Стабилизаторы напряжения для дома: типы, принцип работы и критерии выбора

Современная квартира или дом, помимо мебели заполнены большим количеством различной бытовой техники, которая подключается к электрической сети. Практически вся электроника очень капризна и может легко выйти из строя от некачественного напряжения.

Под качеством напряжения понимается его соответствие принятому в России стандарту. К сожалению, напряжение сети, особенно в отдалённых от центра районах, очень нестабильно и отличается слишком высокими или низкими значениями. Поэтому стабилизатор напряжения для дома в таких условиях просто необходим.

Зачем нужен стабилизатор?

Основная функция стабилизатора напряжения определяется его названием. Он стабилизирует напряжение сети и если оно слишком мало, прибор увеличивает его, а если величина становится настолько большой, что это грозит технике полным отказом, уменьшает значение напряжения до номинального.

Кроме нормализации напряжения сети, стабилизатор, благодаря встроенному фильтру, подавляет импульсные помехи и гасит короткие высоковольтные выбросы.

Если напряжение достигло критической величины, прибор полностью отключится от сети вместе с потребителями, а при нормализации сети автоматически выполняется рестарт и подключение нагрузки.

Типы современных стабилизаторов

Электроника постоянно развивается и те модели стабилизаторов, которые были популярны в конце ХХ века, сейчас уже не используются, а на рынке появляются новые перспективные устройства. В настоящее время широко применяются следующие типы стабилизаторов:

• Релейные;
• Электродинамические;
• Электронные.

Основным элементом у всех стабилизаторов является трансформатор. Коррекция напряжения осуществляется изменением числа витков во вторичной обмотке. В релейных и электронных устройствах этот процесс осуществляется дискретно, подключением или отключением секций катушки, а в электродинамическом стабилизаторе величина напряжения изменяется плавно за счёт перемещения контакта по вторичной обмотке.

Релейные стабилизаторы

Релейный стабилизатор является одним из самых популярных в домашнем  использовании. Он отличается невысокой стоимостью, надёжен в работе и обеспечивает хорошее качество напряжения.

Плата контроля с помощью реле управляет работой силового трансформатора, увеличивая или уменьшая напряжение на его выходе. Изменение напряжения осуществляется ступенями, поэтому точность установки не самая высокая.

Стабилизатор релейного типа имеет следующие хорошие показатели:

• Скорость переключение реле не превышает 10 мс;
• Прибор способен выдерживать перегрузки;
• Стабилизатор может работать в широком диапазоне напряжения сети;
• Минимальные искажения выходного напряжения.

Такая скорость реагирования на изменения напряжения сети позволяет релейному стабилизатору работать практически с любой бытовой техникой. Прибор не критичен к небольшим перегрузкам. Трансформаторная схема позволяет стабилизатору работать в большом диапазоне отклонений напряжения на входе.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:   Выбираем инверторный стабилизатор напряжения: общие сведения и основные особенности

Синусоидальный сигнал с выхода стабилизатора не имеет серьёзных искажений. К недостаткам приборов такого типа можно отнести низкую точность стабилизации из-за ступенчатого переключения, моргание ламп накаливания и звук от срабатывания реле.

Электромеханический стабилизатор

Электродинамический стабилизатор осуществляет плавную регулировку напряжения на выходе. Процесс осуществляется скользящим контактом, который закреплён на роторе серводвигателя, и, по команде с блока управления, перемешается по обмотке, изменяя величину напряжения.

Сервоприводный стабилизатор обладает некоторыми важными качествами:

• Высокая точность установки напряжения;
• Неограниченная мощность нагрузки;
• Хорошая форма выходного сигнала;
• Большой сетевой диапазон.

Поскольку изменение напряжения осуществляется не ступенями, а плавно, точность установки у некоторых моделей может достигать 1-3%. Нагрузка подключается непосредственно к обмотке трансформатора без каких-либо элементов коммутации, поэтому мощность электромеханического стабилизатора определяется только мощностью силового трансформатора. Сигнал на выходе имеет ровную синусоидальную форму.

Электромеханический стабилизатор напряжения 220В для дома обеспечивает  корректную работу при колебаниях напряжения сети от 105 до 265 вольт, кроме того, он может работать при постоянно пониженном напряжении.

Некоторые негативные качества стабилизатора такого типа ограничивают его применение:

• Низкая скорость нормализации;
• Шум при работе;
• Низкая надёжность;
• Техническое обслуживание.

Применение электродвигателя в схеме регулировки напряжения допускает скорость установки от 20 до 50 вольт в секунду. При большом превышении напряжения за это время большая часть бытовой техники может просто сгореть. Серводвигатель шумит при работе, и если сеть нестабильна, он будет работать постоянно.

Наличие механического привода снижает надёжность устройства, а графитовый скользящий контакт необходимо регулярно очищать от образующейся пыли, которая может воспламениться и привести к пожару.

Электронные стабилизирующие устройства

Тиристорный электронный стабилизатор коммутирует обмотки силового трансформатора с помощью полупроводниковых вентилей. Стоимость этого устройства намного выше стоимости электродинамического или релейного стабилизаторов.

Но отсутствие механических контактов и полностью электронная схема дают этому устройству несколько преимуществ перед другими типами стабилизирующих устройств:

• Самая высокая скорость коррекции сети;
• Большое количество ступеней;
• Бесшумная работа;
• Надёжность;
• Допускается работа при низкой температуре.

Тиристорные ключи срабатывают за минимально возможное время, которое не превышает 4-6 мс. Большое количество элементов коммутации повышает точность установки напряжения. У некоторых моделей точность может приближаться к параметрам электромеханических стабилизаторов.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:   Выбираем электронный стабилизатор напряжения: схема, особенности и виды

Отсутствие механических элементов позволяет электронному стабилизатору работать совершенно бесшумно, при этом срок службы полупроводниковых ключей определяется количеством переключений, число которых может составлять 109. Основными недостатками электронного стабилизатора можно считать ограничение по мощности нагрузки и, у дешёвых моделей, сильное искажение синусоиды.

Критерии выбора

Для того чтобы выяснить, какой стабилизатор напряжения лучше для дома, нужно разобраться по каким критериям следует выбирать стабилизатор. Несмотря на различия в принципиальных схемах, основные электрические параметры у разных типов стабилизаторов – одинаковые:

• Количество фаз;
• Допустимая мощность нагрузки;
• Скорость коррекции напряжения;
• Точность стабилизации;
• Минимальное и максимальное напряжение сети;
• Рабочая температура;
• Конструктивное исполнение.

В квартирах и жилых домах крайне редко может использоваться трёхфазная сеть, поэтому ориентироваться нужно на однофазный стабилизатор. При наличии трёх фаз лучше всего приобрести блок из трёх однофазных стабилизаторов. Такая конструкция позволит организовать внутреннюю сеть любой конфигурации. Мощность стабилизатора определяет то количество потребителей, которое может быть одновременно подключено к данному устройству.

Стабилизация напряжения сети определяется скоростью срабатывания элементов коммутации и скоростью установки напряжения, которая измеряется в вольтах в секунду. Самая высокая скорость коммутации у тиристорного стабилизатора. Увеличение и уменьшение напряжения так же происходят за минимальное время. Эта величина может достигать 250 В/сек.

На втором месте релейный стабилизатор. Его параметры несколько хуже, но в большинстве случаев он отлично подходит для бытового применения. Он обеспечивает 80-100 В/сек. Самым медленным считается сервоприводный стабилизатор. Его скорость нормализации начинается от 10-15 В/сек, что для большинства бытовых электронных приборов неприемлемо.

Очень высокая точность установки напряжения, скорее маркетинговый ход. Сетевое напряжение регламентируется отечественным стандартом и должно соответствовать 220 вольт ± 10%, а такие параметры могут обеспечить даже дешёвые китайские стабилизаторы, которые покупать, конечно, не стоит. Только немногочисленные бытовые приборы зарубежных брендовых компаний требуют для корректной работы 220 ± 2-3%.

Перед выбором и приобретением стабилизатора желательно определить диапазон колебаний напряжения сети. Для этого следует воспользоваться тестером, и в течение суток сделать не менее 10 замеров в дневное и ночное время, а особенно в часы пик.

Диапазон напряжения сети всегда указывается в технической документации на стабилизатор. Там же указан и разброс рабочих температур, при которых устройство будет стабильно работать. Прибор может иметь навесное или напольное исполнение, которое определяется габаритами и весом.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:   Как отремонтировать стабилизатор напряжения своими руками

Расчёт мощности стабилизатора

Всю бытовую технику по типу нагрузки можно разделить на две группы:

1. Устройства, представляющие собой активную нагрузку;
2. Бытовые приборы, как реактивная нагрузка.

К первой группе относятся:

• Лампы освещения;
• Электронагревательные приборы (без вентиляторов);
• Паяльник;
• Утюг;
• Электроплиты и духовки.

Их мощность соответствует значению, указанному в паспорте на изделие. Если вся нагрузка будет активного типа, её достаточно суммировать и на эту мощность приобретать стабилизатор, прибавив 20-30%.

Реактивной нагрузкой являются:

• Электроинструмент;
• Стиральная машина;
• Насосы;
• Холодильник;
• Кухонный комбайн.

Иначе говоря, вся техника, где имеется электродвигатель. Мощность на такие устройства обычно указывается в ваттах, и для того, чтобы узнать реальную или полную мощность, необходимо тепловую мощность разделить на косинус фи (Cos ϕ), который так же может быть указан в документации. Если он отсутствует, можно использовать коэффициент в интервале 0,6-0,7.

Кроме того, следует учесть пусковой ток двигателя, который может в 3 раза превысить рабочий ток. Поэтому результат деления мощности на косинус фи следует умножить на 3.

Для большей точности при определении того, какой стабилизатор напряжения для дома лучше выбрать, так же необходимо брать в расчет коэффициент трансформации. При номинальном напряжении сети 220 вольт, потребитель получает его напрямую, при этом коэффициент трансформации равен нулю.

Если сеть равна 190 вольт, то начинает работать стабилизатор «вытаскивая» напряжение до нормы. При этом теряется определённая мощность.

Стабилизаторы от компании «Энергия»

На рынке электрических приборов, компания «Энергия» давно занимает одно из лидирующих мест. Она выпускает стабилизаторы различных типов, которые подойдут для квартиры, загородного дома, дачи, офиса или производственного предприятия. На интернет-форумах можно встретить множество самых благоприятных отзывов о продукции этой компании.

Стабилизатор «Энергия» АРС 500-2000  представляет собой качественное устройство релейного типа, специально разработанное для эксплуатации с котлами систем отопления. Прибор работает  в диапазоне сети 140-260 В и выдаёт в нагрузку 220 В ± 4%. Стабилизатор имеет гальваническую развязку и адаптирован под российские электросети.

Модельный ряд стабилизаторов напряжения «Энергия» Classic представляет собой устройства тиристорного типа рассчитанные на мощность нагрузки от 5 000 до 20 000 ватт. Стабилизатор исключительно надёжен и может работать в широком температурном диапазоне. Он обеспечивает 220 В± 5% при разбросе сети от 125 до 250В и переходит в режим защиты при напряжениях 60-265В. Для удобства эксплуатации стабилизатор оснащён цифровым дисплеем.