Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Зачастую сглаживающих фильтров недостаточно для надёжного энергоснабжения телекоммуникационных и мобильных систем. Чтобы минимизировать влияние отрицательных факторов таких как колебания напряжений или частоты сети, применяются устройства под названием стабилизатор.

Для начала рассмотрим что же такое стабилизатор – это прибор, который предназначен для автоматического поддержания напряжения или тока на нагрузке с определённой точностью и уменьшения влияния дестабилизирующих факторов.

Выделим следующие дестабилизирующие факторы, которые отрицательно влияют на изменение напряжения или тока на нагрузке:

  1. колебания напряжения питания;
  2. частота тока питающей сети;
  3. температура окружающей среды;
  4. изменение потребляемой мощности на нагрузке.

На рисунке 1 представлена структурная схема работы устройства. На вход поступает дестабилизированное напряжение, с выхода получаем стабилизированное.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Рисунок 1 — структурная схема работы стабилизатора

Главным предназначением стабилизатора является ослабление выше перечисленных факторов.

Классификация

Стабилизирующие устройства можно разделить в зависимости от вида напряжения или тока протекающего через него на стабилизаторы переменного и постоянного тока или напряжения. И также их можно подразделить по типу: параметрические и компенсационные.

Параметрические стабилизаторы строятся на основе таких нелинейных элементов, как транзисторы, стабилитроны и стабисторы и т. п. Это обусловлено тем, что благодаря их характеристикам (вольт-амперных, ампер-вольтовых, ом-градусных, вебер-амперных, вольт-секундных и др.) ток или напряжения могут быть стабилизированы на определённом уровне. Более подробно будут рассмотрены в следующих статьях.

Компенсационные стабилизаторы – это устройство, которое выполнено в виде системы автоматического регулирования, или другим словом содержит цепь отрицательной обратной связи.

За счёт изменения параметров регулирующего элемента посредством воздействия на него сигнала обратной связи и происходит стабилизация напряжения.

Схема и принцип действия более подробно будут рассмотрены в следующих статьях.

Стабилизация тока или напряжения происходит при помощи регулирующего элемента (РЭ), который, в свою очередь, может быть расположен относительно нагрузки последовательно или параллельно.

Следовательно стабилизаторы можно подразделить на схемы с последовательным включением регулирующего элемента и на схемы с параллельным включением регулирующего элемента.

Пример схем с вариантом включения РЭ представлен на рисунке 2.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Рисунок 2 — Последовательное и параллельное включение регулирующего элемента

При последовательном соединении регулирующего элемента с нагрузкой, регулирование напряжения на выходе происходит за счёт изменения сопротивления в регулирующем элементе. Выходное напряжение при таком соединении будет равно Uвых=Uвх+ΔUрэ.

При параллельном соединении регулирующего элемента с нагрузкой, регулировка напряжения на выходе достигается за счёт изменения тока, протекающего через регулирующий элемент. В свою очередь, стабилизация напряжения на выходе осуществляется за счёт изменения напряжения на балластном резисторе Rб.

Ток на балластном резисторе можно найти исходя из первого закона Кирхгофа: сумма сходящихся токов в одном узле равна нулю. Следовательно ток на Rб  будет равен Iб=Iрэ+Iн.

Главное преимущество параллельного соединения заключается в устойчивости к перегрузкам по току и выдерживание короткого замыкания в цепи нагрузки.

Для определения какой следует применить стабилизатор стоит исходить из требований, предъявляемых к качеству питающих напряжений.

Основные параметры

Основные параметры, по которым оцениваются рассматриваемые устройства следующие: качественные, массогабаритные и энергетические. По данным параметрам можно судить о массе и удельном объёме устройства.

Качественные параметры стабилизаторов постоянного напряжения:

Коэффициент стабилизации по входному напряжению – это отношение номинального и относительного изменения напряжения на входе и выходе устройства при неизменном токе нагрузки.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

  • где Uвх, Uвых – номинальное значение напряжения на входе и на выходе;
  • ΔUвх, ΔUвых – относительно изменение напряжения на входе и на выходе.
  • Внутреннее сопротивление стабилизатора – это отношение изменения выходного напряжения к изменению тока нагрузки при неизменном входном напряжении.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Качество стабилизации – это отношение изменения напряжения на выходе к номинальному значению на выходе. Измеряется в процентах.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Коэффициент сглаживания пульсаций – это отношение амплитуд пульсаций и номинальных напряжения на входе и выходе устройства.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Температурный коэффициент – это отношения изменения напряжения на выходе устройства от изменения температуры окружающей среды при неизменном входном напряжении и тока нагрузки.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Качественные параметры стабилизаторов постоянного тока:

Коэффициент стабилизации тока по входному напряжению – это отношение номинальных и относительных изменений напряжения на входе и тока на выходе устройства при неизменном сопротивлении нагрузки.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

  1. Где Uвх, Iн – номинальное значение входного напряжения и тока нагрузки;
  2. ΔUвх, Δ Iн – относительно изменение входного напряжения и тока нагрузки.
  3. Коэффициент стабилизации при изменении сопротивления нагрузки – это отношение номинального значения сопротивления и тока нагрузки к их изменению, при постоянном входном напряжении.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

  • Где Rн, ΔRн – номинальное сопротивление нагрузки и его изменение;
  • ri – внутреннее сопротивление
  • Коэффициент пульсаций по току – это отношение амплитуды пульсаций тока к номинальному значению тока на выходе устройства.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Где Iн~ — амплитуда пульсаций тока в нагрузке

Качество стабилизации – это отношение изменения тока на выходе к номинальному значению на выходе. Измеряется в процентах.

  1. Температурный коэффициент – это отношения изменения тока на выходе устройства от изменения температуры окружающей среды.
  2. Массогабаритные параметры характеризуются следующими параметрами: удельный объём Pвых/Vст, Вт/дм3, и удельная массам устройства Pвых/Gст, Вт/кг, где Vст это объём, а Gст это масса устройства.
  3. К энергетическим параметрам можно отнести нижеперечисленное.
  4. Коэффициент полезного действия – это отношение активной мощности, на выходе к потребляемой мощности от сети.
  5. Не стоит забывать про мощность, которая рассеивается на регулирующем элементе, это тоже немаловажный параметр.

Резюмируя всё выше написанное, нами была рассмотрена основная информация о видах и характеристиках стабилизаторов. Для более глубокого изучения воспользуйтесь соответствующей литературой. Для более надёжного закрепления материала в будущем ниже будут размещены вопросы и задачи для самопроверки.

Источник: http://blogtimt.ru/stabilizatory-napryazheniya-i-toka/

Выбираем электронный стабилизатор напряжения: принцип работы и характеристики

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряженияЭлектронный стабилизатор напряжения по популярности и уровню продаж занимает следующее место после релейного стабилизатора. Широкий ассортиментный ряд электронных стабилизаторов позволяет выбрать необходимое по мощности устройство. Стабилизатор надёжен, обладает хорошими характеристиками и может использоваться в большом диапазоне температур.

Конструкция электронного стабилизатора

Электронный стабилизатор предназначен для нормализации напряжения при отклонении его от номинала, и защиты потребителей от негативных факторов. К таким факторам относятся очень низкое или высокое напряжение, а так же короткие импульсы высокого напряжения, которые иногда возникают в бытовой сети.

В отличие от стабилизаторов других типов, где могут применяться механические и электромеханические компоненты схемы, в электронном стабилизаторе кроме электроники ничего нет.

Электронный стабилизатор состоит из следующих узлов:

  • Входной фильтр;
  • Трансформатор;
  • Плата измерения напряжения;
  • Плата управления;
  • Силовые ключи;
  • Схема защиты;
  • Блок индикации;
  • Байпас.

Роль фильтра заключается в подавлении сетевых помех. Это могут быть высокочастотные наводки или короткие импульсы. Трансформатор имеет обмотку, состоящую из отдельных секций, переключением которых и осуществляется изменение напряжения на выходе.

Плата измерения напряжения осуществляет контроль не только за напряжением сети, но и за нормализованным напряжением на выходе устройства. Плата управления собрана на транзисторах. На ней формируется сигнал, подаваемый на управляющие электроды силовых ключей.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Силовые ключи переключают обмотки трансформатора для выравнивания напряжения. Схема защиты предохраняет нагрузку от возможных повреждений из-за слишком больших перепадов напряжения, а так же предохраняет стабилизатор от перегрузки. Электронный стабилизатор напряжения 220В оборудуется устройством индикации на светодиодных матрицах.

Важным элементом электронного стабилизатора напряжения является «Байпас» или «Транзит». Это устройство позволяет питать нагрузку непосредственно от сети в том случае, если напряжение на входе находится в допустимых пределах. В случае выхода напряжения из допуска, потребитель практически мгновенно подключается к стабилизатору.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

«Байпас» входит в плату измерения напряжения и реализуется с помощью обычного реле. Так же режим «Транзит» может включаться вручную переключателем на корпусе стабилизатора.

Принцип работы электронного стабилизатора

Электронный стабилизатор работает по следующему принципу. Плата контроля напряжения сканирует напряжение сети. Как только его величина выйдет из допустимых стандартом 10%, подаётся сигнал на плату управления.

Она состоит из транзисторных Усилителей Постоянного Тока. УПТ формируют потенциал, открывающий полупроводниковые вентили. Напряжение на выходе стабилизатора приближается к номиналу.

Управление всеми электронными компонентами осуществляется с помощью микропроцессора.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Большим плюсом электронных стабилизаторов можно считать исключительно малое собственное энергопотребление, поскольку в них отсутствуют индуктивные элементы типа обмоток реле или серводвигателя.

Поскольку число секций ограничено, то изменение напряжения осуществляется ступенями, то есть дискретно. Чем большее количество электронных ключей входит в схему устройства, тем выше точность установки напряжения. В качестве силовых ключей применяются мощные полупроводниковые приборы – тиристоры и симисторы.

Тиристор проводит ток только в одном направлении, а симистор (симметричный тиристор), в обе, поэтому для коммутации цепи с переменным напряжением, требуется два тиристора во встречно-параллельном включении или один симистор.

Читайте также:  Редуктор газовый с регулятором давления на пропан

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряженияПринцип действия стабилизаторов, собранных на разных полупроводниковых приборах, абсолютно одинаковый, но однофазный автоматический стабилизатор напряжения электронного типа, выполненный на симисторах, имеет существенный недостаток. Это слабая устойчивость при работе с индуктивной (реактивной) нагрузкой. Симисторы просто выходят из строя. Это сильно ограничивает сферу применения стабилизаторов такого типа. Вообще, электронные стабилизаторы, благодаря хорошим характеристикам и высокой надёжности, находят самое широкое применение в любых сферах.

Преимущества и недостатки

По сравнению с аналогичным по принципу работы релейным стабилизатором, электронное устройство обладает гораздо большими преимуществами:

  • Высокая скорость коммутации;
  • Большее количество ступеней регулирования;
  • Более высокая точность;
  • Отсутствие шума;
  • Большой разброс напряжения на входе;
  • Возможность работы при низких температурах;
  • Надёжность.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряженияВ отличие от электромеханических реле, время срабатывания которых может достигать 40-60 мс, тиристорные ключи выполняют коммутацию за гораздо более короткий срок, не превышающий 10-12 мс, а у некоторых моделей он может составлять 2-4 мс. Увеличение количества реле ведёт к увеличению энергопотребления самого стабилизатора и снижению времени нормализации напряжения. Электронные стабилизаторы позволяют без особого ущерба увеличить число дискретных ступеней, что положительно сказывается на точности установки.

Тиристорный стабилизатор бесшумен в работе, и может использоваться при низких температурах, что выгодно  отличает его от стабилизаторов других моделей.

Схемные решения допускают работу устройства при большом диапазоне напряжения сети. Надёжность электронного стабилизатора определяется в основном надёжностью тиристоров, а они допускают до 109 переключений.

Недостатком можно считать только высокую цену электронного стабилизатора.

Критерии выбора

Выбрать электронный стабилизатор напряжения 220В для дома необходимо по  следующим параметрам:

  • Мощность;
  • Диапазон входных напряжений;
  • Скорость выравнивания;
  • Точность регулирования;
  • Число дискретных ступеней;
  • Дополнительные параметры.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряженияМощность стабилизатора является главным фактором, определяющим выбор устройства. Если потребителями будет только активная нагрузка, то требуемая мощность вычисляется легко. Нужно суммировать мощность всех потребителей и прибавить 20-30%.

Если к стабилизатору будут подключены стиральная машина или холодильник (реактивная нагрузка с электромотором), то расчёт мощности выполняется по несложной формуле — просто делим мощность прибора на cos ϕ, который должен быть указан в паспорте, либо на коэффициент 0,7. Подробные расчеты мы приводили в статье по выбору стабилизатора для домашних нужд.

Если сеть в конкретном населённом пункте очень нестабильна, то следует выбирать стабилизатор, имеющий как можно больший диапазон напряжения на входе.

Для электронных тиристорных стабилизаторов скорость выравнивания напряжения практически одинакова у всех моделей и если имеются небольшие отличия, то они не критичны.

От количества ступеней зависит точность напряжения на выходе, но, естественно, от количества тиристоров зависит и стоимость изделия.

При выборе устройства нужно обязательно ознакомиться с уровнями срабатывания защиты. Электронный однофазный стабилизатор напряжения может иметь как настенное, так и напольное исполнение. Нижним пределом рабочей температуры обычно является -40°C, что вполне достаточно для работы в любых условиях.

Бытовой стабилизатор средней мощности

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряженияСтабилизаторы «Энергия» пользуются неизменно высоким спросом из-за отличных параметров и надёжности. Однофазный тиристорный стабилизатор «Энергия Classic 5000», представляет собой модель, предназначенную для непрерывной длительной эксплуатации.

Прибор работает при токе нагрузки до 27А. Уровни напряжения сети, при которых срабатывает защита, составляют 60 и 265В, а нормальный рабочий интервал от 125 до 254В. В приборе имеется функция «Байпас», фильтр подавления всех видов помех, и аварийное отключение при нагреве трансформатора до температуры 120 градусов. Стабилизатор имеет 36 месяцев гарантии.

В заключение можно отметить, что электронные стабилизаторы надёжны и неприхотливы, и при соблюдении указанных в документации правил эксплуатации, они проработают очень длительное время.

Источник: http://nabludaykin.ru/vybiraem-elektronnyj-stabilizator-napryazheniya-princip-raboty-i-xarakteristiki/

Как работает стабилизатор напряжения — принцип действия

Стабилизатором напряжения называется устройство, к которому подключается напряжение на его вход, с неустойчивыми и нестабильными свойствами для нормальной работы потребителей. На выходе прибора напряжение имеет необходимые качества и свойства, способствующие нормальному функционированию нагрузки потребителей.

Стабилизаторы постоянного тока

Питание сети постоянного тока требует выравнивания при входном напряжении ниже или выше допустимого предела. При протекании тока по стабилизатору, оно выравнивается до необходимой величины. Также схему стабилизатора можно выполнить со сменой полярности питания.

Линейные

Такой прибор является делителем, на который поступает нестабильное напряжение, а на его выходе напряжение выравнивается и имеет необходимые свойства. Его принцип действия состоит в постоянном изменении значения сопротивления для создания выровненного питания на выходе.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Достоинства:

  • При эксплуатации отсутствуют помехи.
  • Простое устройство с малым числом деталей.

Недостатки:

  • При значительной разнице выходящего и входящего питания линейный стабилизатор показывает малый КПД, так как значительная часть производимой мощности переходит в тепло и расходится на сопротивлении.

Параметрический

Такое исполнение прибора с контрольным элементом, подключенным параллельно нагрузке, выполнено на полупроводниковых и газоразрядных стабилитронах.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

По стабилитрону проходит ток, который выше в десять раз тока на резисторе. Поэтому такая схема подходит для стабилизации питания только в маломощных устройствах. Чаще всего его применяют в качестве составного компонента преобразователей тока со сложной конструкцией.

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Эта схема соединяет два компонента:

  1. Биполярный транзистор, повышающий ток. Он является эмиттерным повторителем.
  2. Параметрический стабилизатор, рассмотренный выше.

Выходное напряжение не зависит от проходящего по стабилитрону тока. Однако оно зависит от вида вещества полупроводника. По причине сравнительной независимости этих величин выходное напряжение получается устойчивым.

При протекании по транзистору напряжение на выходе прибора повышается. При применении одного транзистора напряжение может не удовлетворить потребителя. В этом случае выполняют прибор из нескольких транзисторов, чтобы повысить ток до необходимой величины.

Компенсационный последовательный

Компенсационный последовательный стабилизатор имеет обратную связь. В нем выходное напряжение сравнивается с эталоном. Разница между ними нужна для создания сигнала устройству, контролирующему напряжение.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

С сопротивления снимается некоторое количество выходного напряжения, сравнивающееся с основным значением стабилитрона. Эта разница поступает на усилитель и подается на транзистор.

Устойчивое функционирование создается при сдвиге фаз. Так как часть напряжения на выходе поступает на усилитель, то оно сдвигает фазу на угол 180 градусов. Транзистор, подключенный по типу усилителя, фазы не сдвигает, и петлевой сдвиг равен 180 градусов.

Импульсные

Электрический ток, обладающий неустойчивыми свойствами, с помощью коротких импульсов поступает на устройство накопления стабилизатора, которым является конденсатор или катушка.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Накопленная энергия далее выходит на потребитель с другими свойствами. Есть два способа стабилизации:

  1. Управление длиной импульсов.
  2. Сравнение выходного напряжения с наименьшим значением.

Импульсный стабилизатор может изменять напряжение с разными результатами. Их делят на виды:

  • Инвертирующий.
  • Повышающе-понижающий.
  • Повышающий.
  • Понижающий.

Достоинства:

Недостатки:

  • Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

  • Конденсатор.
  • Катушка с ненасыщенным сердечником.
  • Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

  • Преобразователь напряжения.
  • Микроконтроллер.
  • Емкость.
  • Выпрямитель с регулятором мощности.
  • Фильтры входа.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряженияПринцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

  1. Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
  2. Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.
Читайте также:  Источник питания 12в и 24в: принцип действия, выбор

Корректирующие

  • Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
  • Электромеханический и электродинамический.
  • Релейный.

Конструкция стабилизатора напряжения …

(3

Источник: http://ostabilizatore.ru/kak-rabotaet-stabilizator-naprjazhenija.html

Выбираем электронный стабилизатор напряжения: схема, принцип работы, преимущества и недостатки

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

06.05.2019

Электронные стабилизаторы напряжения широко используются в быту для защиты техники от перепадов напряжения. В отличие от релейных стабилизаторов, эти приборы 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.

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 работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

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.

Достоинства и недостатки электронных стабилизаторов

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 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.

Принцип работы и электрические параметры цифровых стабилизаторов напряжения

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.

Читайте также:  Расшифровка маркировки и технические характеристики кабеля пнсв: конструкция провода

Модельный ряд инверторных стабилизаторов «Штиль»

Источник: https://www.shtyl.ru/support/articles/elektronnye-stabilizatory-napryazheniya/

Стабилизатор напряжения цифровой

Главная > Теория > Стабилизатор напряжения цифровой

В современном мире человек окружён массой электронных приборов и устройств. Стабильность в питающей электрической сети является гарантом бесперебойной и безаварийной работы электронного оборудования.

Автоматический цифровой стабилизатор напряжения

Возможности релейного стабилизатора

Резкие изменения величины напряжения могут привести к повреждению компьютеров, телевизионной и аудиотехники, прочих приборов. Для борьбы с перепадами напряжения в сети были сконструированы различные модели стабилизаторов. Одним из последних достижений в этой области является релейный стабилизатор напряжения с цифровым дисплеем (СНЦ).

СНЦ – это устройство, которое поддерживает стабильное напряжение на выходе в 220 вольт. Стабилизатор необходим для защиты электроприборов и бытовой техники от скачков напряжения, короткого замыкания, сетевых помех и перегрева проводов.

Важно! Повышение напряжения всего на 10% сокращает срок службы электроприбора в 4 раза. Энергосберегающие лампы освещения в таких условиях выходят из строя ещё быстрее.

Цифровые стабилизаторы, в отличие от электромеханических приборов, обладают высокой скоростью и точностью стабилизации. В релейных аппаратах скорость составляет 5-7 миллисекунд, вне зависимости от величины скачка напряжения, а точность – ± 8 %.

Релейные приборы подходят для большинства видов бытового оборудования: холодильников, телевизоров, электроплит и пр.

Принцип работы и конструкция

Стабилизатор напряжения 12 вольт

СНЦ – устройство, которое принимает напряжение сети с неустойчивыми параметрами, а выдаёт на выходе электрический ток с устойчивыми во времени характеристиками.

Релейный стабилизатор напряжения состоит из автоматического трансформатора, имеющего 4 обмотки, реле и электронной схемы управления. В корпус встроен дисплей, который отражает параметры электрического тока.

Во время колебаний в сети вольтодобавочный трансформатор может уменьшить или увеличить количество вольт на входе.

При поступлении тока электронная схема анализирует входное напряжение, определяет разницу вольтажа между входным напряжением и требуемым выходным уровнем параметра.

Электроника автоматически подаёт команду реле на подключение нужной обмотки трансформатора. Высокая скорость переключения регулятора на необходимую обмотку сглаживает скачки напряжения, делая их незначительными.

Стабилизация происходит в течение 0,15 секунд.

Обратите внимание! Перерывы в питании приводят к возникновению в схеме стабилизатора нежелательных экстра токов. Дискретное отслеживание входных параметров тока устраняет перерывы в питании, что значительно продлевает срок службы прибора до 20 лет.

Преимущества и недостатки цифрового стабилизатора

Современный релейный аппарат отличается от своих аналогов рядом неоспоримых достоинств, но в то же время не обделён недостатками.

Достоинства

К основным достоинствам цифрового стабилизатора напряжения можно отнести следующее:

  • небольшие размеры прибора позволяют избежать проблем, связанных с его размещением в интерьере помещения;
  • аппарат обладает широким диапазоном изменения величины напряжения;
  • высокая скорость стабилизации;
  • большой допустимый диапазон входного напряжения от 140 до 270 вольт;
  • устройство может нормально работать в условиях температурного режима от – 20 до + 400С;
  • прибор во время работы практически не издаёт шума;
  • низкий порог чувствительности к изменениям входящего напряжения;
  • допустимый перегруз системы достигает 110%.

Недостатки

Наряду с преимуществами релейные стабилизаторы не лишены определённых недостатков:

  • реле иногда выходит из строя из-за его некачественной сборки;
  • во время срабатывания регулятора слышен посторонний шум;
  • выравнивание параметров тока происходит ступенчато, что создаёт кратковременные скачки напряжения;
  • для бесперебойной и безаварийной работы всех потребителей электроэнергии в жилище нужно, чтобы их суммарная мощность составляла 70% от мощности самого стабилизатора.

Виды релейных стабилизаторов

Мощный стабилизатор напряжения

Модельный ряд СНЦ на рынке электротехники представлен 4 линейками:

  1. Классическая серия – АСН. Это приборы напольного типа, работают в диапазоне от 140 до 260 вольт;
  2. Линейка серии ЛЮКС – с возможностью настенного монтажа. Работают приборы в таком же диапазоне – от 140 до 260 вольт;
  3. Серия СПН предназначена для пониженного напряжения. Работают приборы в диапазоне входного показателя от 90 до 260 вольт;
  4. Серия С представлена компактными устройствами, предназначенными в основном для питания компьютеров, периферийных устройств, другой офисной техники.

Цифровой дисплей

Инверторный стабилизатор напряжения

Все цифровые стабилизаторы снабжены экранами (дисплеями), которые отображают величины входного и выходного напряжения в цифровом виде. Разные производители комплектуют свои приборы информационными дисплеями трёх видов:

  • светодиодный;
  • жидкокристаллический;
  • вакуумно-люминесцентный.

Помимо информации о напряжении, на экране могут отображаться данные о задержке и перегрузке.

Выбор мощности

Чтобы определить нужную мощность стабилизатора, поступают следующим образом.

Например, в квартире или доме общая мощность складывается из суммы показателей потребителей:

  • свет – 500 вт.;
  • стиральная машина – 1700 вт.;
  • телевизор – 100 вт.;
  • компьютер – 100 вт.;
  • пылесос – 1500 вт.;
  • электрочайник – 1000 вт.

Общая суммарная мощность составит 5000 вт. К этому показателю надо прибавить 20%. 5000 + 1000 = 6 кВт. Следовательно, нужно приобретать стабилизатор мощностью не меньше 6 кВт.

Характеристики СНЦ

В сопроводительной документации каждой модели СНЦ указывают характеристики прибора. Вот несколько примеров, характеризующих технические параметры некоторых стабилизаторов.

Ресанта АСН-500

ТипОднофазный
Управление Релейное
Напряжение на выходе 220 в
Индикация Цифровой дисплей
Диапазон входа 140-260 в
КПД 97%
Погрешность 8%
Скорость регулировки 20-35 в/сек
Защита от перегрузки Есть
Вес 3 кг
Размеры прибора 110 х 134 х 212 мм
Стоимость 3000 руб.

Стабилизатор Ресанта АСН-500

UNIEL RS-1/10000

Мощность10 кВт
Диапазон входа 130-270 в
Напряжение на выходе 220 в
Скорость регулировки 150 в/сек
Вес 18,6 кг
Класс защиты МЭК 335-1
Стоимость 11850 руб.

Elitech АСН 10000 Е

Диапазон входа100-260 в
Мощность 10 кВт
КПД 95%
Напряжение на выходе 220 в
Степень защиты IP 20
Габариты 300 х 270 х 360 мм
Вес 38 кг
Стоимость 1600 руб.

Ресанта АСН-10000/1-Ц

Мощность10 кВт
Тип Релейный
Входное напряжение 140-260 в
Вес 12 кг
Стоимость 8560 руб.

Энергия АСН-8000

ТипРелейный, дискретный
Диапазон входа 120-280 в
Мощность 8 кВт
Напряжение на выходе 220 в ± 6%
Габариты 250 х 225 х 360 мм
Вес 12,3 кг
Стоимость 10100 руб.

Устройство задержки

На передней панели большинства моделей СНЦ есть световой индикатор «Задержка» и кнопка регулировки от 6 до 180 секунд. Устройство отключает на время стабилизатор в случае отклонения уровня напряжения в сети за пределы допустимых значений или полного отключения подачи электроэнергии. Это делается с целью обезопасить подключённых потребителей тока от полного выхода из строя.

Во время задержки подачи электроэнергии стабилизатор анализирует параметры сети, чтобы войти в рабочий режим после исчезновения негативных явлений. Время задержки выбирает пользователь, руководствуясь предыдущим опытом наблюдения за длительностью скачков напряжения.

Дополнительная информация. Если потребители тока представляют собой энергоёмкие устройства, такие как мощные электродвигатели, холодильники, кондиционеры и тому подобное, то выбирают более длительные режимы задержки. Это позволит избежать перезапуска в момент повторяющихся скачков напряжения.

Защита от перегрузки

Все модели СНЦ оснащены схемами от перегрузки. О перегрузке стабилизатора сигнализирует светодиодный индикатор на передней панели прибора. Устройство защиты ограничивает силу потребляемого тока. Такая ситуация возникает при коротком замыкании электропроводки или в системе одного из потребителей.

В случае возникновения короткого замыкания защита автоматически отключает стабилизатор от сети. СНЦ будет готов к работе после устранения причин, вызвавших короткое замыкание в системе питания приборов и устройств.

Условия безопасной эксплуатации прибора

Чтобы обеспечить условия надёжной эксплуатации СНЦ, необходимо придерживаться нескольких рекомендаций:

  1. Надо осуществлять постоянный контроль состояния всех контактных соединений и проводов;
  2. В помещении должна поддерживаться естественная или принудительная вентиляция всего внутреннего пространства. Уровень влажности не должен быть выше 80%;
  3. Нужно избегать любых механических воздействий на корпус прибора;
  4. Не держать рядом с аппаратом ёмкостей с водой или другими жидкостями;
  5. Корпус СНЦ содержать в чистоте, не допускать скопления пыли на его поверхности;
  6. Во время ремонта помещения стабилизатор нужно укрыть от попадания на корпус посторонних веществ, но не забывать при этом о вентиляционных просветах. Лучше всего отключить его и совсем удалить из помещения.

В средствах массовой информации, в том числе интернете, публикуются «рецепты» создания самодельных устройств, стабилизирующих напряжение в сети. Искушённый человек в области электротехники не станет экономить средства на изготовлении небезопасных приборов. Надо понимать, что сертифицированные стабилизаторы промышленного производства гарантируют полную безопасность эксплуатации.

Видео

Источник: https://jelectro.ru/teoriya/stabilizator-napryazheniya-cifrovojj.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector