Стабилизатор напряжения: для чего он нужен. Стабилизаторы напряжения: схемы, параметры, диаграммы Стабилизатор напряжения для чего предназначен

Многие люди сталкивались с резкими скачками напряжения, в результате которых все бытовые приборы в доме выходят из строя. Можно ли как-то их предотвратить и защитить дорогостоящие устройства от поломки? В этой статье мы разберем, , какие они бывают и как работают.

Современные электросети, к сожалению, не обеспечивают постоянное напряжение в розетке. В зависимости от места проживания, количества абонентов и мощности устройств на одной линии напряжение может сильно колебаться в пределах от 180 до 240 вольт.

Современный стабилизатор выглядит так

Но большинство нынешней электроники крайне негативно относится к подобным экспериментам, поскольку предел для нее скачки до +-10 вольт. К примеру, телевизор или компьютер может просто выключаться, если напряжение упадет до 210, что происходит достаточно часто, особенно в вечернее время.

Рассчитывать на то, что в ближайшие годы электросети будут модернизированы, не приходится. Поэтому гражданам нужно самостоятельно позаботиться о “выравнивании” напряжения и защите электросетей. Все, что для этого нужно — приобрести стабилизатор.

Что это такое

Стабилизатором называется устройство, которое выравнивает напряжение в сети, подавая на устройство необходимые 220 вольт. Большинство современных недорогих стабилизаторов работает в диапазоне +-10% от искомого показателя, то есть “выравнивая” скачки в диапазоне от 200 до 240 вольт. Если у вас наблюдаются более серьезные проседания, то нужно подбирать устройство подороже — некоторые модели способны “вытягивать” линию от 180 вольт.

Современные стабилизаторы напряжения это небольшие устройства, которые работают совершенно беззвучно, и не жужжат, как их “предки” из СССР. Они могут работать в сети 220 и 380 вольт (нужно подбирать при покупке).

Кроме падения напряжения качественные стабилизаторы “очищают” линию от мусорных импульсов, помех и перегрузок. Мы рекомендуем вам обязательно пользоваться подобными устройствами в быту, устанавливая их на входе в квартиру или, как минимум, на каждый важный бытовой прибор (котел, рабочий компьютер и пр). Но лучше все же не рисковать дорогой техникой, а приобрести нормальное выравнивающее устройство.

Теперь, когда вы знаете, подумайте, сколько денег он может вам сэкономить. Одновременно в квартире работает большое количество техники — стиральная машина, компьютер, телевизор, посудомойка, заряжается телефон и пр. Если произойдет скачок, то все это может выйти из строя, и ущерб будет нанесен на десятки, а то и сотни тысяч рублей. Доказать в суде, что причиной поломки техники стал скачок напряжения, практически невозможно, поэтому вам придется оплачивать ремонт и приобретать новую на свои деньги.

Принцип работы стабилизатора

Виды стабилизаторов

На данный момент существует три типа стабилизаторов, отличающихся друг от друга по принципу выравнивания:

1. Цифровые.
2. Релейные.
3. Сервоприводные.

Самыми практичными, удобными и надежными считаются цифровые или электронные устройства. Они работают за счет наличия тиристорных ключей. Основное достоинство таких систем — минимальное время срабатывания, абсолютная бесшумность, небольшие размеры. Из минусов — цена, они обычно на 30-50% дороже остальных устройств.

Релейные системы относятся к среднему ценовому сегменту. Они работают за счет коммутации силовых реле, включающих и выключающих соответствующие обмотки на трансформаторе. Релейные стабилизаторы напряжения для домасчитаются оптимальными. Основные плюсы устройства — доступные цены, быстрая скорость срабатывания. Минус — непродолжительный срок службы. Обычное реле выдерживает примерно 40-50 тысяч переключений, после чего контакты изнашиваются и начинают залипать. Если у вас довольно стабильная сеть, то релейная система проработает у вас несколько лет. Но если провалы случаются несколько раз в день, то оно может выйти из строя за полтора-два года.

Устройства сервоприводного типа имеют низкую стоимость и работают за счет изменения количества задействованных трансформатором витков. Их переключение происходит за счет движения сервопривода, переключающего контакт, как на реостате. Основной плюс этих систем — доступная цена. Минус — низкая надежность и долгое время срабатывания.

Как правильно выбрать

Теперь вы знаете, для дома. Рассмотрим, как правильно выбирать устройства.

Первым делом вам нужно определить, какое количество устройств одновременно будет работать. К примеру, если вы на кухне, то включаете электрочайник, микроволновку и посудомойку. В зале — это телевизор и компьютер, в ванной стиралка. При этом в квартире не выключаясь работает холодильник и котел индивидуального отопления — эти устройства также потребляют 200-300 ватт.

Узнать мощность устройств можно по паспорту. Но обязательно учитывайте, что производители указывают активную мощность, а не реальную.

Способ монтажа стабилизатора после счетчика

Внимание: для правильного подсчета надо знать полную мощность установки, а не ее рабочий режим. Холодильник при работе потребляет 100 ватт в час, но при старте двигатель требует 300-500 ватт реактивной энергии. Поэтому всегда берите устройство с запасом.

К примеру, потребление вашей квартиры составляет 2000 ватт. Это вполне реальная цифра для классической “двушки” с современной техникой, причем не оборудованной мощными потребителями типа бойлера, электродуховки и варочной поверхности. Чтобы учесть полную мощность, нужно добавить 20%. Также вы должны понимать, что если сеть просаживается на 20 вольт, то трансформатор теряет 20% своей мощности. В итоге суммарный запас достигнет 30-40%, и вам нужно будет приобретать стабилизатор мощностью 2000*0,4+2000=2800-ваттное устройство.

Это вся необходимая информация про стабилизатор напряжения: что это такое и как он работает вы теперь знаете. Осталось разобраться, как же его правильно подключить. Устанавливать его рекомендуется сразу за счетчиком, до электрического щитка, хотя можно цеплять и отдельно на нужные линии. Устройство необходимо заземлять, чтобы в случае проблем оно увело ток и защитило вашу технику. Для подключения лучше пригласить опытного электрика.

Стабильное напряжение технике не повредит

Каждый год в период зимы и лета наша электросеть начинает работать с перебоями, даже если это не ощущается. Зимой - в период активного пользования электроприборами и средствами для дополнительного обогрева. Летом - в период дождей и гроз. В такие периоды регулярно происходят скачки напряжения. Несмотря на то, что напряжение в наших розетках должно равняться 220 вольтам, а частота - 50 Гц, реальная ситуация не всегда соответствует норме. От стабильного напряжения напрямую зависит, как долго прослужат вам ваши электрические приборы. Именно поэтому огромной популярностью обладают стабилизаторы напряжения. Они представляют собой электронно-механические устройства, преобразовывающие электрическую энергию, благодаря чему на выходе она соответствует всем нормам. Однако недостаточно просто сходить и купить стабилизатор, необходимо сначала определиться с выбором подходящего прибора. В этой статье мы расскажем о том, на какие параметры обращать внимание.

Стабильно ли ваше напряжение?

Определить, стабильно ли напряжение в помещении очень легко. Достаточно заметить, как часто у вас мигает лампа в светильнике. Если мигание заметить практически невозможно, то всё в порядке. Если же оно присутствует, то пора задуматься о стабилизаторе. Ещё вы можете проверить напряжение в розетке самостоятельно при помощи мультеметра. При чересчур резком скачке напряжения 70-80% техники может выйти из строя. Несмотря на то, что во многих современных приборах находятся встроенные предохранители, они не справляются с такой нагрузкой.

Фото: www.stabilizator-iek.ru

Главные критерии выбора

Значение напряжения

Сперва вы должны определиться с тем, для какого количества приборов будет трудиться стабилизатор напряжения. Будет это, к примеру, один газовый котел отопления или целый загородный дом. Важно узнать, какие значения напряжения у вашей сети, его номинал и максимум.

Наибольшую популярность имеет однофазный (220 В) стабилизатор - обычно он используется в городских квартирах. Ещё существуют трёхфазные (380 В) приборы - они используются в цехах производства и рассчитаны на большую нагрузку. Но если стабилизатор планируется устанавливать в загородном доме, то сеть может быть и однофазная, и трёхфазная. Определить это можно несколькими способами.

• Если жил в проводе, идущем в квартиру два или три; если на электросчетчике один мигающий светодиод; если автоматический переключатель в электрощите одно- или двухклавишный - вы пользуетесь однофазной сетью.
• Если жил в проводе минимум четыре; если мигающих светодиодов на счетчике целых три; если автоматический переключатель в щитке трех- или четырехклавишный - вам доступна двухфазная сеть.

Типы стабилизаторов напряжения

Существует несколько разновидностей стабилизаторов. Именно от типа зависит сложность производства прибора и его конечная стоимость.

• Релейный стабилизатор . На сегодняшний день самый популярный вид на территории РФ, вопреки своей небольшой цене. Можно отнести к классу автоматических трансформаторных стабилизаторов. Благодаря электромеханическим силовым реле, путем ступенчатого регулирования сети, он переключает обмотку автотрансформатора. увеличение или уменьшение напряжения на выходе в таком приборе происходит синхронно напряжению на входе. Одной из главных заслуг такого устройства является высокий темп стабилизации напряжения (порядка 20 мс).
• Ступенчатый стабилизатор напряжения почти аналогичен релейному. В нём переход трансформатора происходит с помощью тиристоров и симисторов. Вот именно поэтому на устройства такого типа распространяется большая гарантия от производителей - до 10 лет. Ещё этому способствует отсутствие механических делалей и, соответственно, износа.
• Электромеханический стабилизатор представляет собой вольтодобавочный трансформатор. Регулировка происходит с помощью поворотного щеточного контакта. Параметры щеточного узла определяют технические характеристики устройства - такие, как скорость обработки, провалы и всплески в напряжении. Однофазные электромеханические стабилизаторы для дома представляют собой, как правило, однощеточный узел, мощностью три тысячи вольт-ампер. Стабилизаторы из двух щеток из-за высокой стоимости не очень популярны. Периодически щетки придётся менять, а заодно чистить сам трансформатор, однако в домашних условиях это сделать не очень сложно. При относительно небольшой стоимости электромеханические приборы показывают высокую точность стабилизации и плавную регулировку напряжения. Приемлемо применение в тех условиях, когда напряжение меняется периодически и в одностороннем порядке. Идеальны для подключения к персональным компьютерам, бытовой, офисной технике. Такие стабилизаторы нельзя подключать к сварочным аппаратам, так как их конструкция не позволяет среагировать на чрезвычайно быстрые скачки в электросети. Соотношение цены и качества - самое лучшее.
• Более надёжными считаются электродинамические стабилизаторы - одна из разновидностей электромеханических. Вместо щеток в них встраиваются ролики, за счёт чего их износ почти исключён. Однако вместе с надежностью возросла и цена.
• Относительно недавно был представлен ещё один тип стабилизаторов - гибридный или, как его ещё называют, комбинированный . Отличие состоит в том, что в дополнение к электромеханике добавлена релейная часть. Она начинает свою работу тогда, когда напряжение в сети падает или поднимается до аномальных значений. К примеру, если напряжение в сети "плавает" в диапазоне от 144 до 256 В, то гибридный стабилизатор работает аналогично электромеханическому. Но стоит напряжению выйти за эти значения в пределы 105-280 В, как гибридное устройство возвращает его в нормальное состояние с погрешностью ±10%.
• Стабилизаторы двойного преобразования - достаточно дорогостоящие устройства, но в них есть ряд очень привлекательных возможностей. Такие стабилизаторы необходимо использовать совместно с высокочувствительными устройствами, мощность которых колеблется от 1 до 30 кВт. Обладают быстрым подключением, во время работы почти не шумят. Имеют на выходе широкий диапазон напряжения и минимальную погрешность. Работа такого устройства зависит от существующей нагрузки на электрооборудование. Нижний диапазон напряжения растет с 118 В до 160 В, когда нагрузки на электрооборудование поднимаются на 50% или 70% соответственно.
• Новая линейка в списке стабилизаторов - это приборы с широтно-импульсной модуляцией. Принцип их работы состоит в регулировании напряжения вышеназванной модуляцией. То есть, аналоговые фильтры, находящиеся на входе и выходе сети в устройстве, стабильно выравнивают все помехи в сети. Очень быстродейственный, точность корректировки - не ниже 99%. Такой стабилизатор помогает при сильных скачках электроэнергии, например, при сварочных работах. Как правило, такие устройства имеют небольшой размер и минимальную массу. Объясняется это тем, что тяжелые и крупные трансформаторы в них отсутствуют. Но и цена на них не маленькая. Без недостатков не обошлось - верхний порог на входе стабилизатора не превышает 245 В.
• Электромагнитный стабилизатор напряжения - это тот, регулировка напряжения на выходе которого происходит за счет регулирования магнитных потоков. Подмагничивание происходит за счет полупроводникового регулятора. Данный вид имеет много недостатков - таких, как гул при работе, узкий диапазон напряжения на входе, высокая чувствительность при переходе на частоты сети в 50 Гц.

Фото: electro.lg.ua

Что надо знать

Едва ли не первым делом вам нужно определиться с типом подключения стабилизатора. Вы можете подключить его сразу к сети у электрощита, дабы обезопасить всю технику. Либо возможно стационарное подключение домашнюю технику непосредственно к стабилизатору - прибор же просто подсоединяется к розетке.

Если у вас трёхфазная сеть, но все приборы однофазные, то необходимо брать три однофазных преобразователя. Но если в такой сети есть хотя бы один трехфазный прибор, то преобразователь должен быть только трехфазный. Это правило актуально для стабилизации всех электроприборов в доме, а не индивидуально для одного.

Выбирая стабилизатор, вы должны представлять, какая суммарная мощность ваших приборов будет подключена к нему, из этого параметра и будет выходить мощность вашего устройства. Прибавьте 20-30% к вышедшему значению, чтобы не произошло внештатной перегрузки.

Чтобы вам было легче определить, какая же суммарная мощность ваших устройств, вы можете воспользоваться нашей таблицей с примерными значениями.

Для уточнения мощности необходимо обратиться к инструкции вашего оборудования.

Самые популярные производители

Сегодня существует более десятка российских и зарубежных компаний, успешно производящих стабилизаторы напряжения. Продукты каждой из них отличаются по дизайну, производительности, типу питания и способу стабилизации. У каждой компании есть схожие по параметрам продукты. Но лишь во время использования их в деле мы узнаём как о плюсах, так, к сожалению, и о минусах. Некоторые компании уже потеряли квоту доверия, но остальные, благодаря качественной продукции, стараются держать марку.

Вот какие производители популярны в нашей стране у потребителей:

Российские бренды - Полигон , Норма М , Стабвольт , Каскад ;

Китайские бренды: Solby, Fnex , Sassin , Вольтрон , Вото ;

Западные бренды: Ortea , Orion .

Зарубежные бренды хотя и качественнее, но уступают по уровню спроса китайским и российским продуктам. Причина нелюбви российских потребителей кроется в ценах. Если отечественный продукт весьма неплох и значительно дешевле, то зачем переплачивать?

Фото: www.elvs.su

Распространённые ошибки покупателей

• Если в вашем доме напряжение хорошее, то нет смысла покупать стабилизатор для всего дома. Достаточно купить маленький аппарат, подключив к нему лишь очень чувствительные приборы.
• Чтобы не совершить ошибку при покупке стабилизатора напряжения, нужно знать все критерии для выбора устройства. Подойдя к этому вопросу ответственно, вы не будете сожалеть о сделанном выборе.
• Посоветуйтесь со специалистом или мастером по электрооборудованию. Установка стабилизаторов напряжения определённых типов требует профессионального контроля.

По большей части проблемы со скачками напряжения наблюдаются в сельской местности, но бывают и в городах. В зависимости от времени суток может менять показатели в пределах даже 20 ватт. Скачки часто являются следствием использования соседом мощного оборудования — возникают во время запуска оборудования с двигателем или мощного кухонного котла. Во время запуска мощного оборудования в доли секунды напряжение может опуститься с 220 до 190 ватт, а затем вернуться обратно. Такие резкие скачки могут отрицательно влиять на бытовую технику и освещение, лампочки часто из-за этого перегорают. О том что делать в таких ситуациях и пойдет речь в этой статье.

Действующие нормы предусматривают отклонения в пределах ±10%. Исходя из этого минимальное напряжение может составить 198 В а максимальное 242 В, то есть разница между крайними точками может достигать 44 В. Это довольно много и заметно, по миганию ламп и работе електродвигателей. По работе электроники, как правило, этого не заметно, так как там в основном используются импульсные блоки питания, имеющие довольно широкий диапазон входного напряжения и сохраняющие свои параметры питания на том же уровне.

Однако в доме есть много устройств, которым не допустимы такие колебания напряжения. У большого числа бытовой техники выходят из строя программаторы, замена которых обходится в крупную сумму. А если представить на момент что во всем доме выйдут из строя светодиодные лампы, в таком случае также необходимо будет заплатить приличную сумму на замену.

Как себя обезопасить?

Исходя из вышесказанного появляется вполне закономерный вопрос — как себя обезопасить? Что можно использовать чтобы напряжение в сети всегда было на уровне 220 В и не прыгало то вниз то вверх? К счастью, вы можете защитить свое оборудование от резких перепадов напряжения. Самым простым способом является использование стабилизатора переменного напряжения 220 В. Устройство выступает в различных вариантах мощности, а его принцип действия довольно прост.

По сути стабилизатор напряжения представляет собой не что иное как трансформатор. Система управления с помощью реле передает соответствующее напряжение на выход. В результате напряжение усиливается или понижается. Все происходит довольно быстро, обычно в течение 4 мс. В самых дешевых решениях реакция немного занижена, поэтому выходное напряжение также может иметь определенный диапазон перепада, но он небольшой, например, от 215 до 240 В. Дешевые модели не идеальные, но в любом случае безопаснее чем падение ниже 198 В или поднятие выше 242 В.

Топ 3 лучших стабилизаторов напряжения для дома

Ниже вы найдете топ три стабилизаторов напряжения, которые завоевали самую большую популярность на рынке.

Стабилизатор напряжения LVT АСН-350 С

Предназначен для защиты чувствительных устройств от перепада напряжения в сети, таких как лампы освещения и многих других. Стабильно выдает 220 В. Кроме того, данный стабильного питания защищает подключенное устройство от внезапного повышения или понижения напряжения сети (больше, чем 275 В или меньшей чем 155 В) прекратив подачу питания.

Технические характеристики LVT АСН-350 С :

• входное напряжение: 155V — 270 В;
• выходное напряжение: 220 В (+/-10%);
• выходная частота: 50 гц;
• выходная мощность: 350 В;
• вес: 2 кг;
• размеры: 125 x 80 x 192 мм.

Стабилизатор ДИА-Н СН-3000-м

Характеризуется мощностью 3000 ВТ, предназначен для домашнего использования. Успешно работает с:

• аудио/видео оборудованием;
• компьютером или ноутбуком;
• периферийными устройствами (ксерокс, факс) и бытовой техникой.

Обеспечивает стабильное напряжение питания 220 В при перепадах напряжения сети от 150 В до 280 В. В случае превышения диапазона входящего тока 150-280 В, стабилизатор автоматически прекращает подачу питания.

Технические характеристики ДИА-Н СН-3000-м:

• входящее напряжение питания: 150 В — 280 В;
• максимальная мощность: 3000 ВТ;
• выходное напряжение: 220В (+10%, — 10%);
• выходная частота: 50 гц;
• время реакции: <1 сек;
• вес: 8 кг;
• количество сетевых розеток, выходов: 1.

Стабилизатор напряжения Элекс Гибрид 9-1/40А v2.0

Стабилизаторы напряжения могут использоваться для дома (обычно это недорогие модели), а также в учреждениях и на предприятиях. Существует несколько разновидностей, основными из них являются:

• релейные. Отличаются высокой скоростью регулирования, но характеризуются искажением синусоиды, ограниченной выходной мощностью и низкой точностью стабилизации;
• симисторные. Такие стабилизаторы напряжения хорошо подходят для дома, поскольку обладают минимальной шумностью, плавной регулировкой, высокой коммутационной скоростью. Основной недочет – сравнительно небольшая точность;
• сервоприводные (электромеханические). Важные преимущества – отсутствие искажений синусоиды и плавная регулировка. Также данные стабилизаторы напряжения отличаются точностью регулирования. Недостатками являются сравнительно низкая скорость реакции и использование механически движущихся деталей, что отрицательно сказывается на надежности;
• феррорезонансные. Отличаются надежностью и точностью стабилизации. Основные недостатки – искажения синусоидальности, небольшой диапазон регулирования, невозможность работы в холостом режиме и при перегрузках.

Ключевые преимущества использования стабилизаторов напряжения дома

Реализуемые оптом и в розницу стабилизаторы напряжения обеспечивают защиту:

• от перегрузок и коротких замыканий, которые могут возникнуть на выходе цепи нагрузки;
• превышения выходного напряжения;
• перегрева трансформатора, а также симисторных ключей.

Устройство также обеспечивает стабилизацию напряжения 220 В в нагрузке на всем диапазоне входных значений. Работа стабилизаторов напряжения основана на коммутации обмоток высокомощного автотрансформатора, которая управляется с помощью микропроцессора в режиме реального времени. Стабилизаторы напряжения для дома функционируют по следующей схеме:

• контроллер определяет входное напряжение в сети;
• происходит переключение силовых ключей;
• осуществляется поддержка стабильного напряжения на выходе автотрансформатора с заданным уровнем точности.

Обратите внимание: при резком повышении входных параметров в сети контроллер автоматически запирает силовые ключи, благодаря чему происходит отключение нагрузки.

Недорогие стабилизаторы напряжения оптом

Многие задаются вопросом о том, где можно в Москве купить надежные стабилизаторы напряжения для промышленных объектов или частного дома. Наша компания предлагает выгодные условия сотрудничества для клиентов из РФ:

• большой выбор устройств с оптимальным соотношением цены и качества. Вы можете подобрать недорогой одно- или трехфазный стабилизатор напряжения для дома, параметры которого соответствуют вашим требованиям;
• возможность приобрести оборудование оптом и воспользоваться услугой сервисного обслуживания. На все реализуемые устройства предусмотрена продолжительная гарантия.

Узнать актуальные цены или купить интересующий стабилизатор напряжения для дома или промышленного использования можно, позвонив нашим менеджерам по телефонам: +7 (495) 150-25-57, +7-928-758-83-68, +7-985-511-22-00.

Стабилизатор напряжения – это устройство, к входу которого подается напряжение с неустойчивыми или неподходящими параметрами для потребителя электроэнергии. На выводе стабилизатора напряжение уже обладает нужными (устойчивыми) параметрами, которые делают возможным снабжение электроэнергией восприимчивых к изменению вольтажа потребителей. А как работает стабилизатор напряжения, и для чего он нужен?

Стабилизация напряжения постоянного тока требуется, если входящий вольтаж слишком мал или велик для потребителя. При прохождении через поддерживающее устройство оно становится больше или меньше до нужного значения. При необходимости схема стабилизатора может быть составлена так, чтобы выводимое напряжение имело полярность, противоположную поступающему.

Линейные

Линейный стабилизатор – делитель, в который подается неустойчивое напряжение. Выходит оно уже выравненное, со стабильными характеристиками. Принцип работы заключается в постоянном изменении сопротивления для поддержания на выводе постоянного вольтажа.

Преимущества:

• Простая конструкция с небольшим количеством деталей;
• В работе не наблюдаются помехи.

Недостатки:

• При большом различии входящего и выходящего вольтажа линейный преобразователь тока выдает слабый КПД, поскольку большая часть вырабатываемой мощности превращается в тепло и рассеивается на регуляторе сопротивления. Поэтому появляется необходимость в установке контролирующего устройства на радиаторе достаточного размера.

Параметрический со стабилитроном, параллельный

Для схемы стабилизирующего ток устройства, в котором контролирующий работу элемент расположен параллельно нагруженной ветви, подходят газоразрядные и полупроводниковые стабилитроны.

Через стабилитрон должен проходить ток, превышающий от 3 до 10 раз ток в R L . Поэтому механизм подходит для выравнивания напряжения только в механизмах со слабым током. Обычно его используют как составной элемент преобразователей тока с более сложной начинкой.

Последовательный с биполярным транзистором

Принцип работы стабилизатора напряжения можно рассмотреть с помощью схемы устройства.

Видно, что она объединяет в себе два элемента:

1. Уже известный нам параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне;
2. Биполярный транзистор, который увеличивает ток с постоянным коэффициентом. Его еще называют эмиттерным повторителем.

Выводимое напряжение определяется по формуле: Uout = Uz - Ube. Uz – напряжение, поддерживаемое стабилитроном. Оно почти не зависит от тока, идущего через стабилитрон. Ube – разница вольтажа выходящего и стабилизируемого стабилитроном. Она почти не зависит от тока, который подается на p-n переход. Однако разница зависит от природы вещества (для кремния Ube – 0,6 В, для германия – 0,25 В). Именно из-за сравнительной независимости этих значений выводимое напряжение устойчиво.

При прохождении через трехслойный транзистор напряжение на выводе стабилизатора увеличивается. Если использование одного транзистора не удовлетворяет запросам потребителя энергии, то берется конструкция из нескольких транзисторов для увеличения тока до нужного значения.

Последовательный компенсационный на операционном усилителе

Компенсационный – значит с обратной связью. В этом стабилизаторе выводимое напряжение всегда сопоставляется с тем, что принято за эталон. Отличие между ними необходимо для формирования и передачи сигнала механизму, контролирующему вольтаж.

С резистора R2 снимается часть выходящего напряжения Uout, которая сравнивается с Uz (напряжение опорное) на стабилитроне, обозначенном на схеме как D1. Полученная разность проходит через операционный усилитель (на схеме U1) и передается управляющему транзистору.

Устойчивая работа обеспечивается при петлевом сдвиге фаз, который приближается к 180°+n*360°. Поскольку часть выходящего напряжения подается на усилитель, то последний сдвигает фазу на развернутый угол. Транзистор, включенный по схеме усилителя тока, не вызывает сдвига фаз. При этом петлевой сдвиг остается равным 180 о.

Импульсный

Электрический ток с неустойчивыми параметрами посредством коротких импульсов подается на накопительное устройство стабилизатора (в его роли выступает индуктивная катушка или конденсатор). Запасенная электроэнергия впоследствии выходит в нагрузку уже с другими параметрами. Возможно два варианта стабилизации:

1. Путем управления продолжительностью импульсов и пауз между ними (принцип широтно-импульсной модуляции );
2. Путем сравнивания выходящего напряжения с минимально и максимально допустимыми значениями. Если оно выше максимального, то накопитель перестает накапливать энергию и разряжается. Тогда на выводе напряжение становится меньше минимального. При этом накопитель снова начинает работать (принцип двухпозиционного управления ).

В зависимости от схемы импульсный выравниватель тока может преобразовывать напряжение до достижения разных результатов. Поэтому различают его разновидности:

• Понижающий (напряжение на выводе меньше, чем на вводе, но с той же полярностью);
• Повышающий (напряжение на выводе больше, чем на вводе, но с той же полярностью);
• Понижающе-повышающий (напряжение на выводе может быть больше или меньше, чем на вводе, но полярность та же). Устройства применяется, когда U на вводе и выводе сильно отличаются, но на вводе возможны нежелательные отклонения в большую или меньшую сторону;
• Инвертирующий (напряжение на выводе больше или меньше, чем на вводе, полярность противоположная).

Преимущества:

• Низкие потери энергии.

Недостатки:

• Импульсные помехи на выводе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Стабилизатор переменного напряжения предназначен для поддержания постоянного тока на выводе, независимо от того, какими параметрами он обладает на вводе. Выводимое напряжение должно описываться идеальной синусоидой даже при резких скачках, падении или даже обрыве на вводе. Различают накопительные и корректирующие стабилизирующие устройства.

Стабилизаторы-накопители

Это устройства, которые сначала накапливают электроэнергию от входящего источника питания тока. Затем энергия генерируется заново, но уже с постоянными характеристиками, ток направляется к выходу.

Система «двигатель – генератор»

Принцип работы заключается в преобразовании электрической энергии в кинетическую с помощью электродвигателя. Затем генератор обратно преобразует ее из кинетической в электрическую, но ток уже обладает конкретными и постоянными характеристиками.

Клюевой элемент системы – маховик, который накапливает в себе кинетическую энергию и стабилизирует выводимое напряжение. Маховик жестко соединен с подвижными частями двигателя и генератора. Он очень массивный и обладает большой инерцией, сохраняющей скорость, которая зависит только от фазной частоты. Поскольку скорость вращения маховика относительно постоянна, напряжение остается постоянным даже при значительных провалах и скачках на вводе.

Система «двигатель-генератор» подходит для напряжения с тремя фазами. Сегодня она используется только на стратегических объектах. Ранее применялась для запитывания быстродействующих электронных вычислительных машин.

Феррорезонансный

Устройство включает в себя:

• Индуктивная катушка с насыщенным сердечником;
• Катушка индуктивности с ненасыщенным сердечником (внутри есть магнитный зазор);
• Конденсатор.

Поскольку катушка с насыщенным сердечником имеет постоянное напряжение, независимо от тока, который по нему идет, путем подбора характеристик второй катушки и конденсатора можно добиться стабилизации напряжения в нужных пределах.

Принцип действия полученного механизма можно сравнить с качелями, которые трудно резко остановить или заставить качаться с большей скоростью. Даже нет необходимости каждый раз подталкивать качели, потому что колебательное движение – инерционный процесс. Поэтому допустимы сильные провалы и обрывы напряжения. Частоту колебаний тоже трудно поменять, поскольку у системы собственная установившаяся частота.

Феррорезонансные стабилизаторы были популярными в советские времена. Их использовали для снабжения электроэнергией телевизоров.

Инверторный

В схему инверторного стабилизатора включаются:

• Входные фильтры;
• Выпрямитель с устройством, изменяющим мощностной коэффициент;
• Конденсаторы;
• Микроконтроллер;
• Преобразователь напряжения (из постоянного в переменное).

Принцип работы основан на двух процессах:

1. Сначала входящий переменный ток преобразуется в постоянный при проходе через корректор и выпрямитель. Энергия накапливается в конденсаторах;
2. Затем постоянный ток преобразуется в переменный выходящий. Из конденсатора ток идет к инвертору, который трансформирует ток в переменный, но с неизменными параметрами.

Пример (принцип работы стабилизатора напряжения 220В): на вводе напряжение меньше или больше 220В, его форма не соответствует синусоиде. После прохождения через выпрямитель и корректор ток становится постоянным, форма напряжения – идеальная синусоида. После прохождения через инвертор к выходу устремляется переменный синусоидальный ток с частотой 50 Гц и напряжением 220В.

Благодаря высокой отдаче механизма (КПД близко к 100%) такой стабилизатор используют для дорого оборудования медицинского и спортивного назначения.

ИБП

Источники бесперебойного питания по конструкции и принципу действия аналогичны инверторным преобразующим устройствам. Сходство заканчивается на том, что накопление электроэнергии происходит не в конденсаторе, а в аккумуляторе, из которого выходит ток с нужными для потребителя параметрами.

ИБП необходимы для запитывания вычислительной техники, поскольку они не только стабилизируют напряжение, но и исключают сбой работы программ при аварийном отключении. Пример: если произойдет обрыв вольтажа, то накопленной в аккумуляторе энергии хватит для правильного завершения работы компьютера. Все данные будут сохранены, а компьютерная «начинка» останется целой.

Корректирующие

К корректирующим стабилизаторам относят преобразователи напряжения, которые изменяют его за счет добавочного потенциала, которого не доставало для получения необходимого для потребителя значения.

Электромагнитный

Другое название – ферромагнитный. От феррорезонансного отличается отсутствием конденсатора, более низкой мощностью и большими размерами.

Если линейный реактор (на схеме L1) включить последовательно с резистором Rh, а нелинейный реактор L2 включить параллельно Rh, то как бы ни менялось входящее напряжение, выводимое будет постоянным. Это обусловлено работой второго реактора в режиме насыщения, отчего вольтаж на нем не меняется при меняющемся токе. В связи с этим меняющееся напряжение на вводе не оказывает влияние на значение на выводе. Оно лишь перераспределяется между L1 и L2. Прирост от входящего значения полностью уходит на L1.

Электромеханический и электродинамический

Это два схожих по конструкции вида стабилизаторов, представляющих собой вольтодобавочный трансформатор. В них напряжение преобразуется за счет перемещения узла, снимающего ток у входа, по трансформаторной обмотке. В результате коэффициент стабилизации меняется мягко до той величины, которая нужна для выходящего напряжения.

В электромеханическом выравнивателе управление реализовывается щетками, которые быстро изнашиваются, поскольку это подвижные элементы. Снизить изнашиваемость удается в электродинамическом аналоге, в котором щетки заменены роликом.

Это единственные преобразователи тока, которые не только обеспечивают гладкую его трансформацию, но и формируют из него синусоиду. На выводе значение относительно неизменно, максимальное отклонение от номинала не превышает 3%. Такая подача энергии оптимальна для бытовой и производственной техники.

Преимущества:

• Широкий диапазон входящего напряжения (130-260В);
• Отсутствие помех на выводе;
• Возможность перегрузки до 200% на полсекунды;
• Бесшумная работа (если нет перегрузки);
• Отличная помехоустойчивость.

Недостатки:

• Нельзя применять при морозах (конструкция может работать только при непродолжительных легких заморозках и до 40 градусов тепла);
• Низкая скорость стабилизации (проблема решается путем добавления количества щеток).

К преимуществам электродинамического аналога стоит отнести его способность работать при отрицательных температурах (не более 15 градусов мороза). Еще один плюс: конструкция выдерживает перегрузки на 200% до 120 секунд.

Релейный

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения схож с работой других автотрансформаторных преобразователей с регулировкой по ступеням за счет включения/выключения отдельных обмоток силового автоматического трансформатора с помощью электромеханических реле. Поэтому повышение и понижение выходящего напряжения – это параллельный процесс повышения и понижения на вводе поддерживающего устройства.

Особенность релейного преобразователя – выводимое значение всегда меняется в пределах ступени. Например, задан диапазон допустимых значений от 215 до 220 Вольт. Это значит, что напряжение будет постоянно меняться в этих рамках, в то время как на вводе этот диапазон может составлять 200-230 Вольт. Размах ступени зависит от количества обмоток: чем их больше, тем меньше диапазон, и тем более ровное будет напряжение на выводе.

Из этого можно сделать вывод, что качественный стабилизатор не может показывать на экране только 220 Вольт. Если же значение не меняется, можно сделать вывод, что светодиоды расположены именно в форме числа «220» и никакого другого числа они показать не могут. Так делают недобросовестные производители для уменьшения себестоимости преобразователей переменного тока.

Преимущества:

• Высокая скорость стабилизации;
• Небольшие размеры;
• Большой диапазон напряжения на вводе (от 140 до 270 Вольт);
• Низкая восприимчивость к изменениям входящего напряжения;
• Допустимая перегрузка в 110% на 4 секунды;
• Бесшумная работа;
• Возможность работы от -20 до +40 градусов Цельсия.

Недостатки:

• Ступенчатая (а не плавная) стабилизация (свет моргает при большом диапазоне ступени);
• Скорость стабилизации зависит от точности выходящего напряжения: чем точнее вольтаж, тем меньше скорость.

Электронный

Если вам нужно преобразовывать ток с неустойчивыми параметрами, то обратите внимание на электронный стабилизатор. Электронное устройство стабилизатора напряжения 220 вольт – это аналог релейного преобразователя. Разница между ними заключается только в способе смены включенной в нагруженную цепь трансформаторных обмоток.

В данной конструкции переключение происходит не благодаря наличию реле, а за счет симисторов или тиристоров. Так как механические детали отсутствуют, срок службы устройства резко возрастает. В сочетании с приемлемой стоимостью этот вариант для бытовой техники является оптимальным. В остальном преимущества и недостатки совпадают с теми, что указаны для релейного преобразователя.

Гибридный

В 2012 году в продаже появился новый вид стабилизатора – гибридный. Он представляет собой электромеханическое устройство, в конструкцию которого дополнительно входят два релейных преобразователя.

Основной элемент — электромеханический. Релейные элементы включаются в работу только тогда, когда последний уже не может выдать на выводе 220 Вольт. Это бывает, если входящее напряжение либо слишком низкое, либо слишком высокое. Так, электромеханический преобразователь работает при 144-256В. А релейный включается, когда значение опускается ниже 144В или поднимается выше 256В. Максимальный диапазон составляет 105-280 Вольт.

Гибридные преобразователи подходят для бесперебойного энергоснабжения потребителей электроэнергии в частном доме, квартире, офисе или даже магазине.

Качество и срок службы электроприборов зависит от параметров подаваемой энергии. При резких скачках, обрывах или провалах вольтажа техника выходит из строя. Противостоять этому может только бесперебойное энергоснабжение с напряжением условленного значения. Именно его позволяют получить стабилизаторы напряжения, без которых невозможна современная жизнь.