Принцип работы стабилизатор напряжения 220в для дома: Принцип работы стабилизаторов напряжения

виды приборов и технологий стабилизации

Содержание

Технология стабилизации напряжения, основанная на эффекте феррорезонанса

В 1938 году был изобретен и запатентован феррорезонансный трансформатор (автор Джозеф Сола). Именно это устройство, изначально названное «трансформатор постоянного напряжения», стали впервые использовать для стабилизации параметров электрической энергии, так как оно за счет электромагнитного явления, называемого феррорезонансом, при колебаниях входного напряжения сохраняло неизменным значение выходного.

Отметим, что феррорезонансный эффект не регулирует напряжение напрямую, однако при правильном применении позволяет минимизировать влияние первичного (входного) напряжения на вторичное (выходное).

Феррорезонансный трансформатор включает в себя две магнитные цепи (обмотки) со слабой связью друг с другом. Магнитопроводы цепей имеют различную магнитную проницаемость, поэтому во время работы выходная цепь находится в режиме постоянного насыщения, а входная, наоборот, не достигает насыщенности. Благодаря этому даже значительные отклонения напряжения на входе не приводят к существенным колебаниям на выходе. Разница между величиной фактически снимаемого с трансформатора напряжения и его номинальным значением обычно не превышает пяти процентов (при соблюдении определённых условий).

Феррорезонансные трансформаторы выпускаются по сей день, правда, современные модели из-за высокой цены и некоторых особенностей эксплуатации, практически не используются в качестве стабилизаторов напряжения.

Первые стабилизаторы напряжения в СССР

В нашей стране разработки приборов, обеспечивающих коррекцию переменного напряжения, начались в конце 1950-х годов. Именно тогда возникла потребность в качественном электропитании бытовой техники, начавшей массово появляться в советских квартирах и домах.

За основу для первых серийных стабилизаторов отечественные инженеры взяли описанную выше технологию феррорезонанса – она не требовала сложной схемы и, самое главное, полностью удовлетворяла существующие на тот момент требования к качеству электропитания.

В широкий обиход советские феррорезонансные стабилизаторы вошли уже в 1960-х годах. Их конструкция включала в себя автотрансформатор, входной и фильтрующий дроссель, а также конденсатор.

Данные изделия не отличались большой мощностью и в основном были рассчитаны на 200-300 Вт. Но этого вполне хватало для питания типичных нагрузок того времени: цветных и чёрно-белых телевизоров, радиоаппаратуры, магнитофонов и измерительных приборов (более мощные трехфазные стабилизаторы использовались для защиты ответственного электрооборудования на промышленных предприятиях).

В течение 1960-1970-х годов наибольшее распространение в бытовом секторе получили модели ТСН-170, ФСН-200, СНБ-200, СН-200, УСН-200, ТСН-200 СН-250, СН-315 и СНП-400 (цифра в названии означает выходную мощность устройства). Перечисленные устройства выпускались как в пластиковых, так и металлических корпусах и предназначались для настенного или напольного размещения. Для сети предусматривался выведенный шнур со штепсельной вилкой, для нагрузки – розеточное гнездо.

Использовались советские феррорезонансные стабилизаторы в первую очередь для защиты телевизоров от сильно завышенного или заниженного сетевого напряжения: они обеспечивали возможность нормального приема телевизионных передач, сохранность и увеличение срока службы кинескопа, ламп и других элементов телевизионного приёмника.

Что касается технических характеристик, то данные изделия в основном были рассчитаны на работу от сети переменного тока с частотой 50 Гц и номинальным напряжением 127 или 220 В. При этом рабочий диапазон входных напряжений составлял 85-140 В (для сети 127 В) и 155-250 В (для сети 220 В). Приборы имели коэффициент полезного действия не менее 80%, не боялись перегрузок и коротких замыканий. Кроме того, феррорезонансные стабилизаторы благодаря отсутствию электромеханических частей имели длительный срок службы. У некоторых пользователей сделанные во времена СССР устройства до сих пор исправно работают!

Были у этих стабилизаторов и свои недостатки: постоянный гул при работе (доходил до 32 дБА), существенные искажения формы выходного напряжения, большая зависимость от входной частоты и величины подключённой нагрузки, а также сильное электромагнитное поле, которое при близком расположении к телевизору создавало помехи в его работе.

Отметим, что разработки в области стабилизации сетевого напряжения велись в СССР непрерывно, поэтому параллельно с феррорезонансными стабилизаторами с конвейеров профильных заводов выходили и приборы иных типов. В частности, автотрансформаторные регуляторы моделей АРН-250, АРБ-400 и АТ-2, которые предполагали ручное поддержание выходного напряжения в установленных пределах. Однако ни одна разновидность изделий не получила в советский период такого распространения, как стабилизаторы на базе феррорезонанса.

Лишь с начала 90-х годов, когда в нашей стране появляется большое количество требовательной к качеству электропитания зарубежной бытовой техники и электроники, российские производители начинают выпуск стабилизаторов напряжения, в основу которых положены рассмотренные далее технологии.

Стабилизация напряжения с помощью сервопривода

В 1960-х стали активно распространяться сервоприводы – специальные электромоторы, механизм которых мог поворачиваться под разным углом и удерживать необходимое положение.

В тех же годах сервопривод начал использоваться и в стабилизаторах напряжения. Так, в 1961 году был запатентован электромеханический стабилизатор, силовая честь которого состояла из регулируемого автотрансформатора, подвижного токосъемного контакта с приводом от двигателя постоянного тока и источника напряжения собственных нужд. Прибор позволял автоматически стабилизировать сетевое напряжение, не искажая при этом форму его кривой.

Сегодня электромеханические стабилизаторы по-прежнему выпускаются и несмотря на разнообразие моделей имеют схожий принцип работы – плата управления сравнивает значение напряжения на входе изделия с установленным образцовым. В случае различия этих двух параметров сервопривод с графитовым ползунком, роликом или щеткой (в зависимости от конкретной модели стабилизатора) перемещается по обмотке автотрансформатора и подключает к цепи количество витков, достаточное для получения выходного напряжения максимально приближенного к эталонной величине.

Такой принцип работы сопряжен с существенными недостатками. Речь, в первую очередь, о невысокой скорости срабатывания – сервоприводу при возникновении сетевого отклонения требуется определенное время, чтобы передвинуть токосниматель в необходимое положение. Кроме того, быстрый механический износ подвижных деталей обуславливает необходимость их периодической замены.

Шум при передвижении щеток сервопривода, возможное искрение во время работы и громоздкая конструкция создают дополнительные сложности при бытовой эксплуатации данных устройств.

Подробнее об электромеханических стабилизаторах можно узнать в статье «Электромеханические стабилизаторы напряжения».

Релейная технология стабилизации напряжения

Появившееся еще в 19 веке электромеханическое реле – это, наверное, самый распространённый в автоматике элемент. В нашей стране оно сначала применялось в промышленности для управления технологическими процессами, а затем вошло и в состав различной бытовой техники. Разработка в СССР стабилизаторов напряжения, действующих на основе релейного элемента и получивших соответствующее название «релейные», приходится на 1970-е годы.

Основные элементы типичного релейного стабилизатора – это автотрансформатор, электронная плата управления и блок силовых реле, каждое из которых по сути представляют собой автоматический выключатель, соединяющий или разъединяющий электрическую цепь под внешним воздействием либо при достижении определенных параметров.

Во время работы релейного стабилизатора управляющая плата постоянно контролирует входное напряжение и в случае его отклонения от номинальных показателей подает сигнал на релейный блок. Последующее замыкание (размыкание) определённого реле коммутирует обмотки трансформатора и обеспечивает необходимый для нейтрализации входного искажения коэффициент трансформации.

Устройства данного типа имеют повышенную скорость срабатывания, но регулировка сетевого напряжения выполняется ступенчато (не плавно), что сказывается на форме подаваемого на нагрузку сигнала. Кроме того, срабатывание реле всегда сопровождается щелчками, создающими определенный шум во время работы устройства.

Подробнее о данном типе стабилизаторов можно узнать в статье «Релейные стабилизаторы напряжения».

Стабилизация напряжения на основе тиристоров и симисторов

Активное проникновение в электротехнику полупроводниковых компонентов нашло своё отражение и в вопросе стабилизации электрической энергии. В конце 1970-х начались разработки стабилизаторов напряжения, работающих на основе тиристоров – полупроводниковых приборов, имеющих два состояния «закрытое» с низкой проводимостью и «открытое» с высокой.

Обычно тиристоры используются как силовые ключи в различных электронных устройствах, например, в переключателях скорости электродвигателей, таймерах, диммерах и т.д. Отметим, что тиристоры в зависимости от конструкции могут проводить ток как в одном направлении, так и в двух (приборы второго типа получили название – симисторы).

Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения по принципу своей работы схожи с релейными и отличаются лишь тем, что коммутация обмоток автотрансформатора выполняется не релейными блоками, а электронными, состоящими из тиристоров или симисторов. Применение таких блоков позволяет регулировать напряжение гораздо быстрее, чем с помощью классических электромеханических реле. Другие преимущества данной технологии: абсолютная бесшумность работы и отсутствие требующих технического обслуживания деталей.

Сегодня симисторные и тиристорные стабилизаторы являются одними из самых распространённых и популярных, что, однако, не отменяет их главного недостатка – ступенчатого регулирования напряжения (аналогично релейным моделям).

Более подробно о тиристорных и симисторных стабилизаторах рассказано в статье «Электронные стабилизаторы напряжения».

Технология двойного преобразования энергии

Инверторы и выпрямители – статические преобразователи напряжения, совместное использование которых в 1980-х породило технологию двойного бестрансформаторного преобразования энергии. Данная технология в течение нескольких десятилетий успешно применялась в онлайн ИБП, а в 2015 году была использована и при создании стабилизаторов напряжения нового поколения. Полученные устройства, названые инверторными стабилизаторами, обеспечили непревзойдённые технические характеристики и стали настоящим прорывом в своей отрасли.

Инверторные стабилизаторы избавлены от громоздкого автотрансформатора и каких-либо электромеханических частей, силовая часть приборов состоит исключительно из электронных модулей: выпрямителя, накопительной емкости и инвертора.

Работа такого стабилизатора заключается в двукратном преобразовании поступающего на вход напряжения. Сначала оно с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное, затем проходит через промежуточную (накопительную) емкость и попадает на инвертор, где снова становится переменным. В итоге на выход устройства подаётся снятое с инвертора напряжение, которое обладает точным значением и синусоидальной формой.

Важно!
Двойное преобразование в инверторных стабилизаторах является штатным рабочим процессом и осуществляется постоянно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Именно из-за этого данные устройства отличаются мгновенным срабатыванием и бесступенчатой стабилизацией, а генерируемая ими идеальная синусоидальная форма выходного сигнала не зависит от любых колебаний и помех во внешней сети. Кроме того, инверторные стабилизаторы работают в расширенном диапазоне входного напряжения и способны обеспечить эталонную точность стабилизации.

В настоящее время инверторные стабилизаторы удовлетворяют даже самые жесткие требования к качеству электропитания и входят в число наиболее популярных устройств в соответствующем им сегменте рынка.

Подробнее об инверторных стабилизаторах читайте в статье «Инверторные стабилизаторы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки».

Как работает стабилизатор напряжения — принцип действия

Стабилизатором напряжения называется устройство, к которому подключается напряжение на его вход, с неустойчивыми и нестабильными свойствами для нормальной работы потребителей. На выходе прибора напряжение имеет необходимые качества и свойства, способствующие нормальному функционированию нагрузки потребителей.

Стабилизаторы постоянного тока

Питание сети постоянного тока требует выравнивания при входном напряжении ниже или выше допустимого предела. При протекании тока по стабилизатору, оно выравнивается до необходимой величины. Также схему стабилизатора можно выполнить со сменой полярности питания.

Линейные

Такой прибор является делителем, на который поступает нестабильное напряжение, а на его выходе напряжение выравнивается и имеет необходимые свойства. Его принцип действия состоит в постоянном изменении значения сопротивления для создания выровненного питания на выходе.



Достоинства:

• При эксплуатации отсутствуют помехи.
• Простое устройство с малым числом деталей.

Недостатки:

• При значительной разнице выходящего и входящего питания линейный стабилизатор показывает малый КПД, так как значительная часть производимой мощности переходит в тепло и расходится на сопротивлении.

Параметрический

Такое исполнение прибора с контрольным элементом, подключенным параллельно нагрузке, выполнено на полупроводниковых и газоразрядных стабилитронах.



По стабилитрону проходит ток, который выше в десять раз тока на резисторе. Поэтому такая схема подходит для стабилизации питания только в маломощных устройствах. Чаще всего его применяют в качестве составного компонента преобразователей тока со сложной конструкцией.

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.



Эта схема соединяет два компонента:

1. Биполярный транзистор, повышающий ток. Он является эмиттерным повторителем.
2. Параметрический стабилизатор, рассмотренный выше.

Выходное напряжение не зависит от проходящего по стабилитрону тока. Однако оно зависит от вида вещества полупроводника. По причине сравнительной независимости этих величин выходное напряжение получается устойчивым.

При протекании по транзистору напряжение на выходе прибора повышается. При применении одного транзистора напряжение может не удовлетворить потребителя. В этом случае выполняют прибор из нескольких транзисторов, чтобы повысить ток до необходимой величины.

Компенсационный последовательный

Компенсационный последовательный стабилизатор имеет обратную связь. В нем выходное напряжение сравнивается с эталоном. Разница между ними нужна для создания сигнала устройству, контролирующему напряжение.



С сопротивления снимается некоторое количество выходного напряжения, сравнивающееся с основным значением стабилитрона. Эта разница поступает на усилитель и подается на транзистор.

Устойчивое функционирование создается при сдвиге фаз. Так как часть напряжения на выходе поступает на усилитель, то оно сдвигает фазу на угол 180 градусов. Транзистор, подключенный по типу усилителя, фазы не сдвигает, и петлевой сдвиг равен 180 градусов.

Импульсные

Электрический ток, обладающий неустойчивыми свойствами, с помощью коротких импульсов поступает на устройство накопления стабилизатора, которым является конденсатор или катушка.



Накопленная энергия далее выходит на потребитель с другими свойствами. Есть два способа стабилизации:

1. Управление длиной импульсов.
2. Сравнение выходного напряжения с наименьшим значением.

Импульсный стабилизатор может изменять напряжение с разными результатами. Их делят на виды:

• Инвертирующий.
• Повышающе-понижающий.
• Повышающий.
• Понижающий.

Достоинства:

• Малая потеря энергии.

Недостатки:

• Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

• Конденсатор.
• Катушка с ненасыщенным сердечником.
• Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

• Преобразователь напряжения.
• Микроконтроллер.
• Емкость.
• Выпрямитель с регулятором мощности.
• Фильтры входа.

[one_half][/one_half][one_half_last][/one_half_last]

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

1. Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
2. Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.

Корректирующие

• Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
• Электромеханический и электродинамический.
• Релейный.

https://www.youtube.com/watch?v=UjEk-NIbMKA

Стабилизатор напряжения — Электроника

В настоящее время стабилизаторы стали оптимальным решением для питания многих электронных устройств, чувствительных к колебаниям напряжения.

Стабилизатор напряжения очень часто используется в холодильниках, кондиционерах, телевизорах, печном оборудовании, телекоммуникационном оборудовании, медицинском оборудовании, микропечах, музыкальных системах, стиральных машинах и т. д. Основная цель использования стабилизаторов напряжения состоит в том, чтобы защитить устройства от перепадов напряжения.

Рис. 1: Стабилизатор напряжения

Каждый электрический прибор предназначен для работы под определенным напряжением, чтобы обеспечить желаемую производительность. Следовательно, если это напряжение ниже или выше определенного значения, прибор может работать со сбоями или работать в худшем состоянии или даже может быть поврежден.

В бытовом и промышленном применении, как правило, используются автоматические регуляторы напряжения, чтобы поддерживать постоянное напряжение на конкретном оборудовании.

Что такое стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения — это электроприбор, который подает постоянное напряжение на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от изменений входного или питающего напряжения.

Защищает оборудование или машины от перенапряжения, пониженного напряжения и других скачков напряжения.

Он также известен как автоматический регулятор напряжения (АРН) .

Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения до того, как оно может быть подано на нагрузку (или оборудование, чувствительное к колебаниям напряжения).

Выходное напряжение стабилизатора останется в пределах 220В или 230В в случае однофазного питания и 380В или 400В в случае трехфазного питания, в заданном диапазоне колебаний входного напряжения.

Эти стабилизаторы могут быть доступны либо в виде отдельных блоков для таких приборов, как кондиционеры, LCD/LED-телевизоры, холодильники, музыкальные системы, стиральные машины, либо в виде больших блоков стабилизаторов для всей техники в определенном месте, например, во всем доме. Кроме того, это могут быть блоки стабилизаторов как аналогового, так и цифрового типа.

Рис. 2: Стабилизатор напряжения

К распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным или переключаемым управлением, автоматические стабилизаторы релейного типа, полупроводниковые или статические стабилизаторы и стабилизаторы с сервоуправлением.

В дополнение к функции стабилизации, большинство стабилизаторов имеют дополнительные функции, такие как отсечка низкого напряжения на входе/выходе, отсечка высокого напряжения на входе/выходе, отсечка при перегрузке, запуск и остановка выхода, ручной/автоматический запуск, отображение отключения напряжения, установка нуля переключение напряжения и т. д.

Зачем нужен стабилизатор напряжения?

Как правило, каждый электроприбор рассчитан на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности рабочий диапазон оборудования ограничен определенным значением, например, одно оборудование может выдерживать ± 10 процентов от номинального напряжения, а другое ± 5 процентов или меньше.

В некоторых странах электроэнергия распределяется при напряжении 230 вольт для однофазной сети и 415 вольт для трехфазной сети. При этом все электроприборы (особенно однофазные) рассчитаны на работу в диапазоне напряжений от 220 до 240В.

Допустимый диапазон напряжения в некоторых странах (в том числе в Индии) составляет 220 ± 10 В в соответствии со стандартами электроэнергии. А также многие бытовые приборы выдерживают этот диапазон колебаний напряжения.

Но в большинстве мест колебания напряжения довольно распространены и обычно находятся в диапазоне от 170 до 270 В. Эти колебания напряжения могут оказывать существенное неблагоприятное воздействие на электроприборы.

Наиболее распространенными причинами скачков напряжения являются освещение, неисправности электрооборудования, неисправная проводка и периодическое отключение устройства. Эти колебания создают проблемы с электрическим оборудованием или приборами.

Длительное перенапряжение приведет к следующим неблагоприятным последствиям, таким как:

• Необратимое повреждение оборудования
• Повреждение изоляции обмоток
• Нежелательное прерывание нагрузки
• Повышенные потери в кабелях и соответствующем оборудовании
• Снижение срока службы прибора

Аналогично Длительное нахождение под напряжением приведет к следующим неблагоприятным последствиям:

• Неисправность оборудования (телевизионное, радиопередающее оборудование)
• Более длительные периоды работы (как в случае резистивных нагревателей)
• Снижение производительности оборудования
• Потребление больших токов, которые в дальнейшем приводят к перегреву (холодильники)
• Вычислительные ошибки
• Снижение скорости двигателей

Таким образом, стабильность и точность напряжения определяют правильную работу оборудования. Таким образом, стабилизаторы напряжения гарантируют, что колебания напряжения на входе в сеть не повлияют на нагрузку или электроприбор.

Как работает стабилизатор напряжения?

Основной принцип работы стабилизатора напряжения

В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения при повышенном и пониженном напряжении выполняется посредством двух основных операций, а именно b операций понижения и снижения .

Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем.

Процесс повышения напряжения из состояния пониженного напряжения называется форсированием, тогда как уменьшение напряжения из состояния повышенного напряжения называется операцией понижения.

Концепция стабилизации заключается в добавлении или уменьшении напряжения в сети и от нее.

Для выполнения такой задачи в стабилизаторе используется трансформатор, который подключается в разных конфигурациях с переключающими реле.

В некоторых стабилизаторах используется трансформатор с ответвлениями на обмотке для обеспечения различных корректировок напряжения, в то время как в сервостабилизаторах используется автотрансформатор для обеспечения широкого диапазона коррекции.

Если стабилизатор определяет падение входного напряжения, он включает электромагнитное реле, чтобы добавить больше напряжения от трансформатора, чтобы компенсировать потерю напряжения.

Когда входное напряжение превышает нормальное значение, стабилизатор активирует другое электромагнитное реле, которое вычитает напряжение для поддержания нормального значения напряжения.

Boost Operation

Принцип работы Boost стабилизатора напряжения показан на рис.1 ниже.

Рис.3: Принципиальная схема операции повышения

Здесь напряжение питания подается на трансформатор, который обычно является понижающим трансформатором.

Полярность вторичной обмотки здесь ориентирована таким образом, что ее напряжение непосредственно добавляется к первичному напряжению.

Таким образом, в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то РПН или автотрансформатор) переключается с помощью реле или полупроводниковых выключателей таким образом, что это дополнительное питание (входящее питание + вторичный выход трансформатора) подается на нагрузку.

Понижающий режим

Принцип работы понижающего стабилизатора напряжения показан на рисунке 2 ниже.

Рис.4: Принципиальная схема работы понижающего преобразователя

В понижающем режиме полярность вторичной обмотки понижающего трансформатора подключается таким образом, что вторичное выходное напряжение вычитается из входного напряжения.

Таким образом, в условиях перенапряжения электронная схема переключает реле, которое переключает вычитаемое напряжение питания (т. е. входное напряжение – вторичное напряжение трансформатора) на цепь нагрузки.

Эти понижающие, повышающие и нормальные операции одинаковы для всех стабилизаторов, будь то стабилизаторы нормального типа или стабилизаторы с сервоприводом. В дополнение к этим двум основным операциям стабилизатор напряжения также выполняет операции отключения при более низком и более высоком напряжении.

Рис. 5: Принципиальная схема работы автоматического повышения и понижения напряжения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, в котором используются два реле (реле 1 и реле 2) для обеспечения постоянного питания нагрузки переменным током. при перенапряжении и в условиях напряжения.

Переключая реле, можно выполнять операции понижения и повышения для двух конкретных колебаний напряжения (одна при пониженном напряжении, скажем, 195 В, а другая при повышенном напряжении, скажем, 245 В).

В случае стабилизаторов трансформаторного типа, различные ответвления переключаются в зависимости от требуемой величины повышающего или понижающего напряжения. Но в случае стабилизаторов автотрансформаторного типа двигатели (серводвигатель) используются вместе со скользящим контактом для получения повышающего или понижающего напряжения от автотрансформатора, поскольку он содержит только одну обмотку.

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа. Это:

1. Стабилизаторы напряжения релейного типа
2. Сервоуправляемые стабилизаторы напряжения
3. Статические стабилизаторы напряжения

1. Стабилизаторы напряжения релейного типа

В стабилизаторах напряжения релейного типа напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичных трансформаторов в различных конфигурациях для реализации функции Buck & Boost.

На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.

Рис. 6: Внутренний вид стабилизаторов напряжения релейного типа

Он имеет трансформатор (который может быть тороидальным или трансформатором с железным сердечником) с ответвлениями на вторичной обмотке, реле и электронную плату.

Электронная схема состоит из схемы выпрямителя, операционного усилителя, блока микроконтроллера и других крошечных компонентов.

Электронная схема предназначена для сравнения выходного напряжения с опорным значением, обеспечиваемым встроенным источником опорного напряжения.

Всякий раз, когда напряжение поднимается или падает ниже заданного значения, схема управления переключает соответствующее реле, чтобы подключить желаемое ответвление к выходу.

Эти стабилизаторы обычно изменяют напряжение при колебаниях входного напряжения от ±15 до ±6 процентов с точностью выходного напряжения от ±5 до ±10 процентов.

Стабилизаторы этого типа чаще всего используются для низкотемпературных приборов в жилых, коммерческих и промышленных целях, поскольку они имеют малый вес и низкую стоимость.

Преимущества стабилизаторов напряжения релейного типа

Этот стабилизатор в основном используется для приборов/оборудования малой мощности в жилых/коммерческих/промышленных целях.

• Они стоят меньше.
• Они компактны по размеру.

Ограничения стабилизаторов напряжения релейного типа

Этот тип стабилизатора имеет несколько ограничений, таких как:

• медленная скорость коррекции напряжения
• менее прочный
• меньше надежность
• прерывание пути питания во время регулирования
• не выдерживает скачков напряжения

2. Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением

Как следует из названия, в этом типе стабилизатора используется серводвигатель для корректировки напряжения.

Они также известны как сервостабилизаторы и представляют собой замкнутые системы.

В основном используются для обеспечения высокой точности выходного напряжения, обычно ±1% при изменении входного напряжения до ±50%.

На рисунке ниже показана внутренняя схема сервостабилизатора, которая включает в себя серводвигатель, автотрансформатор, понижающий повышающий трансформатор, драйвер двигателя и схему управления в качестве основных компонентов.

Рис. 7: Внутренний вид стабилизатора напряжения на основе сервопривода

В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки понижающего повышающего трансформатора подключен к фиксированному отводу автотрансформатора, а другой конец подключен к подвижному рычагу. который управляется серводвигателем.

Вторичная обмотка понижающего повышающего трансформатора соединена последовательно с входным питанием, которое является ничем иным, как выходом стабилизатора.

Рис.8: Принципиальная схема стабилизатора напряжения на основе сервопривода

Принцип работы

Электронная схема управления определяет падение и повышение напряжения путем сравнения входного сигнала со встроенным источником опорного напряжения.

Когда схема обнаруживает ошибку, она приводит в действие двигатель, который, в свою очередь, перемещает рычаг автотрансформатора.

Это может питать первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора таким образом, чтобы напряжение на вторичной обмотке соответствовало требуемому выходному напряжению.

В большинстве сервостабилизаторов используется встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления, обеспечивающей интеллектуальное управление.

Эти стабилизаторы также можно разделить на однофазные, трехфазные уравновешенные или трехфазные неуравновешенные устройства.

В однофазном исполнении серводвигатель, соединенный с регулируемым трансформатором, обеспечивает коррекцию напряжения.

В случае трехфазного симметричного типа серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами, так что стабилизированный выходной сигнал обеспечивается во время колебаний за счет регулировки выходного сигнала трансформаторов.

В сервостабилизаторах несбалансированного типа три независимых серводвигателя соединены с тремя автотрансформаторами и имеют три отдельные цепи управления.

Преимущества стабилизатора напряжения на основе сервопривода

Преимущества сервостабилизаторов по сравнению со стабилизаторами релейного типа:

• более высокая скорость коррекции
• высокая точность стабилизированного выхода
• способный выдерживать пусковые токи
• высокая надежность

Ограничения стабилизатора напряжения на основе сервопривода

• требуют периодического обслуживания.
• Для устранения ошибки необходимо отрегулировать серводвигатель. Выравнивание серводвигателя требует умелых рук.

3. Статические стабилизаторы напряжения

Как следует из названия, статические стабилизаторы напряжения не имеют движущихся частей, как в случае сервостабилизаторов напряжения.

Он использует схему силового электронного преобразователя для регулирования напряжения.

С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и превосходного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ±1 процент.

Рис. 9. Статический стабилизатор напряжения

Он состоит из понижающего повышающего трансформатора, преобразователя мощности IGBT (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или контроллера на основе DSP.

Преобразователь IGBT, управляемый микропроцессором, генерирует необходимое напряжение с помощью метода широтно-импульсной модуляции, и это напряжение подается на первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора.

Преобразователь IGBT вырабатывает напряжение таким образом, что оно может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе входного линейного напряжения, чтобы выполнять сложение и вычитание напряжения во время колебаний.

Рис.10: Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения

Принцип работы

Всякий раз, когда микропроцессор обнаруживает падение напряжения, он посылает импульсы ШИМ на IGBT-преобразователь таким образом, что он генерирует напряжение, равное величине отклонения от номинального значения.

Этот выход находится в фазе с входным питанием и подается на первичную обмотку повышающего трансформатора.

Поскольку вторичная обмотка подключена к входной линии, индуцированное напряжение будет добавлено к входному источнику питания, и это скорректированное напряжение подается на нагрузку.

Аналогичным образом, повышение напряжения заставляет схему микропроцессора посылать импульсы ШИМ таким образом, что преобразователь выдает напряжение с отклонением на 180 градусов по фазе с входным напряжением.

Это напряжение на вторичной обмотке понижающего повышающего трансформатора вычитается из входного напряжения, так что выполняется понижающая операция.

Преимущества статических стабилизаторов напряжения

Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением ответвлений и стабилизаторами с сервоуправлением из-за широкого спектра преимуществ, таких как:

• компактный размер
• очень высокая скорость коррекции
• отличное регулирование напряжения
• не требует обслуживания из-за отсутствия движущихся частей
• высокая эффективность
• высокая надежность

Ограничения статического стабилизатора напряжения

Они являются дорогостоящими по сравнению с аналогами.

Как выбрать подходящий стабилизатор напряжения для ваших нужд?

Перед покупкой подходящего стабилизатора напряжения для любого электроприбора необходимо учитывать несколько факторов.

Перед выбором стабилизатора напряжения необходимо учитывать следующие факторы:

• мощность, требуемая устройством
• уровень колебаний напряжения в месте установки
• тип прибора
• тип стабилизатора
• рабочий диапазон стабилизатора (до какого стабилизатора идут правильные напряжения)
• Отключение по повышенному/пониженному напряжению, тип цепи управления
• тип крепления

и многие другие факторы.

Здесь мы обсудим основные шаги, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора для нашего приложения.

•  Проверьте номинальную мощность устройства, для которого вам нужен стабилизатор. Номинальная мощность указана на задней панели устройства в виде наклейки или заводской таблички. Она указывается в киловаттах (кВт).
•  Поскольку номинал стабилизаторов измеряется в кВА, также можно рассчитать мощность, просто умножив напряжение прибора на максимальный номинальный ток.
• Рекомендуется добавить запас прочности к рейтингу стабилизатора, обычно 20-25 процентов. Это может быть полезно для будущих планов по добавлению дополнительных устройств к выходу стабилизатора.
• Если мощность прибора указана в ваттах, учитывайте коэффициент мощности при расчете мощности стабилизатора в кВА. Наоборот, если номинал стабилизаторов указан в кВт, а не в кВА, умножьте коэффициент мощности на произведение напряжения и тока.

Например : Предположим, что прибор (кондиционер или холодильник) имеет номинальную мощность 1 кВА.

Таким образом, безопасный запас в 20 процентов составляет 200 Вт. Прибавив эти ватты к фактической мощности, мы получим мощность 1200 ВА.

Таким образом, для прибора предпочтительнее использовать стабилизатор на 1,2 кВА или 1200 ВА.

Для бытовых нужд предпочтительны стабилизаторы мощностью от 200 ВА до 10 кВА. А для коммерческого и промышленного применения используются одно- и трехфазные стабилизаторы с большим номиналом.

Как выбрать регулятор напряжения для дома и основные моменты выбора регулятора напряжения для дома

Время публикации: 20.09.2019 Автор: Редактор сайта Посещение: 349

    1. При выборе регулятора сначала учитывайте, какое напряжение используется в ваших бытовых приборах?

    Бытовые электроприборы обычно используют напряжение 220 В, в небольшом количестве жилых районов будет 380 В для жилой распределительной комнаты, но они используют или подключают 220 В.

    Как правило, 110 В, импортированные из-за рубежа, такие как рисоварки, импортированные из Японии, также наиболее распространены в работе. Многие пользователи едут за границу, чтобы купить бытовую технику высокого класса. Многие пользователи не могут их использовать, когда едут в Китай раздавать бытовую технику.

    Кратко говоря, какое напряжение используется в электрооборудовании? Уточните, 110В или 220В

    2. Насколько велика мощность электрооборудования, то есть сколько КВт указано на паспортной табличке изделия, и сколько КВА.

    Мощность бытового электрооборудования, как правило, небольшая, в основном в пределах 5 кВт, тогда большая будет использоваться до 380 В электроэнергии.

    3. Используйте напряжение на стороне высокого или низкого напряжения

    Высокое напряжение может сжечь электрооборудование и создать потенциальную угрозу безопасности, а также сократить срок службы электроприборов. Как правило, высокое напряжение в новых жилых районах (независимое питание от трансформатора, меньшая нагрузка)

    Низковольтное оборудование не может работать, о чем проще всего судить. Большинство покупок в основном решают эту проблему.

    После выяснения вышеперечисленных трех пунктов мы можем определить, как выбрать регулятор и сколько регуляторов подходит.

    0. Если напряжение импортного оборудования 110В, выбирайте стабилизатор напряжения с выходом 110В. Это лучший выбор. Мощность оборудования лучше в 1,5-2 раза. Например, рисоварка 2кВт, можно купить регулятор напряжения 3кВА-4кВА (Примечание: обычный регулятор напряжения с использованием клеммы 220В, клемма 110В, когда нагрузка уменьшается вдвое), можно выбрать трансформатор 2кВА, семейное оборудование, насколько это возможно, избежать выбора трансформатора.

    1. Высокое напряжение, в 1,5 раза больше мощности

    2. Выбор низкого напряжения по 2-3 раза

    3. Кондиционер наиболее подходит в зависимости от мощности в 3-5 раз (пусковой ток компрессора кондиционера большой, необходимо выбрать большой размер, можно проконсультироваться с производителями кондиционеров)

    Если оба вышеперечисленных пункта подтвердятся, вам все равно необходимо рассмотреть следующие пять предложений. Прочитав их, вы купите домашний регулятор.

    1. Пожалуйста, определите диапазон и частоту скачков напряжения 220 В в вашем доме, а затем купите регулятор. Например, если ваше домашнее напряжение подтянуто примерно до 80В, а диапазон входного напряжения вашего стабилизатора напряжения составляет 140-230В, он не сыграет той роли, которую вы хотите. Таким образом, регулятор напряжения следует выбирать в соответствии с диапазоном электропитания среды использования. Рекомендуется выбирать широкополосный регулятор.

    2. Номинальная мощность. Убедитесь, что общую мощность устройства необходимо регулировать. При выборе регулятора номинальная мощность вашего регулятора должна быть выше 30% от общей мощности всех устройств. Вы знаете, что тепло, выделяемое при полной нагрузке, увеличивает потери компонентов, если перегруженная работа, требуемый ток слишком велик, напряжение неизбежно будет снижено.

    3. Функция автоматического регулирования напряжения и точность. При покупке регулятора старайтесь выбирать функцию автоматической регулировки напряжения, хотя цена может быть несколько выше. Но это более рентабельно, чем сжигать вашу машину.

    Устаревшие регуляторы используют принцип переключения реле при изменении напряжения. В момент переключения ток будет иметь небольшое плавающее воздействие. Следовательно, чем выше точность, тем меньше удар тока.

    4. При покупке регулятора напряжения рекомендуется выбирать регулятор напряжения, в три раза превышающий фактическую мощность, поскольку регулятор напряжения должен преодолевать импульсное воздействие городского электричества и пусковое воздействие ощутимой нагрузки (например, холодильник, кондиционер, мотор и мотор). При покупке регулятора напряжения следует выбрать регулятор номинального выходного напряжения. Там больший запас, чем у импульсного автоматического регулятора напряжения.

    Проверьте качество внешнего вида и технологию обработки, кнопки, переключатели и другие операции должны быть гибкими и надежными, запасные части не должны расшатываться и трясти детали машины, в машине не должно быть звука качения предметов, иначе есть инородные тела в машине.