые указывает каждый из производителей.
С небольшими комментариями и дополнениями.
Статья рекомендуется для прочтения тем, кто хочет досконально погрузиться в тему выбора стабилизатора напряжения, изучить все «подводные камни».

Итак, предлагаем вашему вниманию т.н. саммари ценных идей (в кратком пересказе).

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.

Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться. Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.

Типы стабилизаторов напряжения

Разные устройства работают, соответственно, по-разному, у каждого из них есть свой принцип действия, отличающийся от других. Именно по этому критерию они делятся на определённые типы. Ответ на вопрос – какой стабилизатор напряжения выбрать для дома, достаточно многогранен, так ответить на него однозначно нельзя. Ответ зависит от многих факторов и в первую очередь от потребности покупателя. Итак, рассмотрим типы устройств:

• С высокочастотным регулированием транзисторного типа. Работают такие стабилизаторы напряжения, используя силовые транзисторы сильнодействующего типа. Коммутируются они постоянно, при каждом появлении скачка в напряжении сети, причём на достаточно высокой частоте. Сегодня данный вид устройства можно назвать одним из самых перспективных, отметить стоит тот факт, что рассматриваемый стабилизатор ещё разрабатывается и завершённого вида пока не приобрёл.
• Электромеханические. Принцип работы таких приборов основывается на изменении положения автотрансформаторной щётки. Рассматриваемый процесс производится путём использования сервопривода, который управляется электроникой. Преимуществами электромеханических стабилизаторов напряжения являются: точность на выходе, бесперебойная работа даже при больших нагрузках на сеть, рабочий процесс производится в широком диапазоне, отсутствие рабочих помех. На сегодняшний день такие стабилизаторы применяются повсеместно, как в промышленной сфере, так и в доме.

• Феррорезонансные. Эффект феррорезонанса, который происходит в контуре трансформатор-конденсатор, является основой работы устройства. Данный тип стабилизаторов сегодня не производятся, потому как имеет большое количество недостатков, к которым можно отнести: коэффициент полезного действия – низкий, феррорезонансный стабилизатор – шумный, не работает при больших нагрузках.
• Прибор с преобразованием энергии. В данном приборе преобразователь является двойным. Работой такого устройства обеспечивается напряжение синусоидального типа в режиме стабильности. В конструкции стабилизатора есть инвертор транзисторного типа, который идёт вместе с выпрямителями. Сегодня такой тип устройств ещё применяют в сфере промышленности.
• С регулированием ступенчатого типа. Этот стабилизатор напряжения 220в для дома считается устройством переменного тока. Процесс соединения производится благодаря ключам силового типа (симисторы, реле и т.д.), процесс полностью автоматизирован. Недостатки такого прибора: отсутствие в работе точности напряжения на выходе, область применения ограничена из-за провалов напряжения в период переключения секций.
• На принципе усилителя магнитного типа. Стоит заметить, что это один из немногих приборов, работающих в обширной амплитуде температурных показателей, от -40 до +40°C. Несмотря на столь широкий диапазон работы, особой популярности среди потребителей такие стабилизаторы напряжения не смогли получить, потому как работают шумно, диапазон показателя на выходе узкий, большой вес и искажаются формы электрического тока.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Какие типы стабилизаторов напряжения подходят для частного дома и дачи?

В настоящее время большинство представленных на рынке бытовых стабилизаторов можно разделить на четыре категории в зависимости от принципа их действия:

• электромеханические;
• релейные;
• полупроводниковые (симисторные и тиристорные);
• инверторные.

Существуют стабилизаторы, построенные и на основе других принципов действия. Однако мы не будем их рассматривать в контексте подбора устройства для частного дома и дачи, так как они либо морально устарели и не выпускаются в настоящее время, либо выпускаются малыми партиями и не рассчитаны на работу в подобных условиях.

Что касается устройств из вышеназванных категорий, то электромеханические и релейные модели имеют серьезные недостатки: невысокую скорость срабатывания (для первых) и низкую точность стабилизации (для вторых). В условиях частых и сильных сетевых колебаний и то и другое не позволит обеспечить защиту приемлемого уровня. Поэтому велика вероятность того, что электромеханические и релейные приборы окажутся просто бесполезны при характерных для частного сектора проблемах электроснабжения.

В полупроводниковых моделях недостатки, свойственные электромеханическим и релейным устройствам, сведены к минимуму, а в инверторных – вообще исключены. Изделия именно этих двух категорий следует рассматривать как первоочередное средство для повышения качества электрической энергии в частном доме или на даче.

Где будет работать стабилизатор?

При подборе стабилизатора обращайте внимание и на особенности эксплуатации.
Если стабилизатор будет работать в неотапливаемом помещении, то выбирать нужно модель с более широким температурным диапазоном (морозоустойчивый, с работой от -20 или -30 градусов). Если стабилизатор будет работать в производственном помещении или где есть вероятность частого попадания пыли и мелких частиц внутрь корпуса,
то выбирается модель с более высокой степенью защиты IP

Советы от Бастиона

Теперь «Несколько советов по стабилизаторам» от группы компаний «Бастион».
Дешевле купить один мощный стабилизатор, чем несколько меньшей мощности.
Учитывайте пусковые токи электродвигателей.