Выбираем электронный стабилизатор напряжения: принцип работы и характеристики

Введение

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.

Установка байпаса

Включение байпаса в разные типы систем имеет свои нюансы, поэтому перед тем, как сделать байпас на отопление, необходимо в этих моментах разобраться.

Например, при подключении радиаторов через байпас должны соблюдаться следующие правила:

• Внутреннее сечение обвода должно быть на один шаг меньше, чем диаметр магистральной трубы;
• Устанавливать байпас нужно на минимальном удалении от радиатора;
• При использовании в многоквартирных домах байпас нельзя оборудовать краном.

Монтаж байпаса системы отопления может выполняться как при обустройстве новой системы, так и при ремонте уже имеющейся конструкции. В последнем случае перед работой нужно подготовить набор патрубков подходящего диаметра, два тройника и запорная арматура.

Входной патрубок конструкции оснащается одним из следующих устройств:

• Шаровой кран, который имеет минимальное гидравлическое сопротивление и полностью пропускает поток теплоносителя;
• Вентиль, позволяющий настраивать интенсивность тока жидкости вручную;
• Комбинацией шарового крана и автоматического терморегулятора – такое сочетание может настраивать работу системы автоматически.

Выходной патрубок всегда оснащается шаровым или запорным краном. Для соединения отдельных элементов может использовать сварка или резьба. Независимо от типа соединения, оно должно быть герметичным. Перед вводом системы в эксплуатацию нужно проверить ее на предмет герметичности.

Байпас с насосом в системе отопления устанавливаются с учетом следующих пунктов:

1. Байпас, на который планируется устанавливать насос, обычно представляет собой часть магистрали. Внутренний диаметр байпаса должен быть достаточно большим, чтобы в системе обеспечивалась нормальная естественная циркуляция. Насос монтируется на отдельной трубе, внутреннее сечение которой может быть меньше диаметра магистрального трубопровода.
2. Чтобы упростить себе работу, лучше всего заранее купить собранный насосный узел с необходимыми параметрами. Установить такую конструкцию очень просто, поскольку на ней уже правильно собраны все элементы, а соединения достаточно надежны.
3. При самостоятельном монтаже насос должен располагаться таким образом, чтобы ось крыльчатки была горизонтальной. Поверхность с клеммами, к которым подводится питание, должна быть направлена вверх – во-первых, это упростит доступ к контактам, а во-вторых, исключит вероятность попадания жидкости на контакты при нарушении герметичности системы.
4. Участок с байпасом обязательно оснащается обратным клапаном или шаровым краном, которые предотвращают ток теплоносителя в обратную сторону – это оптимизирует работу системы. Разумеется, перед тем, как установить байпас, нужно приобрести все комплектующие.

Перед тем, как установить байпас с обратным клапаном для циркуляционного насоса, нужно хорошо продумать конструкцию будущей системы и учесть все возможные нюансы.

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

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.

Виды стабилизаторов напряжения

На рынке преобладают два вида стабилизаторов — электромеханические и электронные.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

В электромеханических стабилизаторах ток в катушке регулируется контактным ползунком, который передвигается по поверхности, изменяя число рабочих витков. Кто помнит школьный курс физики, тот может представить себе реостат из опытов на уроках. Примерно так же работает электромеханический регулятор напряжения, только ползунок перемещается не рукой, а посредством электродвигателя.

Электромеханические стабилизаторы очень надежны и позволяют плавно изменять напряжение во вторичной катушке. Но при своей простоте они имеют и ряд недостатков:

• как и большинство механических устройств обладают ощутимой инерцией — задержка при срабатывании заметна невооруженным глазом;
• угольные контакты со временем изнашиваются и требуют замены;
• шум при работе едва слышный, но все же есть.

Перед тем, как выбрать стабилизатор напряжения электромеханического типа, необходимо сравнить скорость срабатывания, указанную в паспорте изделия в единицах В/с. Чем этот показатель лучше, тем стабилизатор лучше для чувствительных приборов.

Электронные стабилизаторы напряжения

Электронные стабилизаторы работают несколько по другому. Обратная связь и переключение осуществляется при помощи тиристорной, семисторной или релейной схем, которые изменяют число обмоток, подключенных к сети. Работают такие  стабилизаторы абсолютно бесшумно, не греются и отличаются очень высокой скоростью срабатывания. Но и здесь не обошлось без недостатков — электронные стабилизаторы регулируют выходное напряжение ступенчато. Хотя перепады не слишком большие, но могут внести диссонанс в работу электроники или двигателей.

Ферромагнитные стабилизаторы напряжения

Ферромагнитные стабилизаторы — устройства, которые для бытовых целей практически не производятся, хотя еще можно встретить ранние модели, очень популярные десятилетия назад. Работа их базируется на изменении положения ферромагнитного сердечника относительно катушек. Система очень надежная, но громоздкая и шумная.

Главные недостатки — работа только под нагрузкой и возможные искажения синусоидальных характеристик. Для современной электроники и бытовой техники они непригодны, но для мощных электродвигателей, ручных инструментов и сварочных аппаратов применение их вполне допустимо.

Назначение

Стабилизатор напряжение — электрический или электромеханический аппарат (устройство), на который подается U сети с целью стабилизации этого параметра на выходе.

Задача заключается в поддержании выходного U в узком диапазоне для защиты питающихся потребителей от повреждения. При этом уровень частоты и напряжения (при нормальном входном сигнале) остается неизменным.

Выпускаются и источники стабилизированного питания — аппараты, в задачу которых входит преобразование входящей электрической энергии в пригодный для дальнейшего применения вид.

Стабилизаторы бывают двух видов (по типу Uвых) — переменного и постоянного тока. При этом параметры U на входе и выходе устройства, как правило, идентичны, но в некоторых моделях они могут различаться.

Цена деталей активного стабилизатора

Наименование	Марка и модель авто	Цена от, руб.	Цена от, грн.
Передний активный стабилизатор	BMW X6	30000	12000
Задний активный стабилизатор	BMW X6	15000	6000
Блок клапанов (гидравлический)	BMW X6	6600	2640
Реле управления блоком	BMW X6	950	380
Трубки для гидравлической системы	BMW X6	3050	1220
Блок клапанов системы (гидравлический)	Lexus GX460	40000	16000
Передний активный стабилизатор	Range Rover Sport 2006	15000	6000
Задний активный стабилизатор	Range Rover Sport 2006	15000	6000
Активатор управления системой KDSS	Toyota Land Cruiser	41250	16500
Соленоиды (клапаны) – 4 шт.	Toyota/Lexus	10000	4000

Зачем нужны феррорезонансные модели?

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения (схема показана ниже) используются на различных промышленных объектах. Порог чувствительности у них довольно высокий за счет мощных блоков питания. Транзисторы в основном устанавливаются попарно. Количество конденсаторов зависит от производителя. В данном случае это будет влиять на конечный порог чувствительности. Для стабилизации напряжения тиристоры не используются.

В данной ситуации с этой задачей способен справиться коллектор. Коэффициент усиления у них очень высокий благодаря прямой передаче сигнала. Если говорить про вольтамперные характеристики, то сопротивление в цепи поддерживается на уровне 5 МПа. В данном случае это оказывает положительное действие на предельную частоту стабилизатора. На выходе дифференциальное сопротивление не превышает 3 МПа. От повышенного напряжения в системе спасают транзисторы. Таким образом, перегрузок по току удается избежать в большинстве случаев.

Конструкция электронного стабилизатора

Релейный стабилизатор имеет в своем корпусе следующие компоненты: собственно реле, автоматическое устройство трансформации с четырьмя катушками и основанный на электронике блок управления. Аппарат оснащен экраном, отображающим информационные данные о параметрах сети в первую очередь, значения напряжения на входе и выходе. Иногда на нем высвечиваются и другие данные, например, знаки, предупреждающие о сетевой перегрузке либо сведения об ошибках работы (расшифровку таких сообщений можно посмотреть в прилагаемой документации).

Важно! У разных моделей стабилизаторных устройств можно встретить различные типы экранов: на светодиодах, люминесцентные или жидкокристаллические. Светодиодный дисплей

Светодиодный дисплей

Схема подключения

Рассмотрим работу стабилитрона на примере схемы параметрического стабилизатора. Это типовая схема. Приведем формулы для расчета стабилизатора.

Допустим, что имеется 15 Вольт, а на выходе необходимо получить 9 В. По таблице напряжений в справочнике подбираем стабилитрон Д810. Произведем расчет токоограничивающего резистора R1, согласно рисунку ниже. На нем показан токоограничивающий резистор и схема включения. Режим регулирования напряжения отмечен на вольт-амперной характеристике 1,2.

Для того чтобы полупроводник не вышел из строя, необходимо учитывать ток стабилизации и ток нагрузки. Из справочника определяем ток стабилизации.

Он равен 5 мА. На рисунке снизу представлена часть справочника.

Предполагаем, что ток нагрузки равен 100 мА:

R1= (U_вх-U_ст)/(I_н+I_cт)= (15-9)/(0.1+0.005)=57.14 Ом.

Если нужен мощный стабилизатор, то стоит собирать схему из стабилитрона и транзистора.

Если необходимо изготовить стабилизатор на небольшое напряжение 0,2-1 В, для этого применяется стабистор. Он является разновидностью стабилитрона, но работает в прямой ветви ВАХ и включается в прямом направлении, в чем его уникальная особенность и заключается.

Аналогичным образом можно изготовить блок питания, где стабилизатор изготовлен из диодов. Как и стабистор их включают в прямом направлении. Нужное напряжение набирают прямыми падениями напряжений на диоде, для кремниевых диодов оно находится в пределах 0.5-0.7В. При отсутствии диодов, можно собрать стабилитрон из транзистора.

На нижеприведенном рисунке представлена схема на транзисторе.

Промышленность выпускает и управляемые стабилитроны. Или, точнее сказать, это микросхема — TL431. Это универсальная микросхема, позволяет регулировать напряжение в пределах от 2,5 до 36 вольт.

Регулировка осуществляется путем подбора делителя сопротивлений. На нижеприведенной схеме представлен стабилизатор на 5 вольт. Делитель собран на резисторах номиналом 2,2 К.

Специалист должен знать, как проверить мультиметром работоспособность стабилитрона. Сразу отметим, что проверить можно только однонаправленный элемент, сдвоенные (двунаправленные) такой проверке не подлежат. Если диод Зенера исправен, то при «прозвонке» тестером в одну сторону он будет показывать обрыв, а во вторую минимальное сопротивление. Неисправный звонится в обе стороны.

Подробные инструкции по сборке

Рассматриваемая под самостоятельное изготовление схема, скорее является гибридным вариантом, так как предполагает использование силового трансформатора совместно с электроникой. Трансформатор в данном случае применяется из числа тех, что устанавливались в телевизорах старых моделей.

Вот такой примерно силовой трансформатор потребуется под изготовление самодельной конструкции стабилизатора. Однако не исключается подбор других вариантов или же намотка своими руками

Правда в ТВ приёмниках, как правило, ставились трансформаторы ТС-180, тогда как для стабилизатора требуется как минимум ТС-320 чтобы обеспечить выходную нагрузку до 2 кВт.

Шаг #1 – изготовление корпуса стабилизатора

Для изготовления корпуса аппарата подойдёт любой подходящий короб на основе изолирующего материала – пластмассы, текстолита и т.п. Главный критерий – достаточность места под размещение силового трансформатора, электронной платы и других компонентов.

Также корпус допустимо изготовить из листового стеклотекстолита, скрепив отдельные листы с помощью уголков или иным способом.

Допустимо подобрать корпус от любой электроники, подходящий под размещение всех рабочих компонентов схемы самодельного стабилизатора. Также корпус можно собрать своими руками, к примеру, из листов стеклотекстолита

Короб стабилизатора необходимо оснастить пазами под установку выключателя, входного и выходного интерфейсов, а также других аксессуаров, предусмотренных схемой в качестве контрольных или коммутационных элементов.

Под изготовленный корпус нужна плита-основание, на которую «ляжет» электронная плата и будет закреплён трансформатор. Плиту можно сделать из алюминия, но следует предусмотреть изоляторы под крепёж электронной платы.

Шаг #2 – изготовление печатной платы

Здесь потребуется изначально спроектировать макет на размещение и связку всех электронных деталей согласно принципиальной схеме, кроме трансформатора. Затем по макету размечают лист фольгированного текстолита и рисуют (отпечатывают) на стороне фольги созданную трассировку.

Далее вытравливают плату при помощи соответствующего раствора (электронщикам метод травления плат должен быть знаком).

Изготовить печатную плату стабилизатора вполне доступными способами можно непосредственно в домашних условиях. Для этого нужно приготовить трафарет и набор средств для травления на фольгированном текстолите

Полученный таким способом печатный экземпляр разводки зачищают, облуживают оловом и производят монтаж всех радиодеталей схемы с последующей пайкой. Так выполняется изготовление электронной платы мощного стабилизатора напряжения.

Шаг #3 – сборка стабилизатора напряжения

Укомплектованная радиодеталями плата подготавливается для внешней обвязки. В частности, от платы выводятся линии внешней связи (проводники) с другими элементами – трансформатором, выключателем, интерфейсами и т.д.

На опорную плиту корпуса устанавливают трансформатор, соединяют с трансформатором цепи электронной платы, закрепляют плату на изоляторах.

Пример самодельного стабилизатора напряжения релейного типа, изготовленного в домашней обстановке, помещённого в корпус от пришедшего в негодность промышленного измерительного прибора

Останется только подключить к схеме внешние элементы, смонтированные на корпусе, установить ключевой транзистор на радиатор, после чего корпусом закрывают собранную электронную конструкцию. Стабилизатор напряжения готов. Можно приступать к настройке с дальнейшими испытаниями.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Стабилизатор напряжения однофазный или трехфазный, какой лучше?

Если вопрос поставлен таким образом, то, сначала нужно выяснить, сколько фаз в сети, для которой вы собираетесь приобретать рассматриваемый прибор. Стабилизаторы, как в принципе, и сеть бывают и 3-х фазные, и 1-но фазные. Если сеть включает в себя три фазы, то она называется соответственно количества фаз. Если же фаза одна, значит – однофазная. Здесь всё достаточно просто, также необходимо отметить, что номинальная мощность одной фазы составляет 220В.

Какой стабилизатор напряжения для дома лучше выбрать видео

Прибор с одной фазой, соответственно, подключается к сети с одной фазой, один провод в ней с одной фазой, второй называется нулевым. Нагрузка номинальная стандартная. Делятся рассматриваемые устройства на: цифровые и электромеханические.

Прибор с тремя фазами. Подключается к сети с таким же количеством фаз, три провода – трёхфазные, один – нулевой. Номинальная нагрузка составляет 380В.

Если сеть в вашем доме или квартире однофазная, тогда здесь просто без вариантов – только однофазный стабилизатор. Выбрать можно только вид – электромеханический или цифровой и настенный или же напольный. Если сеть трёхфазная, тогда вы можете брать либо один трёхфазный прибор, либо же подключить три однофазных, то есть, к каждой отдельной фазе будет присоединён отдельный устройство.

Как правильно выбирать стабилизатор

До того, как подобрать стабилизатор напряжения для дома, нужно ознакомиться с мнением людей, которые уже купили устройство и ознакомились с его работой. Благодаря отзывам вы сможете сопоставлять и анализировать характеристику каждой модели. 

Кроме того, необходимо самому знать, какие технические показатели важны при выборе. Поэтому, чтобы быть спокойным за безопасность дома и техники в нем, стабилизатор напряжения для дачи должен соответствовать следующим требованиям: 

соответствовать количеству фаз, подключенных к дому;

Трехфазный стабилизатор используется в случае, если на даче есть более мощные устройстваИсточник navro.org

• выходного напряжения из стабилизатора должно хватать для всех электроприборов на даче; 
• работа стабилизатора должны быть бесшумной, чтобы жильцы не ощущали дискомфорта. 

Рассмотрим каждый из пунктов более подробно. 

Фазность прибора

Каждый стабилизатор может быть однофазным или трехфазным. Перед покупкой нужно узнать сколько фаз подключено к дому. Если вы сами позаботились об электрификации дачи, то проблем не возникнет с определением фазности. Если же дачный участок был куплен вместе с домом, то определить количество фаз можно по идущим к счетчику проводам.

Если подключена одна фаза, то к дому будет протянуто два провода. Один из которых фаза, второй ноль. Если подведена трехфазная сеть, то к дому будут тянуться от 4 до 5 проводов. Легче всего определить количество фаз по счетчику. На нем указывается фазность сети.

Трехфазная сеть на даче подключается крайне редко, чаще всего оно применяется для работы пилорамы, сауны, электрокотла. Бытовая техника, используемая в дачном домике состоит в основном из холодильника, стиральной машины, светильников, микроволновки. Для работы этих приборов достаточно однофазного подключения.
 

Однофазный сетевой прибор нужен для защиты отдельного предмета бытовой техники от перепадов напряженияИсточник avatars.mds.yandex.net

Рабочий диапазон

На втором этапе, перед тем, как выбрать стабилизатор напряжения 220В для дома, следует провести проверку рабочего напряжения в сети. Для этого нужно замерять напряжение через каждые два – три часа на протяжении недели. Важнее всего сделать замеры в вечернее время, когда подключаются все соседи в поселке и ночью, когда тока практически не потребляется. Для измерений используют вольтметр.

Все показания необходимо записывать, чтобы в последствии провести анализ напряжения в сети. Благодаря этим цифрам и можно определить какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома.

Мощность стабилизатора

При подборе прибора по мощности, потребитель может совершить следующие действия:

• купить аппарат на 10кВт; 
• определить мощность стабилизатора исходя из соответствующей надписи на автомате; 
• вычислить мощность, исходящую от всех электроприборов, которые есть в доме. 

Удобство использования

Выбирая стабилизаторы напряжения для дома, учитываются еще и такие факторы, как:

Шум

Для комфортности в доме важно, чтобы все электрические приборы работали без посторонних звуков. К таким относятся электронные и инверторные стабилизаторы

Электромеханические издают звук жужжания, а релейные шумят еще больше, поэтому важно учесть эти особенности устройства, когда установка его планируется в жилом помещении.  

Таким образом устроен релейный стабилизатор Источник happymodern.ru

• Яркость индикаторов. Есть стабилизаторы, оснащенные индикаторами с ярким свечением. В ночное время оно сильно освещает комнату. И людям, которых свет раздражает, не стоит покупать такие устройства.
• Способ установки. Для того, чтобы защитить отдельный бытовой прибор, стабилизатор ставят непосредственно возле него на пол. Для защиты всей магистрали, стабилизатор крепится на стенке возле щитка.
• Устойчивость против морозов. При условии, что зимой стабилизатор будет так же задействован в работе, то выбирать нужно такую модель, которая легко переносит морозы. Такие варианты можно найти среди электронных и релейных вариантов.
• Транзитный режим. Для бытовых приборов иногда нужно получать питание, что проходит в обход стабилизатора.
• Задержка включения. Бытовая техника, работающая на фреоне, после аварийной остановки нуждается в восстановлении давления в определенных ее участках. Поэтому данная функция в стабилизаторе важна для ее нормальной работы.
• Индикация напряжения. Многие стабилизаторы оснащены индикаторами, которые показывают напряжение входящего и выходящего тока. Это может быть цифровое табло или датчик со стрелкой.  

Экран стабилизатора имеет яркую подсветку Источник d.allegroimg.com

Актуальность применения стабилизаторов дома, в промышленности и на даче

Пользу стабилизаторов напряжения в разных сферах трудно переоценить. С помощью такого оборудования удается сохранить бытовую технику дома или на даче, а также дорогостоящее оборудование в промышленном производстве. Но как определить необходимость покупки?

Первый шаг — измерение уровня U, позволяющее узнать верхний и нижний порог его показаний в сети. Если претензии к стабильности сети отсутствуют, и измеряемый параметр на выходе колеблется в небольшом диапазоне, в покупке нет необходимости.

К примеру, для сети 220В допускается отклонение 5% в одну и другую сторону. Это значит, что разрешенный диапазон от 209 до 231 Вольт.

Если выходное напряжение в процессе проверки «переваливает» за указанные выше параметры, без покупки стабилизатора не обойтись.

Бывают еще более сложные ситуации, когда U отклоняется на 10% в сторону повышения или снижения. Здесь не обойтись без защитного оборудования, которое будет «отсекать» питание в случае резкого отклонения параметра U от нормы.

Это тот случай, когда экономия может вылиться в крупные расходы, связанные с покупкой нового оборудования.