Типы стабилизаторов напряжения

В данной статье рассмотрим те типы стабилизаторов напряжения, которые в основном встречаются для бытовых целей и общепромышленного сектора. А также определим, для каких условий подходит тот или иной тип. 

1. Электромеханические стабилизаторы напряжения (еще их называют сервоприводными и электродинамическими стабилизаторами) представляют собой систему состоящую из автотрансформатора, серводвигателя и системой (блоком) управления серводвигателя. Его принцип работы схож с принципом работы ЛАТРа с тем дополнением, что перемещение ползунка выполняет серводвигатель. Данные стабилизаторы непрерывно контролируют выходное напряжение. Рассмотрим преимущества данных стабилизаторов. Он не вносит искажений в форму выходного напряжения. Точность выходного напряжения составляет чаще всего менее 5%(как правило, около 3%). Регулировка выходного напряжения является плавной. Но они имеют существенные недостатки. Время реакции составляет около 1 секунды на 10% корректируемого напряжения. Это означает, что при изменении входного напряжения, отличного от номинального, время, через которое на выходе будет номинальное, может составит до 3 секунд - при сильных скачках например во время работы сварочного аппарата. Данные стабилизаторы имеют постоянный механический щеточный контакт, что приводит при постоянной эксплуатации к износу щеток, что приводит потом к искрению, плохого контакта. При работе во время стабилизации слышится характерный звук. Учитывая все вышесказанное можно сделать выводы, что данный тип стабилизаторов можно эксплуатировать в том случае, если в сети нет скачков напряжения, а изменение входного напряжения происходит плавно или стабильно завышено/занижено. В случае сильных кратковременных скачков напряжения, например во время работы сварочного аппарата, стабилизатор не сможет поддержать номинальное напряжение. Но как показывает практика, что в наших сетях частые скачки напряжения обычное дело так что можно сделать вывод что данный тип стабилизаторов зачастую не подходит для наших потребителей.

2. Релейные стабилизаторы напряжения относятся к автотрансформаторным стабилизаторам. Принцип регулирования напряжения - ступенчатый, путем переключения обмоток силового автотрансформатора при помощи силовых электромеханических реле. Это значит что изменение(повышение или понижение) напряжения на выходе идет параллельно изменению(повышению или понижению) на входе стабилизатора. Преимущества данного типа стабилизатора. Точность выходного напряжения такого стабилизатора составляет 10%. Диапазон входного напряжения составляет порядка  145- 285В. Также он не вносит не каких изменений(искажений) в форму выходного напряжения. Время реакции на изменение входного напряжения составляет около  30мс. Даже при сильных и частых скачках (во время работы сварочного автотрансформатора) время реакции будет в разы меньше чем у электромеханического стабилизатора. Не требует технического обслуживания. К недостаткам данного вида стабилизаторов можно отнести то что реле со временем изнашивается. Износ сильно зависит в первую очередь от интенсивности перепадов напряжения. Мощносной ряд таких стабилизаторов ограничен из-за габаритов реле и коммутирующего тока. Также слышны переключения реле. На больших токах возможно "залипание" реле. Но не смотря на недостатки можно заключение что данный тип стабилизаторов полностью подходит для наших сетей и потребителей за исключением оборудования для которого нужна высокая точность питающего напряжения.

3. Симисторные стабилизаторы напряжения по принципу работы аналогичны релейным. У них вместо реле стоят силовые ключи - симисторы. Преимущества - высокая скорость реакции на входное напряжение 20 мс, нет изменений выходной формы напряжения, переключение ступеней происходит практически бесшумно, широкий мощностной ряд и относительно не большие габариты, гарантия на такого типа стабилизаторы, как правило выше (3-5 лет) и период работы гарантированный производителем как правило составляет 10-15 лет. Не требует технического обслуживания. Обладают как правило большой перегрузочной способностью. Точность таких стабилизаторов (в зависимости от числа ключей) может достигать до 0,5-0,7%, что подходит к высокотребовательным по напряжению нагрузкам. К недостаткам можно отнести цену таких стабилизаторов. Она выше чем на такуе же мощность релейных или сервоприводных, из-за высокой стоимости силовых ключей. Но они, как правило, подходят в 95% случаях под наши сети.

4. Преобразователи напряжения типа онлайн или двойного преобразования - в этих устройствах переменный ток через инвертор преобразуется в постоянный, а затем  формирует форму, частоту и амплитуду выходного напряжения. Как правило, у таких стабилизаторов напряжения очень широкий диапазон входных напряжений (есть модели с диапазоном от 100 до 400 В), форма синусоиды на выходе не зависит от формы напряжения на входе. То есть он берет из сети напряжение с искаженной синусоидой, а на выходе дает высококачественную синусоиду. Недостаток устройств - относительно высокая стоимость. Некоторые онлайновые стабилизаторы, совмещаются с источниками бесперебойного питания (UPS) - к ним дополнительно подключается аккумулятор и при пропадании напряжения в сети встроенный инвертор (преобразователь с 12, 24, 36 и т.д. кратно 12В постоянного тока в 220 В 50 Гц) продолжает снабжать подключенное оборудование электроэнергией. Данные приборы наилучшие для питания не только газовых котлов, охранных систем и домашней автоматики, но и всего дома в целом, поскольку каждый потребитель получает КАЧЕСТВЕННОЕ питание, что существенно продлевает его срок эксплуатации. Точность выходного напряжения такого стабилизатора доходит до 0,5%, а КПД (коэффициент полезного действия) до 96%.  Данный стабилизатор подходит для всех типов потребителей и электрических сетей.

5. Стабилизаторы напряжения с (ШИМ) широтно-импульсной модуляцией - новый класс стабилизаторов напряжения. Прибор работает путем сравнения входного напряжения с эталонным и, при необходимости, корректирует амплитуду и форму синусоиды. Таким образом, ШИМ стабилизатор напряжения очень похож на онлайновые стабилизаторы напряжения. Отметим основные достоинства: высокая точность (до 1%), практически мгновенное быстродействие - стабилизатор напряжения отменно "отрабатывает" частые и большие скачки напряжения, сварочные работы на линии - электролампочки не будут мигать. Недостатки - низкий порог верхнего входного напряжения (до 245В) и высокая цена. Данный стабилизатор подходит для всех типов потребителей и электрических сетей.

6. Также существуют другие типы стабилизаторов - стабилизаторы напряжения с подмагничиванием, стабилизаторы напряжения с фазовым регулированием, стабилизаторы напряжения с дискретным высокочастотным регулированием, и др. Но они широкого распространения на рынке не получили.