Стабилизаторы напряжения

  Назначение стабилизатора (нормализатора) напряжения

 

В домах и квартирах сегодня присутствует большое количество  электроприборов: котлы отопления, компьютеры, холодильники, стиральные машины, микроволновые печи и т.д. Вся эта электротехника рассчитана на электропитание, которое отвечает требованиям стандарта Украины — напряжение в сети должно быть 220 В ± 10%, то есть в диапазоне от 198 В до 242 В. Импортная техника, а  мы используем в первую очередь импортную технику, рассчитана на более требовательные рамки напряжения — в Европе допустимой нормой отклонения от 220 В есть 6%, то есть возможны колебания от 207 В до 233 В.
     
В нашей реальной жизни колебания напряжения выходят далеко за рамки стандарта. Так в небольших городах и поселках  напряжение вечером снижается до 150 В, а в некоторых зонах и до 110 В. В других местах, где исчезли крупные промышленные предприятия, напряжение днем ​​повышается до 250-280 В. При высоком напряжении электроприборы могут запросто выйти из строя. Так электроника систем управления котлов отопления и стиральных машин сгорают при напряжении  более 240 В. Даже электролампы сгорают при 280 В. При низком напряжении сгорают водяные насосы и компрессоры холодильников. Если электроприборы не выходят из строя сразу, то несоответствие напряжения нормам, ведет к сбою программ управления микропроцессорными системами ,работе оборудования  в плохих режимах, а в результате к существенному  сокращению срока эксплуатации до 
40-45%. Отклонение напряжения от нормы ведет к существенному (10-20%) увеличению расходов электроэнергии, стоимость которой растет постоянно.
     
О плохом напряжении в первую очередь сигнализируют обычные лампы. При малом напряжении они начинают светить  тускло. Снижение напряжения на 10% уменьшает яркость свечения лампы на 40%. При большом напряжении лампы светят ярко и часто перегорают. Это первый признак нарушения уровня напряжения, который требует коррекции в вашем доме. Измерять напряжение необходимо днем ​​и вечером. Днем напряжение может сильно повышаться, а вечером  наоборот-падать. Определив уровни напряжения в доме Вы примете оправданное решение о приобретении стабилизатора. Защитить ваши приборы от аварийного уровня напряжения в электросети могут стабилизаторы напряжения. Они нормализуют напряжение таким образом, что оно находиться в рамках строгих нормативов. Дорогая электроаппаратура  будет служить долго и надежно ,если она защищена при помощи стабилизатора напряжения.

Выбор стабилизатора напряжения

Когда выбираете стабилизатор напряжения нужно учитывать несколько положений. Можно установить один мощный стабилизатор, который будет обеспечивать работоспособность и защищать от перепадов напряжения все электроприборы в вашем доме, квартире или офисе. В этом случае Вам нужен мощный прибор, обеспечивающий 7-10 кВт потребления. Этот выбор вполне оправдан в условиях, когда дом расположен в зоне плохого электропитания.   Если необходимо защитить только один прибор, например, котел отопления (они очень чувствительны к повышению или понижению напряжения), то Вам будет нужен маломощный стабилизатор напряжения на 300 Вт. Для стиральной машины и большинства водяных насосов достаточно стабилизатора напряжения мощностью 2 кВт. Таким образом, когда выбираешь стабилизатор, в первую очередь, нужно оценить мощность электроприборов, требующих защиты и работоспособность которых требуется обеспечить в первую очередь.
      При оценке мощности прибора нужно учитывать так называемые пусковые токи. Такие токи возникают, когда идет запуск насоса, станка и других приборов, имеющих электродвигатели. Двигатель в момент запуска потребляет в 3-4 раза большую мощность чем при работе в номинальном режиме. Так, например, котлы отопления требуют стабилизатор, который рассчитан на мощность 300 Вт, хотя при работе насос котла потребляет около 100 Вт.
    Таким образом, когда выбираете стабилизатор, который будет обеспечивать работу одного прибора, нужно учитывать его мощность с учетом пускового тока (если он имеет место), а когда выбираете стабилизатор для целого дома необходимо считать суммарную мощность всех одновременно включенных электроприборов.
   
После этого необходимо принять поправку на коэффициент, который зависит от напряжения в электросети. Эти коэффициенты приведены в таблице:
 

Напряжение,В 130 150 170 210 220 230 250 270
Коэффициент 1,67 1,47 1,29 1,05 1,00 1,05 1,29 1,47


Если суммарная потребляемая мощность Ваших приборов с учетом пусковых токов составляет, например, 6 кВт, а входное напряжение на уровне 130 В, то Вам нужен стабилизатор 6 кВт х 1,69 =10 кВт. Такую же поправку следует учитывать когда выбираете стабилизатор для защиты одного прибора.
     
Кроме мощности стабилизатора следует учитывать быстродействие — время реакции прибора на скачки напряжения в электросети. Есть стабилизаторы с быстродействием 20 миллисекунд, то есть стабилизатор отреагирует на скачок напряжения через 0,02 секунды. А есть инерционные стабилизаторы, которые среагируют только за несколько секунд. Так сервоприводные стабилизаторы нормализуют выходное напряжение со скоростью 10 В/сек. Такой стабилизатор при скачкообразном повышении сетевого напряжения достаточно долго (в течение нескольких секунд) будет снижать опасную для прибора напряжение на выходе. За это время прибор может выйти из строя окончательно.
    
Стабилизаторы обеспечивают защиту электроприборов от различных предельных колебаний в электросети. Есть приборы, которые начинают работать от 160 В и есть такие, которые работают от 110-130 В. Есть стабилизаторы, которые отключатся при повышении напряжения до 250 В, а есть такие, которые надежно работают при 285 В. Таким образом следует учитывать диапазон колебаний напряжения в доме и лучше брать прибор с соответствующим диапазоном рабочих входных напряжений. Оптимальные стабилизаторы, которые будут защищать ваш прибор как от чрезмерно низкого сетевого напряжения, при которой горят обмотки двигателей и компрессоров, так и от слишком высокого напряжения, которое выводит из строя системы электроники. Необходимая также защита от слишком большой потребляемой мощности, которая выведет из строя трансформатор стабилизатора.

Системы защиты,которые необходимы для нормальной работы стабилизатора.

Защита по току это защита от превышения мощности стабилизатора потребителем.
То есть, если вы приобрели стабилизатор на 5кВт, то при подключении потребителей на 6 кВт ,в стабилизаторе сработает защита от превышения мощности (защита по току). Эта защита может быть реализована двумя способами:
   
В стабилизаторое установленном на отдельный прибор есть два вида защиты по току электронный и плавкая вставка. Электронная защита должна срабатывать после некоторой паузы, для того чтобы игнорировать пусковые токи, если прибор и плавкая вставка рассчитаны на наличие этих пусковых токов (это может быть насос котла, компрессор холодильника или двигатель стиральной машины).
В стабилизаторе установленном на целый дом защитой по току есть автоматический выключатель. Автоматические выключатели, как правило, не тарированные очень четко на определенные значения и допускают некоторое превышение мощности на короткое время. В некоторых приборах существует перегрузки по току, в основном это пусковые токи двигателей.
     
Если перегрузка по току (мощности) по времени не превысит время срабатывания автомата, то этот перегрузочный импульс проигнорируется. Поэтому, если вы немного ошиблись при выборе мощности стабилизатора, то автоматический выключатель позволит некоторое превышение мощности.
    
Защита от высокого напряжения это способность стабилизатора понижать напряжение при превышении ее выше уровня 240В. Как ни странно, существует множество стабилизаторов, которые только повышают напряжение до определенного уровня, а при превышении напряжения в сети выше 240В пропускают ее на прибор. Это может подойти тем потребителям, которые уверены что у них стабильное заниженое напряжение. Но как показывает практика, сезонные колебания напряжения могут быть как в сторону увеличения так и в сторону уменьшения. Есть примеры когда у потребителя всю зиму напряжение не превышало 180В, а с приходом весны уровень напряжения вырос до 260В!
    
В стабилизаторе должен быть предусмотрен коммутирующий элемент (симистор или реле) предназначенный для отключения потребителя в случае поломки самого стабилизатора, при которой на выходе стабилизатора напряжение может подняться выше уровня 240В. Этим элементом может служить дополнительное реле которое не участвует в стабилизации напряжения, и поэтому имеет минимальный износ, а значит гарантирует надежное отключение в аварийной ситуации.
   
 Защита от перегрева (термозащита).
В каждом стабилизаторе должно быть реализована защита от перегрева трансформатора. А также, если коммутационными элементами являются тиристоры или симистор, должна быть предусмотрена защита от их перегрева. Качество этого вида защиты является очень важным для предотвращения возгорание стабилизатора, а следовательно для предотвращения пожара.

 

Быстродействие стабилизатора напряжения

Под быстродействием стабилизатора напряжения следует понимать время реакции стабилизатора на изменение напряжения в сети или просто время за которое стабилизатор отработает изменение входного напряжения и выдаст на своем выходе стабилизированное напряжение. Понятно, что чем выше быстродействие или чем ниже время срабатывания стабилизатора, тем лучше. Поскольку быстродействие стабилизатора определяет время в течение которого нестабилизированное сетевое напряжение будет подано на ваши приборы. По быстродействию проигрывают сервоприводные стабилизаторы скорость регулирования которых колеблется 15-150 В\сек. Наивысшую производительность имеют электронные (компенсационные, дискретные) стабилизаторы напряжения. Электронные стабилизаторы регулируют напряжение, при помощи переключения электронными ключами обмоток специального автотрансформатора. Ключи управляются микропроцессором по специальной программе. Изготовляют два типа электронных стабилизаторов напряжения: с полупроводниковыми (тиристоры или симистор) и релейными ключами. Стабилизаторы этого типа имеют высокое быстродействие, поэтому устанавливаются в комплексе с дорогим оборудованием, которое требует защиты от всех аномалий сети. Их также используют в жилых домах и на производстве. Под быстродействием, таких стабилизаторов, нужно понимать время измерения напряжения в сети плюс время срабатывания коммутационного элемента (тиристора или реле). Для достоверной оценки сетевого напряжения понадобится измерения течение 20мс (один период синусоиды). Время переключения тиристора, симистора и маломощных реле не превышает 10мс, мощных реле (для стабилизаторов от 5 КВт до 10 КВт) не превышает 20мс. Поэтому быстродействие симисторных (тиристорных) стабилизаторов напряжения можно приравнять к быстродействию релейных.

Трехфазные стабилизаторы

Трехфазные стабилизаторы комбинация трех однофазных стабилизаторов, которые собраны в одном или в трех различных корпусах. При подключении к электросети каждая из фаз подключается к одному из трех стабилизаторов. Таким образом обеспечивается стабилизация всех трех фаз. Технические характеристики трехфазных стабилизаторов полностью идентичны характеристикам однофазных стабилизаторов, которые описаны в соответствующем разделе(см.выше).

К списку статей

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

Left Menu Icon
Right Menu Icon