Устройство стабилизаторов напряжения Volter. Стабилизатор напряжения принцип работы
Стабилизатор напряжения - принцип работы
В электрической сети существует множество потребителей электроэнергии. Напряжение питания большинства из них определяется несколькими трансформаторами, расположенными в электросети по ходу передачи электроэнергии от электростанции. Мощность этих трансформаторов, а также сопротивление соединительных электрических цепей в основном определяет величину напряжения на потребителях. Чем больше нагруженных разветвлений в электросети и удаление потребителя электроэнергии от последнего трансформатора, тем значительнее меняется напряжение на клеммах этого потребителя электроэнергии.
Назначение
По мере развития предприятий и увеличения числа жителей населённых пунктов потребление электроэнергии увеличивается. В определённое время мощностей трансформаторов оказывается недостаточно для обеспечения штатной работы некоторых видов электрооборудования. Это можно показать на примере распространённых электробытовых приборов. Например, утюги, масляные радиаторы и все нагревательные приборы, использующие ТЭН или другие конструкции нагревательных резисторов при уменьшении напряжения будут нагреваться до более низкой температуры.
Большинство холодильников, стиральных машин и прочих довольно-таки мощных электроприборов с электродвигателями при существенном уменьшении напряжения не обеспечат своего полноценного предназначения. И такие ситуации весьма распространены в жилых посёлках и дачных кооперативах при массовом поливе или обогреве жилья электричеством. Поэтому во многих ситуациях, как на производстве, так и в быту появляется потребность в таком устройстве, которое позволит нормально работать оборудованию при существующих изменениях питающего напряжения. Этими устройствами являются стабилизаторы напряжения.
Принцип работы
Эти устройства имеют применение ограниченное собственной конструкцией. В зависимости от неё каждый стабилизатор формирует стабильное выходное напряжение, которое зависит от мощности нагрузки и входного питающего напряжения. Существует множество различных схем стабилизаторов напряжения. В общем виде они разделяются по принципу работы на три типа:
- параметрические;
- компенсационные;
- индукционные.
Параметрический стабилизатор может быть заменён эквивалентным переменным сопротивлением, которое соединено параллельно с нагрузкой. Компенсационный вариант представляет собой эквивалентное сопротивление, соединённое с нагрузкой последовательно. Индукционный содержит регулируемый источник ЭДС. Её параметры определяют сердечник и число витков трансформатора или дросселя.
В сети электроснабжения мощность каждого из потребителей электроэнергии существенно меньше мощности трансформатора, который обеспечивает питание всех потребителей. Увеличение силы тока потребляемого нагрузкой всегда приводит к уменьшению напряжения на ней. Если напряжение на первичной обмотке питающего трансформатора достаточно стабильно, а его вторичные фазные обмотки, питающие электрическую сеть, нагружены весьма неравномерно и в двух из них присутствует в основном повышенное напряжение из-за перегрузки третьей обмотки, возможно применение всех трёх типов стабилизаторов напряжения.
Для потребителей постоянно работающих при повышенном напряжении наилучшими решениями будут параметрический и компенсационный стабилизаторы, а для пониженного напряжения – индукционный. Переменное сопротивление в параметрическом и компенсационном вариантах может иметь различные технические решения. Выбор его в основном определяется скоростью изменения импеданса нагрузки. Чем медленнее изменяется его величина, тем более экономичным можно сделать переменное сопротивление за счёт его реактивной составляющей.
Исполнительные регуляторы
В наиболее быстродействующих параметрических и компенсационных стабилизаторах переменным сопротивлением является охлаждаемый транзистор. Его состояние определяется специальной схемой, которая отслеживает напряжение на нагрузке и соответствующим образом подстраивает транзистор так, чтобы компенсировать изменения напряжения изменением его сопротивления. Поскольку транзистор может обеспечить наиболее широкий диапазон величин сопротивления и является самым быстродействующим регулятором, такие стабилизаторы получаются наиболее качественными в отношении выходного напряжения.
Если необходимо сделать стабилизатор напряжения для дома с настолько большим током нагрузки, который транзистор не сможет обеспечить из-за своих физических принципов работы, применяются иные более медленные переменные сопротивления. Наиболее быстродействующим из таких устройств является электромеханический регулятор. Он состоит из множества тонких плоских графитовых колец надетых на общий стержень. Крайние кольца соединены с клеммами, которые служат для подключения к электрической цепи. При сжатии колец их общее сопротивление уменьшается пропорционально силе сжатия. Источником этой силы может быть либо соленоид, либо электродвигатель со схемой управления. Пример такого регулятора показан на изображении слева.
И транзистор, и угольный регулятор рассеивают значительное тепло, которое является компромиссом между быстродействием и экономичностью. Более экономичным и медленным получается регулятор с использованием магнитного усилителя. Он изменяет свой импеданс соответственно току подмагничивания. По причине незначительной величины сопротивления проводов такой регулятор почти не рассеивает тепла и получается наиболее экономичным, хотя и медленным. Пример одной из многих конструкций магнитного усилителя показан на изображениях далее.
Наилучший, хотя и наиболее дорогостоящий стабилизатор получается при использовании магнитного усилителя вместе с транзистором или угольным регулятором. В таком стабилизаторе магнитный усилитель работает в продолжительном режиме и рассеивает мало тепла. Другой регулятор (транзисторный тип более быстродействующий) функционирует кратковременно в течение инерции магнитного усилителя. Необходимость совмещения таких регуляторов вполне обоснованна. Например, включение мощной печки – каменки, которая подключена только к одной фазе может вызвать скачок напряжения на маломощных нагрузках, подключенным к одной или двум другим фазам.
Если этой нагрузкой являются лампы накаливания, а момент включения печки совпал с увеличением амплитуды напряжения питания, их спирали могут перегореть. Транзисторный регулятор, несомненно, успеет подстроиться под нарастающее напряжение и не позволит ему достичь опасной для нагрузки величины. Если повышенное напряжение опасно для электрооборудования как, например, в отношении упомянутых ламп накаливания, пониженное напряжение не позволяет некоторым электроприборам обеспечить нормальную работу.
Индукционные стабилизаторы
Параметрические и компенсационные стабилизаторы не способны сформировать выходное напряжение на нагрузке более высокое, чем входное напряжение. С такой задачей может справиться только индукционный. Название «индукционный» не является широко распространённым. Оно применено, поскольку даёт определение группе технических решений по стабилизации переменного напряжения использующих явление электромагнитной индукции. Наиболее надёжным и давно используемым типом являются феррорезонансные стабилизаторы, показанные на изображениях далее.
Они содержат трансформатор с магнитопроводом специальной конструкции. Часть магнитопровода на которой расположена вторичная обмотка насыщается. По этой причине напряжение на ней и на подключенной к её клеммам нагрузке мало зависит от напряжения электросети, изменяющегося в некотором диапазоне. Но такой принцип формирования выходного напряжения не обеспечивает его синусоидальной формы. По мере приближения к состоянию насыщения магнитопровод утрачивает свои трансформирующие свойства. Это приводит к преждевременному уменьшению напряжения на вторичной обмотке, что и является причиной искажений.
Но кроме достаточно толстого обмоточного провода, магнитопровода и конденсатора который необходим для увеличения эффективности стабилизатора он не содержит иных деталей. Поэтому в нём нечему ломаться. Феррорезонансный стабилизатор может прийти в негодность только из-за некачественной межвитковой изоляции или механического повреждения. Его свойства за исключением магнитострикционного эффекта (жужжащий звук, идущий от магнитопровода, деформирующегося воздействием электромагнитного поля) делают его оптимальным для использования в быту как наиболее долговечный вариант устройства.
Однако главным недостатком феррорезонансных стабилизаторов являются вес и габариты. По этой причине изготавливаются модели в диапазоне выходных мощностей 100 – 8000 Вт. До появления технических решений с использованием полупроводниковых приборов феррорезонансные стабилизаторы были наиболее широко используемыми. Другие индукционные стабилизаторы по сути своей аналогичны лабораторному автотрансформатору (ЛАТР).
Он имеет ручной регулятор, который перемещает одну из выходных клемм по виткам. Как видно из схемы слева, выходное напряжение на клеммах а и б может быть как меньше входного напряжения U1 электросети, так и больше него при сближении клеммы а с точкой с. В существующих стабилизаторах типа ЛАТР перемещение клеммы происходит автоматически под контролем схемы управления. Эта схема выполнена с применением полупроводниковых приборов и микросхем. Для перемещения клеммы применяется несколько решений. В некоторых моделях стабилизаторов применяется электромотор.
Это морально устаревший способ и весьма инертный. К тому же для него необходим скользящий контакт, который может искрить и подгорать при перемещении. С целью устранения перечисленных недостатков применяются более дорогие, но зато более быстродействующие конструкции шагового действия. В них применяется автотрансформатор с несколькими ответвлениями обмотки. Выходные клеммы подключаются к той клемме, которая в данный момент времени обеспечивает ближайшее значение напряжения к заданному напряжению.
Подключение выполняется либо контактами реле, либо полупроводниковыми ключами. Схемы таких стабилизаторов показаны на изображениях далее.
Основным недостатком индукционных стабилизаторов с коммутацией выходного напряжения является их малая перегрузочная способность. Чтобы наглядно продемонстрировать значение этого недостатка для пользователя можно рассмотреть такой пример. Наиболее подвержено изменениям напряжение в электросетях посёлков и дач. Для обогрева домов при поездках на выходные наиболее часто применяются электрические обогреватели. Весной и осенью когда начинается или заканчивается дачный сезон или централизованное отопление в посёлках в частных домах (если оно есть) отключено, периодически на полную мощность включаются электрообогреватели.
Напряжение при этом может упасть до 140 – 150 Вольт. Для холодильника, который постоянно подключен к электросети это весьма неполезно, поскольку существенно сокращается срок службы компрессора и к тому же не обеспечивается его нормальная работа. Поэтому многие домовладельцы подключают свой холодильник через стабилизатор напряжения. Но при пуске компрессора, который время от времени происходит в любом холодильнике, кратковременное значение мощности, потребляемой от сети, в 2-3 раза превышает номинальную мощность движка компрессора.
При уменьшении напряжения его стабилизация под нагрузкой обеспечивается увеличением силы тока. А по мере увеличения силы тока напряжение на входе стабилизатора уменьшается ещё больше. Поэтому при существенном уменьшении напряжения ток, потребляемый от сети индукционным стабилизатором с переключением выходных клемм, может достигать величин срабатывания автоматических выключателей. При каждом пуске холодильника при максимально пониженном напряжении будет либо срабатывать автомат на щитке в доме, либо токовая защита. И получается такая ситуация что и стабилизатор в наличии, и холодильник не работает.
Преодолеть рассмотренную проблему может иная конструкция устройства. Это также индукционный стабилизатор, но с инвертором, формирующим выходное переменное напряжение из постоянного напряжения. В таком варианте используется промежуточное выпрямление электрического тока для питания инвертора. При этом можно использовать конденсаторы большой ёмкости, имеющие небольшие габариты и предназначенные для использования при постоянном напряжении.
Энергия, накопленная в этих конденсаторах, существенно уменьшает нагрузку на электрическую сеть при кратковременных перегрузках. А инвертор, который может работать на частотах в несколько десятков килогерц может обеспечить качественное выходное напряжение при небольших размерах и массе всего устройства. Использование инверторов это самое передовое решение в конструкции стабилизаторов. Несмотря на её сложность и сравнительно высокую цену устройства с инверторами оправдывают их качеством электропитания.
Если в электросети напряжение нестабильно и очевидна необходимость стабилизации напряжения надо оптимально выбрать его. При этом следует правильно определить мощность потребителей электроэнергии. От этого будет зависеть цена стабилизатора. В зимнее время частный дом средних размеров нуждается в электрической мощности в пределах 6-10 кВт. Причём основная часть этой мощности будет потреблена электрообогревателями. Нужно ли стабильное напряжение для них это вопрос спорный. Большинство из обогревательных электроприборов и при 150 Вольтах дают много тепла.
Электрические котлы, имеющие электронное управление снабжены встроенными стабилизаторами напряжения. Поэтому сама схема управления котлом не должна быть подвержена изменениям напряжения в электросети, если это качественная модель котла или бойлера. При пониженном напряжении нагрев будет более длительным. Если это обстоятельство не критично, за общий стабилизатор для всего дома нет смысла переплачивать. Современные электронные бытовые электроприборы снабжены импульсными источниками электропитания. Они обеспечивают бесперебойную работу этих устройств даже при значительных перепадах напряжения. То же самое относится и к энергосберегающим лампам.
Наиболее требовательны к стабильности напряжения бытовые электроприборы с двигателями. Кофемолки, водяные насосы, холодильники, стиральные машины и большинство других устройств с коллекторными и асинхронными двигателями существенно замедляются при уменьшении напряжения и не создают необходимых оборотов для обеспечения того или иного процесса. Для перечисленных устройств стабилизатор является объективной необходимостью.
Поэтому рекомендуется правильно организовать использование этих устройств так, чтобы работал только один электроприбор, подключенный к стабилизатору. Это даст возможность сэкономить деньги и занимаемое место. Чем меньше мощность, тем компактнее устройство.
podvi.ru
Устройство стабилизаторов напряжения Volter: строение, составные элементы.
Некоторые задаются вопросом – для чего нужен стабилизатор напряжения? Стоит ли вообще тратить на данный прибор деньги? Мы Вам ответим – однозначно стоит. Стабилизатор был создан для защиты самого различного электрооборудования от поломок из-за скачков напряжения в сети. На данный момент это очень актуальная проблема, ведь создается огромное множество высокоточного оборудования, которое требует стабильных показаний при электроснабжении. При этом здесь как бытовая техника, так и медицинские приборы или промышленные машины.
Современные стабилизаторы напряжения отлично справляются со своими задачами. Не думайте, что покупая стабилизатор, Вы выбрасываете деньги на ветер. Проработав более 15 лет, этот прибор полностью окупит себя, так как вам не придется покупать, скажем, новый телевизор или несколько токарных станков из-за того, что произошел скачек напряжения, и они сгорели.
Из каких элементов состоит стабилизатор напряжения Volter?
Петли Позволяют удобно закрепить стабилизатор на стене.
Переключатель "стабилизация-транзит" Исключает одновременное замыкание 2-х групп контактов.
Ручки для переноса Позволяют легко транспортировать стабилизатор.
Несущее шасси Играет роль основного теплоотвода, имеет оцинкованное покрытие для защиты от коррозии.
Информативный ЖК-дисплей Удобно контролировать параметры стабилизации.
Датчик температуры Играет роль тепловой защиты устройства на случай перегрева.
Автотрансформатор
- Имеет стержневую конструкцию и лаковую пропитку;
- Обеспечивает минимальный шум;
- Лучший вариант охлаждения;
- Способ соединения обмоток - сварка.
Кнопки управления Для регулирования уровня выходного напряжения
Дополнительная розетка На 10А.
Порошковая покраска корпуса С предварительным фосфатированием металла.
Клеммник термостойкий Для удобного подключения и надежного крепления проводов.
Плата управления Быстродействие 20мс, защита от перенапряжений.
Плата защиты Независимая дублирующая защита от перенапряжений.
Автоматический выключатель С независимым расцепителем: защита от короткого замыкания и перегруза.
Датчик тока
Радиатор охлаждения Алюминиевый для улучшенного теплообмена силовых ключей.
Силовые ключи Полупроводниковые с большой перегрузочной способностью.
Теплообмен Охлаждение без помощи вентиляторов.
Как работают стабилизаторы напряжения?
В данной статье мы хотим подробнее осветить вопрос – как работает стабилизатор напряжения? Здесь все несложно. В современных устройствах применяется многим известный автотрансформатор. Но, разумеется, сам процесс стабилизации напряжения был несколько усовершенствован.
Ранее регулировка напряжения, подумать страшно, выполнялась пользователем вручную или при помощи аналоговой платы, ныне стабилизатор напряжения имеет «интелект» - мощный процессор, который управляет работой системы.
Кроме этого изменения коснулись и способа переключения обмоток. Если раньше это делалось релейными ключами или токосъемниками, то сейчас эту функцию выполняют симисторы (электронные ключи). Такое устройство стабилизатора напряжения сделало их более востребованными в квартирах и частных домах, так как техника полностью перестала шуметь.
Основной принцип действия стабилизатора напряжения представляет собой переключение электронными ключами обмоток автотрансформатора, которое выполняется процессором при обнаружении перепада напряжения. Для этого у него есть специальная программа, замеряющая показания сети на входе и на выходе, после чего посылается сигнал на необходимый ключ.
Процессор – самый важный элемент всей системы, от которого зависит эффективная работа стабилизатора напряжения.
Главная задача данного элемента – запустить нужный симистор и сделать это ровно в нулевой точке синусоиды напряжения, иначе она будет искажена. Чтобы это выполнить процессором производится несколько десятков измерений напряжения и, когда улавливается нужное положение – подается сигнал и выполняется мгновенное включения ключа.
Но это ещё не все, перед тем как будет послан сигнал, проверяется - сработал ли предыдущий ключ, чтобы не возникло встречного тока. Поэтому процессор изначально замеряет микро токи и только потом посылает сигнал следующему ключу. Для стабильной работы стабилизатора напряжения все операции повторяются при каждой полуфазе.
Разумеется, процессор отличается высоким быстродействием, все данные собираются очень быстро, процессор может произвести все замеры и анализы пока синусоида находится в нулевой точке, а это - менее чем 1 микросекунда времени.
Благодаря изобретению данной системы стабилизатор напряжения регулирует даже самые большие и частые скачки напряжения менее чем за 10 миллисекунд.
Кроме описанного принципа также встречаются стабилизаторы, которые работают с использованием двухкаскадной системы регулирования. Она присутствует в более точных приборах. В данном случае напряжение обрабатывается в два этапа: сначала при небольшом количестве ступеней, а затем то же самое выполняет второй каскад и напряжение становится «идеальным». Такая система снижает себестоимость устройств, так как для 16 ступенчатой системы регулирования по данному принципу требуется всего 8 симисторов (метод комбинации 4х4=16). При этом в каскадной системе используется один трансформатор.
Скорость реагирования такого стабилизатора несколько меньше, чем у вышеописанного (20 миллисекунд). Поэтому такой принцип работы стабилизаторов напряжения используется только в устройствах для защиты бытовой техники и электроинструмента.
Поделиться:www.stabilizator-volter.ru
Принцип работы стабилизатора напряжения | Электрика в доме
Принцип работы релейного стабилизатора напряжения
Работа всех типов стабилизаторов переменного напряжения заключается в поддержании выходного напряжения на уровне 220 В при сильном изменении входного напряжения. Работа релейного стабилизатора основана на переключении обмоток трансформатора мощными реле. При таком переключении обмоток выходное напряжение меняется ступенями.
При переключении с одной обмотки на другую, выходное напряжение трансформатора изменится приблизительно на 20 В, или больше. Команду на переключение обмоток трансформатора поступает с контроллера на реле. Число переключаемых обмоток может меняться от 5 до 10, которое определяет точность стабилизации выходного напряжения. В большинстве релейные стабилизаторы работают при входном напряжении 150 — 250 В.
К положительным качествам релейных стабилизаторов можно отнести небольшое время срабатывания реле и невысокую стоимость. Недостатком таких стабилизаторов является скачок напряжения при переключении обмоток на 20 Вольт. На бытовых электроприборах это не отражается, однако лампы освещения могут моргать. Еще релейный стабилизатор издает щелчки при переключении реле, которые ночью хорошо слышны.
Скачки напряжения при переключении обмоток трансформатора
В момент переключения контакты реле на время зависают в воздухе. В это время, хотя и короткое, нагрузка отключена, что вызывает ЭДС самоиндукции автотрансформатора. Эта ЭДС выражается в коротком импульсе напряжения, которое может достичь 1000 В. Такие импульсные помехи могут вызвать повреждение техники, особенно при многократном переключении обмоток стабилизатора.
Схема работы релейного стабилизатора
В этой ситуации нужно после релейного стабилизатора ставить ограничители напряжения на варисторах. Обмотка большинства автотрансформаторов намотана алюминиевым проводом, который имеет меньшую нагрузочную способность, чем медный. Контакты реле, особенно при большой нагрузке, искрят и подгорают, что вызывает необходимость их чистки. Релейные стабилизаторы имеют право на существование как недорогой вариант при больших перепадах сетевого напряжения.
Принцип работы симисторных стабилизаторов
Работа симисторных стабилизаторов похожа на работу релейных устройств. Отличие составляет узел переключения обмоток трансформатора. Вместо реле у симисторных устройств переключение обмоток происходит мощными симисторами или тиристорами. Контроллер управляют работой симисторов.
Симисторное управление обмотками не имеет контактов, поэтому отсутствуют щелчки. Автотрансформатор намотан медным проводом. Эти стабилизаторы могут работать с пониженным напряжением от 90 В и высоким напряжением до 300 В. Точность регулировки напряжения может достичь 2%, что не вызывает моргание ламп.
Однако ЭДС самоиндукции во время переключения симисторами также имеет место, как и у релейных устройств. Так как симисторные ключи очень чувствительны к перегрузкам, им необходимо иметь запас по мощности. Такие устройства стабилизаторов напряжения имеют тяжелый температурный режим.
Схема работы симисторного стабилизатора
Поэтому симисторы ставятся на радиаторы с принудительным охлаждением вентиляторами. Работа этого вида устройства осуществляется по заводской программе, которая имеет неприятность ошибаться при эксплуатации.
В этом случае поможет только заводской ремонт. Стоимость таких стабилизаторов, на мой взгляд, завышена. Существуют симисторные стабилизаторы марки Volter с высокой степенью точности. Принцип работы этих стабилизаторов напряжения осуществляется по двухступенчатой системе. Первая ступень регулирует выходное напряжение грубо, а вторая степень имеет точную регулировку выходного напряжения.
Схема работы двухступеньчатого стабилизатора Volter
Один контроллер управляет двумя ступенями. По сути это два стабилизатора в одном корпусе. Обмотки обеих ступеней намотаны на одном трансформаторе. При 12 ключах двух ступеней стабилизатор имеет 36 уровней регулировки выходного напряжения, чем и достигается высокая точность выходного напряжения.
Принцип работы сервопривода стабилизатора
Эти устройства относятся к самым простым стабилизаторам переменного напряжения. В устройстве стабилизатора напряжения главным элементом является тороидальный трансформатор с сервоприводом, который управляется не сложной электронной схемой сравнения выходного и входного напряжений.
При разнице этих напряжений, сигнал с положительной или отрицательной полярностью подается на сервопривод постоянного тока, который включаясь, поворачивает токосъемник с графитовой щеткой до тех пор, пока на выходе напряжение не станет равным 220 В. Токосъемник двигается по контактной площадке трансформатора захватывает одновременно несколько витков обмотки, поэтому напряжение регулируется без скачков.
Вид открытого стабилизатора с сервоприводом
Время отклика на изменение напряжения сервопривода выше, чем у релейного устройства. Положительным качеством сервопривода является хорошая точность установки 2 – 3%. На этом, наверное, заканчиваются все положительные качества сервопривода. У стабилизатора с сервоприводом есть один очень большой недостаток, о котором нигде не говориться. Это его пожароопасность.
Схема работы стабилизатора с сервоприводом
По его вине также выходят из строя все электробытовые приборы и техника. Причина проста. При падении сетевого напряжения ниже низкого порога или подъема напряжения выше высокого порога стабилизатора, сервопривод выводит токосъемную щетку в крайние положения и клинит. Это происходит из-за низкого качества китайских сервоприводов или схема управления сервоприводом не вытягивает токосъемник с крайних точек контактной площадки.
А теперь представьте, упало сетевое напряжение, токосъемник естественно пополз в верхнюю крайнюю точку, поднимая напряжение и заклинил. Вернуться не может. Когда напряжение восстановилось на входе стабилизатора, то выходное напряжение будет равным 300 В или больше. Бытовые приборы такое напряжение не выдерживают. Подобное не раз встречалось на моей практике. Поэтому при выборе стабилизатора переменного напряжения нужно учитывать его надежность и безопасность.
Тоже интересные статьи
electricavdome.ru
Релейный стабилизатор напряжения: устройство + фото
В этой статье наш сайт «Все-электричество» расскажет, как сделать выбор релейного стабилизатора напряжения. На сегодняшний день многие люди используют бытовые приборы в доме. Каждый прибор вам необходимо будет защитить от изменений в электрическом токе. Также вам необходимо будет обеспечить стабильное напряжение. Релейный стабилизатор напряжения поможет обеспечить надежную защиту.
Благодаря этому устройству вы сможете обеспечить надежную защиту приборов. Стандартный уровень напряжения должен составлять 220 Вольт. Релейный стабилизатор можно встретить практически везде. Он считается достаточно популярным и распространенным. Его популярность обеспечена простой конструкцией.
Релейный стабилизатор напряжения и его конструкция
Перед тем как использовать этот прибор вам необходимо будет изучить его принцип работы. Релейный стабилизатор напряжения имеет автоматический трансформатор и электронную схему, которая будет управлять его работой. Также он имеет реле, которое защищено надежным корпусом. Этот прибор считается вольтодобавочным. Это означает, что устройство будет только добавлять ток при низком напряжении.
Добавление вольт будет происходить благодаря подключению обмотки. Обычно этот вид трансформатора может иметь 4 обмотки. Если электрическая сеть предоставит слишком сильный ток, тогда автоматический трансформатор сможет вычесть необходимое количество вольт. Схема релейного стабилизатора включает в себя:
- Вольтодобавочный трансформатор.
- Реле.
- Микросхему управления.
Это главные схемы релейного стабилизатора. Кроме этого, конструкция также может в себя включать и дополнительные элементы. Также вы можете встретить устройства, которые имеют дисплей. У нас вы можете прочесть про феррорезонансные стабилизаторы.
Принцип работы релейного стабилизатора
У многих возникает вопрос, каким образом работает релейный стабилизатор? Измерение тока проводит электронная схема. После получения данных происходит сравнение тока, который должен быть на выходе. В конце будет рассчитываться разница вольт.
После получения данных устройство самостоятельно подбирает необходимую обмотку. После подключения реле напряжение будет достигать необходимого уровня.
Особенности работы
Работа этого устройства считается достаточно простой. Это устройство способно регулировать ток ступенчато. В результате этого при подключении обмотки ток будет увеличиваться или уменьшаться на определенную величину. Иногда их уровень может не соответствовать норме. Подобное последовательное срабатывание может вызывать дополнительные скачки напряжения.
Если детально изучить его работу, тогда можно будет понять, что реле быстро переключает обмотки. В результате этого скачки напряжения считаются незначительными. Их заметность может возникнуть в результате скачков входного тока. Если вы используете высокоточное оборудование, тогда техника может выйти из строя. Постоянная подача тока будет практически невозможной.
Если вы посмотрите напряжение и дисплей будет показывать 220 Вольт, тогда возможно вы попали на плохого производителя. Производители могут специально запрограммировать устройство, чтобы оно постоянно показывало 220 Вольт.
Обычно для стабилизации напряжения прибору необходимо тратить до 0,15 секунд. Релейные стабилизаторы также могут прекращать подачу выходного тока. Это может произойти в том случае, когда на входе появляется минимально допустимый ток. Если напряжение стабилизируется, тогда стабилизатор возобновит свою работу. Восстановление тока происходит в течение 0.6 секунд. У нас вы можете прочесть про защиту электропроводки помощью стабилизатора.
Преимущества релейного стабилизатора
Теперь вы уже знаете принцип работы этого устройства. Теперь вам необходимо будет узнать о преимуществах этого устройства. К основным преимуществам на сегодняшний день можно отнести:
- Небольшие размеры. Этот процесс обусловлен только тем, что вольтодобавочный трансформатор способен только компенсировать разницу между вольтами.
- Широкий диапазон величин напряжения.
- Достаточно широкий спектр рабочей температуры. Некоторые модели могут работать при температуре от -40 до +40 градусов.
- Низкий уровень шумности.
- Низкий уровень чувствительности.
- Допустимая длительная перегрузка составляет до 110 процентов.
Также многие производители сообщают, что эта продукция может работать на протяжении длительного времени.
Недостатки релейного стабилизатора
Как и любая другая продукция, релейные стабилизаторы тоже имеют определенные недостатки. Недостатки обусловлены принципом работы и схемой построения этого устройства. Его слабым местом работы считается реле. Некачественное реле может стать причиной преждевременного выхода реле из строя. Кроме этого, во время переключения реле вы сможете услышать посторонний шум.
Еще к одному весомому недостатку считается принцип ступенчатого выравнивания тока. Во время переключения обмоток будут происходить значительные скачки напряжения. ВО время переключения реле можно будет увидеть, как мерцают светодиодные лампы.
Важно знать! Если вы желаете приобрести себе дешевую продукцию, тогда вам необходимо выбрать стабилизатор, мощность которого будет превышать на 30 процентов мощность всех приборов в доме.
Правила эксплуатации прибора
Если вы планируете выбрать релейный стабилизатор, тогда вам необходимо будет проводить его регулярное обслуживание. Проводить осмотр устройства необходимо каждый год. Во время проведения осмотра вам следует обратить внимание:
- Уровень надежности всех соединений проводов.
- Уровень циркуляции воздуха в работе системы.
- Наличие всех повреждений.
- Правильность работы измерительных приборов.
Если вы увидите ослабленные соединения или загрязненность, тогда вам необходимо будет отключить стабилизатор и устранить проблемы. Помещение, в котором установлен стабилизатор обязательно должно быть сухим. Влажность воздуха не должна превышать 80 процентов. Во время эксплуатации все вентиляционные отверстия должны быть открыты. Также вам обязательно необходимо выполнить заземление этого устройства.
Читайте также: стабилизатор напряжения своими руками.
vse-elektrichestvo.ru
Стабилизаторы напряжения: классификация, схемы, параметры, достоинства
Параметры стабилизаторов напряжения
Важнейшими параметрами стабилизатора напряжения являются коэффициент стабилизации Kст, выходное сопротивление Rвых и коэффициент полезного действия η.
Коэффициент стабилизации определяют из выражения Kст= [ ∆uвх/ uвх] / [ ∆uвых/ uвых]
где uвх, uвых — постоянные напряжения соответственно на входе и выходе стабилизатора; ∆uвх — изменение напряжения uвх; ∆uвых — изменение напряжения uвых, соответствующее изменению напряжения ∆uвх.
Таким образом, коэффициент стабилизации — это отношение относительного изменения напряжения на входе к соответствующему относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора.
Чем больше коэффициент стабилизации, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении входного. У простейших стабилизаторов величина Kст составляет единицы, а у более сложных — сотни и тысячи.
Выходное сопротивление стабилизатора определяется выражением Rвых= | ∆uвых/ ∆iвых|
где ∆uвых— изменение постоянного напряжения на выходе стабилизатора; ∆iвых— изменение постоянного выходного тока стабилизатора, которое вызвало изменение выходного напряжения.
Выходное сопротивление стабилизатора является величиной, аналогичной выходному сопротивлению выпрямителя с фильтром. Чем меньше выходное сопротивление, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении тока нагрузки. У простейших стабилизаторов величина Rвых составляет единицы Ом, а у более совершенных — сотые и тысячные доли Ома. Необходимо отметить, что стабилизатор напряжения обычно резко уменьшает пульсации напряжения.
Коэффициент полезного действия стабилизатора ηст — это отношение мощности, отдаваемой в нагрузку Рн, к мощности, потребляемой от входного источника напряжения Рвх: ηст = Рн / Рвх
Традиционно стабилизаторы разделяют на параметрические и компенсационные.
Интересное видео о стабилизаторах напряжения:
Параметрические стабилизаторы
Являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов с двумя выводами, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Рассмотрим схему параметрического стабилизатора на основе стабилитрона (рис. 2.82). 
Проанализируем данную схему (рис. 2.82, а), для чего вначале ее преобразуем, используя теорему об эквивалентном генераторе (рис. 2.82, б). Проанализируем графически работу схемы, построив на вольт-амперной характеристике стабилитрона линии нагрузки для различных значений эквивалентного напряжения, соответствующих различным значениям входного напряжения (рис. 2.82, в). Из графических построений очевидно, что при значительном изменении эквивалентного напряжения uэ (на ∆uэ), а значит, и входного напряжения uвх, выходное напряжение изменяется на незначительную величину ∆uвых.
Причем, чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона (т. е. чем более горизонтально идет характеристика стабилитрона), тем меньше ∆uвых.
Определим основные параметры такого стабилизатора, для чего в исходной схеме стабилитрон заменим его эквивалентной схемой и введем во входную цепь (рис. 2.82, г) источник напряжения, соответствующий изменению входного напряжения ∆uвх (на схеме пунктир): Rвых= rд|| R0≈ rд, т.к. R0>> rд ηст = ( uвых· Iн) / ( uвх· Iвх) = ( uвых· Iн) / [ uвх( Iн + Iвх) ].
Kст= ( ∆uвх/ uвх) : ( ∆uвых/ uвых) Так как обычно Rн>> rд Следовательно, Kст≈ uвых / uвх· [ ( rд+ R0) / rд]
Обычно параметрические стабилизаторы используют для нагрузок от нескольких единиц до десятков миллиампер. Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения в компенсационных стабилизаторах напряжения. 
Компенсационные стабилизаторы
Представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора являются источник опорного (эталонного) напряжения (ИОН), сравнивающий и усиливающий элемент (СУЭ) и регулирующий элемент (РЭ).
Напряжение на выходе стабилизатора или некоторая часть этого напряжения постоянно сравнивается с эталонным напряжением.
В зависимости от их соотношения сравнивающим и усиливающим элементом вырабатывается управляющий сигнал для регулирующего элемента, изменяющий его режим работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.
В качестве ИОН обычно используют ту или иную электронную цепь на основе стабилитрона, в качестве СУЭ часто используют операционный усилитель, а в качестве РЭ — биполярный или полевой транзистор.
Чаще всего регулирующий элемент включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным (рис. 2.83, а).
Иногда регулирующий элемент включают параллельно нагрузке, и тогда стабилизатор называют параллельным (рис. 2.83, б. Здесь СУЭ и ИОН с целью упрощения не показаны). В параллельном стабилизаторе используется балластное сопротивление Rб, включаемое последовательно с нагрузкой.
В зависимости от режима работы регулирующего элемента стабилизаторы разделяют на непрерывные и импульсные (ключевые, релейные).
В непрерывных стабилизаторах регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме, а в импульсных — в импульсном.
Рассмотрим типичную принципиальную схему непрерывного стабилизатора (рис. 2.84, а). 
Эта схема соответствует приведенной выше структурной схеме последовательного стабилизатора. Для того чтобы выполнить наиболее просто анализ этой схемы на основе тех допущений, которые были рассмотрены при изучении операционного усилителя,изобразим эту схему по-другому. При этом цепи питания операционного усилителя для упрощения рисунка изображать не будем. 
Из схемы (рис. 2.84, б) очевидно, что на элементах R2, R3, DA и VT построен неинвертирующий усилитель на основе ОУ с выходным каскадом в виде эмиттерного повторителя на транзисторе VT, а входным напряжением для него является выходное напряжение параметрического стабилизатора напряжения на элементах R1 и VD. В соответствии с указанными выше допущениями получаем:
uR3= uст, т.е. iR3· R3= uст
uR2 = uR3 – uвых
iR2 = − iR3 = − uст/ R3
Подставляя выражение для iR2 в предыдущее уравнение, получим − uст/ R3· R2= uст – uвых. Следовательно, uвых = uст· ( 1 + R2/ R3)
Последнее выражение в точности повторяет соответствующие выражения для неинвертирующего усилителя (входным напряжением является напряжение uст).
Полезно отметить, что ООС охватывает два каскада — на операционном усилителе и на транзисторе. Рассматриваемая схема является убедительным примером, демонстрирующим преимущество общей отрицательной обратной связи по сравнению с местной.
Основным недостатком стабилизаторов с непрерывным регулированием является невысокий КПД, поскольку значительный расход мощности имеет место в регулирующем элементе, так как через него проходит весь ток нагрузки, а падение напряжения на нем равно разности между входным и выходным напряжениями стабилизатора.
В конце 60-х годов стали выпускать интегральные микросхемы компенсационных стабилизаторов напряжения с непрерывным регулированием (серия К142ЕН). В эту серию входят стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением, с регулируемым выходным напряжением и двухполярным и входным и выходным напряжениями. В тех случаях, когда через нагрузку необходимо пропускать ток, превышающий предельно допустимые значения интегральных стабилизаторов, микросхему дополняют внешними регулирующими транзисторами.
Некоторые параметры интегральных стабилизаторов приведены в табл. 2.1, а вариант подключения к стабилизатору К142ЕН1 внешних элементов — на рис. 2.85. 
Резистор R предназначен для срабатывания защиты по току, а R1 — для регулирования выходного напряжения. Микросхемы К142УН5, ЕН6, ЕН8 являются функционально законченными стабилизаторами с фиксированным выходным напряжением, но не требуют подключения внешних элементов.
Импульсные стабилизаторы напряжения в настоящее время получили распространение не меньшее, чем непрерывные стабилизаторы.
Благодаря применению ключевого режима работы силовых элементов таких стабилизаторов, даже при значительной разнице в уровнях входных и выходных напряжений можно получить КПД, равный 70 − 80 %, в то время как у непрерывных стабилизаторов он составляет 30 − 50%.
В силовом элементе, работающем в ключевом режиме, средняя за период коммутации мощность, рассеиваемая в нем, значительно меньше, чем в непрерывном стабилизаторе, так как хотя в замкнутом состоянии ток, протекающий через силовой элемент, максимален, однако падение напряжения на нем близко к нулю, а в разомкнутом состоянии ток, протекающий через него, равен нулю, хотя напряжение максимально. Таким образом, в обоих случаях рассеиваемая мощность незначительна и близка к нулю.
Малые потери в силовых элементах приводят к уменьшению или даже исключению охлаждающих радиаторов, что значительно уменьшает массогабаритные показатели. Кроме того, использование импульсного стабилизатора позволяет в ряде случаев исключить из схемы силовой трансформатор, работающий на частоте 50 Гц, что также улучшает показатели стабилизаторов.
К недостаткам импульсных источников питания относят наличие пульсаций выходного напряжения.
Рассмотрим импульсный последовательный стабилизатор напряжения (рис. 2.86). 
Ключ S периодически включается и выключается схемой управления (СУ) в зависимости от значения напряжения на нагрузке. Напряжение на выходе регулируют, изменяя отношение tвкл / tвыкл, где tвкл, tвыкл — длительности отрезков времени, на которых ключ находится соответственно во включенном и выключенном состояниях. Чем больше это отношение, тем больше напряжение на выходе.
В качестве ключа S часто используют биполярный или полевой транзистор.
Диод обеспечивает протекание тока катушки индуктивности тогда, когда ключ выключен и, следовательно, исключает появление опасных выбросов напряжения на ключе в момент коммутации. LC-фильтр снижает пульсации напряжения на выходе.
Ещё одно интересное видео о стабилизаторах:
pue8.ru
Принцип работы стабилизатора напряжения - Москва, СПБ
Принцип работы стабилизатора напряжения.
В нашем интернет-магазине представлены различные по типу автоматической регулировки стабилизирующие устройства, выпускаемые под брендовыми марками Энергия и Voltron у каждого из которых свои особенности и принцип функционирования. На сегодня мы успешно занимаемся продажей релейных (ступенчатых), электромеханических, электронных (тиристорных) и гибридных моделей российского производства для сети 220В и 380В. Главной задачей сетевых отечественных электроприборов рекомендуемых к заказу в наших каталогах является: постоянное обеспечение защиты техники от низкого и повышенного электроснабжения в бытовой электросети переменного тока и напряжения, высокоскоростная защита от короткого замыкания и кратковременных перегрузок, а также негативно сказывающихся на домашних и офисных высокочувствительных потребителях электромеханических помех. Вы можете купить у нас как простые, так и универсальные российские устройства для сети 220, 380 Вольт высокого качества и надёжности в Москве, СПБ и регионах России. Так как у нас часто спрашивают, как работает наше электрооборудование, мы решили подробно описать всё в данной статье.
Принцип работы релейного стабилизатора напряжения.
Функционирование данного оборудования для сети 220В осуществляется благодаря автоматической регулировке нестабильного электроснабжения при помощи силовых ключей — реле. Сглаживание повышенного или пониженного входного напряжения происходит по ступеням путём включения и выключения специальных обмоток трансформатора. Чем больше количество ступеней переключения у релейного стабилизатора, тем выше будет его точность стабилизации. Погрешность таких аппаратов обычно зафиксирована на уровне ±5, ±6, а чаще всего ±8, ±10 процентов. В отличие от электромеханических линеек располагают более расширенным диапазоном (от 100В до 280В) и более высокой скоростью реагирования (до 20 мс). Не рекомендуются для высокоточной электротехники. Безотказно справляются со сбоями в бытовой сети, даже при эксплуатации в различных помещениях с минусовой температурой до -30 градусов Цельсия. Недостатки: во время резкого падения электроэнергии возможно мерцание света. Являются самыми распространенными устройствами, которые пользуются большим спросом для дачи, дома.
Принцип работы электромеханического стабилизатора напряжения.
Данные устройства представляют собой усиленный достаточно эффективный и очень надёжный вольтодобавочный трансформатор. В подобных схожих по типу стабилизации аппаратах качественное напряжение на выходе преобразуется благодаря высокоточному перемещению щёточного узла по трансформаторной медной обмотке. За счёт этого регулировка ненормированного электропитания до оптимального значения (220В или 380В) происходит максимально точно и плавно. Поскольку это подвижные элементы конструкции электромеханических стабилизаторов в моменты выравнивания электроэнергии возникает небольшое жужжание. Когда необходимости в стабилизации нет, данное оборудование функционирует практически бесшумно. Помимо высокой точности такие модели формируют на выходе идеальную синусоидальную форму сигнала. Погрешность всего ±3%. Применяется для непрерывной защиты дома, квартиры, медицинских и помыленных помещений с дорогостоящими высокоточными приборами. Располагают хорошей помехоустойчивостью и широким диапазоном. В процессе работы лампочки не мерцают. Недостаток: не приспособлены для эксплуатации в условиях отрицательной температуры.
Принцип работы электронного стабилизатора напряжения.
Самые новые и лучшие по типу регулировки электроприборы, поэтому их стоимость намного выше электромеханических и релейных моделей. Принцип сглаживания скачков и просадок однофазных (220В) электронных стабилизаторов очень похож на релейный. Основное их отличие заключается в том, что в качестве электронных ключей используются современные стойкие к сильным кратковременным перегрузкам до (180%) — тиристоры или симисторы. Сглаживание ненормированного напряжения выполняется также при помощи специальных ключей переключения, только если в релейных сетевых приборах их не более 5-7, то в электронных марках (тиристорных или симисторных) их от 12 до 16 штук. Соответственно благодаря большому количеству ступеней автоматического переключения стабилизация некачественного электропитания осуществляется в максимально плавном режиме, формируется стабильное поддержание чистой формы синусоидального сигнала, и скорость реагирования повышается в несколько раз. Полное отсутствие механических деталей позволяет им надёжно работать не менее 10 лет. Электронные марки располагают самыми высокими техническими характеристиками. Расширенная сфера применения: частные дома, коттеджи, квартиры, дачи, офисы, промышленные или медицинские объекты и другие жилые, а также рабочие помещения. Имеют бесшумный режим выполнения всех функций.
Принцип работы гибридного стабилизатора напряжения.
Универсальное по своей конструкции электрооборудование российского производителя «ЭТК Энергия» для переменной сети, не имеющее пока никаких аналогов. Данные серии качественно работают с простой и высокочувствительной электротехникой. Представляет собой усовершенствованный сетевой аппарат, в который обеспечивает выравнивание электроэнергии в двух различных режимах — электромеханическом + релейном. Если напряжение на входе не опускается ниже 144 Вольт или повышается до 256 Вольт, используется электромеханическая система сглаживания скачков и просадок. Если же оно опускается ниже 144В или поднимается более 256В, тогда незамедлительно срабатывает система управления и включается релейный высокоскоростной режим стабилизации. Максимальный диапазон от 105В до 280В. Сфера круглосуточного применения: дачи, офисы, коттеджи, дачи, магазины, медицинские и промышленные помещения. Недостаток: как и электромеханические серии, совершенно не приспособлены для низких климатических условий непрерывной эксплуатации.
Принцип работы стабилизатора напряжения — Москва, СПБ.
stabilizatory.msk.ru
Принцип работы стабилизатора напряжения
Стабилизатор напряжения – устройство, преобразующее электроэнергию с неустойчивыми характеристиками, которые не подходят для устройств энергопотребления. На выходе поступает напряжение с заданными стабильными параметрами, которыми снабжаются потребители энергии.
Разновидности устройств
Прежде всего стоит разобраться, какие бывают разновидности устройств. Стабилизатор напряжения купить можно разный, например:
- Постоянного напряжения;
- Переменного напряжения.
Стабилизаторы постоянного напряжения
Они необходимы, если значение поступающего тока мало или наоборот слишком велико для электропотребителя. Проходя через устройство, напряжение преобразуется до заданного уровня. В свою очередь они делятся на:
- Линейный стабилизатор. Принцип функционирования основан на непрерывном изменении сопротивления для осуществления стабильного показателя на выходе. Простая конструкция устройства с минимальным количеством деталей работает без помех;
- Импульсный. С помощь коротких импульсов нестабильный ток накапливается на катушке или в конденсаторе. В последствии накопленная электроэнергия поступает на выход с заданными параметрами. Если жена выходе показатель превышает возможное допустимое значение, то накопитель сбрасывает напряжение, переставая аккумулировать энергию, тем самым позволяя на выходе подавать напряжение с меньшим значением.
Стабилизаторы переменного напряжения
Устройство, которые поддерживает выход тока с заданными характеристиками, вне зависимости от того, какие показатели были на входе. Они бывают:
- Накопительные. Этот стабилизатор напряжения купить необходимо, если для применения достаточно накопления электроэнергии в системе, с последующим преобразованием и выдачи на выходе тока со стабильными параметрами;
- Корректирующие. Стабилизатор напряжения, преобразующий энергию за счет добавления потенциала, которого не хватает для получения необходимых параметров.
Качество и долговременность работы таких устройств зависит от скачков напряжения и других параметров подаваемой энергии. И только благодаря стабилизаторам напряжения возможно бесперебойное электроснабжение с заданными параметрами.
www.ruselt.ru
