Виды стабилизаторов напряжения: полный гайд по выбору электротехники

В современных условиях непрерывного технологического прогресса появляются новейшие разработки, способные справиться с нестабильным напряжением в сети и надёжно защитить любое оборудование. Однако большинство модернизаций сегодняшнего дня не меняют главных принципов работы такого оборудования, как стабилизатор напряжения.

Регуляторы напряжения способны надёжно защитить как бытовое, так и промышленное оборудование. Их работа особенно важна для высокоточных и дорогостоящих приборов. В зависимости от конструкции и способа использования стабилизаторы разделяют на несколько типов. Классификация выравнивателей напряжения может осуществляться по способу стабилизации, применению, мощности и другим параметрам. Поэтому в этой статье мы постараемся максимально подробно рассказать о разных видах стабилизаторов напряжения и их особенностях.

Виды стабилизаторов по типу электросети

Существуют однофазные и трёхфазные системы питания. Однофазная система в основном применяется для квартир и частных домов. Трёхфазная система также может использоваться для частных домов, хотя в основном она рассчитана на промышленные объекты, в которых применяется трехфазное оборудование.

Регулятор напряжения может быть однофазным (рассчитан на одну фазу) и трёхфазным (рассчитан на три фазы). Однофазные стабилизаторы более популярны, ведь они дешевле трёхфазных и также могут применяться для трёхфазной системы электроснабжения — по одному стабилизатору на каждую фазу. При выходе из строя одного из них другие продолжают работать. Ремонт такой техники также будет проще и дешевле.

Однако существуют и трёхфазные стабилизаторы для промышленных объектов — надёжная защита оборудования с высокоточной регулировкой выходного напряжения, дополнительными функциями и большой мощностью. Если вы выбираете именно трёхфазный стабилизатор для предприятия, то на сайте Электро100 обратите внимание на таких производителей, как Укртехнология, Элекс и Прочан. Продукция этих украинских производителей известна на рынке не один год, и вы всегда можете быть уверены в гарантийном и послегарантийном обслуживании этих стабилизаторов.

Виды стабилизаторов по принципу работы (конструкции)

Способ стабилизации — это основной критерий в разделении стабилизаторов на определённые виды. Он зависит от конструкции устройства и принципов его работы. Выделяют следующие основные типы стабилизаторов напряжения: релейные, электронные симисторные и тиристорные, электромеханические/сервоприводные, феррорезонансные, инверторные (бесступенчатые или бестрансформаторные). Рассмотрим их последовательно.

Релейные стабилизаторы напряжения

Релейные стабилизаторы — это электронные приборы, принцип действия которых основан на ступенчатой регулировке электроэнергии с помощью блока управления. Внутри корпуса размещается тороидальный трансформатор. Коммутация производится с помощью силовых электронных реле. Количество уровней стабилизации соответствует количеству реле.

Преимущества и недостатки релейных стабилизаторов

Преимуществами релейных стабилизаторов выступают:

• удовлетворительная скорость регулировки напряжения — в среднем 40 мс;
• простой принцип работы и отсутствие сложных компонентов, а значит, нет необходимости в постоянном техобслуживании, а ремонт будет недорогим;
• стойкость к перепадам напряжения, присутствует защита от перенапряжения и короткого замыкания;
• невысокая стоимость, обусловленная простыми и недорогими компонентами;
• небольшие габариты и вес;
• устойчивость к минусовым температурам — могут работать в отдельных неотапливаемых строениях;
• не требуют дополнительного охлаждения.

Релейные выравниватели напряжения имеют и несколько значительных недостатков:

• отсутствие запаса мощности — не рекомендуется их применение для мощного моторного оборудования, следует покупать прибор со значительным запасом мощности (+30–40%);
• шумность — переключение реле сопровождается щелчком средней громкости;
• реле со временем изнашиваются, что понижает точность стабилизации и увеличивает вероятность ремонтных операций;
• ступенчатая система регулирования не даёт высокой точности напряжения на выходе, которая необходима для работы современной электроники — погрешности могут достигать 20 В.

Наиболее распространённой причиной выхода из строя релейных стабилизаторов напряжения является перегрузка. Их рекомендуется использовать для маломощных устройств в сетях, которые характеризуются небольшими колебаниями напряжения.

Электронные стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы электронного типа — симисторные и тиристорные. Это современные выравниватели входного напряжения для дома и промышленности. Их принцип действия заключается в переключении обмоток автотрансформатора специальными силовыми ключами — тиристорами или симисторами. Симисторный стабилизатор имеет несколько более упрощённую схему по сравнению с тиристорным и способен пропускать ток в обоих направлениях. Тиристорный стабилизатор даёт более точную стабилизацию и более устойчив к скачкам напряжения. На этом отличия заканчиваются. Остальные характеристики идентичны. Ступенчатая система регулирования совершеннее релейной и даёт более точный результат на выходе. Эти аппараты лучше реагируют на перегрузку. Чем больше ступеней регулирования, тем лучше будет результат стабилизации.

Достоинства и недостатки электронных стабилизаторов

Преимуществами электронных стабилизаторов стали:

• долговечность и надёжность — полупроводниковые компоненты не подвержены механическому износу и имеют большой запас рабочего ресурса;
• широкий диапазон входного напряжения — работают с критическими отклонениями;
• высокое быстродействие регулировки — до 20 мс;
• бесшумная работа — отсутствие механических элементов и их громкого переключения;
• небольшой вес и размеры;
• высокий уровень защиты от резких перепадов — почти все модели имеют защиту от перегрузки;
• возможность работы при разных температурах, как плюсовых, так и минусовых, что упрощает вопрос размещения прибора;
• высокий КПД достигается за счёт отсутствия обмоток, реле и подвижных элементов, а это снижает уровень собственного энергопотребления.

Недостатками выступают:

• слабая защита от повышенной влажности;
• ступенчатая система регулировки, блокирующая возможность максимально точности регулировки;
• высокая цена.

Если выбирать стабилизатор напряжения для частного дома, симисторный тип будет уместным вариантом.

Украинские производители добились значительного прогресса в создании электронных стабилизаторов напряжения. По цене они доступнее европейских аналогов с теми же характеристиками, надежностью при этом не уступают, а удобство ремонта и сервисного обслуживания на порядок выше.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Электромеханические (сервоприводные) выравниватели напряжения. Их можно назвать золотой срединой между электронными и релейными стабилизаторами. Эти преобразователи работают при помощи электродвигателя, расположенного внутри тороидального трансформатора. Управление осуществляется микропроцессором. Ключевыми элементами выступают автотрансформатор и подвижный токосъёмный контакт. Указанный контакт перемещается по обмотке трансформатора, в результате чего происходит плавное изменение коэффициента трансформации и соответствующее изменение напряжения, поступающего из сети. На выходе в розетке вы получаете устойчивое напряжение с незначительным допустимым отклонением.

Преимущества и недостатки сервоприводных стабилизаторов

Преимущества сервоприводных/электромеханических стабилизаторов:

• невысокая цена — хорошее соотношение цены и качества способствует широкой популярности стабилизаторов данного вида;
• плавность регулировки;
• широкий диапазон входного напряжения;
• высокая точность напряжения, получаемого на выходе (около 1%);
• высокий уровень защиты от перегрузки и самовозгорания;
• возможность работы при повышенной влажности и в широком диапазоне температур (до -25 градусов по Цельсию);
• высокий запас мощности, что даёт возможность точной регулировки даже при сильно заниженном входном напряжении;
• длительный срок эксплуатации (не считая изделий китайских производителей).

Недостатками данных стабилизаторов выступают следующие факторы:

• средняя скорость стабилизации — применение электродвигателя не даёт возможности достичь максимальных показателей быстродействия;
• не рекомендуется использовать в сетях с очень частыми критическими скачками напряжения;
• шумность среднего уровня;
• средние размеры и вес.

Если выбирать между производителями, то следует отдать предпочтение европейским маркам, в которых используются графитовый ролик. Китайские производители заменяют его быстро изнашивающейся щеткой.

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы ещё могут называться электромагнитными. Первые из них появились в 50-е годы для защиты лампового оборудования. Они отличаются простой электронной схемой и отсутствием автотрансформатора. Принцип работы построен на эффекте феррорезонанса — электромагнитном взаимодействии между двумя дросселями. Современные феррорезонансные стабилизаторы работают намного лучше предшественников — они могут применяться для новейшей техники. Однако их цена также сильно выросла по сравнению со старыми моделями. Так как старые модели можно встретить разве что на рынках и использовать для неприхотливой техники, мы охарактеризуем современные стабилизаторы этого типа.

Преимущества и недостатки феррорезонансных стабилизаторов

Преимущества современных феррорезонансных стабилизаторов:

• скорость регулировки — максимальный показатель реагирования — 30 мс;
• точность выходного напряжения за счёт непрерывной регулировки сетевого сигнала;
• широкий диапазон входного напряжения, с которым может работать данное оборудование — выпускаются также модели на несколько диапазонов;
• высокий уровень защиты от перегрузки и короткого замыкания;
• плавная регулировка — достигается за счет самотёчных процессов;
• устойчивость к повышенным (+50) и отрицательным температурам (-20);
• большой ресурс безотказной работы — современные стабилизаторы этого типа могут работать до 50 лет.

Недостатки феррорезонансных выравнивателей напряжения:

• шумность от трансформатора;
• большие размеры и вес;
• высокая теплоотдача;
• для чувствительных современных приборов может не хватать точности регулировки напряжения, так как погрешность достигает 5–8%;
• дают магнитное излучение, что нежелательно для звуковой аппаратуры;
• не могут работать при перегрузках на холостом ходу.

Больше информации о феррорезонансных стабилизаторах можно получить из статьи «Ферорезонансный стабилизатор напряжения — принцип работы» на нашем сайте.

Инверторные стабилизаторы напряжения

Инверторные стабилизаторы — новый вид преобразователей, работающий по принципу широтно-импульсной модуляции напряжения. Это прогрессивная разработка на основе двойного преобразования энергии. В блоках бесперебойного питания on-line применяется схожий принцип работы.

Сначала входное переменное напряжение превращается в постоянное, накапливается в промежуточных конденсаторах и подаётся на инвертор, осуществляющий обратное преобразование в переменное, уже стабилизированное выходное напряжение. Внутренняя структура не похожа на устройство всех остальных видов преобразователей. В частности, инверторный стабилизатор не имеет автотрансформатора, реле и вообще каких-либо подвижных элементов. Соответственно, он лишён недостатков, свойственных трансформаторным моделям.

Преимущества и недостатки инверторных стабилизаторов

Инверторный стабилизатор обладает следующими преимуществами:

• уникальное быстродействие без задержек во времени — скорость реагирования – 0мс;
• диапазон входного напряжения шире, чем у других видов стабилизаторов, за счет отсутствия трансформатора (90–350В);
• плавность регулировки — бесступенчатая система даёт быструю и плавную регулировку, которую не ощущают даже высокочувствительные устройства;
• высокая точность регулирования — в пределах 1–2%, а специализированные промышленные стабилизаторы могут иметь погрешность всего до 0,5%;
• полная защита от перегрузки, работающей на опережение;
• высокий КПД за счет IGBT-транзисторов;
• способность коммутировать большие токи при малых потерях энергии;
• высокий рабочий ресурс, обеспечивающий длительный срок службы без сервисного обслуживания;
• минимальные размеры и вес достигаются благодаря отсутствию реле, автотрансформатора и других деталей, присущих другим видам регуляторов напряжения;
• почти беззвучный режим работы.

Единственным недостатком стабилизаторов инверторного типа является достаточно высокая цена. Есть надежда, что со временем она снизится. Однако даже сейчас, учитывая срок службы и отсутствие необходимости в обслуживании оборудования, а также высокий уровень защиты техники, приобрести стабилизатор будет максимально выгодно.

Радикальный рывок в производстве стабилизаторов инверторного типа совершила ТМ «QUANT». Её продукция разработана на транзисторах IGBT пятого поколения от немецкого производителя Infineon.

Таблица сравнения основных характеристик стабилизаторов напряжения разных типов

Классификация стабилизаторов по количеству обслуживаемой техники

Также существует ещё один раздел классификации по количеству единиц техники, которое может обслуживать регулятор напряжения. По этому принципу выделяют портативные и стационарные стабилизаторы. Стационарные выравниватели напряжения могут использоваться для всей квартиры или дома и защищать несколько устройств одновременно. Портативный стабилизатор подключается непосредственно к определённому прибору или единице техники: котлу, холодильнику, компьютеру и т.д. Такой выравниватель имеет меньшую мощность и, соответственно, стоит недорого. Обычно используют его для защиты особо чувствительного или дорогостоящего оборудования.

Чтобы рассчитать необходимую мощность стабилизатора, нужно узнать мощность техники (для портативной — одной единицы, а для стационарной — добавить мощности всех приборов) и увеличить ее на 30–40%, чтобы запас мощности. Например, если музыкальный центр имеет мощность 10 кВт, то стабилизатор напряжения для него должен иметь 13–14 кВт. Это повысит надёжность защиты и продлит срок службы техники.

Реле напряжения и их виды

Сегодня часто можно встретить такое устройство, как реле напряжения в розетку. Это определенный вид портативного стабилизатора, имеющий особо компактные размеры и небольшую цену. Его преимущества:

• непосредственная быстрая стабилизация любого прибора, включаемого в эту розетку;
• особенно малый вес и размеры;
• бесшумная работа;
• низкая цена.

Недостатком является отключение тока при срабатывании защиты. Следует купить устройство с задержкой включения тока после срабатывания. Ведь для многих устройств частое выключение и включение может отрицательно повлиять на срок службы и повлечь за собой выход из строя.

Выделяют три основных типа таких реле напряжения в розетку:

1. Самый простой тип — вилка-розетка, используемая для индивидуальной защиты устройств.
2. Тип — реле напряжения-удлинитель — название говорит само за себя, сочетаются функции защиты и обычного электроудлинителя.
3. Тип — предназначен для установки на DIN-рейку. Это реле, используемое в распределительном щитке. С его помощью можно защитить как отдельную линию, так и весь дом.

Итак, регулятор напряжения в розетку — это особое устройство, которое является упрощённым вариантом полноценного стабилизатора, имеет простой принцип работы и минимальный набор функций. Широкую популярность оно приобрело за счёт низкой цены и максимально простой эксплуатации.

Настенные и напольные стабилизаторы

По способу монтажа различают навесные и напольные стабилизаторы напряжения для дома. При выборе стабилизатора подумайте, где бы вы хотели разместить его и каким образом. Если это портативный стабилизатор напряжения, включаемый в розетку, то вопрос отпадает сам собой — он будет находиться непосредственно около техники.

А вот для стационарного выравнивателя напряжения для дома, квартиры или офиса следует подобрать место, в котором будет достаточно пространства для естественной вентиляции воздуха. В то же время оно должно быть обособлено, чтобы не мешать при ежедневных делах и не раздражать звуком. Также следует учесть габариты и вес такого оборудования.

Крепление к стене будет уместно для не слишком тяжелых моделей. В любом случае проверьте прочность основания — не слишком ли он хрупка. Иногда следует применить специальный крепёж, а в других случаях будет достаточно обычных дюбелей.

Уместной может быть раздельная регулировка электрического напряжения для дома. К примеру, можно установить стационарный стабилизатор напряжения мощностью 10 кВт для кухни, а в комнатах использовать портативные выравниватели напряжения для конкретной техники: ТВ, кондиционера, музыкального центра и т.п. Для котла отопления в основном используют отдельный регулятор определенной мощности.

Деление по классам напряжения

Конечно, есть и другие типы стабилизаторов напряжения, которые используются для дома и промышленных объектов. Существует следующее распределение относительно уровней мощности напряжения:

• электронные: однофазные 220/230/240В и трёхфазные 380/400/415В;
• электромеханические: однофазные 220/230/240В и трёхфазные 380/400/415В, трёхфазные (второе среднее напряжение) 6 и 10 кВт;
• релейные: однофазные 220В;
• феррорезонансные: однофазные 110/120/220/230/240В и трёхфазные 380/400/415В.

В зависимости от видов стабилизаторов выделяют диапазон их мощности:

электронные: однофазные — от 2 до 30 кВА и трёхфазные — от 10 до 500 кВА;

электромеханические: однофазные — от 0,3 до 135 кВА и трёхфазные — от 5 до 6000 кВА;

релейные: однофазные — от 1 до 15 кВА;

феррорезонансные: однофазные — от 0,1 до 15 кВА и трёхфазные — от 5 до 100 кВА.

Выводы

Стабилизаторы напряжения нужно покупать, опираясь на важные для вас критерии выбора: принцип стабилизации, мощность, способ установки, гарантийный срок, цену, уровень шума, габариты и т.д. Для каждого конкретного случая приоритетными могут быть разные факторы. Если у вас возникают проблемы с выбором, обращайтесь к консультантам интернет-магазина electro100.ua. Наши менеджеры бесплатно предоставят квалифицированную консультацию по подбору стабилизаторов напряжения и помогут оформить покупку.