Стабилизатор напряжения электромеханический принцип работы – Выбор и сравнение электромеханического, электродинамического, релейного, электронного, электромагнитного и феррорезонансного стабилизатора напряжения

Содержание

Электромеханический стабилизатор напряжения. Особенности конструкции

В линейке стабилизирующих устройств этой модели определено свое особое место. Это простой автотрансформатор, с той разницей, что регулирование напряжения питания выполняется не вращением ручки, а при помощи электрического двигателя. Электромеханический стабилизатор напряжения способен выдать на выходе устройства высокую точность параметра напряжения, однако его использование ограничено малым быстродействием.

Конструктивные особенности электромеханической модели

Такой стабилизатор еще называют сервоприводным. Он считается наиболее простой моделью по своему устройству. В основе конструкции простой лабораторный автотрансформатор, в котором при повороте регулировочной ручки можно менять значение напряжения вплоть до 240 В.

В новых моделях таких устройств принцип работы остался прежним, только рукоятка трансформатора вращается не рукой, а при помощи серводвигателя. Внешний вид трансформатора обладает тороидальной формой устройства. Обмотка трансформатора намотана медным проводником, а поверхность обмотки в верхней ее части очищена от изоляции для лучшего контакта с ползунком.

По обмотке передвигается контакт ползунка в виде щетки или ролика. Он зафиксирован на оси двигателя, который оснащен сервоприводом. Ротор двигателя не вращается, по мере поступления сигналов в виде импульсов, приходящих из управляющего блока, способен вращаться на некоторый угол. Щетка может быть сделана из графита, либо в виде ролика.

Электромеханический стабилизатор напряжения включает в себя следующие элементы:

  • Блок индикации.
  • Узел контактов.
  • Электрический двигатель.
  • Блок управления и контроля.
  • Силовой трансформатор.
  • Сетевой фильтр на входе.

Фильтр способен подавить электрические помехи в виде импульсов и высокочастотных гармоник. Пассивная модель фильтра выполнена по емкостно-индуктивной схеме. После фильтра питание поступает на контрольную схему, фиксирующую отклонения питания от номинальных величин и создает управляющие сигналы электрическим двигателем.

Контактный узел жестко зафиксирован на роторе вместе с графитным контактом, передвигается по обмотке автотрансформатора. На серводвигатель поступают управляющие сигналы для изменения напряжения на выходе стабилизатора, в зависимости от качества напряжения, поступающего на прибор. Для обеспечения лучшей надежности узел контактов может оснащаться двумя щетками, либо роликовым механизмом.

Индикаторный блок, находящийся на передней части панели стабилизатора, состоит из индикаторов в виде светодиодов, который показывают режимы работы. Некоторые модели оснащены цифровым дисплеем, который способен выдавать информацию о напряжении на выходе и входе стабилизатора, а также частоту и ток сети питания.

Перед аналогичными устройствами ставятся разные задачи. Одни подключаются к системе отопления, а другие работают с оргтехникой и т. д. Выбор часто зависит от бюджета и потребностей. Стоимость электромеханического стабилизатора напряжения невысокая.

Преимущества

  • Малая цена.
  • Повышенная точность выравнивания.
  • Плавность регулирования.

Малая цена

Она возможна только для старых конструкций. Современные новые стабилизаторы оснащены серводвигателями и высокотехнологичными устройствами, которые повышают его цену. Однако он все равно дешевле электронной модели.

В отличие от релейной модели в электромеханическом стабилизаторе напряжения применяются подвижные элементы, которые с течением времени становятся непригодными, и их надо заменять. Это, например, угольные щетки. Если для этого вызывать специалиста, то придется потратить на это деньги.

Точность

Показатель в 3% является хорошими данными при выборе устройства, если необходимо защищать точное лабораторное оборудование. В этом случае электромеханическим стабилизаторам напряжения нет качественной альтернативы.

Плавность регулирования

Этот параметр необходим, если подключаются точные датчики, либо измерительные приборы. Устройства бытового назначения не нуждаются в особой точности.

Недостатки

  • Подвижные элементы.
  • Шумность.
  • Малый КПД.
  • Низкое быстродействие.

Подвижные элементы

Из-за их наличия придется раз в год проводить техническое обслуживание, так как в механизм попадает пыль, контакты начинают искрить, возникают помехи в цепи.

Шумность

Повышенный шум обусловлен конструкцией стабилизаторов, и доставляет дискомфорт человеку в ночное время. Но современные приборы не имеют такого недостатка, так как применяются современные материалы, которые изолируют корпус с помощью звукоизоляции.

Малый КПД

Незначительный параметр КПД является результатом механической конструкции. В этом плане выигрывает релейная модель прибора.

Низкое быстродействие

У такой модели стабилизатора наиболее низкая скорость работы. Это его основной недостаток. Его быстродействие равно приблизительно 10 В в секунду. Точность, плавность и малая цена не совсем уж привлекательны, так как стабилизатор придется раз в год отдавать на техобслуживание, и за это платить.

Электромеханические однофазные стабилизаторы напряжения: описание и принцип работы

Электромеханический стабилизатор напряжения (ЭМС) – устройство, которое необходимо иметь в каждом доме. Особенно он нужен там, где электроснабжение «страдает» провалами и всплесками уровня напряжения в сети. Современные электрические и электронные бытовые приборы чутко реагируют на малейшие изменения характеристик тока. ЭМС успешно справляется с этими недостатками электропитания.

Устройство ЭМС

Устройство ЭМС

Схема устройства и главные особенности

Главная особенность электромеханического стабилизатора – это регулировка входящего тока ползунковым контактором. Ползунок передвигается по поверхности катушки, тем самым меняя количество рабочих витков обмотки трансформатора. Токосъёмник приводится в движение шаговым электродвигателем.

Обмотка тороидального трансформатора покрыта изолированным проводом. На рабочем участке изоляция удалена. Шаговый электромотор поворачивает токосъёмник точно на определённый угол, заданный электросхемой прибора. Ниже приведены 2 электронные схемы ЭМС.

Схема с операционным усилителем

Схема с операционным усилителем

ЭМС с релейным электроприводом

ЭМС с релейным электроприводом

Принцип действия и область применения

В основе устройства ЭМС положен принцип действия автотрансформатора. С его применением прибор достигает высокого уровня КПД. Приводом бегунка служит небольшой электродвигатель с редуктором. Скорость вращения ползунка составляет от 10 до 20 сек./об. Передвижением рычага управляет электронная схема. При изменении уровня напряжения в сети схема включает двигатель, и бегунок встаёт в такую позицию, при которой параметр тока восстанавливается до 220 в.

Важно! Электромеханические стабилизаторы пользуются особым спросом в тех местах, где районные сети электроснабжения, в силу несовершенного оснащения трансформаторных станций, не могут стабильно поддерживать стандартные параметры тока. Особенно эти недостатки сказываются в сельской местности. Через ЭМС подключают телевизоры, компьютеры и прочую чувствительную электронную и бытовую технику в домах индивидуальной застройки.

Плюсы и минусы

Устройство однофазных сервоприводных стабилизаторов напряжения обладает рядом достоинств, которые принесли большую популярность этому виду электрооборудования. Повышенный спрос на ЭМС стимулирует многих производителей изготавливать их различные модификации. Преимущества данной конструкции заключаются в следующем:

  • высокий КПД прибора;
  • погрешность точности стабилизации напряжения – 2%;
  • отсутствие искажений выходных параметров тока;
  • широкий диапазон стабилизации отклонений уровня входного напряжения;
  • тороидальная форма катушки трансформатора сводит до минимума поле рассеивания;
  • габариты и большая площадь сечения провода обмотки допускают высокий порог мощности нагрузки;
  • невысокая стоимость стабилизаторов.

Наряду с достоинствами, ЭМС имеет недостатки:

  • Замедленная реакция сервопривода на изменение напряжения входного тока. Всему виной – механический привод щёточного узла. Например, для сглаживания всплеска напряжения величиной 50 вольт прибору потребуется около 5 секунд. За это время чувствительная электроника может получить значительные повреждения.
  • Низкая износостойкость щёточного узла требует регулярной замены графитовых контакторов. Этот фактор не даёт конкурировать ЭМС с релейными и тиристорными аналогами.
  • Работа щёточного узла при определённом износе щёток может вызывать искрение внутри стабилизаторов. Поэтому применять его категорически нельзя в условиях высокой пожарной опасности.

Одно,- или двухфазные ЭМС

Электромеханические стабилизаторы в основном применяются для регулировки напряжения однофазного тока. Приборы используют в домашних условиях, офисах и там, где эксплуатируется электрооборудование, подключённое к бытовой электросети напряжением 220 вольт.

Двухфазные стабилизаторы устанавливают в тех помещениях, где нужно подключать мощных потребителей. Например, двухфазные ЭМС применяют для питания электросварочного оборудования, станков и прочих установок.

Основные характеристики прибора

Основной характеристикой электромеханических стабилизаторов является величина активной мощности. Мощность бытовой модели ЭМС колеблется в пределах 5-7 кВт. Есть более мощные аппараты, у которых этот показатель достигает 22 кВт.

Немаловажное значение имеет такой показатель, как диапазон стабилизации. Это величина напряжения между низким значением и наибольшим порогом напряжения, где прибор может осуществлять свою функцию. Наилучшие модели ЭМС работают в диапазоне от 130 до 280 вольт.

К следующим важным характеристикам относятся точность и скорость стабилизации. Лучший показатель точности – это отклонения в пределах 1,5-3%. Что касается скорости реакции, то показатель колеблется от 5 до 10 в/сек.

Устройство и основные узлы

В быту часто используют недорогие однофазные стабилизаторы. Наряду с ними, существуют более совершенные приборы, оснащённые цифровым дисплеем. Все модели имеют одно и то же принципиальное устройство. Конструкция ЭМС состоит из нескольких основных узлов:

  • автотрансформатор;
  • щёточный узел;
  • сервопривод;
  • блок электроники.

Автотрансформатор

Основное устройство стабилизатора занимает самое большое пространство внутри прибора. Его мощность может достигать нескольких десятков кВт. Автотрансформаторы не имеют раздельных первичных и вторичных обмоток. Они представляют собой тороидальные катушки изолированных проводов.

Щёточный узел

Токосъёмники имеют вид щёток, которые контактируют с оголёнными витками катушки автотрансформатора. Щеточный узел состоит из двух и более графитовых брусочков, в которые впаяны медные провода. Графит обладает высокой износостойкостью и способностью к скольжению, не создавая трения о витки катушки. Благодаря этому, щёточный узел стабилизатора может прослужить без замены щёток несколько лет. В мощных ЭМС токосъёмник сделан в виде графитовых роликов.

Обратите внимание! Графитовые элементы обладают низким сопротивлением. Несмотря на это, щётки часто перегреваются, что ведёт к быстрому их износу.

Чтобы щётки равномерно изнашивались, не создавая перепадов рельефа контактной поверхности, их делают в виде колёсиков. Оголённые витки трансформатора в тех местах, где щётки редко бывают, могут покрываться оксидной плёнкой. В результате резкого изменения уровня напряжения в сети щётки попадают на эти участки. Возрастает высокое переходное сопротивление, что сопровождается обильным тепловыделением. Для отвода излишнего тепла щёточные узлы снабжены дюралевыми радиаторами.

Сервопривод

Устройство состоит из соосного с катушкой шагового двигателя со щёточным узлом. Электромотор обладает высокооборотным валом. Его мощность позволяет преодолевать усилие прижимных пружин щёточного узла. Чем больше мощность ЭМС, тем больше контактная площадь токосъёмника. Следовательно, сервопривод должен преодолевать высокое трение щеток об обмотку автотрансформатора.

Блоки электроники

Электронная схема осуществляет управление сервоприводом. Чутко реагируя на изменения напряжения входного тока, электронный блок подаёт команды электродвигателю, который перемещает щёточный узел в нужное место контакта с катушкой трансформатора.

По достижении заданного уровня выходного напряжения сервопривод замирает. Данные об изменении параметров тока отражаются на цифровом интерфейсе или стрелочном табло прибора. В случае превышения допустимых показателей напряжения сетевого тока защитное устройство отключает стабилизатор от электросети и нагрузки. Электронный блок запитан от своего малогабаритного маломощного трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана на определённый диапазон допустимого входного напряжения.

Правила пользования стабилизатором

ЭМС нельзя использовать в помещениях с высоким уровнем влажности. Прибор сначала подключают к сети, только затем стабилизатор подсоединяют к нагрузке. Устройство должно находиться на безопасном расстоянии от источников индуктивности и магнитных полей.

Советы по выбору стабилизатора

Выбор стабилизатора зависит от того, какая нагрузка будет приходиться на прибор. Для этого делают расчёт совокупной нагрузки всех подключённых электроустройств. Отсюда выводится требуемая активная мощность ЭМС.

Дополнительная информация. Для подстраховки следует прибавлять к расчётному параметру ещё 20-25%. Определив окончательное значение активной мощности, приобретают прибор с соответствующей характеристикой.

Примеры удачных моделей электромеханических стабилизаторов

Рынок электротехники насыщен различными моделями ЭМС. На основании исследований независимых экспертов были определены наиболее удачные модели сервоприводных стабилизаторов.

РЕСАНТА АСН-50000-ЭМ

Эта модель считается самым лучшим отечественным сервоприводным стабилизатором. Прибор обладает хорошими показателями точности регулировки. Он показал себя как надёжное стабилизационное оборудование в условиях часто повторяющихся скачков напряжения. Стабилизатор оснащён двумя стрелочными табло.

ЭМС Ресанта

ЭМС Ресанта

RUCELF SDWII-6000

  • Однофазный сервоприводный стабилизатор напряжения обладает превосходными техническими характеристиками:
  • Мощность – 5 кВт;
  • Диапазон входного напряжения – от 140 до 260 вольт;
  • Точность стабилизации – 1,5 %.
Стабилизатор Rucelf  SDWII-6000

Стабилизатор Rucelf  SDWII-6000

ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000

Электромеханический стабилизатор отечественного производства ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000 пользуется особой популярностью у населения страны. Компактный напольный вариант отличается привлекательным дизайном. Срок службы – 10 лет.

ЭМС Энергия

ЭМС Энергия

Электромеханические стабилизаторы надёжно предохраняют потребителей электроэнергии от внезапных скачков напряжения электросети. Тем самым создаются условия безопасной эксплуатации чувствительного электронного и электрического оборудования.

Видео

особенности, преимущества и недостатки, профессиональные рекомендации

Автор: Александр Старченко

В списке стабилизаторов напряжения эта конструкция занимает особое место. По сути это обычный автотрансформатор, только регулировка напряжения осуществляется не вращением ручки, а с помощью электродвигателя. Электромеханический стабилизатор напряжения обеспечивает очень высокую точность установки напряжения, но его применение ограничивается низкой скоростью выравнивания.

Конструкция электромеханического стабилизатора

Электромеханический, или сервоприводный, стабилизатор напряжения может считаться самым простым по конструкции. В его основе лежит обычный автотрансформатор лабораторного типа, в котором, поворачивая рукоятку можно было изменять величину напряжения от нуля до 240 вольт.

В современном стабилизаторе этот принцип сохранился, только ручка автотрансформатора поворачивается не рукой, а электрическим серводвигателем. Трансформатор имеет тороидальную конструкцию. Его обмотка выполнена из медного провода, и верхняя её часть очищена от изолирующего покрытия.

По обмотке трансформатора перемещается ползунковый контакт-щётка или ролик, который закреплен на оси электродвигателя. Двигатель оборудован сервоприводом. Это значит, что его ротор не вращается, а по импульсным сигналам, поступающим из блока управления, может поворачиваться на определённый угол. Щётка может быть изготовлена из графита или иметь роликовую конструкцию.

Электромеханический стабилизатор состоит из следующих узлов:

  • Входной сетевой фильтр;
  • Силовой автотрансформатор;
  • Блок контроля и управления;
  • Электродвигатель;
  • Контактный узел;
  • Блок индикации.

Сетевой фильтр обеспечивает подавление высокочастотных и импульсных электрических помех. Пассивный фильтр собран по  индуктивно-ёмкостной схеме. После фильтра напряжение подаётся на схему контроля, которая фиксирует отклонения напряжения сети от номинала и вырабатывает сигналы для управления электродвигателем.

Жёстко закреплённый на роторе контактный узел с графитовым контактом перемещается по обмотке трансформатора. В зависимости от девиаций сети, серводвигатель получает сигналы управления для увеличения или уменьшения напряжения на выходе. Для надёжности контактный узел может иметь две щётки, или более стабильный в работе роликовый узел.

Блок индикации, располагающийся на передней панели устройства, состоит из светодиодных индикаторов режимов работы и, у отдельных моделей, цифрового универсального дисплея. Цифровой дисплей может показывать напряжение на входе и выходе устройства, ток и частоту сети.

Достоинства и применение сервоприводного стабилизатора

Стабилизатор напряжения, работающий по принципу плавного регулирования сетевого напряжения с применением серводвигателя, обладает определёнными положительными параметрами, которые определяют сферу его использования.

Основными достоинствами сервоприводного стабилизатора, являются следующие характеристики:

  • Высокая точность установки напряжения на выходе устройства;
  • Возможность работы с большими нагрузками;
  • Большой допустимый разброс напряжения на входе устройства;
  • Способность выдерживать большие перегрузки;
  • Чистая синусоида на выходе прибора.

Поскольку графитовая щётка или роликовый узел плавно перемещаются по обмотке трансформатора, то на выходных контактах стабилизатора напряжения не будет никаких перерывов в энергоснабжении потребителя. Поэтому сервоприводный стабилизатор можно использовать для электропитания практически любых электрических приборов.

Так как мощность нагрузки определяется только обмоткой трансформатора, то электромеханические стабилизаторы это единственный тип устройств, которые могут использоваться при нагрузках свыше 50 кВт, поэтому они часто применяются в качестве промышленных стабилизаторов.

В схеме сервоприводного стабилизатора отсутствуют нелинейные элементы, которые могут внести искажения синусоидальной формы выходного напряжения. Гладкая синусоида, которую обеспечивает электродинамический стабилизатор на выходе, позволяет использовать его для работы в системах с применением электродвигателей.

Асинхронные электродвигатели, применяемые для работы циркуляционных насосов, корректно работают только при синусоидальной форме питающего напряжения, которую может обеспечить электромеханический стабилизатор. Схема устройства, основанная на применении мощного силового трансформатора, позволяет обеспечивать большие токи на нагрузке.

Недостатки электромеханического стабилизатора

Несмотря на серьёзные достоинства, данное устройство обладает не менее серьёзными недостатками:

  • Низкая скорость стабилизации;
  • Невозможность эксплуатации при низких температурах;
  • Низкая надёжность;
  • Сложность ремонта;
  • Определённый шум при работе.

Сервоприводной механизм,  который перемещает щётки по обмотке тороидального трансформатора, не может мгновенно переместиться на требуемый участок. Поэтому между определением необходимости изменения напряжения и его реальной установкой проходит определённое время. Обычно в паспортах на электромеханические стабилизаторы указывается температурный режим его эксплуатации, нарушение которого обязательно приведёт к отказу сервоприводного механизма.

Невысокая надёжность устройства обусловлена наличием подвижного узла, который имеет определённый срок наработки. Кроме того, графитовые контактные щётки подгорают при работе и требуют замены примерно через 2-4 года эксплуатации. Замена их достаточно продолжительный и трудоёмкий процесс. Изношенные щетки могут искрить при работе, поэтому сервоприводные стабилизаторы не рекомендуется использовать с газовым оборудованием.

Однофазный стабилизатор от компании «Энергия»

Одной из интересных моделей на рынке, является однофазный электромеханический стабилизатор напряжения «Энергия HYBRID СНВТ 10 000». Стабилизатор напряжения высокой точности представляет собой удачное техническое решение, где в одном устройстве, объединены электромеханический стабилизатор и дополнительный релейный узел. Это позволяет прибору работать при большом разбросе напряжения сети. Он обеспечивает выдачу напряжения 220В ± 3% при входных величинах от 105 до 280В.

Стабилизатор имеет систему «Байпас» и защиту от перегрузки и превышения напряжения на входе выше критической. Однофазный стабилизатор «Энергия HYBRID СНВТ 10 000» может использоваться как в быту, так и на производственных объектах. При подключении прибора к системам освещения отсутствует эффект мерцания ламп, так как не происходит разрыва фазы.

Выбирая электромеханический стабилизатор напряжения, следует обращать внимание на технические характеристики устройства, на качество электричества в месте эксплуатации и температурный режим.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

Стабилизаторы напряжения – электромеханические и релейные, виды, принцип действия различных типов устройств

Параметры электрической энергии, подающейся на объекты потребителей, к сожалению, весьма часто отклоняются от допустимых величин.

Происходит это по причинам, среди которых:

1. Питание потребителей, удалённых от точек генерации длинными линиями электропередачи, обладающими значительной ёмкостью и активным сопротивлением проводов.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

В режиме малых нагрузок, показание вольтметра на конце такой линии может существенно превышать номинальное значение за счёт влияния ёмкости, в часы максимумов потребления, напротив, происходит его падение на активном сопротивлении.

2. Отсутствие эффективного регулирования параметров электроснабжения на питающих трансформаторных подстанциях.

3. Плохое техническое состояние линий 0,4 кВ, приводящее к частым обрывам и перехлёстам проводов.

Резкие скачки параметров электроэнергии и значительные их отклонения от номинальной величины приводят к порче дорогой бытовой техники и электроприборов. Наиболее эффективный метод борьбы с этим явлением – установка стабилизатора, который может защищать либо отдельные, наиболее чувствительные электроприборы, либо весь объект (квартиру, дом, офис и т.п.).

Существует несколько типов стабилизаторов, по принципу действия их они бывают:

  • электромеханические;
  • релейные;
  • тиристорные;
  • инверторные.

Попробуем выяснить, какой стабилизатор лучше — релейный или электромеханический. Принцип действия электромеханического однофазного стабилизатора напряжения состоит в плавном изменении коэффициента трансформации автотрансформатора, являющегося основным элементом конструкции.

Автотрансформатором называется вид трансформатора, в котором часть витков общая для первичной и вторичной обмотки, то есть, они гальванически связаны между собой. Автотрансформаторы широко применяются в устройствах регулирования (например, ЛАТР).

Магнитный сердечник автотрансформатора обычно изготавливается в форме кольца (тора), состоящего из ленточной электротехнической стали. Такая форма сердечника, называемая тороидальной, обеспечивает минимальные магнитные потери и бесшумность при работе. Обмотка автотрансформатора намотана по всей окружности тора в несколько слоёв.

Часть её наружного слоя, которую называют вольтодобавочной обмоткой, зачищена от изоляции с наружной стороны. Эта область обмотки контактирует с подвижным токосъёмным контактом щёточного или роликового типа, перемещение которого приводит к изменению количества витков первичной обмотки, следовательно, к изменению коэффициента трансформации и величины вторичного напряжения.

Токосъёмный контакт приводится в движение специальным сервоприводом, состоящим из электродвигателя с редуктором. Для автоматического управления серводвигателем, в моделях электромеханических стабилизаторов применяются микропроцессорные контроллеры.

Контроллер в непрерывном режиме отслеживает уровень напряжения на нагрузке, и при его отклонении формирует соответствующий сигнал управления серводвигателем. Вращение сервопривода приводит в движение токосъёмный контакт, который изменяет коэффициент трансформации, возвращая параметры на выходе устройства к номинальному значению.

Таким образом осуществляется стабилизация напряжения, поступающего к потребителю.

РЕЛЕЙНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Релейный стабилизатор напряжения также изменяет коэффициент трансформации автотрансформатора. Разница в том, что вольтодобавочная обмотка релейного стабилизатора разделена на несколько секций с отдельными выводами (отпайками). Подключение каждого вывода обмотки к питающей сети производится контактами электромагнитного реле.

Регулирование напряжения в данной схеме осуществляется ступенчато (или дискретно). Каждую отпайку включает отдельное реле, то есть, сколько ступеней регулирования имеет стабилизатор, столько в нём установлено реле. Одновременно может быть включено только одно из них.

Команду на включение нужного реле подаёт контроллер, отслеживающий изменение уровня напряжения.

Строго говоря, электромеханические стабилизаторы тоже изменяют коэффициент трансформации дискретно, просто шаг изменения в них составляет всего один виток обмотки, что на практике выглядит как плавное регулирование. Ступенчатый релейный стабилизатор напряжения регулирует его заметными скачками.

Вместо электромагнитных реле могут применяться электронные приборы – тиристоры или симисторы (симметричные тиристоры). В случае тиристоров, их устанавливают в паре, включая встречно – параллельно, так как проводимость у этих приборов односторонняя. Симистор справляется с этой задачей самостоятельно, за счет двунаправленной проводимости.

Сравнение характеристик электромеханических и релейных стабилизаторов.

К важнейшим техническим характеристикам стабилизаторов относятся:

  • точность стабилизации;
  • диапазон изменения уровня напряжения на входе;
  • скорость реагирования на изменение параметров электропитания.

Электромеханическая система по точности стабилизации превосходит релейный или тиристорный стабилизатор. Это связано с тем, что электромеханические стабилизаторы изменяют количество витков первичной обмотки с шагом в один виток, количество же витков в секции вольтодобавочной обмотки релейного стабилизатора между соседними отпайками значительно больше.

По этой причине, погрешность стабилизации электромеханических устройств не превышает 3 – 5%, у релейных же этот показатель составляет 8% и более.

Диапазон входного напряжения в технических характеристиках стабилизаторов обычно разделён на два интервала. В рамках более узкого интервала, стабилизатор обеспечивает уровень выходного напряжения в пределах заявленной точности стабилизации, например 220В ± 3%, 220В ± 5% и т.п.

Кроме этого указывается более широкий интервал, при котором устройство ещё функционирует, но уже с большей погрешностью, обычно достигающей 10 – 15%. Отклонение параметров электропитания за рамки допустимого интервала вызывает отключение нагрузки защитами, которыми оснащаются все современные устройства стабилизации.

Входной диапазон зависит от количества витков вольтодобавочной обмотки. В электромеханических типах этот параметр ограничивается числом витков наружного слоя, по которому перемещается токосъёмный контакт.

Что касается релейных устройств, то с одной стороны, такое ограничение отсутствует, но с другой, расширение диапазона неизбежно приводит к увеличению числа витков между отпайками, что снижает точность стабилизации.

Проблему можно решить увеличением числа отпаек, однако нужно помнить, что к каждому отводу обмотки подключается отдельное реле или электронный ключ (в случае с тиристорным стабилизатором), чрезмерное число которых делают конструкцию более громоздкой и дорогой.

Реально число ступеней регулирования в типовых релейных схемах не превышает семи.

Теперь о скорости реагирования. Этот параметр важен в случае резких скачков параметров электропитания. Здесь выигрывают устройства релейного типа. Скорость реагирования определяется временем, протекающим от момента возмущения сетевого параметра до установления требуемого коэффициента трансформации, нормализующего выходные характеристики.

В релейных приборах, это время обычно не превышает 10 – 20 мс, в зависимости от типа применяемых реле. В электромеханических устройствах этот параметр обычно не нормируется. Вместо него в технических характеристиках приводится скорость изменения выходного напряжения при движении сервопривода (время регулирования), которая измеряется в вольтах в секунду (В/с).

Обычно этот параметр составляет порядка 30 В/с. Таким образом, если предположить, что произошёл скачок показаний входного вольтметра на величину 30 вольт, то релейное устройство нормализует выходной параметр в течение 20 мс, а электромеханическое в течение 1 секунды.

Резюмируя сказанное, можно так охарактеризовать особенности электромеханических и релейных стабилизаторов:

  • электромеханические обеспечивают более точную стабилизацию, но хуже справляются с резкими скачками электросетевых параметров, их лучше использовать там, где отклонения показаний вольтметра от номинала на входе питания носят длительный характер;
  • релейные – хороши когда имеют место частые и резкие скачки параметров электроэнергии.

Что касается шумности работы, оба рассмотренных типа устройств имеют движущиеся механические части. Шум могут издавать как работающий сервопривод, так и переключающиеся электромагнитные реле. Бесшумность в большой степени определяется качеством применяемых комплектующих и культурой их сборки.

  *  *  *


© 2014-2020 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Стабилизатор напряжения — типы и принцип работы, характеристики и устройство.

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Были разработаны в середине 60 годов прошлого века, их принцип работы основано на использовании явления магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей. Применялись такие устройства для регулировки напряжения питания бытовой техники (телевизор, радиоприёмник, холодильник и т.п.).

Феррорезонансный стабилизатор напряжения

Их преимущество заключается в высокой точности 1-3% и быстрой (для того времени) скорость регулирования. Недостаток — повышенный уровень шума и зависимость качества стабилизации от величины нагрузки. Современные устройства лишены этих недостатков, но стоимость их равна или выше стоимости ИБП (Источника Бесперебойного Питания) на такую же мощность, вследствие чего они широкого распространения в качестве бытовых не получили.

Электромеханические стабилизаторы напряжения. В 60-80-е годы прошлого века для регулирования напряжения применялись автотрансформаторы с ручной корректировкой (ЛАТР), вследствие чего приходилось постоянно следить за вольтметром (стрелочный или светящаяся линейка) и, при необходимости, вручную крутить ползунок с токосъёмными щётками. В настоящее время принцип работы автоматизирован с помощью электродвигателя с редуктором (сервопривода).

Электромеханический стабилизатор напряжения

Единственные достоинства электромеханических стабилизаторов напряжения — низкая цена и хорошая точность регулировки 2-3%. Недостатков много — низкая скорость регулирования из-за инерционности двигателя и повышенный уровень шума: шумит электродвигатель и редуктор, и практически постоянно, т.к. отслеживаются изменения с шагом 2-4 вольта. Плюс к этому, добавляется повышенный износ механический частей и недолгий общий ресурс работы устройства в целом, что подтверждается сроком гарантии всего в 1 год. Также при резком увеличении значений сети часто кратковременно отключается нагрузка, т.к. стабилизатор не успевает погасить этот скачок, и напряжение на ней превышает максимально допустимое значение.

Вследствие всего вышесказанного получили распространение как дешёвые стабилизаторы для питания недорогой домашней электротехники.

Электронные стабилизаторы напряжения. Наиболее широкий класс устройств ступенчатого регулирования, обеспечивающих исключительное постоянство электропитания нагрузки с заданной точностью в широких пределах изменения входной сети. Принцип работы основан на автоматическом переключении секций автотрансформатора с помощью силовых ключей (реле, тиристоры, симисторы).

Структурная схема электронного стабилизатора напряжения

К их достоинствам можно отнести: высокое быстродействие, очень широкий входной диапазон, отсутствие искажения формы напряжения, высокий КПД, низкий уровень шума (только от вентиляторов охлаждения). Точность стабилизации определяется количеством ступеней регулирования и, в зависимости от модели, может составлять от 5 до 0.5%, а некоторые модели даже имеют возможность коррекции в пределах 210-230 вольт для лучшей адаптации к импортному оборудованию. Необходимо особо отметить высокую надёжность 3-х фазных конфигураций, где каждую фазу в отдельности регулирует независимый однофазный блок.

Электронный стабилизатор напряжения

Несмотря на высокую стоимость, электронные стабилизаторы напряжения — это оптимальное соотношение цена/качество, и они заслуженно нашли наибольшее распространение на рынке высококачественных электроприборов.

Инверторные стабилизаторы напряжения. Самый молодой тип регуляторов, начал выпускаться во второй половине 10-х годов нашего столетия. Как и ИБП (источник бесперебойного питания), принцип работы основан на двойном преобразовании сетевого напряжения: сначала оно выпрямляется а затем заново преобразуется в переменное. Их достоинства, в общем, такие же, как и у электронных стабилизаторов, но есть два существенных положительных отличия. Во-первых, они не содержат трансформаторов и поэтому имеют небольшой вес и габариты, а во-вторых, они ещё стабилизируют и частоту тока! К недостаткам можно отнести то, что в трёхфазных моделях при неполадках в любом контуре регулирования фазы два остальных тоже отключаются.

Инверторный стабилизатор напряжения

В общем, у инверторных стабилизаторов напряжения есть определённое будущее и существенный сектор применения

Стабилизаторы напряжения в щиток: как выбрать гибридный, двух или трехфазный? Их полная характеристика и принцип действия

Рассмотрены различные типы стабилизаторов напряжения бытовой сети с акцентами на достоинствах и недостатках. Даны советы по выбору.

Больше количество аппаратуры, используемой в быту и промышленности, предъявляют высокие требования к качеству подаваемой энергии. Главный параметр напряжения питания — величина. Отклонение параметра за допустимые пределы приводит к выходу аппаратуры из строя или неправильной работе. Существует специальный класс устройств, предназначенных для приведения параметров сети к допустимым пределам.

Что такое стабилизатор напряжения

Основное предназначение – поддержание значения выходного напряжения в заданных пределах вне зависимости от величины входного и тока нагрузки. Разумеется, что подобное устройство работоспособно при определенных пределах изменения питающего напряжения и мощности потребителей. Расширение допустимого диапазона усложняет конструкцию и увеличивает стоимость.

Конструктивные особенности

Стабилизаторы постоянного тока реализуются просто. Главная проблема заключается при стабилизации напряжения переменного тока. Поскольку большинство элементов радиоэлектроники рассчитано для работы в цепях постоянного тока, для переменного разработаны специальные схемотехнические решения.

Как поступить – поставить один стабилизатор на всех потребителей, или на каждый отдельно?

При нестабильности питающего напряжения или при наличии аппаратуры с особыми требованиями, встает необходимость в использовании устройств стабилизации.

Наилучший вариант, с точки зрения технической эффективности — установка прибора на вводе питающей сети. Таким образом, при подключении потребителей на любом участке, вопрос о стабильности не поднимается.

При наличии большого количества потребителей растут требования по допустимой мощности нагрузки, поэтому здесь имеет смысл установка стабилизаторов на отдельные, особо требовательные цепи.

Высокотехнологичная аппаратура отличается чувствительностью к стабильности питающей сети, поэтому в данных цепях стабилизаторы наиболее уместны.

Цепи освещения, отопления или другие, где в большинстве присутствуют потребители активной мощности, не столь категоричны к качеству питающего напряжения.

Какие типы стабилизаторов подходят для дома

Для кваиры пригоден стабилизатор любого типа. Бытовые потребители характеризуются высокими значениями потребляемой мощности, соответственно, стабилизатор должен иметь необходимый запас. Также не последнюю роль играет стоимость.

Какие лучше использовать в офисе

Офисная техника отличается повышенными требованиями к надежности и стабильности питания. Оргтехника чувствительна к перепадам напряжения, поэтому, учитывая не слишком высокую потребляемую мощность устройств, наилучшим выбором будет использование инверторного стабилизатора.

Какой выбрать бытовой стабилизатор – трехфазный 380В или однофазный 220В (симисторный или тиристорный)?

При наличии трехфазного питания требуется установка соответствующего прибора. Сложность стабилизации одновременно трех фаз ограничивает тип функционального исполнения. Данные устройства основаны на релейном или тиристорном переключении обмоток трансформатора. Спор о том, какой лучше, тиристорный или симисторный, бессмыслен, поскольку симистор разновидность тиристора и в работе между ними нет абсолютно никакой разницы.

Разновидности стабилизаторов напряжения

На рынке разнообразие технических решений для стабилизации напряжения. Различие заключается в принципах регулирования, точности и быстродействии. Каждый может подобрать прибор под свои требования.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

У электромагнитных приборов в основе регулируемый автотрансформатор, выполненный на тороидальном сердечнике. Верхняя часть провода обмотки очищена от изоляции. Передвигая ползунок с электродами по очищенной части обмотки получают различный коэффициент трансформации. Для перемещения ползунка используется сервопривод на основе шагового двигателя.

Электронная схема управления измеряет выходные параметры и подает команды на сервопривод.

Электромеханические отличаются точностью регулирования. Выходное напряжение соответствует требованиям нормативов.

Недостатком является низкая скорость регулирования. При больших отклонениях входного напряжения скорость стабилизации занимает несколько секунд.

Электронные стабилизаторы напряжения

Электронные также используют автотрансформатор. Регулировка выходного напряжения производится коммутацией части обмоток. Для коммутации применяются реле или тиристоры, управляемые электронной схемой.

Скорость переключения бывает очень высокой и ограничивается только скоростью переключения реле или тиристоров, составляя единицы и доли миллисекунд.

Недостаток — ступенчатая регулировка выходного напряжения. Распространена величина «ступеньки» 5В. Снижение данной величины связано с резким усложнением конструкции.

При работе с мощной нагрузкой возможно обгорание контактов реле, что иногда приводит к аварийному отключению устройства из-за резкого выхода параметров напряжения за допустимые значения.

Ферромагнитные стабилизаторы напряжения

Данные устройства также отличаются быстродействием, с простой конструкцией. Сейчас феррорезонансные стабилизаторы не используются, из-за многих минусов:

  • искажение выходного сигнала;
  • сильные электромагнитные помехи;
  • ограниченный диапазон входного напряжения.

Инверторный

Инверторные устройства часто называют стабилизаторами с двойным преобразованием. Это связано с особенностями конструкции. Состоят из следующих блоков:

  • выпрямитель;
  • фильтр;
  • транзисторные ключи;
  • выходной трансформатор;
  • блок управления.

Поскольку для преобразования используется выпрямленное напряжение, то импульсные устройства отличаются широким диапазоном стабилизации, быстродействием и точностью установки выходных параметров.

Устройства низкой ценовой категории имеют на выходе напряжение искаженной формы, отличной от чистой синусоиды, поэтому не пригодны для некоторых потребителей. Это относится к трансформаторным устройствам, асинхронным электродвигателям.

Комбинированный

Комбинированные, гибридные приборы, применяются при больших отклонениях входного диапазона. Основой является электромеханический стабилизатор, а релейная часть осуществляет дополнительную коммутацию обмоток автотрансформатора.

Как подобрать оборудование: ключевые характеристики

Главными параметрами при выборе стабилизатора являются допустимый диапазон входного напряжения и мощность подключаемого оборудования. Иногда требуется обращать внимание на точность установки выходных значений, скорость регулировки.

Фазность

Существует три вида:

  • однофазный ток;
  • двухфазный ток;
  • трехфазный ток.

Для стабилизации напряжения в многофазных сетях требуется использование специализированных устройств.

Мощность

Мощность стабилизатора должна соответствовать мощности подключенной нагрузки. Устройство, работающее на предельной нагрузке выйдет из строя, а более мощное с низкой нагрузкой будет работать надежно, имея при этом, низкий КПД.

При расчете суммарной нагрузки потребителей учитывают тот факт, что не всегда оборудование включается одновременно.

Активная нагрузка

Нагревательные приборы, лампы накаливания характеризуются потреблением активной мощности, которая при расчетах полностью соответствует полной мощности. Подобные приборы вырабатывают тепло и свет. Они не содержат индуктивности и емкости. Активная нагрузка преобразовывает электроэнергию в свет и тепло.

Реактивная нагрузка

Содержит емкость и индуктивность:

  • электродвигатель;
  • пылесос;
  • кухонный комбайн;
  • бытовой инструмент.

То есть, все устройства, которые содержат электродвигатели. При расчете требует применения коэффициента. Так как ипотребляемая мощность будет больше, чем при реактивной нагрузке.

Запас мощности

При выборе мощности руководствуются тем, что нормальная работа обеспечивается при наличии запаса, не менее 30%. То есть, если мощность нагрузки составляет 3500 Вт, то мощность стабилизатора не менее 5000 Вт.

Запас мощности важен при пониженном напряжении сети. Чем ниже входное напряжение, тем сильнее снижается допустимая мощность нагрузки.

Диапазон стабилизируемого напряжения

Каждое устройство сохраняет работоспособность только в узком диапазоне напряжения. Допустимый диапазон различается в зависимости от типа используемого стабилизатора. Например, у электромеханических 180 – 240 В, а у инверторных 110 – 250 В.

Выход напряжения за указанные пределы вызывает срабатывание защиты и отключение устройства.

Точность стабилизации

Точность стабилизации – это способность прибора поддерживать выходное напряжение в заданных параметрах. Наилучшей точностью отличаются электромеханические и инверторные стабилизаторы.

Релейные или тиристорные имеют ступенчатый характер изменения выходного напряжения в пределах 5В. Такое изменение заметно при использовании некоторых типов осветительных приборов и выражается в скачках яркости.

Способ установки

В зависимости от требований и мощности, стабилизаторы устанавливаю несколькими способами:

  • на всю сеть;
  • на отдельные группы приборов;
  • на каждый потребитель.

Часто бывает так, что несколько маломощных стабилизаторов по стоимости оказываются выгоднее одного мощного. К этому добавляется еще и увеличение надежности.

Наличие информационного дисплея

Информационный дисплей на панели прибора — необходимый функциональный элемент, позволяющий визуально контролировать состояние параметров сети. На нем будет видно:

  • входящее и выходящее напряжение;
  • нагрузка;
  • предупреждение;
  • перегрузка;
  • перегрев.

Производитель

Аппаратура ведущих производителей надежна, но и, соответственно, дорога. Многие, желая сэкономить, приобретают продукцию неизвестных производителей по минимальной стоимости, хотя такой выбор отличается крайне низкой гарантией исправной работы. И даже сам может являться причиной, например — пожара.

Дополнительные функции и опции

Часто устройства оснащаются дополнительными функциями. Они повышают надежность и удобство эксплуатации.

Вольтметр и амперметр

Вольтметр — необходимое дополнительное устройство. По показаниям вольтметра судят о состоянии входного и выходного напряжений.

Реже встречается амперметр. При его наличии контролируется текущий ток нагрузки.

Возможность переключения задержки появления напряжения на выходе

Выдержка времени на подачу выходного напряжения повышает надежность работы, поскольку аварийные скачки напряжения, вызывающие срабатывание защиты, часто бывают многократными в течении короткого промежутка времени.

Такие скачки можно наблюдать во время ветра или грозы.

Режим «Байпас»

Режим «Байпас» или «Обход» служит для временного исключения стабилизатора из цепи. В таком случае входное напряжение сети поступает непосредственно на выход, минуя цепи стабилизации.

Вентилятор принудительного охлаждения

Устройства повышенной мощности содержат в конструкции элементы, которые нагреваются во время работы. В тиристорных устройствах это тиристоры, в инверторных – элементы входного выпрямителя и выходные ключи. Также нагреваются обмотки трансформатора.

С целью отвода излишнего тепла, стабилизаторы комплектуются вентиляторами обдува, которые создают поток воздуха внутри корпуса устройства.

Особенности установки и подключения

Стабилизаторы подключают в сеть питания в разрыв линии. При использовании устройства для стабилизации сети, его устанавливают после электросчетчика, а выход стабилизатора подключают к автоматам защиты.

Когда стабилизаторы устанавливают на несколько цепей, то ставят уже после автоматов защиты соответствующих цепей.

Можно устанавливать стабилизаторы непосредственно возле потребителей.

Подключение электрооборудования, связанное с работами на электропроводке, выполняют при отключенном питании.

Распространённые ошибки покупателей

Распространенной ошибкой при выборе является неправильное определение мощности. Часто встречаются ситуации, когда устанавливаемое устройство не в состоянии выдерживать ток нагрузки.

Устройства недобросовестных производителей в технических характеристиках имеют завышенные показатели мощности с целью увеличения спроса. Выбор устройства, установка, выполняются специалистами, имеющими необходимую квалификацию.

Электромеханический стабилизатор напряжения: особенности работы

Перед многими стабилизаторами напряжения обычно ставятся различные задачи. Некоторые предназначены для того, чтобы питать систему напряжения. Другие стабилизаторы предназначены, чтобы подключать к себе оргтехнику. Обычно выбор стабилизатора может зависеть от ряда факторов. Электромеханический стабилизатор напряжения считается дешевым вариантом.

В этой статье вы узнаете достоинства и недостатки этого стабилизатора напряжения. Благодаря статье вы сможете сделать правильный выбор.

Электромеханический стабилизатор и его достоинства

Если вы планируете использовать это устройство, тогда вам необходимо помнить, что к основным его преимуществам относят:

  1. Достаточно низкую цену.
  2. Высокую точность стабилизации.
  3. Плавность регулировки выходного напряжения.

Теперь необходимо рассмотреть каждое преимущество более детально. Благодаря этому вы точно сможете сложить общую картину. Если вам интересно, тогда читайте про стабилизатор напряжения своими руками.

Низкая цена

Если вы планируете использовать старинное устройство, тогда его цена будет минимальной. Современные электромеханические стабилизаторы имеют сервомоторы и высокоточные механизмы. Если в устройстве присутствуют эти элементы, тогда его цена значительно возрастет.

Электромеханические стабилизаторы значительно отличаются от релейного устройства. Здесь используются движущиеся элементы, которые со временем могут выходить и строя. Если у вас нет необходимого опыта, тогда необходимо нанимать мастера, который сможет устранить эту поломку.

Точность стабилизации

Это устройство обладает высокой точностью. Его показатели содержатся в районе 2-3%. Этот показатель считается стабильным. Именно поэтому на него следует обратить свое внимание во время выбора. Также устройство отлично подойдет для высокоточного оборудования.

Плавность регулировки

Это преимущество может потребоваться, если к вашему устройству подключено точное оборудование. Благодаря этой функции вы сможете самостоятельно отрегулировать плавность переходов. Для бытовых приборов лучше всего использовать другие виды стабилизаторов, так как они могут быстро выполнять переключение напряжения.

Недостатки устройства

Кроме, преимуществ вы также можете столкнуться и с недостатками. К основным недостаткам можно отнести:

  1. Наличие движущихся деталей.
  2. Шум.
  3. Низкий КПД.
  4. Низкая скорость реагирования.

Наличие движущихся деталей

Этот показатель может повлиять на работоспособность устройства. Его техническое обслуживание должно проводиться раз в год.

Во время эксплуатации в устройство может попадать пыль. Она будет оседать в щетках и может привести к искрению контакта. Именно поэтому, если вы желаете ликвидировать эту проблему, тогда вам необходимо проводить их замену.

Важно знать! Никогда нельзя использовать электромеханические стабилизаторы напряжения с газовым оборудованием. Искра от токоприемника может вызвать возгорание.

Шумность

Шумность электромеханического стабилизатора считается достаточно высокой. Это обусловлено их конструкцией и поэтому практически каждый человек может столкнуться с этим неудобством.

Если вы планируете выбрать современный электромеханический стабилизатор, тогда следует помнить, что эти устройства не имеют подобных проблем. Его корпус имеет хорошую звукоизоляцию, которая просто не пропускает шум. Чем больше мощности имеет устройство, тем больше шума будет поступать. Если вам интересно, тогда можете прочесть про тиристорный стабилизатор.

Низкий КПД

Этот показатель обусловлен тем, что устройство является электромеханическим. С одной стороны, этот показатель можно считать хорошим. Он расположился между релейным стабилизатором. Но все равно показатель считается решающим, так как многие люди желают получить хорошую экономию.

Скорость реагирования

Это устройство имеет низкую скорость реагирования. Этот недостаток считается наиболее главным. Эта цифра отличается от релейного устройства в 5 раз. Если в вашей сети произойдет перепад напряжения, тогда электромеханическому нормализатору потребуется 5 секунд, чтобы ликвидировать эту проблему.

Как видите, кроме, преимуществ в устройстве также присутствуют и недостатки. Они незначительны по сравнению с его низкой ценой.

Читайте также: какие бывают типы стабилизаторов?

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о