Релейный стабилизатор напряжения

Устройство релейного стабилизатора напряжения

Сердцем любого релейного стабилизатора является обычный автотрансформатор, мы уже достаточно подробно писали о нём, перейдя по ссылке вы сможете узнать, что он из себя представляет и как работает.

Сейчас же стоит сказать, что автотрансформатор имеет несколько отпаек – отводов от обмотки, каждый из которых формирует вторичную обмотку, с разным коэффициентом трансформации входящего напряжения. Таким образом напряжение может увеличиваться или уменьшаться, а как это работает мы рассмотрим ниже.

Кроме автоматического трансформатора еще одной важной частью любого релейного стабилизатора является — плата управления. Она содержит ряд компонентов и решений, в частности вольтметр, измеряющий входящее напряжение и цепи управления, которые отвечают за переключение режимов стабилизатора.

Непосредственно коммутацией соответствующих отводов вторичной обмотки автотрансформатора с выходными контактами стабилизатора занимаются силовые реле.

Реле – это своего рода автоматический выключатель, по сигналу оно механически замыкает или размыкает электрическую цепь. В зависимости от модели прибора, количество таких реле – ступеней стабилизации, как и их тип, может различаться.

Кроме вышеперечисленного, любой электронный релейный стабилизатор так же имеет на борту предохранители, индикаторы и другие компоненты., но их мы описывать не будем, их тип и количество может сильно различаться в зависимости от модели конкретного устройства.

Сейчас же, для лучшего понимания того, как он работает, давайте рассмотрим его схему.

Принцип работы стабилизатора напряжения и его конструкция

В основе многих стабилизаторов напряжения находится трансформатор повышенной мощности, который и помогает работать всей системе. Исходя из метода регулировки тока и прочих особенностей изделий, можно выделить 2 категории техники: электромеханическая и электронная.

Электромеханические стабилизаторы считаются серводвигателями. Основной элемент контроля проводит анализ входящих токов, а исходя из величины, начинает его менять, сервопривод делает поворот под некоторым углом. В случае изменения положения привода, каретка на нем начинает двигать щетку на обмотке трансформатора. Что позволяет изменить выходной ток.

Электронные аппараты работают немного иначе. Учитывается входящий ток, который приходит на плату, после чего начинается включение или отключение секции вторичной обмотки. Переключение выполняется через реле или при помощи полупроводниковых ключей.

Бестрансформаторная схема характеризуется использованием инверторного стабилизатора. Переменный ток, который входит в аппарат, начинает движение через частотный фильтр. После этого, через выпрямитель и корректоры, преобразуется в постоянный и сохраняется в конденсаторах. В дальнейшем ток идет к инвертору, генератору, позволяющие по новой преобразовывать переменные токи с почти идеальными значениями.

Принцип действия релейного стабилизатора напряжения

В первую очередь, в стабилизаторе замеряется входящее напряжение, далее, в зависимости от полученных результатов, с платы управления посылается сигнал на открытие того или иного реле, соответственно электрический ток с одной из отпаек автотрансформатора, уменьшенный или увеличенный до нужного значения, поступает на выводы стабилизатора, к потребителю.

Для полного понимания принципа действия релейного стабилизатора, вы обязательно должны знать о работе автотрансформатора и его устройстве, если еще не прочли нашу статью о нём — сейчас самое время это сделать, перейдя по ссылке.

В качестве примера работы стабилизатора, давайте примем, что каждый отвод автотрансформатора даёт +/- 15 Вольт изменения напряжения, работает это следующим образом:

— Если напряжение в сети 220В – оно сразу передаётся к потребителю, коэффициент трансформации при этом 1. Соответственно в пределах от 205В до 235В (220В +/-15В), напряжение на выход стабилизатора, будет передаваться без изменений.

— Как только входящее напряжение опускается до значения, меньшего чем 205 Вольт, задействуется первая вторичная обмотка автотрансформатора, с коэффициентом трансформации 1,075, тем самым на выходе снова получается 220 В (205*1,075). В этот момент отвечающее за этот отвод автотрансформатора рале замыкается, пуская ток на выходные контакты стабилизатора, а все другие размыкаются.

Далее, пока напряжение не упадет еще на 15В т.е. до 190В (205В-15В), будет продолжать действовать эта вторичная обмотка с тем же коэффициентом трансформации, таким образом, если в сети напряжение упадет до 196В (граница переключения на следующий режим), на выходе получается 211В (196*1,075).

— Когда входящее напряжение опускается ниже 190В, срабатывает очередное реле, а предыдущее размыкается, тем самым включается следующая вторичная обмотка автоматического трансформатора, с коэффициентом трансформации уже 1,15 и напряжение на выходе опять становится 220В (196*1.15) и так далее, каждые 15В переключается обмотка до, допустим, 145В – после чего стабилизатор уходит в защиту.

— Если же наоборот, напряжение в сети возрастает выше 235В, с помощью соответствующего реле задействуется понижающая вторичная обмотка, с коэффициентом трансформации 0,94 и опять же напряжение в сети выравнивается до требуемых 220В (235*0,94).

Думаю, теперь, принцип действия релейного стабилизатора вам понятен, теперь давайте рассмотрим какие у стабилизатора этого типа сильные и слабые стороны, в каких сферах его лучше всего применять.

Стабилизатор напряжения. Виды и работа. Применение и как выбрать

В жизни современного человека есть много электроприборов, которыми он постоянно пользуется как в быту, так и на работе. Есть такие потребители, которые требуют поддержания напряжения в строгих пределах и чтобы этого добиться, необходимо использовать стабилизатор напряжения.

Виды

В зависимости от технического решения, стабилизаторы могут быть нескольких видов:

Релейные. Они обеспечивают ступенчатую регулировку и состоят из автотрансформатора и силового реле. Такие приборы не могут с высокой точностью регулировать выходное напряжение. Для улучшения качества стабилизации, усложняют конструкцию автотрансформатора, но это приводит к увеличению стоимости оборудования. Такие стабилизаторы используются с маломощными приборами.

Симисторные. Это электронные приборы, которые работают по принципу релейных, но обмотки в них переключаются симисторами (электронные ключи). Так как нет механического реле, то скорость переключения увеличивается, они более надежные, тише работают, но также не могут обеспечить высокую точность выходного напряжения.

Электромеханические или сервоприводные. Они работают по принципу реостата (электропривод передвигает контакты по обмотке автотрансформатора), поэтому могут плавно изменять выходное напряжение. Такое оборудование может использоваться в сетях, где нет резких скачков напряжения.

Феррорезонансные. Данное оборудование непрерывно регулирует выходное напряжение в заданном диапазоне. Такой вариант имеет ряд нерешенных проблем, поэтому его применение ограничено.

Инверторные. Это самые современные стабилизаторы, которые работают по принципу двойного преобразования напряжения: сначала оно преобразуется из переменного в постоянное, а потом снова из постоянного в переменное. В этом случае нет громоздкого трансформатора, поэтому такие приборы имеют небольшие размеры и вес. Данное оборудование имеет высокую точность, она в переделах 1%. Независимо от напряжения на входе, на выходе мы получаем практически идеальные 220 В.

Как устроен стабилизатор

Стабилизатор напряжения состоит из нескольких основных частей, которые есть в таком оборудовании, независимо от его вида:

Автотрансформатор. Он может иметь алюминиевую обмотку, используется в дешевых моделях, и медную – применяется в качественных приборах.
Электронная схема управления. У разных торговых марок она будет отличаться, поэтому стабилизатор напряжения одного вида, но разных изготовителей будет выполнять свои функции неодинаково. Отличие состоит в алгоритме замыкания ключей, поэтому идентичные по типу приборы имеют значительные отличия в работе.
Замыкающие ключи. Эти элементы стабилизатора определяют тип его коммуникации: электронные или электромеханические. Более предпочтительные электронные стабилизаторы, так как у них скорость срабатывания в пределах 10-20 мс, а у электромеханических она будет 40-50 мс.
Элементы защиты. К основным относится тепловой и магнитный расцепители, а к дополнительным — защита от молнии.
Байпас – устройство, которое обеспечивает непрерывность питания, подключает напрямую к сети.

Принцип действия

Принцип работы оборудования основан на отслеживании входящего напряжения и корректировки его на выходе, в зависимости от происходящих изменений.

Когда на входе происходит изменение напряжения, стабилизатор тратит некоторое время на проведение замера. В электронных моделях на это требуется до 20 мс, а у электромеханических до 50 мс. На следующем этапе работы происходит соответствующая реакция на возникшую ситуацию. Все изменения напряжения выравниваются до 220 В.

Когда на входе показатели снижаются, стабилизатор напряжения поднимает его показатели на входе, насколько хватает возможностей автотрансформатора. Когда значения на входе превышают заданный диапазон, то прибор автоматически отключает подачу напряжения. Стабилизатор напряжения не пропускает на подключенное оборудование импульсные скачки.

Напряжение регулируется за счет подключения добавочных обмоток трансформатора при помощи ключей, которые могут быть электронными или релейными. Процесс коммутации контролируется процессором, который не позволяет одновременного включения более одного ключа.

Область применения

Стабилизаторы напряжения нашли широкое применение как в промышленности, так и в быту. Нестабильное напряжение в сети делает использование такого оборудования очень актуальным.

У каждого в доме есть такое дорогостоящее оборудование как компьютер, стиральная машина, холодильник и другая аппаратура, для которого очень важно качественное электропитание. Оптимальным и недорогим решением, позволяющим надежно защищать бытовые приборы и различное промышленное оборудование, является стабилизатор напряжения.

Привести к выходу из строя или к нестабильной работе различной бытовой техники может пониженное или повышенное напряжение, а также его пиковые скачки. Наличие стабилизатора позволяет выравнивать возникающие перепады напряжения, на выходе он выдает номинальное напряжение, которое необходимо для корректной работы подключенного электрооборудования.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Для совершения правильного выбора, специалисты рекомендуют обращать внимание на такие особенности:

Способ монтажа, стабилизатор может устанавливаться рядом с обслуживаемым устройством, стационарные устройства монтируются на стену в горизонтальном или вертикальном положении.
Если используется прибор на 220 В, то точность его работы должна составлять 1-3%.
Мощность, надо приобретать прибор, мощность которого будет на 30% больше мощности подключаемого оборудования.
Могут быть одно и трехфазные стабилизаторы.
Быстродействие прибора, измеряется этот показатель в миллисекундах.
Наличие защиты, эта функция защитит прибор от короткого замыкания, резких скачков напряжения и других негативных моментов.
Имеют значения и размеры оборудования, а также уровень шума, который он издает во время работы.
Стоимость, качественный прибор не может стоить дешево, лучше приобрести более дорогое, но качественное оборудование.
Гарантийный срок службы, у качественного стабилизатора он будет несколько лет, тогда как у дешевых моделей вообще может не быть никаких гарантий.

Если подключается оборудование с мощным электродвигателем, то надо учитывать реактивную составляющую мощности, так как при запуске мотора, ток сильно повышается и если такой параметр не учесть, то стабилизатор не справится с нагрузкой, возникающей при запуске электродвигателя.

Достоинства и недостатки

Преимущества и недостатки таких приборов будут зависеть от их вида:

Релейные. Главное достоинство релейного стабилизатора – высокая скорость регулирования напряжения. Недостатки таких приборов в том, что изменение напряжения происходит ступенчато, точность стабилизации низкая и искажается синусоида.
Симисторные. Достоинства в том, что во время работы они имеют низкий уровень шума, процесс коммутации быстрый, а изменение напряжения происходит плавно. Главный их недостаток в низкой точности регулирования напряжения.
Сервоприводные. Такие стабилизаторы плавно регулируют выходные параметры, не искажают синусоиду и обеспечивают высокую точность регулирования. Недостатки такого оборудования в невысокой скорости реакции и низкой скорости регулирования, а наличие механически передвигаемых деталей, снижает надежность таких приборов.
Феррорезонансные. Данное оборудование обеспечивает высокое быстродействие и точность стабилизации. Оно имеет большой срок службы и высокую надежность. Недостаток таких стабилизаторов в том, что происходит искажение синусоиды, они имеют небольшой диапазон регулировки, у них большой вес и КПД всего 70-80%. Кроме этого, не допускается работа такого оборудования при больших перегрузках и в режиме холостого хода.
Инверторные. Они обеспечивают высокую точность и скорость регулировки, могут работать как с очень низким, так и с высоким входным напряжением. Такие приборы могут работать без нагрузки, подавляют импульсы и помехи, создают правильную синусоиду. Основные их недостатки и в низком КПД, сложности ремонта и высокой стоимости.

Срок службы электроприборов и качество их работы будут зависеть от параметров подаваемой электроэнергии. Чтобы защитить технику от изменения напряжения в сети и обеспечить ее надежную и долгую работу, достаточно установить современный стабилизатор напряжения.

Достоинства

Низкая стоимость

Именно благодаря своей низкой цене, относительно стабилизаторов других типов, релейные модели так популярны. При этом, по остальным параметрам, они полностью перекрывают потребности современного потребителя в большинстве случаев.

Достаточно быстрая скорость стабилизации, в среднем 5-30 мс

Релейные стабилизаторы с высокой скоростью реагируют на изменения входящего напряжения, и позволяют защитить ваше электрооборудование даже при резком падении или скачках

Простота и ремонтопригодность

Обладая простой, понятной архитектурой, релейные стабилизаторы не имеют массы сложных компонентов, которые могли бы выйти из строя. Возможных неполадок не так много и все они изучены и описаны, легко диагностируются и могут быть исправлены в домашних условиях, даже при наличии лишь поверхностных знаний и навыков в ремонте электротехники.

Недостатки

При частом переключении, выходят из строя силовые реле

Одним из самых значимых недостатков релейных стабилизаторов, на мой взгляд, является возможность выхода из строя силовых реле, если переключения режимов происходят достаточно часто и интенсивно. Контакты со временем окисляются или могут подгорать на высоких токах, что сильно сокращает срок службы реле.

Щелкают при переключении реле

Еще особенность одна особенность, которая может стать серьезным недостатком, если релейный стабилизатор установлен где-то рядом с вами, является звук переключения реле, которые достаточно звонко щелкают.

Относительно высокая погрешность стабилизации, в среднем порядка 5-8%

В зависимости от количества отводов от автотрансформатора – вторичных обмоток и соответственно количества реле в схеме, релейный стабилизатор имеет степень погрешности стабилизации, в среднем 5-8%, а это достаточно много. Как вы могли видеть из представленных выше расчетов, ступени, при которых происходит стабилизация находятся в пределах 15 Вольт, что равняется 6,8% от 220В, особо чувствительные электроприборы могут реагировать и на такие показатели.

Если вам требуется нормализация с большей точностью, обязательно рассмотретие электромеханические стабилизаторы напряжения.

Кратковременный обрыв подачи тока в момент переключения реле

При переключении реле, во время смены режимов, на некоторое очень короткое время, происходит обрыв подачи тока, когда контакты одного реле уже разорваны, а второго только-только замыкаются. При это нередко также происходит всплеск, скачок напряжения. Это может негативно влиять на особо чувствительные электронные компоненты, а также выражаться, например, в кратковременном изменении яркости ламп.

Падение мощности при низком напряжении

Полную, заявленную производителем мощность, релейные стабилизаторы выдают лишь в достаточно узком диапазоне входящих напряжений, нередко лишь до 190 Вольт, затем производительность стремительно падает и в какой-то момент достигает лишь 40-50% от номинальной.

Какой стабилизатор напряжения выбрать

Стабилизаторы напряжения следует выбирать исходя из задач, которые будет выполнять аппаратура. Эксперты советуют обратить внимание на следующие параметры перед покупкой:

Релейный или инверторный аппарат, у которого мощность составляет 0,5 кВА, может уберечь от перепадов компьютер или ТВ.
Электромеханические устройства с разной мощностью, что зависит от техники, будет подходить для дачи, где нет ценных бытовых приборов.
Комбинированные модели на 10 кВА рекомендуется устанавливать на даче или в квартире для питания большого количества оборудования.
Электромеханические варианты на 15 кВА с 3 фазами – отличный выбор для загородного дома, где применяется сеть 380В.
Тиристорный или релейный тип на 1 кВА или меньше рекомендуется использовать для котла, предназначенного для отопления, работающего от газа.

Еще необходимо учитывать, что для котлов не применяются электромеханические варианты, поскольку щетки при контакте с трансформатором будут искрить, что повышает риск возгорания. Изучив все особенности, любой человек с проблемами в электросети своего дома, сможет подобрать нужный стабилизатор для одной техники или всего оборудования.

Где используют релейные стабилизаторы

Если проанализировать все плюсы и минусы релейного стабилизатора, можно сделать вывод, что он сможет справится с большинством бытовых задач. Практически везде, где не требуется точности стабилизации, но при этом нужна высокая скорость — релейный стабилизатор просто незаменим.

В частности, релейные стабилизаторы активно приобретают для выравнивания напряжения в квартире или на даче, а также в гараже. Кроме того, практически любая бытовая техника, в которой есть мотор или нагревательный элемент, например, холодильник, стиральная или посудомоечная машина, электроинструмент прекрасно работают с недорогими и быстрыми релейными стабилизаторами.

Когда падения или наоборот скачки напряжения происходят не очень часто, но всё же случаются в течении дня, например, в садоводческом товариществе, где напряжение в сети, нередко, сильно зависит от того, что делают ваши соседи в данный момент, зависимости от этого оно может стремительно меняться, релейный стабилизатор оптимальное решение.

Если же у вас есть какое-то чувствительное даже к малейшим скачкам напряжения или параметрам электрического тока, а также к точности стабилизации оборудование, например, высококачественный усилитель звука, вам следует выбрать нормализатор другого типа.

Основные параметры выбора стабилизатора напряжения

Для домашней эксплуатации подходят многие модели стабилизаторов напряжения. Чтобы точно определиться с выбором, важно определить несколько факторов. Первоначально следует разобраться с техникой, которая будет подключаться, сферу использования (частный дом, квартира или дача).

Фазность

Покупатели нередко сталкиваются с проблемой фазности аппарата, ведь есть модели на 3 или 1 фазу. Данный вопрос появляется чаще у людей, которые используют трехфазную сеть, поскольку при наличии однофазной системы выбор будет очевидным. В первом случае можно использовать однофазные приборы, чтобы исключить отключения всей системы в случае исчезновения тока в одной из фаз.

В идеале рекомендуется устанавливать на каждую фазу по 1 стабилизатору, что будет дешевле покупки одной трехфазной модели. Последний вариант может пригодиться только в том случае, если в доме установлен хоть 1 трехфазный потребитель.

Мощность

Правильно подобрать агрегат можно только исходя из мощности всей техники, которая будет подключаться к стабилизатору. Для этого нужно сложить все суммы, причем итоговое значение может быть больше суммарной мощности в 3-4 раза. Любой производитель стабилизаторов предоставляет к прибору паспорт, в котором указывается мощность.

Диапазон стабилизируемого напряжения

Любой тип описанной техники применяется исключительно для преобразования тока в определенных пределах. К примеру, диапазон для бытовых условий составляет 130-270В. В случае выхода показателя за пределы, все устройства в доме, подключенные к стабилизатору, будут отключаться.

Сделать точный просчет диапазона получится только в течение нескольких суток. Для этого нужно анализировать показатели несколько дней в часы максимальных нагрузок. В итоге делается нужный расчет, выбирается аппаратура, которая полностью удовлетворит потребности по техническим параметрам.

Точность стабилизации

Для оптимальной защиты бытовых приборов при выборе стабилизатора необходимо учесть максимальный диапазон перепадов, которые нужно защищать. Если техника применяется для осветительной техники, тогда точность должна быть от 3%. Это позволяет исключить мерцание лампочек, даже в случае резкого изменения тока в сети. Многие приборы для домашнего использования способны нормально функционировать при изменениях в электросети в районе 5-7%.

Способ установки

Выбор монтажа зависит от персональных предпочтений. Все стабилизаторы устанавливаются на пол или стены. Выбирая место, следует учесть небольшой запас пространства, которое потребуется для охлаждения, работы вентиляторов.

Один или несколько стабилизаторов?

Лучше всего использовать на каждый прибор отдельный стабилизатор для надежной защиты от скачков напряжения. Выбор делать по мощности и точности. Чтобы сэкономить средства, рекомендуется подключение к 1 агрегату сразу несколько электропотребителей, рассчитывая общую мощность. В таком случае стабилизация может проводиться для дорогой и важной техники, а все остальные виды устройств, которые имеют оптимальную защиту или не чувствительность к скачкам напряжения, будут оставаться без подключения к стабилизатору.

Лучшие релейные стабилизаторы напряжения

В настоящее время на рынке стабилизаторов есть достаточно много игроков, больших и не очень фирм производителей, у каждой при этом есть несколько линеек моделей, с разной выходной мощностью и функциями, поэтому назвать какие-то определенные удачные продукты непросто.

Но конечно же, изучая опыт и отзывы своих коллег, поставщиков и клиентов, можно выделить несколько наиболее оптимальных производителей в различных категориях потребительских свойств, на примере моделей на 5 кВт — кВА в частности:

НАЧАЛЬНЫЙ УРОВНЬ

Из самых доступных, недорогих, но при этом достаточно качественных релейных стабилизаторов напряжения советую присмотреться к моделям следующих производителей: Ресанта Quattro Elementi. Особенно удачно эти стабилизаторы применяются на даче, садовом участке или в гараже, а также при питании бытовой техники или электроинструмента.

Стабилизаторы этих производителей нередко ставят в квартирах и коттеджах, котельных и других местах, где важна надежность, как стабилизации, так и защиты электроприборов от негативных влияний некачественных параметров электрического тока.

Недорогой и качественный релейный стабилизатор РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц (~ 5400 рублей)

Quattro elementi stabilia 5000 — Еще один доступный релейный стабилизатор с хорошими отзывами (~6000 рублей)

ПОДБРОБНЕЕ..

ЦЕНА / КАЧЕСТВО

По сочетанию цена/качество, с упором на надежность, качество и функции, вроде более широкого диапазона стабилизации, доп.защиты и фильтров, наиболее интересными производителями релейных стабилизаторов, по мнению большого числа потребителей, являются: Энергия и Rucelf следующих моделей:

Одна из самых удачных моделей релейных стабилизаторов, сочетает в себе доступную стоимость и высокую надежность RUCELF СтАР-5000 (6500 рублей)

Энергия ACH 5000 — релейный стабилизатор Российского производства, в компактном, переносном исполнени, 7 ступеней стабилизации. (~7000 рублей)

ПРОДВИНУТЫЕ МОДЕЛИ

Наиболее дорогие и продвинутые релейные стабилизаторы, обладающие максимальным количеством опций, высокой степенью стабилизации и другими характеристиками высокого уровня, которые рассчитаны на установку в более ответственные, требовательные к качеству, надежности и точности параметров напряжения места, например, на производстве, в кафе, магазине и т.д. выпускают производители: Lider, Энергия, Uniel

Энергия Voltron 5000 — профессиональный высококачественный релейный стабилизатор напряжения, с очень хорошими характеристиками и дополнительными функциями. (~9000 рублей)

Uniel-rs-1-5000ls — релейный стабилизатор с широчайшим диапазоном стабилизации, высокой скоростью реагирования, по своим характеристикам сравнивается с … (~12000 рублей)

Если же вы знаете других достойных производителей или удачные модели релейных стабилизаторов – обязательно пишите в комментариях к статье. Кроме того, задавайте вопросы, а если есть замечания или критика – высказывайте.

Считаете, что релейный прибор не то, что вы ищите, обязательно изучите особенности стабилизаторов другого типа и читайте обзоры моделей для разных типовых случаев, всё это и многое другое ждёт вас в ближайших статьях, следите за выходом новых материалов, подписывайтесь на нашу группу ВКонтакте.

Зачем нужен стабилизатор напряжения, его функции

Стабилизаторы напряжения принимают на себя все перепады в электросети, «гасят» всплеск и на выходе выдают ровный ток, тем самым оберегая домашнюю технику от сбоев и поломок.

Если вы не Супермен, то лучше не укрощать молнии, а купить стабилизатор для вашей электросети

Итак, какую пользу вы получите, если установите этот прибор:

Ваши электроприборы гарантированно будут «питаться» от сети, на которую рассчитаны. Это продлит срок их службы и сбережёт ваши деньги и нервы.
Любые скачки электричества не затронут вашу сеть, даже если в дом попадёт молния.

Если вы часто сталкиваетесь со скачками электричества в сети, проверьте мощность ваших приборов, вполне возможно, что ваша сеть (а точнее, трансформатор) просто не рассчитана на подобные нагрузки.

Для дома можно выбрать как портативный стабилизатор, как и стационарный, более мощный.

Релейный стабилизатор напряжения | Устройство и принцип действия