Стабилизаторы: виды и критерии выбора однофазных устройств

Критерии выбора стабилизатора на 3 фазы

Для защиты от аномалий входных параметров тока электрооборудования бытового и промышленного назначения стабилизатор напряжения рекомендуется выбирать в соответствии со следующими критериями:

Количество фаз питания. Трёхфазные стабилизаторы напряжения для дома, офиса или производственных предприятий выбираются в том случае, если от электросети объекта питается хотя бы один потребитель с 3-фазной схемой питания. В ситуациях, когда суммарная потребляемая мощность подключаемой однофазной техники превышает 7 кВт, сеть целесообразно переоборудовать на 3-фазы с подключением к каждой из них отдельного однофазного стабилизатора с соответствующим фазовой нагрузке значением мощности.

Мощность.Требуемая мощность стабилизатора напряжения измеряется в вольт-амперах (ВА) и рассчитывается суммированием потребляемой всем оборудованием, которое питается от сети. Для компенсации перегрузок при наличии в сети оборудования с электродвигателями или трансформаторами (холодильников, стиральных машин и т.д.) стабилизатор должен иметь как минимум троекратный запас мощности.Точность и инерционность стабилизации. Приводятся в инструкции по эксплуатации или паспорте электроприбора. К примеру, бытовое оборудование и оргтехника нуждаются в стабилизации сетевого напряжения с погрешностью до 5%, тогда как лабораторная, вычислительная, телевизионная и т.д. техника не терпит погрешностей стабилизации выше 1%. Инерционность стабилизатора – время реакции на изменения входных параметров сетевого тока – выбирается в соответствии с характеристиками потребителей.

Диапазон напряжения на входе. Заявленная производителем точность стабилизации касается рабочего диапазона входного напряжения. При выходе последнего за установленные (предельные) рамки стабилизатор отключает потребителей от питания, либо отключается сам.

Перегрузочная способность. Характеризуется временем, на протяжении которого стабилизатор способен выдавать мощность, превышающую номинальную на 5% и выше. По истечению заданного периода перегрузки или при коротком замыкании система защиты отключает устройство с целью предотвращения его выхода из строя. Трёхфазный промышленный стабилизатор напряжения должен иметь высокую устойчивость к перегрузкам, поскольку к электросетям производственного назначения часто подключаются потребители со значительными скачками параметров тока при запуске (электродвигатели, насосы и т.п.).

Наличие интеллектуальных опций контроля и управления, в том числе удалённого, работой системы. Нормализаторы напряжения могут оснащаться дополнительными опциями, повышающими удобство контроля и управления параметрами сетевого тока, к примеру, фильтрами импульсных помех, ручной регулировкой выходного напряжения, байпасом, дистанционным управлением и т.д.

Схема и особенности подключения

В зависимости от особенностей потребителей электроэнергии, нуждающихся в защите от аномалий входного тока, трёхфазный стабилизатор напряжения может подключаться по одной из следующих схем:

Сразу после электросчётчика или распределительного щитка;
Непосредственно перед потребителем, нуждающимся в стабилизации напряжения.

Стабилизатор с 3-фазным питанием имеет 4 входных и 4 выходных клеммы. Одна из них предназначена для подключения нуля или нейтрали, остальные – для подключения фазных линий. Эта схема соблюдается независимо от того, где подключен нормализатор – после счётчика или сразу перед защищаемым оборудованием.

Чтобы выбрать трёхфазный стабилизатор напряжения, следует внимательно изучить свойства сети электропитания, а также характеристик подключаемого к ней оборудования. Грамотный подбор устройства стабилизации позволяет обеспечить стабильную и непрерывную работу потребителей и способствует увеличению срока их службы.

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.

Подбираем однофазный стабилизатор

Основная техническая характеристика стабилизатора – это мощность, которая имеет единицу измерения вольт-ампер (ВА). Чтобы определить нагрузку аппарата, необходимо его мощность умножить на поправочный коэффициент – 0,8. Но тут есть один непростой момент.

Если в доме эксплуатируется бытовой прибор, в состав которого входит электродвигатель, то необходимо знать, что при его включении в работу происходит так называемая раскрутка ротора. А это появление пускового тока, который от заявленного отличается в четыре или пять раз в плане повышения. Правда, действует пусковой ток всего лишь 1-2 секунды, но этого бывает достаточно, чтобы стабилизатор вышел из строя, тем более при многократном использовании этой бытовой техники. Поэтому выбирая стабилизатор напряжения однофазный, необходимо учитывать именно максимальную мощность бытового прибора, на который он будет устанавливаться, или будет рассчитываться суммарная мощность подключенной бытовой техники.

Подсчитать мощность каждого прибора будет несложно. Для этого заявленную нагрузку надо умножить на 220 вольт. Нагрузка (обозначается в виде буквы «А» — амперы) обычно указывается в паспорте прибора или на бирке, которая расположена на его корпусе. Вот несколько рекомендуемых показателей мощности для некоторых видов бытовой техники.

Для холодильника подойдет стабилизатор в один киловатт.
Для микроволновки – 2,5 кВт.
Для электрического чайника – 2,0 кВт.
Для компьютера – 0,5 кВт.
Для посудомоечной и стиральной машинки – 5 кВт.

Концепция электрозащиты

Есть два варианта, где можно установить стабилизатор напряжения (имеется в виду однофазный).

Перед бытовым прибором.
В распределительном щите после счетчика учета электроэнергии.

С первой позицией все понятно, тем более она была полностью освещена выше. Вторая позиция по некоторым критериям лучше, но есть и свои сложности. Одна из них – это высокая мощность самого аппарата, ведь общеквартирные нагрузки часто превышают показатель 5 кВт. А это уже мощные аппараты. Соответственно больше размеры, выше цена.

Что касается временного отключения, то здесь появляется необходимость оборудовать домашнюю сеть таким образом, чтобы без стабилизатора питание дома не осталось. Поэтому схема подключения усложняется, в нее добавляют байпас. По сути, это устройство, с помощью которого подачу тока можно переключать через стабилизатор или помимо него. Байпас продается, как отдельный элемент. Но многие производители стабилизаторов сегодня предлагают модели, куда байпас включен в качестве неотъемлемой его части.

Мощность однофазных стабилизаторов

Если стабилизатор (5 кВт или другой) будет устанавливаться на улице, то необходимо позаботиться о том, чтобы на него не попадала вода, пыль и грязь. Поэтому оптимальный вариант – смонтировать его в металлический ящик.

Характеристики и критерии выбора

Ключевые технологические свойства стабилизатора таковы:

Мощность.
Класс настройки.
Быстрота выравнивания напряжения.
Приемлемый вольтажный диапазон на входе.

Мощность

Указанный критерий должен соответствовать суммарной потребляемой мощности, поэтому важно без ошибок вычислить её величину с учётом реактивной и активной нагрузки. Системы освещения, обогрева, приготовления пищи создают активную нагрузку

Если в быту применяется эта категория потребителей, для расчёта искомой мощности изделия слагаются величины всех потребляемых мощностей, плюс добавляются 20%

Системы освещения, обогрева, приготовления пищи создают активную нагрузку. Если в быту применяется эта категория потребителей, для расчёта искомой мощности изделия слагаются величины всех потребляемых мощностей, плюс добавляются 20%.

Реактивность обеспечивают электродвигатели холодильников, инструментов, насосов, посудомоечных, швейных, стиральных агрегатов. Чтобы определить реактивную нагрузку подобных устройств, надлежит разделить их номинальную мощность на cos ϕ, либо найти её значение в справочной литературе (инструкции).

Вдобавок двигатели в ходе запуска непродолжительное время нуждаются в добавочной мощности, превышающей номинальную, по крайней мере, втрое. Так, для погружного насоса Jeelex в 0,4 kW необходим стабилизатор мощностью около 1,7 kW.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Мощность считается доминирующей технической характеристикой.

Скорость срабатывания

От быстроты выравнивания напряжения зависит, как долго будет находиться оборудование в критическом режиме эксплуатации. Наименьшая скорость – у сервоприводного изделия. Между появлением колебаний и выравниванием напряжения может пройти 3 секунды – огромный интервал. Если наблюдался существенный скачок, то за это время всё запитанное электрохозяйство без предохранителей успеет выйти из строя.

Данный тип продукции нерационально подключать к неустойчивой сети, для которой характерны существенные и частые перебои. Полупроводниковые и релейные изделия обладают сопоставимыми порогами чувствительности, однако первые практически бесшумны, а покупка вторых оказывается более выгодной.

Вы уже установили стабилизатор напряжения в своем доме?

ДаЕщё нет

Точность

Максимальная точность фиксируется у динамического и инверторного образцов. Выходное напряжение у релейного и электронного стабилизатора почти всегда отличается от номинала, хотя это предусмотрено допуском, регламентируемым принятыми нормами и правилами технической эксплуатации.

Входное напряжение

В сети допускается отклонение от номинальных значений не более 10%. Если текущие показатели напряжения находятся в указанных пределах, как в административно территориальных центрах, стабилизатор не требуется

Зато на периферии они подчас скачут от 140 до 270 V.
Так что в руководстве по эксплуатации стоит обращать внимание на предельные величины входного напряжения, ибо модели имеют индивидуальный разброс

Прочие параметры

Дополнительные функциональные критерии:

Уровень издаваемого шума.
Профиль синусоиды на выходе (порой для эксплуатации того или иного электрооборудования необходима исключительно гладкая синусоида).
Наличие обводной линии – bypass (когда напряжение нормальное, электроэнергия поступает напрямую; стабилизатор включается, если имеет место отклонение от номинала).

О зависимости мощности от напряжения

Поставщики бюджетных стабилизаторов также нередко завышают характеристики своих моделей.
В особенности это касается мощности.
Например, указывают мощность стабилизатора – 10 киловатт.
А на самом деле без риска для устройства и нагрузки мощность при пониженном напряжении не должна превышать 5 киловатт.
Узнаёт об этом покупатель только после покупки.
Наш совет: перед покупкой стабилизатора внимательно ознакомьтесь с инструкцией к устройству.
Практически любую из них можно без труда скачать в интернете

Обратите внимание на график зависимости мощности от входного напряжения. Обычно у недорогих моделей мощность указывается в киловольт-амперах, а не в киловаттах (в зависимости от нагрузки, разница между ними составляет 20-30%)

И получить эту мощность можно при только при напряжении от 200 вольт.
При большем падении входного напряжения происходит и падение мощности стабилизатора – примерно на 10% на каждые 10 вольт.
У надежных стабилизаторов заявленная мощность действительна во всем диапазоне номинального напряжения, т.к.
трансформатор и силовые ключи установлены с запасом по мощности, хорошо выдерживают пусковые токи электромоторов.

Особенности однофазного стабилизатора

Стабилизатор напряжения, работающий в однофазной сети, применяется для коррекции напряжения при изменениях его в определённых пределах. В однофазной сети энергоснабжения используется только два провода, один из которых фаза, а второй – ноль, поэтому электрические схемы стабилизаторов достаточно просты.

Схема контроля постоянно фиксирует уровень напряжения сети и в случае отклонения подаёт команду на исполнительный механизм, который увеличивает или уменьшает его величину. В результате работы стабилизирующего устройства на выходе возникает напряжение, подходящее для корректной работы потребителей.

Однофазные стабилизаторы широко применяются на следующих объектах:

Жилые квартиры;
Частные загородные дома;
Медицинские учреждения;
Системы связи и телекоммуникаций;
Офисы;
Небольшие производственные мощности.

В условиях больших городов энергоснабжение жилых районов почти всегда отличается хорошим качеством напряжения сети. Другое дело посёлки городского типа или загородные территории. Там напряжение сети часто бывает нестабильным, что заставляет жильцов приобретать домашние стабилизаторы напряжения. Это касается и медицинских учреждений, где для работы специальной аппаратуры требуется очень качественная сеть.

Стабильная и надёжная сеть требуется предприятиям обеспечивающим связь, системы кабельного телевидения и интернет. На небольших частных предприятиях, где используется техника, питающаяся от однофазной сети, используются выравнивающие приборы с мощностью 10-30 кВт.

Это интересно: Стабилизатор напряжения своими руками

Почему происходят перепады напряжения, чем они опасны?

Причины

Скачки напряжения в бытовой электрической сети на 220 Вольт могут произойти по целому ряду самых разных причин.

Вот основные из них:

Отключение от сети мощных приборов. Если один из потребителей электроэнергии отключает от сети мощные приборы, напряжение резко повышается. Такое обычно бывает при прекращении подачи электропитания на производственную или торговую технику.
Некорректная работа трансформатора. Пожалуй, самая распространенная причина. Электроэнергия, выработанная электростанции, имеет напряжение от 150 до 1 150 Кв. Уменьшают его с помощью трансформаторов, находящихся на специальных распределительных подстанциях. Вследствие некорректной настройки трансформатора, его износа или производственного брака прибор может работать ненадлежащим образом и не стабилизировать напряжение, приводя к периодическим изменениям.
Перегрузка сети. К повышению вольтажа может привести не только массовое отключение, но и массовое подключение к ней электроприборов. Это особенно актуально для домов советской постройки, в которых проводка не рассчитана на запитывание таких требовательных приборов как, например, сплит-системы. Сеть в таком случае обычно испытывает перегрузку и напряжение меняется в сторону уменьшения или увеличения.

Не менее распространенной причиной скачков является неграмотная работа электриков. При недостаточном заземлении или неправильном монтаже так называемого «нуля» перепады – обычное дело. Также нередко скачки вызывает подключение к сети сварочного аппарата.

Чем опасны?

Интенсивные перепады могут вывести из строя технику моментально. Незначительные скачки напряжения электросети (повышение или понижение до 25%) существенно сокращают срок службы любой бытовой техники. Особенно опасны подобные явления для кристаллов центральных процессоров компьютера, видеоадаптеров.

Мнение эксперта

Торсунов Павел Максимович

Не стоит думать, что резкое повышение напряжения может сжечь только компьютер. Сегодня процессоры встроены почти во всю бытовую электронику. Они есть и в телевизорах, и в микроволновых печах, и в холодильниках, и в других электроприборах. Это означает, что резкие перепады опасны и для них.

Сравнительная таблица лучших стабилизаторов напряжения

Название	Основные характеристики	Цена
Volter СНПТО-14 ПТСШ	Активная мощность 14 кВт, а полная — аж 17.50 кВ·А., рассчитанный на входное рабочее напряжение от 145 до 285 В, время отклика составляет 20 мс, предусмотрена защита от короткого замыкания, перегрева, повышенного напряжения и помех.	₽ 85 000
Энергия Hybrid 25000/3 II	Мощность в 25 кВ·А, точность стабилизации, равная 3%, позволяет устройству поддерживать на выходе стабильные 213-227 В с КПД 98% при скорости стабилизации 20 В/с.	₽ 84 450
Энергия Hybrid 10000	Мощность 10 кВ·А, скорость стабилизации равна 20 В/с, а КПД — солидным 98%, защита от короткого замыкания, перегрева, повышенного напряжения и помех в наличии.	₽ 23 900
Штиль IS12000	Мощность — 12 кВ·А., многофакторная защита от короткого замыкания, перегрева, повышенного напряжения и помех бережёт любое оборудование.	₽ 57 000
Ortea Vega 2.5-15/20	Поддерживает входное рабочее напряжение от 176 до 253 В, скорость стабилизации — едва ли не рекордные 71 В/с., предусмотрена защита от короткого замыкания и повышенного напряжения.	₽ 55 440
Энергия Voltron 20000	Защита от короткого замыкания, перегрева и повышенного напряжения в наличии, входное и выходное напряжение выводится с вольтметра на ЖК-экран, стабилизатор защищён от пыли по классу IP20.	₽ 46 200
РЕСАНТА ACH-15000/3-Ц	Активная мощность 15 кВт, есть защита от короткого замыкания, перегрева, повышенного напряжения и помех, предусмотрена защита от пыли по классу IP20.	₽ 35 990
RUCELF SRWII-12000-L	Стабилизация точностью в 8% осуществляется по 6 ступеням, выдаёт выходное напряжение в диапазоне 202-238 В, защищён от короткого замыкания, перегрева, повышенного напряжения и помех, а также от пыли по классу IP20.	₽ 19 650
РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц	Скорость стабилизации в 35 В/с при времени отклика в 7 мс, есть защита от короткого замыкания, от перегрева, от повышенного напряжения и помех, оснащён цифровым дисплеем, который отображает показания вольтметра, и защищён от пыли по классу IP20.	₽ 6 290
SVEN AVR SLIM 2000 LCD	Мощность — 2 кВ·А, время отклика — всего 10 мс, есть защита от короткого замыкания, перегрева, повышенного напряжения и помех, предусмотрены две выходные розетки.	₽ 3 450
Энергия APC 2000	Полная мощность — 2 кВ·А, в наличии защита от короткого замыкания, перегрева, повышенного напряжения и помех, цифровой дисплей показывает входное и выходное напряжение.	₽ 7 400
IEK Simple 1.5 кВА	Время отклика составляет 20 мс, предусмотрена защита от короткого замыкания, от перегрева, от повышенного напряжения, от помех.	₽ 3 016

Виды трехфазных стабилизаторов

Наиболее широко в быту и промышленности используются следующие виды стабилизаторов:

Электромеханические (сервоприводные). Осуществляют плавный и непрерывный контроль выходного напряжения, не внося никаких искажений в его форму. Точность стабилизации находится в рамках 1-3%, но медленная реакция не позволяет подключать электромеханические стабилизаторы к сетям с частыми скачками или проседаниями напряжения.

Релейные. Выполняют ступенчатое регулирование выходного напряжения посредством переподключения необходимого количества витков первичной и вторичной обмоток посредством коммутационных реле. Точность стабилизации составляет около 10%. Релейные стабилизаторы имеют широкий диапазон входного напряжения (145-285 В для 1-фазного или 320-420 В для 3-фазного питания) и выдают чистую синусоиду выходного параметра.

Электронные. Одно- или трёхфазный электронный стабилизатор напряжения работает по принципу, схожему на реализованный в релейных моделях. Принципиальное отличие заключается в способе коммутации трансформаторных обмоток — она осуществляется силовыми ключами (симисторами или тиристорами) в соответствии с командами микропроцессора.

Инверторные (онлайн) и ШИМ-стабилизаторы. В нормализаторах этого класса реализован принцип двойного преобразования входного напряжения посредством встроенных в систему выпрямителя и инвертора. Инверторные системы имеют высокую стоимость, но характеризуются широким диапазоном входных параметров тока, высоким качеством синусоиды напряжения на выходе, точностью стабилизации до 0,5% и КПД от 96%. ШИМ-стабилизаторы функционируют по схожему с инверторными принципу, обеспечивая высокую точность стабилизации (погрешность не выше 1%) и почти мгновенную реакцию на изменения входных токовых характеристик.

Плюсы и минусы трёхфазных стабилизаторов

Главными недостатками трёхфазных стабилизаторов напряжения являются:

Большие габариты и вес, а также напольная (шкафная) конструкция усложняют выбор места установки и монтаж оборудования;
Шум при работе (для релейных и сервоприводных устройств);
Инерционность (синхронизация параметров однофазных модулей требует дополнительного времени, что влияет на качество и стабильность работы чувствительного оборудования);
Ограничения по температурному режиму эксплуатации (только электронные стабилизаторы способны нормально функционировать при минусовых температурах в помещении);
Ограничения по использованию во влажных или запылённых помещениях (зависят от варианта исполнения корпуса и класса электрозащиты основных узлов нормализатора);
Высокая стоимость.

В список достоинств трёхфазных устройств стабилизации следует включить:

Широкий диапазон входных параметров тока;
Высокая перегрузочная способность;
Простота в обслуживании;
Высокая точность и скорость стабилизации;
Надёжная защита от критических токовых аномалий (включая короткое замыкание и воздействие грозовых эффектов);
Расширенные функции управления.