Инверторные стабилизаторы напряжения: преимущества и недостатки

Содержание (ссылки кликабельны):

Практически каждый владелец различной электронной техники и любого бытового прибора хорошо осознает, каковым является электропитание в наших электрических сетях и как оно сказывается на работе и пригодности электроприборов.

Инверторный стабилизатор

Думаю, что нет смысла рассказывать о том, как скачки напряжения и недопустимые его уровни могут уничтожить нашу домашнюю технику. Однако есть смысл сделать сильный акцент на том, какой стабилизатор напряжения может произвести выравнивание тока на наиболее высоком уровне.

Многие люди могут сказать, что лучшим прибором для стабилизации напряжения является электронный стабилизатор, который использует симисторные или тиристорные ключи. Однако на рынке можно встретить более эффективный тип стабилизатора напряжения и он является инверторным.

Его еще называют стабилизатором двойного преобразования. Звание лучшего он заслуживает за то, что может подавать ток, который характеризуется одной и той же частотой, стабильным напряжением, которое может отклоняться максимум на полпроцента от нормированной величины.

Также он может работать и при очень больших отклонениях входного напряжения от нормированной величины.

Внутреннее строение

Благодаря чему инверторные стабилизаторы могут достигать такой эффективности и гордо носить звание лидера среди всех типов стабилизаторов? Это достигается благодаря иному принципу работы и, конечно, другому строению (оно изображено на рис. 1).

Классический инвертор стабилизатор состоит из: — входных фильтров (ВХ); — выпрямителя и корректора коэффициента мощности (ККМ-В); — конденсаторов (ВИП) — преобразователя постоянного напряжения в переменное (ИНВ); — микроконтроллера (МК).

Рис. 1. Схема инверторного стабилизатора.

Стоит отметить, что выпрямитель и преобразователь постоянного напряжения являются инверторами, которые построены на основе транзисторов IGBT, то есть на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором, и MOSFET, то есть на металл-оксид-полупроводнике.

Эти транзисторы могут коммутировать очень большие токи и во время их работы наблюдаются очень малые потери энергии.

Принцип работы

Во время работы инверторного стабилизатора осуществляется два основных процесса:

1. Преобразование входного переменного тока в постоянный.
2. Преобразование постоянного тока в переменный.

Первый процесс осуществляет выпрямитель и корректор коэффициента мощности. Другими словами, когда переменный и нестабильный ток входит в стабилизатор, он проходит через фильтр частот и в выпрямителе превращается в постоянный.

Он приобретает практически синусоидальную форму. Плюсом такого преобразования является достижение очень высокого коэффициента мощности. Этот коэффициент равняется почти единице. Далее этот ток накапливается в конденсаторах. Их еще называют вторичным источником энергии.

После этого постоянный ток продолжает движение к инвертору, который уже делает ток переменным и синусоидальным. Этот инвертор работает таким образом, что переменный ток получает частоту, равную 50-ти герцам, и напряжение, равное 220-ти вольтам.

Именно благодаря использованию инверторов и осуществлению двух процессов преобразования тока этот стабилизатор называют инверторным или же стабилизатором двойного преобразования.

Особенности инверторных стабилизаторов

Подведя некоторые итоги, можно сказать, что этот тип стабилизационных приборов совершенно отличается от электромеханических, релейных и симисторных стабилизаторов. Он не имеет в своем составе автоматического трансформатора.

Если сравнить процессы двойного преобразования и переключения обмоток трансформатора, то двойное преобразование характеризуется значительно большей степенью эффективности. Конечно, это преимущество делает инверторный стабилизатор более прогрессивным.

В этом стабилизаторе нет каких-либо подвижных элементов или реле. Такая особенность значительно уменьшает круг конкурентов. Собственно говоря, в некотором роде конкурентами инверторных приборов для стабилизации напряжения можно назвать симисторные или тиристорные стабилизаторы.

Стоит обратить внимание еще на таком конструктивном элементе инверторного стабилизатора как конденсатор. Именно благодаря ему происходит нивелирование любых скачков напряжения на входе.

Это потому, что в нем накапливается входная энергия, которая затем подается в нужных количествах и которая превращается в стабильный переменный ток.

Иными словами, какими бы частыми или какими бы большими ни были изменения в электропитании на входе, выходное напряжение никогда не будет изменяться, поскольку оно никак не зависит от этих изменений.

Хотя есть некоторый нюанс. Когда запаса энергии в конденсаторах не хватает, то очень сильные скачки напряжения могут отразиться на уровне выходного напряжения. Они могут «проскочить».

Преимущества

Рассмотрев устройство и принцип работы инверторного стабилизатора напряжения, который может использоваться в доме и любой квартире, отметим, какими преимуществами и недостатками он обладает.

Итак, к преимуществам относятся:

1. Большой спектр напряжения на входе (от 115-ти до 300 вольт).
2. Соблюдение стабильных параметров напряжения на выходе. Здесь стоит еще отметить то, что в тех случаях, когда напряжение очень сильно поднимается, ток накапливается в конденсаторах в большом количестве, но при этом выходит только то количество, которое является необходимым для обеспечения 220-ти вольт.
3. Бесшумная работа.
4. Использование транзисторов, конденсаторов и микросхем, а также отсутствие автоматического трансформатора является причиной того, что прибор получает небольшой вес и размеры.
5. Осуществление фильтрации помех и высокочастотных выбросов в общей сети.
6. КПД очень высокого уровня (более 90 процентов).
7. Высокая скорость регулирования тока.
8. Очень высокий уровень точности нормализации напряжения (не превышает одного процента).

Недостатки

По мере увеличения нагрузки, то есть мощности приборов, которые подключаются к таким стабилизационным устройствам, происходит уменьшение предельного диапазона входных вольт.

Другими словами, когда нагрузка меньше 50-ти процентов, диапазон входных вольт является таким, о котором мы уже отметили. Когда нагрузка превышает 50 процентов и является меньшей 70-ти, то диапазон входного напряжения составляет 140-300 вольт.

При нагрузке, которая превышает 70 процентов, выравнивание тока будет осуществляться только тогда, когда напряжение на входе будет не меньше 160-ти и не больше 300-х вольт.

Благодаря наличию большого количества преимуществ, инверторные стабилизаторы могут использоваться для защиты практически любого электроприбора. Наиболее острую потребность в стабилизаторах такого типа имеют сложная компьютерная техника, профессиональное аудио- и видеооборудование, медицинское оборудование.

Иными словами каждый прибор, который является чувствительным к изменениям и скачкам тока, «захочет», чтобы его защищал именно этот нормализатор.

Условия эксплуатации

Также каждого пользователя такого типа нормализатора сильно порадует и неприхотливость к условиям эксплуатации. В первую очередь это касается температуры и влажности.

Многие модели инверторных стабилизаторов могут работать при температуре не меньшей -40 градусов Цельсия и не высшей +40 градусов Цельсия. Уровень влажности в помещении не должен быть большим 95-ти процентов.

Во время эксплуатации не желательно, чтобы на стабилизатор попадала вода и любые горюче-смазочные материалы. Конечно, появление конденсата может вывести устройство из строя, поэтому такого состояния допускать не стоит.

Полезный совет: во время проведения ремонтных и обслуживающих работ необходимо помнить, что одним из внутренних элементов является конденсатор.

Он способен накапливать электроэнергию и контакт с ним может закончиться поражением током и плохими последствиями. Устанавливать инверторные стабилизаторы можно в помещениях, в которых нет взрывоопасных или горючих материалов, повышенного уровня запыленности, насекомых и грызунов.

Многие модели нельзя устанавливать на открытых площадках. Важным условием эксплуатации инверторного стабилизатора напряжения является обеспечение свободного доступа воздуха к нему.

Для выполнения этого условия нужно сделать так, чтобы вокруг стабилизационного устройства было пространство как минимум в 5 сантиметров. Все вентиляционные отверстия должны быть открытыми.

Другими словами их нельзя накрывать или закрывать любыми предметами. Многие производители рекомендуют использовать устройство, которое сможет обеспечить разрыв цепей фазного и нулевого кабелей питания.

Благодаря наличию такого устройства во время ремонта или техобслуживания вам не нужно будет проводить отключение всей домашней сети. Конечно, во время использования этого стабилизатора не надо допускать ситуаций, когда подключенные приборы имеют большую мощность, чем сам прибор для стабилизации напряжения.

Для того, чтобы такой стабилизатор работал значительно дольше нужно проводить регулярное техническое обслуживание. Во время такого обслуживания проверяют то, насколько качественно прикрепляются провода к клеммам стабилизатора и не перетерлась ли изоляция на проводах.

Полезный совет: во время очистки этих отверстий стабилизатор должен быть выключенным. Очистку лучше делать с помощью пылесоса. Стабилизатор должен быть выключенным.

Особенности подключения

Что касается подключения стабилизатора, который относится к инверторному типу, то эту работу лучше поручить специалистам. Хотя сам процесс не является сложным и не займет много времени.

Перед подключением необходимо отключить электропитание во всей домашней сети. Подключение такого стабилизатора может происходить как после счетчика, так и перед отдельными приборами.

Большинство моделей инверторных стабилизаторов подключается с помощью клемм. Сначала нужно подключить входные провода, которые будут подавать ток с общей сети. Для этого в розетке или силовом щитке нужно определить, какой провод является нулевым, какой фазным, а какой заземляющий.

Далее фазный провод подключают к клемме, которая обозначается либо «фаза», либо L, либо L1. Нулевой входной провод подключают к нулевой клемме. Заземляющий провод к соответствующей клемме.

Полезный совет: заземление является обязательным условием эксплуатации таких приборов.

Каждый производитель клемму для заземления может обозначать по-разному. Поэтому для ее определения следует ознакомиться с инструкцией. Для подключения используют провода, сечение которых не должно быть меньшим 2,5 кв. миллиметров.

Чем большей мощностью обладает стабилизатор, тем большим должно быть сечение этих проводов. Подключение выходных проводов осуществляется аналогичным образом. Иными словами фазный провод подсоединяют к фазной клемме.

Полезный совет: если не уверены в своих силах и правильности подключения, лучше обратитесь к специалисту. Это убережет от возможных негативных последствий.

Электронный стабилизатор напряжения — выбор в пользу надежности. Видео. Стабилизатор напряжения 220 — надежность работы техники в доме. Импульсный стабилизатор напряжения с триггером Шмитта и ШИМ Релейный стабилизатор выровняет напряжение. Видео

Источник: https://electricadom.com/invertornyjj-stabilizator-preimushhestva-i-nedostatki.html

Инверторные стабилизаторы напряжения: строение и принцип работы, преимущества и недостатки, подключение и эксплуатация

06.09.2019

Резкие провалы и кратковременные скачки напряжения, высоковольтные выбросы, несинусоидальные искажения и прочие характерные для отечественной энергосистемы проблемы с качеством электроэнергии отрицательно сказываются на повседневной работе всех электроприборов: от холодильников и телевизоров до котлов отопления и насосов.

Поэтому у жителей нашей страны присутствует устойчивый спрос на технические средства, минимизирующие или полностью исключающие негативное влияние нештатных сетевых ситуаций на потребляющее электрический ток оборудование.

В бытовом секторе особенно популярны компактные и относительно недорогие стабилизаторы напряжения, задача которых – удержание величины питающего нагрузку выходного напряжения в допустимых пределах при значительных отклонениях поступающего из электросети входного.

Долгое время наиболее эффективными стабилизаторами считались электронные или тиристорные/симисторные модели. Однако не так давно на рынке появились инверторные стабилизаторы, которые, во-первых, обеспечивают качество стабилизации, не доступное для электронных стабилизаторов, а во-вторых – избавлены от всех присущих им недостатков.

Массовое производство инверторных стабилизаторов (альтернативное название – стабилизаторов с двойным преобразованием) было впервые организовано ГК «Штиль». Представленные в 2015 году изделия серии «ИнСтаб» прекрасно зарекомендовали себя в практическом применении и стали востребованы как в бытовом секторе, так и в промышленности.

Со временем быстрорастущий тренд подхватили и другие производители – инверторные стабилизаторы, конструктивно во многом аналогичные образцам «Штиль», появились в ассортименте ряда отечественных и китайских компаний.

Сегодня можно с уверенностью говорить о том, что инверторные стабилизаторы не только прочно закрепились на рынке устройств, стабилизирующих параметры электроэнергии, но и демонстрируют на нём одни из лучших показателей по увеличению покупательского спроса.

Ниже приведены подробные ответы на самые распространённые вопросы об инверторных стабилизаторах, рассмотрены их преимущества, объясняющие причины популярности данной продукции у потребителей.

Какое строение имеют инверторные стабилизаторы?

В отличие от стабилизаторов «классической компоновки» (электромеханических, релейных и электронных) инверторные стабилизаторы избавлены от автотрансформатора и сопряжённых с ним коммутационных элементов.

Вместо этого в них реализована построенная на основе полупроводниковых элементов электронная схема, главные компоненты которой – выпрямитель и инвертор.

Кроме того, обязательными звеньями любого инверторного стабилизатора являются промежуточные накопители энергии (конденсаторы) и управляющий микроконтроллер, качественные модели (в частности производимые ГК «Штиль») также имеют входной/выходной фильтр высоких частот и корректор коэффициента мощности.

Рисунок 1 – Устройство инверторного стабилизатора напряжения

Исключение из силовой схемы крупных металлических элементов уменьшает массогабаритные характеристики инверторных стабилизаторов и сводит к минимуму зависимость их стоимости от изменения расценок на электротехнические металлы и сплавы.

Ещё одна особенность конструкции данных устройств – отсутствие склонных к механическому износу подвижных деталей и, как следствие, большой рабочий ресурс.

Стоит отметить и то, что инверторные стабилизаторы в течение всего срока службы не требуют замены расходных материалов и освобождены от какого-либо специфического обслуживания.

Какой принцип работы у стабилизаторов с двойным преобразованием?

Работа инверторных стабилизаторов построена на основе успешно применяемого в ИБП топологии on-line принципа двойного преобразования энергии (рисунок 2).

• Рисунок 2 – Принцип работы инверторного стабилизатора напряжения
• Выпрямитель выполняет первое преобразование – делает из входного переменного напряжения промежуточное постоянное, поступающие затем в накопитель-конденсатор, а после на инвертор.
• Инвертор производит второе преобразование и превращает промежуточное постоянное напряжение вновь в переменное.

При таком алгоритме работы форма и величина генерируемого инвертором конечного (выходного) напряжения не зависят от величины и формы исходного (входного) напряжения. Благодаря этому устройства с двойным преобразованием энергии исключают влияние сетевых проблем на качество выходного сигнала, а значит и на работу подключенного к ним оборудования.

Другая важная особенность данной схемы – безостановочное регулирование входного напряжения и, как следствие, отсутствие задержек при реагировании на его колебания.

Для стабилизации напряжения устройству с двумя последовательными преобразованиями не требуется совершать каких-либо дополнительных действий помимо непрерывной и независящей от качества питающей сети работы выпрямителя и инвертора.

Преимущества использования инверторных стабилизаторов

Этот вопрос возникает у большинства потребителей, которых интересует не только теоретическая информация о принципе двойного преобразования энергии, но и практическое применение реализованных на его базе устройств.

При использовании инверторного стабилизатора в обычном доме или квартире каждое из его преимуществ принесёт свой положительный эффект:

• максимальное быстродействие – полностью исключит влияние сетевых колебаний на подключенное к стабилизатору оборудование;
• большой спектр входного напряжения (иначе широкий диапазон стабилизации) – обеспечит функционирование стабилизатора, соответственно, и питаемых от него потребителей даже при критических сетевых отклонениях (провалы до 90 В и скачки до 310 В);
• высокоточная стабилизация – гарантирует корректную работу изделий, требующих питания напряжением строго с номинальным, либо максимально приближенным к номинальному значению (газовые котлы, циркуляционные насосы);
• бесступенчатое (плавное) регулирование – избавит процесс стабилизации электроэнергии от «побочных эффектов» (мерцание осветительных приборов, искажение картинки и звука у аудио/-видеовоспроизводящих устройств);
• идеальная синусоида выходного напряжения (независимо от формы входного) – устранит негативное влияние сетевых несинусоидальных искажений на бытовую технику и электронику;
• фильтрация входных и выходных помех – нейтрализует помехи как приходящие из сети, так и наводимые нагрузкой;
• широкий диапазон входной частоты – упростит совместное использование стабилизатора и генератора;
• кратковременная подача напряжения на выход в условиях его отсутствия на входе (за счет энергии накопленной в конденсаторе) – позволит избежать отключения нагрузки при кратковременном сетевом провале;
• многоуровневая система защиты – обесточит стабилизатор в случае серьёзной сетевой аварии, а также при перегреве или перегрузке и тем самым убережёт устройство от поломки.

Обратите внимание! Некоторые из вышеприведённых преимуществ характерны только для инверторных стабилизаторов, производимых ГК «Штиль»!

Какие недостатки есть у стабилизаторов с двойным преобразованием?

Наиболее часто для данных устройств указывают один единственный недостаток – стоимость, которая действительно немного выше, чем у сходных по мощности стабилизаторов других типов. Однако следует понимать, что, покупая качественный инверторный стабилизатор, вы платите за лучшие в своём классе технические характеристики.

Бесспорно, можно найти устройство и дешевле, но оно вряд ли обеспечит защиту аналогичного уровня, а на безопасности, как известно, не экономят.

К тому же ремонт вышедшей из строя бытовой техники может обойтись намного дороже, чем однократное приобретение инверторного стабилизатора, срок службы которого составляет не менее 10 лет (для моделей «Штиль»).

В данной ситуации многое зависит от индивидуального восприятия – если подобный уровень шума доставляет дискомфорт, то стабилизатор с вентиляторным охлаждением не стоит размещать в жилой комнате.

Тем более существуют инверторные стабилизаторы с естественным (безвентиляторным) охлаждением – их мощности вполне хватит для питания используемых в подобных помещениях электроприборов.

Обратите внимание! Некоторые производители только осваивают производство моделей этого типа и выпускают достаточно «сырые» изделия, имеющие больше недостатков, чем указано в данном разделе!

Лидер среди производителей инверторных стабилизаторов

ГК «Штиль – неоспоримый лидер в области разработки и производства инверторных стабилизаторов. В пользу этой компании говорят: наибольший опыт в данном направлении, постоянно растущий объём реализуемой продукции, развитая дилерская сеть, а также самый широкий ассортимент – более сорока инверторных моделей (предложение конкурентов обычно ограничивается одним, максимум двумя изделиями).

Выпускаемые под брендом «Штиль» устройства можно считать образцовыми стабилизаторами инверторного типа, которые по максимуму используют все преимущества технологии двойного преобразования энергии, отличаются высоким качеством изготовления и обеспечивают эталонный уровень защиты (подтверждено практическими испытаниями).

Модельный ряд инверторных стабилизаторов «Штиль», объединённый в серию «ИнСтаб (артикул – «IS»), позволяет подобрать устройство практически для любой сферы применения.

Рядовым потребителям, рассматривающим варианты для защиты используемого в быту электрооборудования, будут в первую очередь интересны однофазные модели малой и средней мощности, выпускаемые в исполнении для напольной установки и для навесного размещения на вертикальной поверхности.

Подробная информация о модельном ряде инверторных стабилизаторов «Штиль» и полное описание каждой модели приведены в каталоге продукции на официальном сайте компании.

В случае возникновения любых вопросов вы можете проконсультироваться у квалифицированных менеджеров отдела продаж (подбор актуальной модели и сопутствующих ей аксессуаров) или специалистов службы технической поддержки (эксплуатация и сервисное обслуживание стабилизатора).

Что учесть при размещении инверторного стабилизатора?

При размещении инверторного стабилизатора необходимо учитывать, что он, как и любое другое техническое устройство, выдвигает определённые требования к условиям окружающей среды.

Подходящее для установки место должно обеспечивать:

• температуру в диапазоне от +5 до +40 °С – прибор не следует размещать на улице и в слишком холодных или наоборот жарких помещениях, а также близко к отопительным приборам и в местах, характеризующихся прямым падением солнечных лучей;
• относительную влажность воздуха, не превышающую 80% – использование стабилизатора при большей влажности может привести к образованию конденсата на элементах его силовой схемы, а это чревато выходом устройства из строя;
• постоянную и свободную циркуляцию воздушного потока через корпус изделия – зазор между вентиляционными отверстиями и ближайшей поверхностью должен составлять не менее 20 см.

Кроме того, устанавливать стабилизатор разрешается только на жесткой и не подверженной вибрациям поверхности в помещении без:

• агрессивной среды (загазованность, кислотность, сырость, пожаро- и взрывоопасность);
• большой концентрации взвешенных в воздухе мелких частиц (пыль, песок, опилки и т.п.);
• грызунов (крысы и мыши могут нанести механические повреждения электрическим кабелям).

Что учесть при эксплуатации инверторного стабилизатора?

Современный инверторный стабилизатор рассчитан на круглосуточную, безостановочную работу на протяжении всего заявленного срока службы без прямого участия человека. Однако для защиты прибора от преждевременных поломок пользователю необходимо соблюдать нескольких несложных правил:

• подключать только исправное и соответствующее по мощности оборудование (с обязательным учётом пусковых токов);
• избегать длительных перегрузок. Качественные инверторные стабилизаторы, благодаря наличию перегрузочной способности, выдерживают нагрузки, большие их номинальной выходной мощности. Но постоянно эксплуатировать устройство в таком режиме не стоит, так как перегрузка ускоряет необратимый износ элементов его силовой схемы;
• ничего не класть и не ставить на стабилизатор, не закрывать вентиляционные отверстия, а также не допускать намокания устройства и попадания внутрь его корпуса посторонних предметов и жидкостей;
• эксплуатировать только заземлённый стабилизатор (контакт заземления в зависимости от модели находится либо в вилке, либо в клеммной колодке);
• систематически (не реже одного раза в полгода) осматривать и при необходимости очищать внешнюю поверхность и вентиляционные отверстия стабилизатора от пыли и прочих засорений.

Обратите внимание! При критическом падении входного напряжения снижается фактически выдаваемая инверторным стабилизатором мощность.

В связи с этим в случае сильного сетевого провала перегрузка может возникнуть даже при номинальной нагрузке.

Во избежание подобных ситуаций рекомендуется выбирать устройство с выходной мощностью, превышающей энергопотребление планируемых к подключению потребителей на 20-30%.

Как подключать инверторный стабилизатор?

В подключении инверторного стабилизатора малой мощности нет ничего сложного: в сеть такие модели включаются с помощью привычного кабеля с вилкой, а нагрузка питается от расположенных на корпусе устройства стандартных розеток.

Немного труднее дело обстоит с моделями средних и больших мощностей, которые в бытовом секторе используются обычно для централизованной защиты сразу всей домашней электросети – их подключение осуществляется с помощью выводов клеммной колодки и требует базовых знаний об устройстве электропроводки и наличия хотя бы начальных навыков электромонтажа.

Если вы обладаете и тем и другим, то подключение стабилизатора не доставит проблем – главное следовать приведённой в руководстве по эксплуатации инструкции и не допускать ошибок при соединении клеммной колодки с входной сетью и нагрузкой.

Источник: https://www.shtyl.ru/support/articles/invertornye-stabilizatory-napryazheniya-stroenie-princip-raboty-preimushchestva/

Инверторный стабилизатор напряжения для дома — особенности, преимущества и критерии выбора

Инверторные стабилизаторы напряжения сейчас на пике популярности, кто их производит, как они работают, и какие имеют достоинства и недостатки, расскажем дальше.

Самое высокое качество напряжения

Основное отличие инверторных моделей — мгновенная и точная регулировка входного напряжения, отсутствие трансформатора, подвижных элементов и необходимости в анализе напряжения.

Переменный ток преобразуется в постоянный, а затем снова в переменный — происходит двойное преобразование. Подкупает потребителей и невероятно широкий рабочий диапазон стабилизации, компактность и чистая синусоида выходного сигнала.

Даже если входное напряжение будет на уровне 100 или 300 вольт, то на выходе — стабильные 220 вольт со средней погрешностью в 1%. Такого не может обеспечить ни один тип современных стабилизаторов. Даже, если взять самые крутые релейные или тиристорные модели.

При таком уровне входного напряжения погрешность стабилизации будет в разы больше, достигая критической отметки в 10%, допустимой по ГОСТу.

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.

Таким образом, 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». Ими 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.

Технические особенности инверторного стабилизатора

Инверторный стабилизатор напряжения выполнен без применения силовых трансформаторов и электромагнитных реле, которые используются в источниках питания другого типа.

В инверторном стабилизаторе выполняются два процесса:

• Преобразование переменного тока в постоянный;
• Обратное преобразование.

Отсутствие электромеханических узлов повышает надёжность стабилизатора и обеспечивает отличные выходные характеристики. Подобный стабилизатор не требует технического обслуживания и корректно работает в широком диапазоне напряжения на входе.

Схема устройства состоит из следующих электронных блоков:

• Входной L/C фильтр;
• Диодный выпрямитель;
• Корректор коэффициента мощности;
• Блок конденсаторов;
• Инвертор-преобразователь;
• Микропроцессор.

Напряжение сети поступает на пассивный сетевой фильтр, выполненный на конденсаторах и катушках индуктивности. Он сглаживает пиковые выбросы сетевого напряжения и практически полностью убирает высокочастотные помехи.

Затем напряжение попадает на выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный, где приобретает вид чистой синусоиды.

Далее включается корректор коэффициента мощности, который равномернее отбирает мощность от сети и снижает значение потребляемого тока.

В конечном итоге энергия поступает к инвертору, который делает всю оставшуюся работу – преобразует постоянное напряжение обратно в переменное, и делает его синусоидальным. При этом на выходе мы получаем стабильную частоту в 50 Гц, и рабочее напряжение 220 Вольт.

Именно из-за двух ступеней преобразования и наличию инверторов данные стабилизаторы и получили название «инверторные» или «стабилизаторы двойного преобразования».

Особенности стабилизатора напряжения с двойным преобразованием:

• Инвертор осуществляет преобразование постоянного напряжения в переменное. Он собран на MOSFET или IGBT полупроводниковых приборах, смонтированных на радиаторах;
• Управление работой инвертора может осуществляться с помощью ШИМ-контроллера;
• Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием имеют защиту нагрузки и самого стабилизатора от больших выбросов напряжения сети;
• Управление функциями элементов инверторного стабилизатора выполняет микроконтроллер;
• Кварцевый тактовый генератор обеспечивает высокое качество напряжения на выходе устройства.

Технические решения, применяемые в инверторных стабилизаторах, позволяют получить на выходе номинальное напряжение, необходимое для питания различных потребителей, с отклонением не более 1%. Инверторный стабилизатор напряжения является единственным устройством подобного типа, которое жёстко контролирует частоту.

Преимущества и недостатки

Как и любые другие изделия, инверторные стабилизаторы не лишены плюсов и минусов. Сравнение данных разновидностей будет проводиться с их «конкурентами», например, электронными устройствами.

Положительные стороны

У инверторных стабилизаторов имеется ряд ощутимых преимуществ:

• Широкий диапазон входного напряжения — устройство может работать с электричеством мощностью от 105 до 300 Вт.
• Бесшумность работы.
• Стабильное выходное напряжение — вся «лишняя» мощность электричества остаётся в конденсаторах, при этом на выход подаётся только требуемые 220 В.
• Быстрая регулировка тока.
• Небольшие габариты.
• Высокий КПД (более 90%).
• Фильтрация высокочастотных выбросов и помех.
• Превосходная точность нормализации напряжения.

Отрицательные моменты

Тем не менее эти замечательные устройства не лишены ряда недостатков:

• Наиболее существенный минус данных изделий — это цена. В сравнении с другими разновидностями, инверторные агрегаты стоят намного дороже.
• Сужение диапазона значений входного электричества. Чем больше подключено устройств, тем хуже стабилизатор обрабатывает входящее напряжение.
• Относительная новизна. Как было сказано выше, многие предпочитают использовать проверенные электрические стабилизаторы, поэтому на инверторные разновидности обращают внимание в последнюю очередь.

Бытовой стабилизатор

Группа компаний «Штиль», которая уже более 25 лет считается одним из лидеров в производстве систем электропитания, предлагает линейку бытовых стабилизаторов двойного преобразования. Инверторный стабилизатор напряжения «Штиль» отлично подойдёт для квартиры или небольшого дома.

Ряд стабилизаторов включает в себя модели с мощностью 500, 1000, 1500 и 3500 В/А. Выходное напряжение имеет синусоидальную форму, а точность установки составляет 220 ± 2%. Стабилизаторы уверенно работают при колебаниях сетевого напряжения от 90 до 300 вольт, и имеют защиту от перегрузки.

Все модели, кроме стабилизатора 500В/А оборудованы жидкокристаллическим дисплеем, на который выводятся все нужные параметры.

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 с:

• 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.

Советы по эксплуатации

Хотя нормализатор и обладает довольно неприхотливыми качествами, всё же стоит прислушаться к полезным советам, чтобы устройство не вышло из строя:

• влажность в помещении не должна превышать 95%;
• не допускать попадания воды и появления внутри корпуса конденсата;
• не устанавливать во взрывоопасных, запылённых помещениях, где водятся насекомые и грызуны;
• не устанавливать на открытых площадках;
• не накрывать устройство и обеспечить хорошую вентиляцию;
• проводить регулярное техническое обслуживание;
• выполнять очистку в выключенном состоянии, с помощью пылесоса.

Лучшие из лучших инверторные стабилизаторы «Штиль»

Инверторные стабилизаторы напряжения с мгновенной реакцией на изменение параметров сети Штиль r 500i, Штиль r 1000i, Штиль r 1500i, Штиль r 3500i – это инновационное техническое решение, обеспечивающее беспрецедентную защиту оборудования, недостижимую при использовании других типов стабилизаторов.

Только такие инверторные стабилизаторы гарантируют на 100% защиту всем дорогим электрическим приборам, в том числе современным отопительным котлам для дома.

Критерии выбора электронного стабилизатора

При выборе электронного стабилизатора следует руководствоваться следующими техническими характеристиками устройства.

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 напряжения	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 регулирования	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.
Рабочий 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.
Диапазон допустимых температур эксплуатации	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.
Тип исполнения корпуса	Требуемое исполнение зависит от площади, геометрии помещения, близости расположения отопительных и нагревательных приборов и т. д. 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 индикации и 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 стабилизаторам

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 использования многие все чаще используют инверторные стабилизаторы.

В них применяется более современный метод преобразования, который позволяет избавиться от недостатков, свойственных устройствам на симисторах и тиристорах.

В инверторном стабилизаторе напряжение, поступающий 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.

Видео

Источник: https://kachestvolife.club/umnyj-dom/videonablyudenie/invertornyy-stabilizator-napryazheniya-preimuschestva-i-nedostatki

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения

Инверторные стабилизаторы напряжения сейчас на пике популярности, кто их производит, как они работают, и какие имеют достоинства и недостатки, расскажет СтабЭксперт.ру.

Принцип работы

Инверторные стабилизаторы коренным образом отличаются от всех ранее рассмотренных устройств. Центральное значение в принципе работы данных приборов имеет технология инвертирования. Процесс функционирования стабилизатора выглядит следующим образом.

Сетевое питающее напряжение, поступая на вход прибора и проходя через высокочастотный фильтр, отсекающий импульсные помехи, гармоники высшего порядка, подаётся на выпрямитель. Затем переменный ток, через выпрямитель, попадает в корректор КМ (коэффициента мощности).

В его задачу входит поддержание одинакового уровня мощности, который не будет зависеть от любых изменений входного напряжения. Переменный ток на этом этапе преобразуется в постоянный.

Далее постоянное напряжение поступает в преобразователь напряжения (инвертор), который преобразует его обратно в переменное, соответствующее необходимым нормам и характеристикам, т.е.

формирует из него переменное синусоидальное напряжение требуемой частоты и амплитуды. Инвертор работает на мощных транзисторах, которые установлены на радиаторах.

Такая схема преобразования способствует минимальным потерям энергии.

За работу транзисторов отвечает микроконтроллер, а входящий в его состав кварцевый генератор формирует и поддерживает стабильную частоту переменного тока. В стабилизаторах инверторного типа происходит двойное преобразование напряжения, что позволяет получать на выходе ток с практически идеальными характеристиками.

Смысл описанных преобразований заключается в следующем. Работой инвертора управляет микропроцессорный контроллер, благодаря которому напряжение приобретает строго синусоидальную форму, номинальную частоту и амплитуду. Таким образом, стабилизаторы инверторного типа обеспечивают нагрузку напряжением более высокого качества, чем стабилизаторы любого другого типа.

Если говорить о синусоидальности переменного напряжения, являющейся одной из важнейших показателей качества электроэнергии, то традиционные стабилизаторы в лучшем случае не ухудшают этот показатель сетевого напряжения, либо вносят некоторые помехи.

Инверторные устройства формируют синусоиду самостоятельно, в соответствии с программой, прошитой в контроллере, поэтому на практике всегда происходит повышение качества электроэнергии. Другие технологии синусоиду исправить не могут, максимум не ухудшить.

Основные элементы прибора:

• сетевой фильтр;
• выпрямитель;
• корректор КМ;
• конденсаторная батарея;
• преобразователь напряжения;
• микроконтроллер;
• кварцевый генератор;
• блок индикации и управления;
• системы защиты.

Принцип, лежащий в основе инверторных стабилизаторов, не содержит каких либо новых научных открытий последних лет и известен достаточно давно. Сравнительно недавний прорыв в этой области обусловлен началом массового выпуска мощных транзисторов, созданных по технологии IGBT и MOSFET.

Именно транзисторы такого типа служат основными ключевыми элементами инверторных преобразователей.

На данный момент, схема реализована двумя производителями — это линейка Штиль ИнСтаб и отдельный стабилизатор Ресанта ACH-6000/1-И, сравним их параметры в таблице.

Сравнение представителей, цены у дилеров

Плюсы и минусы

Применение инверторной технологии позволило кардинально снизить вес и габариты стабилизирующих устройств. Главным образом это произошло за счёт отсутствия в инверторных схемах трансформаторов, являющихся самой тяжёлой и объёмной деталью приборов предыдущего поколения.

Инверторные стабилизирующие приборы превосходят все предыдущие модели, почти по всем основным показателям:

• самый широкий диапазон регулирования напряжения (от 90 до 310 Вольт);
• мгновенная реакция на любые скачки питающего сетевого напряжения (задержка 0 мс — без аналогов);
• идеальное качество выходного напряжения (выпрямляет синус — без аналогов);
• самый маленький вес и габариты приборов (у других есть трансформатор, он самый тяжелый из компонентов).

Данный прибор идеален для газового котла, так как тому критичен чистый синус, а инвертор выдает его в идеальном виде (при этом инвертора нет в других видах стабилизаторов).

К недостаткам можно отнести высокую цену, а так же возможное гудение у некоторых производителей, что, скорее всего, связано с экономией на компонентах. Если вам это мешает, то такой товар можно вернуть в течение 14 дней почти у всех продавцов.

Несмотря на то, что транзисторы установлены на радиаторах, при длительной работе и транзисторы, и радиаторы сильно нагреваются. Поэтому во многих инверторных стабилизаторах дополнительно ставят небольшие вентиляторы для охлаждения, как на персональных компьютерах. Этому типу стабилизаторов необходимо обеспечивать хорошую вентиляцию, и при установке не закрывать вентиляционные отверстия. Иначе, при перегреве будет срабатывать защита, и отключать весь стабилизатор, что будет обесточивать всю подключённую к нему нагрузку. А при длительных сильных перегревах, или выходе из строя вентиляторов охлаждения могут выйти из строя и сами транзисторы, или электросхемы. Что приведёт к последующему дорогостоящему ремонту. Но производители, например Штиль Инстаб, дают 2 года гарантии на всю линейку приборов, косвенно это говорит о том, что компоненты проверены и работа стабильна. К слову срок эксплуатации от 10 лет (зависит от индивидуальных условий).

Читайте по теме: полный обзор Штиль Инстаб + видео работы.

Вентиляторы охлаждения стабилизатора могут создавать некоторый шум при своей работе, что не делает его полностью бесшумным при эксплуатации.

Стоимость хоть и не маленькая, но СтабЭксперт.ру считает, что постоянное совершенствование технологий производства основных электронных компонентов и увеличение их массового выпуска, безусловно, должны привести к удешевлению конечного продукта.

Для трехфазной сети

У Ресанты только одна модель на 6 кВт (в таблице) и можно составить комплект из трех стабилизаторов общей мощностью 18 кВт.

У Штиль есть, как трехфазные инверторные модели, но так же можно составить комплекты из однофазных.

Чтобы понять, чем такие подходы отличаются, читайте статью о том, как выбрать трехфазный стабилизатор для дома, и почему один трехфазный стабилизатор не равен трем однофазным.

Популярные инверторные стабилизаторы напряжения

Смотреть все инверторные стабилизаторы

Дополнительно:

Источник: https://StabExpert.ru/publ/obzory/ob-invertorniyh.html