релейный стабилизатор напряжения принцип работы

Содержание

Особенности работы

Принцип работы очень прост, однако на практике это сопровождается особенностями. В первую очередь следует отметить, что для выравнивания тока происходит подключение определенного количества обмоток. Оно является последовательным.

В результате ток регулируется ступенчато.

Это означает то, что при подключении одной обмотки, выходные вольты увеличиваются или уменьшаются на определенную величину. Однако их уровень еще не соответствует норме. Далее срабатывают реле еще на нескольких обмотках и выходные вольты соответствуют требуемой величине.

Как работает релейный стабилизатор

Такое последовательное срабатывание является причиной появления дополнительных скачков на выходе из стабилизатора.

Здесь стоит сказать и том, что большинство таких стабилизаторов имеет трансформаторы с четырьмя обмотками. Подключение одной из них приводит к увеличению или уменьшению величины напряжения на выходе на 20-25 вольт.

Так, если количество вольт на входе было равным цифре 191, то произойдет подключение обмотки, благодаря работе которой на выходе будет 229 вольт. Выходные вольты не являются равными цифре 220 потому, что уровень погрешности релейных стабилизаторов в среднем равняется 8-ми процентам.

Далее при росте входных вольт параллельно будут расти и выходные. Рост выходных вольт прекратится тогда, когда на входе будет 200 вольт. В это время сработает реле, которое подключит другую обмотку и предыдущие 237 вольт падают до цифры 218.

Если количество вольт на входе поднимется до 210-ти, то снова сработает реле и подключится иная обмотка. На выходе уже будет 230 вольт. По сути дела релейный стабилизатор напряжения однофазный переключает обмотки достаточно быстро и эти импульсные скачки не является очень заметными.

Их заметность возрастает с ростом величины скачков входного тока. Во время таких ситуаций можно заметить, как мигают лампы накаливания, и как изменяется уровень освещенности комнаты или помещения.

Конечно, такая особенность работы этого стабилизатора может стать причиной выхода из строя высокоточного оборудования. Собственно из-за этой особенности релейные устройства не могут использоваться во всех сферах.

Полезный совет: при покупке и проверке релейных стабилизаторов следует обращать внимание на дисплей, на котором отмечается выходное количество вольт

Цифровое табло стабилизатора

Анализируя принцип работы стабилизатора напряжения, который является релейным, становится понятно, что постоянная подача им 220-ти вольт на выходе является практически невозможной. Если во время проверки дисплей постоянно показывает выходное число вольт, равное 220, то следует задуматься над качеством этого прибора и добросовестностью производителя.

Очень часто недобросовестные производители размещаются светодиоды таким образом, что они образуют вышеупомянутую цифру. Следует знать, что для релейных приборов нормой является выдача от 203-х до 237-ми вольт.

Хочется отметить еще на одном факте. Стабилизатор напряжения, тип которого является релейным, может характеризоваться таким уровнем точности, который равняется не вышеупомянутым восьми процентам, а пяти.

В этом случае он имеет большее количество обмоток. В общем, их может быть до девяти.

Здесь четко проявляется зависимость: чем больше ступеней переключения (т.е. обмоток), тем более точным, а также более дорогим является стабилизатор. Однако с ростом точности стабилизации падает скорость реакции на скачки тока в сети.

То есть, когда точность характеризуется 8 процентами, то стабилизатор может добавить/вычесть 250 вольт в секунду. При точности в 5 процентов скорость работы равняется 180-ти В/сек.

В среднем для стабилизации тока этот прибор релейного типа тратит до 0,15 сек., хотя производители отмечают о меньшем промежутке времени. Стабилизаторы напряжения для дома релейные могут прекращать подачу выходного тока.

Это происходит тогда, когда число вольт на входе является минимально допустимым или меньше этого уровня и наоборот. После того, как оно возвращается в допустимые пределы, происходит автоматическое включение.

Однако ток на выходе появляется только через 6 секунд. Причиной такого поведения стабилизатора являются опасные переходные процессы.

Виды стабилизаторов напряжения

Релейные стабилизаторы напряжения

Релейные стабилизаторы получили наиболее широкое распространение из-за оптимального соотношения необходимых параметров и цены. Они имеют быстродействие от 0,2 до 0,5 с в зависимости от применяемых реле и величины скачка входного напряжения.

Из минусов – при переключении реле происходит скачок напряжения (5-15 Вольт в зависимости от количества ступеней переключения). Для техники это не существенно и безопасно, но свет будет моргать.

Поэтому при переключении стабилизатора может наблюдаться небольшое мигание лампочек накаливания. Схема релейного стабилизатора условно представлена ниже.

Релейный стабилизатор напряжения. Схема функциональная

Как и все современные стабилизаторы напряжения его основу составляет силовой трансформатор и электронный блок. Электронный блок релейного стабилизатора напряжения представляет собой микроконтроллер, в котором происходит анализ входного и выходного напряжения и вырабатываются сигналы для управления ключами или силовыми реле стабилизатора.

При формировании управляющего напряжения микроконтроллер учитывает время срабатывания ключей и силовых реле. Это позволяет производить переключения практически без разрывов. В результате форма напряжения на выходе релейного стабилизатора повторяет форму на входе.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Другое название – стабилизаторы с сервоприводом, или автотрансформаторные.

Принцип их действия следующий: плата управления анализирует входное напряжение, и в зависимости от ситуации передает сигнал на сервомотор, расположенный внутри тороидальной катушки и это мотор передвигает на необходимое количество витков токосъемную щетку.

Электромеханический стабилизатор напряжения. Упрощенная схема

Такой принцип действия обеспечивают более высокую точность стабилизации (2-3%, по сравнению с релейными 5-8%).

Но скорость движения щетки ограничена возможностями мотора, чаще всего скорость добавления 10-15 Вольт/сек. При скачках напряжения на 30-40 Вольт, приборы могут оказаться под опасным напряжением на несколько секунд.

Популярные статьи Триод

И еще стоит обратить внимание, у некоторых производителей, мотор сам питается от входного напряжения и поэтому когда происходит сильная просадка напряжения ему просто не хватает питания и происходит “зависание” стабилизатора. Но для света, это оптимальный выбор, свет хоть и будет “проседать” при скачках напряжения но не так сильно как у релейного и более мягко

Такой тип стабилизатора рекомендован в сети, где напряжение стабильно занижено или завышено, и нет резких скачков.

Тиристорные (симисторные) стабилизаторы напряжения

Принцип их работы основывается на автоматическом переключении секций (обмоток) автотрансформатора (или трансформатора) с помощью силовых ключей – тиристоров. Чем-то этот тип похож на релейные стабилизаторы, но в отличие от них не имеют контактной группы, имеют намного больше ступеней стабилизации и большую точность – от 2% до 5%.

Симисторный стабилизатор напряжения. Упрощенная схема

На схеме видно, что отводы трансформатора переключаются симисторами, и выходное напряжение меняется практически мгновенно – не более 0,1 с.

Комфорт использования такого стабилизатора виден сразу – тишина в доме гарантирована.

Наибольшим минусом данного типа стабилизаторов напряжения – высокая цена.

Типы стабилизаторов

В зависимости от принципа действия, стабилизаторы осуществляют нормализацию напряжения разными способами.

В бытовых условиях применяются следующие типы однофазных стабилизаторов:

Сервоприводные;
Релейные;
Тиристорные.

Сервоприводный

Стабилизатор напряжения с сервоприводом представляет собой обычный автотрансформатор с механической регулировкой напряжения. По обмотке трансформатора перемещается скользящий контакт, закреплённый на роторе серводвигателя. Величину угла поворота ротора задаёт схема контроля напряжения. При низком напряжении трансформатор работает как повышающий, а при высоком напряжении как понижающий. В результате на выходных клеммах устройства получается напряжение точно соответствующее номинальному – 220В.

Устройство стоит недорого и обеспечивает высокую точность установки. Основным недостатком электромеханического стабилизатора является его низкая скорость отработки скачков напряжения и шум от работы серводвигателя. Из-за того, что щётки загрязняются, срабатываются и обгорают, такой стабилизатор требует регулярного технического обслуживания.

Релейный

Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции автотрансформатор. Но вместо плавной регулировки напряжения, это устройство может обеспечить только дискретное изменение напряжения на выходе. Это обусловлено особенностью конструкции. Изменение напряжения на выходе, осуществляется переключением обмоток трансформатора с помощью реле. Причём, чем большее количество реле используется в схеме устройства, тем большую точность можно получить. Несмотря на это добиться идеальной точности с помощью такого устройства, практически невозможно. К достоинствам прибора релейного типа можно отнести хорошую скорость реакции на изменения входного напряжения, а недостатком его является малая точность и щелчки реле во время работы.

Тиристорный

Принцип работы полупроводниковых стабилизаторов основан на переключении обмоток трансформатора с помощью ключей, которые выполнены не на реле, а на полупроводниковых многослойных приборах – тиристорах или симисторах. Однофазный тиристорный стабилизатор напряжения обладает минимальным временем переключения, способен выдерживать большие токи и сам потребляет мало энергии из-за отсутствия индуктивных нагрузок, таких как обмотки трансформатора или катушки реле. Тиристорные стабилизаторы рекомендуются для стабилизации напряжения при подключении особо чувствительной техники, например, для газовых котлов.

Устройство может работать при отрицательных температурах, поэтому используется в неотапливаемом помещении. Разновидностью электронного стабилизатора является однофазный симисторный стабилизатор напряжения. В отличие от тиристора, этот симметричный полупроводниковый прибор пропускает ток в двух направлениях, поэтому для построения электронного ключа требуется один симистор, заменяющий два тиристора. Достоинства прибора – малые габариты бесшумность и высокая скорость переключения. Основной недостаток симисторного прибора – это неспособность выдерживать броски напряжения, что ограничивает его применение при работе с реактивной нагрузкой.

Это интересно: Зачем нужен стабилизатор напряжения?

Особенности работы

В результате ток регулируется ступенчато.

Как работает релейный стабилизатор

Популярные статьи Дежурное освещение

Цифровое табло стабилизатора

В этом случае он имеет большее количество обмоток. В общем, их может быть до девяти.

Стабилизатор напряжения

Стабилизаторы напряжения обеспечивают стабильное напряжение 220В для питания бытовых электроприборов. Они сглаживают колебания питающего напряжения, выдавая на выходе стабильное напряжение 220В. При снижении напряжения ниже 160В или превышении напряжения выше значения 280В, стабилизаторы отключаются от внешней питающей сети и обесточивают внутренних потребителей. Тем самым предохраняя электроприборы от выхода из строя.

Такие электроприборы, как аудио- и видеотехника очень чувствительны к отклонениям питающего напряжения. Подключенное через стабилизаторы напряжения оборудование гарантированно остается работоспособным при любых колебаниях напряжения.

Стабилизаторы напряжения устраняют мерцание электрических лампочек. Это существенно продлевает срок их службы, а так же благотворно сказывается на вашем зрении.

На какие характеристики нужно смотреть при выборе стабилизатора напряжения

Тип. Стабилизаторы напряжения, в зависимости от основных принципов работы, можно разделить на несколько типов:

релейные — одни из самых доступных устройств на рынке, которые небольшую точность выходного напряжения компенсируют высокой скоростью работы и широким диапазоном напряжений;
электромеханические — более точные, но не такие быстрые и адаптивные, как релейные аналоги;
гибридные (комбинированные) — эти стабилизаторы напряжения сочетают достоинства релейных и электромеханических устройств;
электродинамические — следующий этап эволюции электромеханических стабилизаторов: точные, надёжные и дорогие;
электронные — тоже далеко не самые дешёвые, но однозначно одни из самых удобных, точных и быстрых стабилизаторов;
инверторные — стабилизаторы, которые считаются наиболее современными и отличаются широким диапазоном рабочих напряжений, малыми погрешностями и очень низкими задержками в работе — за счёт, разумеется, высокой цены.

Фазность. Как правило, в городских квартирах используется однофазная электрическая разводка, а вот для питания частных домов и промышленного оборудования нередко применяют трёхфазную, которая позволяет использовать напряжение не 220, а 380 вольт. Стабилизатор с неподходящей фазностью просто не будет работать, так что этот момент обязательно нужно иметь в виду при выборе.

Мощность. Едва ли не самый важный параметр при выборе стабилизатора напряжения. Если его мощности не хватит для обслуживания всех потребителей, то стабилизатор откажет. Соответственно, потребляемая мощность должна соответствовать возможностям прибора (плюс желательно добавить ещё 20-30% — на всякий случай).

Важный аспект: мощность может быть не только активной, но и реактивной. Высокий пусковой ток, который отличает устройства с электродвигателями, типа пылесосов и электромясорубок, может вывести стабилизатор из строя. Для таких реактивных потребителей в расчёт стоит брать не только активную мощность, измеряемую в ваттах, но и полную мощность — в вольт-амперах. Чтобы вычислить последнюю, необходимо активную мощность разделить на специальный коэффициент, указанный в паспорте устройства (для простоты его можно принять равным 0,7 или 0,8).

Точность стабилизации. Высокая точность стабилизации означает, что стабилизатор будет выдавать напряжение, как можно более близкое к эталонным 220 В. Для устройств разных типов точность может колебаться в пределах 2-10%.

Скорость стабилизации. Обычно она составляет от 5 до 20 мс — в зависимости от типа и особенностей конкретного устройства. Разумеется, чем быстрее стабилизатор будет реагировать на скачки напряжения, тем лучше.

Рабочий и предельный диапазон напряжений. Возможности стабилизаторов не безграничны: они способны привести в норму только напряжение определённых уровней

Причём предельные, пиковые значения аппараты выдерживают совсем недолго, поэтому обращать внимание стоит именно на диапазон рабочих напряжений, с которыми стабилизатору будет справляться легче

Индикация. Желательно, чтобы стабилизатор был оснащён ЖК-дисплеем, который будет передавать показания вольтметра (по возможности — не только на выходе, но и на входе). Однако в самых простых моделях вместо экранов используют светодиодную индикацию. Это не так информативно, зато дёшево и надёжно.

Установка. Стабилизаторы могут размещаться на полу, на стене или устанавливаться в специальные стойки.

Походы к выбору стабилизатора

Перечень параметров, по которым выбирают стабилизаторы, обязательно включает:

мощность нагрузки или отдаваемый номинальный ток;
выходное напряжение;
тип сети (однофазная – трехфазная).

Большую помощь окажет информация о стабильности сети, уровне импульсных помех в ней.

При определении номинальной мощности суммируют мощности всех потребителей защищаемой сети. Для оценки мощности номинальной нагрузки токовую нагрузочную способность входного автомата умножают на 220 В.

При прочих равных условиях выбирают однофазные модели линейных стабилизаторов, учитывают, что модульные конструкции более удобны в обслуживании.

Учитывают эстетические параметры и количество выходных розеток, рисунок 5.

Рис.5. Вариант исполнения однофазного стабилизатора

Окончательный выбор целесообразно выполнять с учетом производителя и места изготовления. Для определения качества техники юго-восточного производства, выпускаемой без контроля со стороны ведущих западных компаний, имеет смысл изучить профильные форумы. Такой подход позволяет сделать адекватный вывод о качестве прибора.

Кроме технических параметров обязательно принимают во внимание доступность сервисного обслуживания. Следует учесть, что в продаже имеется большой выбор 220-вольтовых однофазных и 380-вольтовых трехфазных устройств

Стабилизаторы с широким диапазоном регулировки и выходным напряжением других номиналов часто поставляются под заказ

Следует учесть, что в продаже имеется большой выбор 220-вольтовых однофазных и 380-вольтовых трехфазных устройств. Стабилизаторы с широким диапазоном регулировки и выходным напряжением других номиналов часто поставляются под заказ.

Заключение.

Промышленность выпускает широкую гамму бытовых стабилизаторов напряжения, что позволяет произвести выбор конкретной модели устройства с учетом конкретной области применения.

Массовый характер рынка стабилизаторов определяет большое количество работающих на нем производящих предприятий, предлагающих свою продукцию через партнерскую сеть. Поэтому перед покупкой следует выполнить тщательный многокритериальный отбор продукта.

Советы по выбору стабилизатора

При выборе учитывайте следующие факторы:

Модель стабилизатора по числу фаз сети. Если в вашей трехфазной сети работают 1-фазные устройства, то для защиты от перепадов напряжения лучше применять три отдельных однофазных стабилизатора.
Мощность прибора. При определении этого параметра нужно учесть, что некоторые устройства имеют асинхронные двигатели, у которых высокие пусковые токи.
Точность стабилизации для защиты бытовых устройств, его быстродействие.
Наличие вспомогательных функций.
Условия работы прибора.
При выборе прибора необходимо учесть схему разводки проводов цепи питания.

Сравнение релейного и тиристорного стабилизатора

Какие бывают стабилизаторы

Стабилизация напряжения может быть реализована различными способами.

По конструкции стабилизирующие устройства можно разделить на две группы:

Электромеханические устройства;
Электронные устройства;

К первой группе относятся стабилизаторы с серводвигателем. Ко второй группе относятся следующие приборы:

Релейные стабилизаторы;
Устройства на полупроводниковых ключах (тиристоры, симисторы);
Приборы с двойным преобразованием;
Феррорезонансные стабилизаторы.

Каждое устройство обладает определёнными достоинствами и недостатками. Они хорошо заметны при сравнении технических параметров, поэтому для выбора конкретной модели нужно знать принцип работы каждого стабилизатора для дачи или дома.

Стабилизатор с релейным переключением

Если напряжение сети отклонилось от номинала на определённую величину, контроллер через транзисторный ключ включает реле. Оно своими контактами изменяет коэффициент трансформации, то есть переключает вторичную обмотку на повышение или понижение. В результате напряжение на выходе постоянно удерживается в допуске, но оно никогда не будет равно 220В, поскольку, переключая секции обмотки, устройство допускает ступенчатое, а не плавное изменение напряжения. Но чем большее количество реле применяется в схеме устройства, тем выше его точность.

Релейный стабилизатор обладает следующими положительными качествами:

Хорошая скорость переключения;
Большой интервал входных напряжений;
Неискажённая форма напряжения;
Доступная цена.

Недостатки релейного устройства:

Ступенчатое переключение;
Низкая точность;
Шум при работе;
Возможное подгорание контактов.

Релейные стабилизаторы так же имеют ограничение по мощности, что определяется невозможностью контактов реле коммутировать слишком большие токи.

Выбор производителя

При выборе стабилизатора напряжения также обращайте внимание на производителя. Например, много стабилизаторов напряжения якобы отечественных марок производятся в Китае, и имеют завышенные показатели, отличающиеся от реальности

Но есть и те, которые отличаются своей надежностью и хорошим сроком службы. В качестве положительного примера можно привести стабилизаторы от компании «Энергия», которые пользуются большой популярностью среди покупателей, и имеют множество положительных отзывов, которые легко можно найти на страницах в интернете. Весь ассортимент вы можете найти на сайте официального представителя компании по этой ссылке.

Стабилизатор с серводвигателем

Электромеханический стабилизатор напряжения так же, как и релейный, работает с использованием силового трансформатора. В устройстве имеется плата контроля, но она управляет регулировкой не с помощью реле, а выбирает угол поворота серводвигателя. На его оси установлена каретка с угольным роликом или щёткой, которая перемещается по обмотке силового трансформатора. Пропорционально углу поворота изменяется напряжение на выходе.

Устройство обеспечивает очень точную установку выходного напряжения, но скорость выравнивания напряжения очень низкая. Приведем небольшой пример. Если напряжение сети будет меньше определённого предела, импульсный блок питания персонального компьютера может на доли секунды отключиться и пока серводвигатель перемещает контакт чтобы повысить напряжение, компьютер уйдёт в перезагрузку. Таким образом, можно потерять важные данные.

Главным недостатком электромеханического стабилизатора считается необходимость регулярного обслуживания. Пыль и грязь, попадающие под движущийся контакт, могут подгорать или вызывать появление искр, поэтому электромеханические стабилизаторы нельзя применять там, где используется газовое оборудование.

К преимуществам сервоприводного стабилизатора можно отнести следующие параметры:

Высокая точность установки;
Большой интервал входных напряжений;
Низкая цена.

Но критичные особенности сервоприводных стабилизаторов – медленное выравнивание напряжения, шум при работе и необходимость регулярного обслуживания, существенно снижают область их применения.