г. Тюмень,
ул. Пермякова 74/4

(3452) 699 - 459
(9044) 984 - 218

Наша группа
вКонтакте

Мастерская АйТи Решения Тюмень - ремонт ноутбуков, ремонт мониторов, ремонт компьютеров и прочей техники любой сложности.

Стабилизаторы напряжения - типы, принцип работы, преимущества и недостатки.

Плохое качество электроснабжения (в частности, пониженное напряжение в сети) заставляет многих задумываться о приобретении стабилизатора напряжения. На рынке присутствуют разнообразные модели, цена которых порой отличается даже не в разы, а на порядок; при этом все производители как один заявляют, что именно вот этот аппарат – самый мощный, самый лучший, самый-самый. В данной статье мы рассмотрим конструкции наиболее распространённых типов стабилизаторов, и приведём их преимущеста и недостатки в отдельной таблице.

Наиболее качественными и дорогими являются стабилизаторы с двойным преобразованием (они же on-line стабилизаторы). Входное напряжение, поступающее в такой стабилизатор, фильтруется от высокочастотных помех, выпрямляется и поступает на инвертор, осуществляющий преобразование постоянного тока в переменный. Управляющая электроника регулирует работу инвертора, поддерживая постоянную величину напряжения на выходе. Таким образом осуществляется не только быстрое и точное регулирование выходного напряжения, но так же формирование чистой синусоиды и поддержание нормативной частоты тока. Стабилизаторы данного типа, как правило, имеют в своём составе активный корректор коэффициента мощности (APFC), что благоприятным образом сказывается как на работе самого устройства, так и на использовании ресурса электросети. Они имеют сравнительно небольшую массу и габариты, но отличаются высокой ценой. Кроме того, на рынке практически отсутствуют модели мощностью 10 кВА и выше.

Гораздо более популярными являются стабилизаторы на основе трансформатора. Как известно, простейший трансформатор имеет две обмотки. На одну из них (т.н. первичную) подаётся входное напряжение, а со второй (т.н. вторичной) снимается выходное. При этом если первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная – выходное напряжение увеличится пропорционально количеству витков, и наоборот. На самом деле, в стабилизаторах используется разновидность трансформатора под названием автотрансформатор, у которого обе обмотки соединены напрямую (т.е. фактически обмотка одна), но это уже детали, для настоящей статьи несущественные. Нужно понимать, что при понижении напряжения в сети, количество задействованных (включенных в цепь) витков во вторичной обмотке должно автоматически увеличиваться, и наоборот. Для осуществления этого принципа работы придумано несколько различных конструкций - несколько типов стабилизаторов.

Итак, наиболее простые и распространённые – электромеханические стабилизаторы, они же сервоприводные. Представляют из себя автотрансформатор со скользящим по обмотке контактом (графитовой щёткой). При изменении входного напряжения управляющая электроника включает электродвигатель, который поворачивает щёточный узел на определённый угол. Тем самым увеличивается либо уменьшается количество витков, включённых в цепь и, соответственно, изменяется выходное напряжение. В дорогих моделях вместо щётки может использоваться графитовый ролик, что, по заверению производителя, увеличивает ресурс прибора.

Наличие графитового токосъёмника в электромеханическом стабилизаторе обуславливает определённые ограничения по току нагрузки. Дело в том, что сопротивление щётки и её контакта с обмоткой трансформатора всегда выше, чем медных проводов, значит, именно на щётке будет наибольшее падение напряжения и, следовательно, нагрев. По этой причине в мощных стабилизаторах зачастую применяется пара щёток - с током в 40-50 Ампер один щёточный узел просто не справится, по крайней мере, в течение продолжительного времени. В любом случае, предельная нагрузка на стабилизатор будет приводить к нагреву и ускоренному износу щёточного узла, поэтому рекомендуется выбирать аппарат с запасом по мощности (либо надеяться на то, что производитель заложил необходимый запас прочности).

Автотрансформаторный регулятор
Автотрансформаторный электромеханический стабилизатор:
1 - обмотка трансформатора, 2 - щёточный узел, 3 - графитовая щётка, 4 - вал двигателя, 5 - датчик температуры.

Иной подход применяется в ступенчатых стабилизаторах. Обмотка используемого в них автотрансформатора имеет отводы через определённое количество витков (т.е. разбита на части), а управляющая электроника в нужный момент подсоединяет или отключает необходимое количество этих частей. Коммутация обмоток может осуществляться посредством реле (релейные стабилизаторы) либо полупроводниковых ключей (электронные стабилизаторы, они же полупроводниковые, тиристорные, симисторные). Очевидно, что регулировка выходного напряжения в такой конструкции будет происходит скачкообразно, ступеньками (откуда и название). «Величина» ступенек зависит от количества отводов, чем их больше – тем плавнее регулировка. С другой стороны, чем больше отводов – тем больше коммутационных элементов, а значит, выше цена изделия.

Ступенчатый характер регулирования нетрудно заметить, если нагрузкой стабилизатора выступают лампы накаливания – они будут резко изменять яркость свечения при переключении обмоток, кроме того, при разных входных напряжениях свечение будет то ярче, то тусклее, потому как на выходе стабилизатора может быть и 210, и 215, и 231 Вольт. Такие величины выходного напряжения укладываются в рамки ГОСТ, и ничего страшного в этом нет, хотя о комфорте, конечно, говорить не приходится. Производители часто программируют индикаторы ступенчатых стабилизаторов таким образом, чтобы стабилизатор всегда показывал «220», когда выходное напряжение находится в рамках допуска – пользователям так спокойнее, но ступеньки никуда не исчезают.

Также существуют комбинированные стабилизаторы (они же гибридные) – по сути, представляют собой ступенчатый стабилизатор, после которого включен электромеханический. Данный подход позволяет объединить преимущества обоих типов стабилизаторов, исключая их недостатки; в частности, расширить диапазон входных напряжений, сохраняя плавность регулировки.

Преимущества и недостатки разных типов стабилизаторов - сравнительная таблица.

Типы Преимущества Недостатки

Автотрансформаторные всех типов

1. Высокая перегрузочная способность, позволяющая стабилизатору без большого запаса по мощности нормально работать на нагрузку с большим пусковым током (к примеру, электродвигатель).
2. Нечувствительны (в разумных пределах, конечно же) к отклонениям частоты и формы тока на входе.
3. Очень широкий диапазон входных напряжений.
4. На рынке широко представлены модели разной мощности, от сотен ватт до десятков киловатт.
5. Наиболее дешёвые из всех типов стабилизаторов.

1. Регулируют напряжение, но бессильны против искажений синусоиды и отклонений частоты.
2. При отсутствии дополнительных схем фильтрации пропускают все высокочастотные помехи из сети.
3. Относительно медленная реакция на изменения напряжения, малоэффективны (или вообще не подходят) для фильтрации краткосрочных провалов /выбросов входного напряжения.
4. Относительно большая масса и габариты.

Автотрансформаторные электромеханические

1. Плавное регулирование напряжения.

1. Самые медленные из всех типов стабилизаторов.
2. Наличие движущихся частей снижает надёжность.
3. Щёточный узел греется, поэтому стабилизатор лучше подбирать с запасом по току.

Автотрансформаторные релейные

1. Одни из самых дешёвых на рынке.
2. Существенно быстрее электромеханических.
3. Отсутствуют подвижные детали, за исключением реле (хотя, если говорить о бюджетных изделиях, ещё большой вопрос, что проработает дольше – графитовая щётка или дешёвые реле безымянного китайского производителя).

1. Ступенчатое регулирование делает некомфортным использование совместно с осветительными приборами, а использование большого количества ступеней существенно увеличивает стоимость изделия.

Автотрансформаторные электронные

1. Самые быстрые из автотрансформаторных.
2. Отсутствуют подвижные детали.
3. Самая низкая перегрузочная способность из всех автотрансформаторных (трансформатор выдержит перегрузку, а вот ключи могут и подвести).

1. Самые дорогие из автотрансформаторных.
2. Ступенчатое регулирование делает некомфортным использование совместно с осветительными приборами, а использование большого количества ступеней существенно увеличивает стоимость изделия.

On-line (с двойным преобразованием)

1. Чистая синусоида на выходе, точное поддержание не только напряжения, но и частоты, плавное и очень быстрое регулирование выходного напряжения.
2. Массогабаритные показатели лучше, чем у автотрансформаторных стабилизаторов.
3. Отсутствуют подвижные детали.

1. Высокая цена.
2. В массовом сегменте рынка отсутствуют модели с большой выходной мощностью.

© 2010-2018
АйТи Решения

Деловой портал Тюмени