Стабилизаторы напряжения: виды, достоинства и недостатки

Порой напряжение в электросетях домов, промышленных объектов, офисов или коммерческой недвижимости не выдает стабильных показателей. Подключение электроприборов к источнику с возможными резкими перепадами чревато их поломками или выходом из строя. Решением проблемы может стать покупка стабилизатора напряжения. В статье расскажем об особенностях видов и назначении стабилизирующего оборудования.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения, и в каких ситуациях их использовать

Чаще всего владельцы домов и обслуживающие компании сталкиваются со следующими основными проблемами в сетях.

1. Резкое кратковременное снижение напряжения или провал. Провалы возникают как по техногенным или природным причинам, вследствие аварий, так и при появлении в сети мощного потребителя. Проблема более распространена в ближайшем пригороде или вблизи крупных производственных предприятий.

   Падение напряжения может привести к серьезным сбоям в электронике приборов и их отключению.

2. Постоянное повышенное или пониженное напряжение. Такого рода проблемы говорят о перегрузке в сети, износе системы или проблемах на стороне энергоснабжающей организации.

   Работа при далеком от норматива напряжении может повлечь быстрый износ электроники приборов.

3. Всплески напряжения. Резкий скачок влечет большую опасность для чувствительной электроники, при слишком большом перепаде детали просто могут сгореть.

Перебои с напряжением в источнике приводят как к незначительным последствиям вроде мигания света от ламп, так и могут стать причиной серьезных поломок и выхода из строя дорогостоящей электротехники.

Подобные проблемы на производстве, в торговле или офисной работе могут повлечь серьезные финансовые потери в связи с простоем сотрудников, приостановкой поставок и продаж.

Для того, чтобы не рисковать электрооборудованием в условиях скачков напряжения, его подключают через реле напряжения и сетевой фильтр. Они способны прервать работу устройств при опасном уровне напряжения, но не могут регулировать выходной показатель.

Когда постоянная подача электропитания играет решающую роль также прибегают к использованию генераторов со стандартными и силовыми разъемами, а также ИБП.

В случаях, когда существует риск повреждения оборудования от перепадов напряжения, его подключают через стабилизаторы.

Стабилизаторы способны изменять напряжение, приводя его к нормативному для электроприборов. Каждый отдельный стабилизатор имеет свой допустимый диапазон напряжения на входе, а итоговый показатель приводится к 220в или 380 вольт в зависимости от модели.

Стабилизаторы напряжения могут бороться с некачественным сигналом и импульсными помехами, при этом они удобны в использовании. Самый простой стабилизатор поместится в маленьком помещении, а благодаря цифровому дисплею работа устройства всегда будет под контролем.

Стабилизаторы напряжения по способу работы

Виды стабилизаторов напряжения имеют свои характерные технические особенности, которые делают их наиболее подходящими для определенных сфер использования и устройств. Далее дадим классификацию применяющихся в наше время стабилизирующих агрегатов.

Релейного типа

Заслуженная популярность релейных стабилизаторов напряжения на рынке обусловлена их универсальностью, невысокой ценой и множеством вариантов исполнения.

Внутри устройства обмотки переключаются при помощи реле, за счет чего и обеспечивается стабилизация. Обмоток или ступеней в конструкции разное количество, как правило, от 4 до 9.

Управление переключением обмоток происходит при помощи микропроцессора. Никакой механической регулировки не требуется, настройка нужного напряжения происходит автоматическим способом. Плата определяет значение входного тока и запускает процесс подключения нужного для стабилизации числа обмоток. Чем выше число витков, тем более плавно идет процесс обработки сигнала.

Плюсы

1. Приборы релейного типа при качественном исполнении не создают сетевых высокочастотных помех и не искажают чистоту сигнала, не оказывают негативного влияния на электрические узлы техники.
2. Отличаются широким диапазоном ограничения входных показателей, который покрывает наиболее частые характерные для бытовых условий перепады.
3. Быстро срабатывают при изменении сигнала, поэтому способны снизить риск поломок и уберечь от неполадок чувствительные приборы.
4. Устойчивы к перегрузкам и могут работать даже в режиме отсутствия нагрузки.
5. Релейные модели не теряют своих характеристик даже в сильные морозы. Морозостойкие модели можно устанавливать в щиток на улице или в плохо отапливаемых и неотапливаемых пространствах вроде подвалов и чердаков.
6. Благодаря простоте стабилизирующего механизма стоимость релейных стабилизаторов получается вполне доступной для широкого потребителя.
7. Длительный срок использования.
8. Универсальность релейных стабилизаторов напряжения дает возможность применять их для котлов отопления, телевизоров, холодильников, стиральных машин, микроволновых печей, систем освещения, особенно чувствительной электротехники.
9. Дешевле многих других типов стабилизаторов напряжения.

Минусы

1. У релейных стабилизирующих устройств один из самых низких показателей точности. Отклонение может достигать 10%. По этой причине для особенно требовательной техники они не подойдут.
2. В процессе переключения обмоток реле устройство издает характерные щелчки. Если перепады в сети дома – частое явление, то стабилизатор напряжения стоит размещать дальше от жилых комнат.
3. Из-за ступенчатого принципа работы переключающего реле могут возникать неполадки в работе ламп накаливания и галогенных осветителей.
4. Если реле будет не надлежащего качества, возможны сетевые помехи.
5. Не способны выровнять сигнал.

Электромеханического типа

Выбор стабилизатора напряжения во многом зависит от оборудования, которое к нему будет подключаться. Если для техники даже минимальные отклонения от нормы нежелательны, то лучше не рисковать и сделать выбор в пользу устройств с наиболее точной стабилизацией. К таким из наиболее простых вариантов относятся электромеханические стабилизаторы.

В них при помощи электродвигателя происходит движение щетки по катушке. Двигатель в стабилизаторах такого типа называют сервоприводом, поэтому в каталогах можно вместо “электромеханический” встретить название “сервоприводный” стабилизатор напряжения.

При помощи блока управления происходит анализ поступившего на стабилизатор напряжения. Далее сигнал идет на двигатель, который запускается и начинает перемещать щетку. Когда напряжение нормализовано, блок управления подает соответствующий сигнал и работа механизма прекращается.

Плюсы

1. Основное достоинство электромеханических стабилизаторов напряжения в плавности настройки. Нет резких переключений и щелчков в отличие от релейных.
2. Также модели с сервоприводом относятся к наиболее высокоточным.
3. Устойчивость к продолжительной работе и высоким нагрузкам.
4. Оборудование допускает работу с низкими и высокими значениями напряжения, что подтверждает их универсальность для разных сетей.

Минусы

1. Электромеханические стабилизаторы, невзирая на явные преимущества, уже считают устаревшим типом устройств. Связано это прежде всего с требовательностью техники к скорости срабатывания стабилизатора напряжения. Например, для компьютеров длительный процесс стабилизации чреват сгоранием контактов и платы, если напряжение поднимется до критического показателя.
2. Вторым фактором, влияющим на убывающую популярность сервоприводных стабов, является отсутствие морозоустойчивых свойств. Запуск оборудования в условиях минусовых температур будет сложнее, а при медленной скорости реагирования использование его будет и вовсе неэффективным.
3. Ну и наиболее явным недостатком выступает наличие щеточного механизма. Если прибор будет запускаться слишком часто, сильно подвижная щетка быстро износится.

Симисторного и тиристорного типа

Симисторный и тиристорный типы стабилизаторов напряжения объединяют под общим названием “электронные”.

Здесь также, как и в других типах стабилизаторов, ступенчато идет переключение обмоток, но при помощи полупроводниковых ключей – тиристоров и симисторов. Принцип работы очень похож на работу релейных устройств, но управление происходит при помощи электроники автоматически.

Плюсы

1. Растущую популярность электронных устройств объясняет их быстродействие. реакция на изменения напряжения происходит за мельчайшие доли секунды.
2. Стабилизирующие устройства хорошо справляются с предотвращением электрических помех и поддерживают стабильную работу подключенных приборов.
3. Несмотря на “близкое родство” с релейными аппаратами, тиристорные и симисторные не издают щелчков. Это является достоинством в условиях жилых домов и офисов.
4. Электронные стабилизаторы проявляют высокую устойчивость при возникновении реактивных токов.
5. Модели с тиристорами и симисторами очень морозостойки, а в сочетании с минимальным шумом при работе это значительно увеличивает количество вариантов установки.

Минусы

1. Сложность ремонта из-за износа щеток.
2. Приличная стоимость.
3. Не очень хорошо переносят работу на высоких пусковых токах.

Инверторного типа

Какой тип стабилизаторов напряжения лучше для дома, офиса, производства или любого другого объекта, когда требуется мгновенная реакция на скачки?

По многим параметрам сейчас все предшествующие виды стабилизаторов превосходят инверторные модели. И несмотря на то, что их производством занимается небольшое количество отечественных брендов, приборы не теряют свою важность во многих сферах.

Напряжение в инверторных стабилизаторах, как и в инверторах, проходит двойное преобразование: постоянный ток переходит в переменный, а потом снова в постоянный со стабилизированной частотой и напряжением.

Плюсы

1. Изделия выдают фактически нулевую погрешность при стабилизации.
2. Скорость реакции у инверторных стабилизаторов мгновенная. Технология стабилизации позволяет быстро настраивать нужный для оборудования показатель, без малейшего риска сбоев в электронике.
3. Неоспоримым преимуществом инверторных стабилизаторов является самый большой диапазон значений, в рамках которого происходят преобразования. Например, для однофазных приборов работа активируется при 90 В, а максимальный порог подходит к 310 В.
4. Немногие стабилизаторы способны не только преобразовать напряжение, но и помогать добиваться чистой синусоиды, исправляя возникающие искажения. К таким как раз и относятся инверторные приборы.
5. Долговечность.

Минусы

1. “Ложкой дегтя” в столь совершенных на первый взгляд стабилизаторах является относительно небольшой коэффициент полезного действия.
2. Система инверторных стабилизаторов, хотя и невероятно отточена и долговечна, но в случае поломки заставит пользователя обходить мастерские в поисках лучшей стоимости обслуживания. Ремонт стабов будет стоить ощутимо дороже аналогов.
3. Покупка инверторного стабилизатора будет еще долго вспоминаться как отличное решение, но на такое “решение” готовы раскошелиться далеко не все. Дорогостоящий стабилизатор в условиях загородного или частного дома или дачи будет просто нерентабелен.

Феррорезонансного типа

Какие существуют стабилизаторы напряжения помимо самых продаваемых на текущий момент? Феррорезонансные и ферромагнитные стабилизаторы использовались длительное время, но уже теряют свою актуальность на фоне аналогов.

Конструкция в них включает трансформатор и конденсатор. В одном дросселе присутствует насыщенный сердечник, в другом – нет. Показатели напряжения меняются благодаря подбору нужных характеристик в системе дросселей и конденсатора.

Плюсы

1. Феррорезонансные модели быстро реагируют на поступающее напряжение и также быстро производят стабилизацию.
2. Благодаря использованию износостойких комплектующих и принципу действия такие стабы могут эксплуатироваться длительное время.
3. Стабилизация осуществляется в широком диапазоне.

Минусы

1. Из-за большого количества металлов в конструкции прибор был очень дорогим. Поэтому такое оборудование было распространено преимущественно на советском производстве.
2. Установить ферромагнитный стаб в доме помешала бы и его высокая шумность, незаметным он точно не будет.
3. У устройств достаточно низкий КПД, при этом они сильно нагреваются.
4. Низкая перегрузочная способность делает магнитные аппараты не особенно эффективными в условиях современных сетей электроснабжения.

Отдельно стоят приборы гибридного типа, так называемые комбинированные модели. Они сочетают в себе элементы конструкции других приборов. В частности, есть гибрид электромеханического и релейного стабилизаторов напряжения. Они сочетают плавность щеточного переключения и скорость реакции реле на выход напряжения за пределы норматива.

Таблица с основными особенностями видов стабилизаторов напряжения

Какие бывают стабилизаторы напряжения по особенностям работы, мы обозначили. Теперь представим их по критериям в сводной таблице.

Стабилизаторы напряжения по напряжению

При повышенном и пониженном напряжении одинаково могут пострадать, как и различные бытовые приборы от нескольких сотен вт, так и промышленные машины высокой потребляемой мощности.

Разница между первым и вторым заключается в напряжении питающей сети. Поскольку есть необходимость защитить бытовое и производственное оборудование, на рынке есть стабилизаторы напряжения для однофазных и трехфазных сетей.

Однофазные

Поддерживают напряжение в заданном диапазоне от 210 до 230 В. Выбрать однофазный стабилизатор напряжения можно для жилого дома, офисного здания, малого производства. Однофазники помогают обеспечить защиту от коротких замыканий и возникающих вследствие них пожаров. Стабилизаторы можно использовать с любым подходящим однофазным оборудованием. Можно купить стабилизатор для одного устройства, например, для сварочного аппарата, или подключить к нему всю технику.

Трехфазные

Если в вашем доме есть высокомощное оборудование вроде насосов, систем кондиционирования или эл плит, то в такой ситуации подойдет только трехфазный стабилизатор. Также нередко, что к дому также проведена трехфазная сеть.

Прибор может оснащаться как единым боком на три фазы, так и тремя блоками по одной фазе. К отдельной фазе можно подключать и однофазное оборудование, а использование трехфазного стаба на весь дом поможет защитить от сбоев технику с любой фазностью.

Стабилизаторы напряжения по способу установки

Какие бывают стабилизаторы напряжения по способу размещения? В классическом формате существует три варианта, из которых можно выбрать наиболее удобный в текущей ситуации.

Настенные

Весьма популярный формат, особенно в небольших пространствах. Корпус навесных устройств часто делают плоским в целях экономии полезного пространства, он может быть ориентирован в горизонтальном и вертикальном формате. Крепления для подвешивания стабилизатора обычно расположены в задней части корпуса: это кронштейн или разъемы под дюбель-гвозди. Настенные стабилизаторы часто устанавливают вблизи конкретных подключенных устройств.

Напольные

Если пространство позволяет установить прибор побольше, то можно выбрать напольный стабилизатор напряжения. Разновидности установки таких стабилизаторов обычно две – непосредственно на пол или на какую-либо подставку.

Напольные модели защищает металлический шкаф, который крепится к ножкам или колесикам. Второй вариант очень хорош для мастерских или иных ситуаций, когда стабилизатор приходится часто перемещать. А перемещать их не так-то просто, поскольку вес у конструкций немалый.

Настольные

Очень компактные модели, которые чаще выбирают для защиты одного устройства. Бывают стабилизаторы с несколькими розетками, к которым подключают расположенную поблизости технику. Самые маленькие стабилизаторы используют в коттеджах, квартирах и домах с маломощных приборов.

Настольные стабилизаторы можно использовать на постоянном месте установки или переносить. Габариты и вес это вполне позволяют. Помимо этого, у некоторых моделей есть ручка.

Стабилизаторы напряжения по типу охлаждения

Охлаждение в стабилизаторах напряжения наиболее важно, когда прибор работает постоянно. Значимые части охлаждаются посредством естественной конвекции или принудительным способом.

Принудительное

В системах с принудительным охлаждением работает один или несколько производительных кулеров. Скорость их вращения может обусловливаться интенсивностью работы стабилизатора, так удается не тратить энергию впустую.

Естественное

Естественное охлаждение предполагает наличие на корпусе прорезей, через которые поступает и выходит воздух из внешней среды. Кроме отсутствия затрат электроэнергии и снижения шума при естественном охлаждении внутрь корпуса попадает меньше пыли, чем при принудительном.

Выбор типа стабилизатора

Виды и типы стабилизаторов напряжения мы разобрали подробно. Теперь как выбрать тип стабилизатора напряжения и какие еще свойства оборудования стоит учитывать при планировании покупки?

1. Тип сети. В зависимости от особенностей подключаемой техники и сетей в доме выбирают однофазный или трехфазный стабилизатор.
2. Способ установки. Здесь можно выбрать тот формат, который будет наиболее удобным с точки зрения свободного пространства и расположения подключаемой техники. Стабилизаторы можно ставить на пол, на стол, переносить с места на место или подвешивать на стену, рейку или в щиток.
3. Мощность. При выборе мощности стабилизатора напряжения есть два момента: учет мощности всех подключаемых приборов, активная и реактивная мощность. Когда владелец дома приобретает стабилизатор, то надеется на то, что прибор без труда возьмет на себя все желаемое оборудование. Чтобы ситуация сложилась именно таким образом, не стоит выбирать стабилизатор впритык по мощности.

   Если просто суммировать мощность всех подключаемых единиц техники и купить под нее стаб, то на длительную бесперебойную службу стабилизирующего оборудования можно не рассчитывать. В попытках “потянуть” всю подключенную технику прибор будет работать фактически на износ. И в случае дальнейших покупок подключить к нему что-то еще уже будет невозможно.

   Конечно, стоит покупать стабилизатор на перспективу, но и выбирать большой запас тоже не стоит. Достаточно будет подобрать модель с запасом 20-30% от суммы всех подключаемых устройств.

   Второй момент – это подключение техники с электродвигателем и без него. Как известно, приборы с электродвигателем нередко на старте работы нуждаются в больших токах, чем используют впоследствии. Эти токи могут превышать стандартное потребление в несколько раз. Поэтому при расчете мощности стоит уделить внимание реактивной мощности приборов.

4. Диапазон напряжения. Определить необходимый диапазон напряжения можно при помощи измерений напряжения в розетках вольтметром или мультиметром. Фиксировать показатели лучше в течение нескольких дней, с учетом будней и выходных, в часы максимальной и минимальной нагрузки на электросеть в течение дня.

   При покупке можно ориентироваться по наибольшей и наименьшей границах получившегося диапазона.

5. Чистота сигнала. Благоприятно на работу электроприборов влияет синусоидальная волна. Если в доме есть техника наиболее чувствительная к колебаниям, то стоит отдать предпочтение аппаратам, в которых есть опция “чистая синусоида”.