Для надёжной работы электрических устройств и бытовой техники требуется качественное питающее напряжение. В связи с ветхостью электрических сетей, превышением сезонной и среднесуточной нагрузки абонентских линий электропередач напряжение в сети падает до непозволительного уровня. Это приводит к нестабильной работе или полному выходу из строя электроприёмников потребителей.
Нормы отклонения напряжения в сети
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.
Описание и строение инверторного стабилизатора
Такое преимущество достигается за счёт специфического строения, а также довольно интересного принципа работы. Так, классический инвертный стабилизатор имеет:
- Несколько входных фильтров.
- Выпрямитель напряжения.
- Корректор мощности.
- Несколько конденсаторов.
- Преобразователь постоянного напряжения.
- Микроконтроллер.
Однако стоит отметить, что преобразователи и выпрямители напряжения — это и есть инверторы, изготовленные на основе транзисторов IGBT. Благодаря им, происходит преобразование высоких значений тока в норму. При этом потери энергии очень и очень маленькие.
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.
Какой лучше выбрать?
Чтобы решить, какой стабилизатор напряжения лучше релейный или электромеханический следует точно знать параметры сети. Для этого можно использовать тестер и провести ряд измерений. Если напряжение в пределах определённого времени изменяется быстро и часто, а нагрузка такого типа, что это может ей повредить, то лучше выбрать релейный стабилизатор. Тем более что он стоит недорого. Если изменения незначительны, а нагрузке нужна высокая точность, то электромеханический стабилизатор будет лучшим выбором.
Несколько сложнее решить, какой стабилизатор напряжения лучше — релейный или электронный? Принцип действия у них одинаковый, только электронный стоит дороже. Здесь важным могут быть условия эксплуатации и надёжность. Для работы в условиях холода нужно предпочесть электронный стабилизатор, а если электроника оборудования чувствительна к форме напряжения, то лучше отдавать предпочтение инверторным или релейным стабилизаторам.
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.
Область применения
Благодаря хорошей скорости обрабатывания изменений напряжения и низкой стоимости, релейные стабилизаторы нашли широкое применение в качестве промышленных и домашних стабилизаторов.
Они успешно используются для следующей техники:
- Бытовые устройства – телевизоры, холодильники;
- Осветительные приборы;
- Системы кондиционирования и вентиляции;
- Лабораторные приборы;
- Системы водоснабжения и отопления;
- Офисная оргтехника;
- Медицинское оборудование.
Достаточно высокая скорость срабатывания обеспечивает незаметные переключения при изменениях напряжения в сети. Исключение оставляют светодиодные светильники. Поскольку, в отличие от ламп накаливания, они не имеют инерции и загораются мгновенно, то в процессе переключения релейного стабилизатора будет заметно мерцание. В звуковоспроизводящей аппаратуре во время переключения реле будут слышны щелчки.
Определённое ограничение имеется в использовании релейных стабилизаторов для медицинского оборудования. Оборудование, используемое для поддержания жизнедеятельности человека, подключается к электронным стабилизаторам, имеющим резервные аккумуляторы – бесперебойным источникам питания.
При выборе стабилизатора для дома может возникнуть вопрос, какой стабилизатор лучше – релейный или электронный? Релейное устройство намного дешевле и если скачки сети бывают редко и на небольшие величины, а в доме нет капризной электронной техники, то преимущество за релейным стабилизатором. В других случаях, несмотря на цену, нужно выбирать электронную систему стабилизации.
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.
«Чистый синус» и точность удержания напряжения
Классический релейный стабилизатор обеспечивает точность 5-7 %,
Инверторный – 1- 2% и «чистый синус».
Что предпочесть в том или ином случае?
Попробуем разобраться на примере.
Мы знаем, что в настоящее время для отопления загородных домов обычно применяются газовые котлы, оснащенные насосами циркуляции теплоносителя. Циркуляционные насосы были изобретены в 1929-ом и начали массово применяться в бытовых котлах в 1950-х годах. И всё это время они прекрасно работали с «грязным синусом», и достаточной признавалась точность удержания напряжения 5 – 7%.
Релейные стабилизаторы транслируют сеть такой, какой она была 50 лет назад, есть и будет ещё, как минимум, столько же лет. И обеспечивают 5-7 процентов удержания. То есть обеспечивают необходимые и достаточные параметры стабилизации.
Что касается инверторных стабилизаторов, то до 1933 года, когда была доказана теорема Котельникова, электронные инверторы просто не существовали по причине отсутствия теоретических предпосылок, а потом до появления мощных и недорогих полевых транзисторов были очень дорогими.
Поэтому производители котлов не закладывали в регламент эксплуатации своих изделий требования к качеству сети (во всех странах это уже оговорено нормативами для энергопоставляющих компаний), оговаривая только рабочие и предельные напряжения, при которых котел будет работать долго.
Напрашивается вывод, что для обеспечения надежной эксплуатации современного котла достаточно наличия классического релейного стабилизатора соответствующей мощности. А наличие «чистого синуса» и точности 1 – 2 % в инверторных стабилизаторах не добавляет надежности работы оборудования. Эти параметры инверторов в данном случае напоминают рекламный ход, как, к примеру, на упаковке моющего средства пишут – «20% — бесплатно».
В случае же необходимости защиты точной измерительной или медицинской аппаратуры данные параметры инверторов могут быть актуальными.
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.
Правила пользования стабилизатором
При вашем выборе релейного типа стабилизатора, необходимо регулярно проводить его обслуживание, в том числе ежегодно тщательно его осматривать внутри корпуса. При осмотре нужно обращать внимание на:
- Надежность крепления соединений проводников.
- Уровень охлаждения и циркуляции воздуха в корпусе прибора.
- Имеются ли повреждения.
- Точность работы указателей измерения.
При обнаружении слабых соединений, пыли, необходимо выключить из сети стабилизатор и произвести его обслуживание, очистив его и затянув все крепления контактов. Помещение, в котором находится стабилизатор напряжения, должно проветриваться и быть сухим. Влажность в помещении не должна быть более 80%. При работе в корпусе стабилизатора отверстия для вентиляции должны иметь доступ воздуха.
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.
Какие недостатки есть у стабилизаторов с двойным преобразованием?
Наиболее часто для данных устройств указывают один единственный недостаток – стоимость, которая действительно немного выше, чем у сходных по мощности стабилизаторов других типов. Однако следует понимать, что, покупая качественный инверторный стабилизатор, вы платите за лучшие в своём классе технические характеристики. Бесспорно, можно найти устройство и дешевле, но оно вряд ли обеспечит защиту аналогичного уровня, а на безопасности, как известно, не экономят. К тому же ремонт вышедшей из строя бытовой техники может обойтись намного дороже, чем однократное приобретение инверторного стабилизатора, срок службы которого составляет не менее 10 лет (для моделей «Штиль»).
Иногда, говоря о недостатках инверторных стабилизаторов, упоминают шум, сопровождающий работу системы их принудительного охлаждения. Вращение вентиляторов, действительно, не беззвучно, но их громкость не превышает громкость звука, исходящего, например, от персонального компьютера. В данной ситуации многое зависит от индивидуального восприятия – если подобный уровень шума доставляет дискомфорт, то стабилизатор с вентиляторным охлаждением не стоит размещать в жилой комнате. Тем более существуют инверторные стабилизаторы с естественным (безвентиляторным) охлаждением – их мощности вполне хватит для питания используемых в подобных помещениях электроприборов.
Обратите внимание! Некоторые производители только осваивают производство моделей этого типа и выпускают достаточно «сырые» изделия, имеющие больше недостатков, чем указано в данном разделе!
Сравнение основных характеристик разных типов стабилизаторов
Сравнение основных технических характеристик релейных, электронных и инверторных стабилизаторов приведено в таблице:
| Тип стабилизатора | Тип регулирования | Время реакции, мс | Диапазон входного напряжения, В | Точность стабилизации выходного напряжения, % | Коррекция искажений сети | Коррекция входного коэффициента мощности | Автономное питание нагрузки, мс |
| Инверторный | непрерывное | 0 | 90-310 | 2 | есть | есть | 200 |
| Релейный | дискретное | до 20 | 160-260 | от 5 до 10 | нет | нет | — |
| Электронный | дискретное | 5-20 | 130-270 | от 5 до 10 | нет | нет | — |
Обратите внимание!
Технические характеристики некоторых моделей стабилизаторов напряжения могут отличаться от значений, которые приведены в вышеуказанной таблице.
