Устройство стабилизатора напряжения

Современные стабилизаторы напряжения могут обеспечивать не только отдельно взятое устройство, но и большой массив потребителей: от небольшого дома до огромного офиса. Благодаря прогрессу промышленности, их габариты значительно сократились, а количество моделей исчисляется сотнями – каждый покупатель наверняка найдет что-нибудь свое. Огромная россыпь стабилизаторов объясняется не только количеством производящих их компаний, но и несколькими разновидностями самих устройств. В их число входят:

• электронные;
• электродинамические;
• релейные;
• феррорезонансные.

Каждый подтип имеет своеобразное сочетание недостатков и преимуществ, а потому заслуживает детального рассмотрения.

Устройство стабилизатора напряжения электронного принципа действия описывается довольно просто. В их сердце располагается интегральная микросхема, которая с помощью симисторов или тиристоров (управляющих элементов) осуществляет управление ступенями обмотки трансформатора. Подобные системы отличает высокая скорость реагирования: при скачке напряжения выходные показатели будут скорректированы спустя всего 0,02-0,03 секунды.

С помощью вычислительного процессора устройство сравнивает текущие показатели с эталонными, моментально подавая сигналы на управляющие детали. Они, в свою очередь, задействуют то, или иное количество ступеней трансформатора – это повышает или понижает разницу потенциалов на выходе. Соотношение их количества к точности стабилизации имеет прямопропорциональный характер:

• 8-12 шт. – 4-6%;
• 16-30 шт. – 1-4%;
• 30-36 шт. – 1-0,5%;
• более 36 шт. – менее 0.5%.

Пока потолком количества ступеней трансформатора для первоклассных производителей и их устройств для широкого рынка является трансформатор с 48 ступенями. Большинство же бюджетных устройств довольствуются точностью нормализации до 5% – этого вполне достаточно для большинства бытовых приборов. Минусом является тот факт, что устройство стабилизатора напряжения такого плана делает его крайне чувствительным к перегрузке.

Существенными плюсами электронных устройств являются крайне низкий уровень шума, длительный срок эксплуатации (при должном качестве исполнения – до 20 лет),
а также небольшие габариты – даже мощные решения уже доступны в настенном форм-факторе. Также они обладают для любого сегмента превосходным соотношением цены и качества. Именно по этой причине электронные стабилизаторы полностью оккупировали большинство рыночных ниш в этой отрасли.

Существуют и другие устройства на основе интегральных микросхем, но они работают в тандеме с электродвигателем. Вычислительный элемент производит замеры напряжения на входе, подавая сигналы на вращающийся элемент. Электрический двигатель, в свою очередь, оперативно перемещает контактный ролик по обмотке трансформатора.

Подобные решения располагаются в более дорогом сегменте, нежели электронные. Такой факт объясняется просто: характеристики стабилизаторов на базе электродвигателя на порядок превосходят таковые у конкурентов. Они легко справляются с работой на морозе до -50 градусов, имеют крайне низкий уровень шума, могут кратковременно перегружаться на 300-500%, а самое главное – точность стабилизации достигает 0,5%. Быстродействие подобных решений также на уровне – не более 0,015 секунд. Многие модели предлагаются также и с защитой от грозы и защитой от влаги. Среди минусов – лишь солидная стоимость и внушительные габариты.

Релейные стабилизаторы напряжения очень похожи по принципу работы на электронные, но вместо тиристоров и симисторов там применяются силовые переключатели. Они занимают практически весь ультрабюджетный сегмент, но вынуждают пользователей мириться с некоторыми своими недостатками. К ним можно отнести крайне большую погрешность (до 7%), постоянные щелчки при работе, а также недолговечность – выходят их строя они уже спустя 3-5 лет.

Устройство стабилизатора напряжения на базе реле также не позволяют работать им с электрическими двигателями и компрессорами – перегрузка вполовину номинальной мощности может стать для этих приборов фатальной. Регуляция выходного напряжения не происходит так быстро, но при длительных перепадах (как, например, в сельской местности) они показывают себя хорошо. Компенсируют модели эти недостатки за счет минимальной стоимости.

Практически полной их противоположностью являются феррорезонансные стабилизаторы, если не учитывать высокую громкость этих приборов. Их использование может продолжаться от 20 лет и до полувека, а форма напряжения не выходе всегда будет соответствовать идеальной синусоиде с точностью до 1% по амплитудному значению. Скорость работы, устойчивость к помехам, а также перегрузочная способность в 200-300% – все эти плюсы делают этот вид стабилизаторов лучшими в своем классе. Мириться придется лишь с существенным приростом в цене и габаритах – здесь феррорезонансным стабилизаторам практически все собратья могут дать солидную фору.

Устройство стабилизатора напряжения для дома

В целом, устройство стабилизатора напряжения для бытовых целей можно описать просто: он имеет блок сравнения напряжения и трансформатор с дискретной (разделенной) обмоткой. В зависимости от способа подстройки, регулировка может быть как пошаговой, так и плавной – последняя является более точной, но практически ненужной для бытовых приборов.

В зависимости от типа микросхемы, будет зависеть и погрешность стабилизации – при показателе в 3% и выше в работе некоторых устройств могут быть заметны отличия. К примеру, лампы накаливания могут мерцать, а вот диодные или люминесцентные источники света такого недостатка лишены. Решения с высокой точностью востребованы лишь для специализированных приборов (в отраслях медицины, связи и для дорогих аудиосистем) – в большинстве сценариев использования они не востребованы и стоят слишком дорого.

Устройство 3х-фазных стабилизаторов напряжения

Устройство стабилизаторов напряжения, работающими с трехфазным напряжением, ничем не отличается от таковых для стандартной сети. Разница лишь в том, что здесь для каждого из трех выводов (фаз) применяется отдельный прибор – подобная компоновка обеспечивает высокую точность и минимальные погрешности. Составляющей частью трехфазного стабилизатора может быть решение, основанное на любом принципе работы – здесь все зависит лишь от назначения и от ценового позиционирования модели.