Как выбрать стабилизатор ?

           Чем руководствоваться при выборе стабилизатора? Критерий, как и для многих других технически сложных товаров, один - соотношение цена/качество. Цены приводятся в прайсе, качество же определяется не одним, а совокупностью параметров. В прайсах указываются только самые общие параметры стабилизаторов, которых недостаточно, чтобы определить это самое соотношение цена/качество.

            Ниже приводятся параметры технических характеристик стабилизаторов напряжения переменного тока и на что важно обратить внимание при их оценке.

            - номинальное напряжение сети. На первый взгляд, кажется, какие могут быть здесь вопросы. Оказывается, могут быть, если речь идет об импортных  стабилизаторах.

            Как известно, для  бытового электроснабжения в нашей стране принято номинальное напряжение 220 В для однофазной сети и 380 В для трехфазной сети. В отличие от России, в большинстве стран Европы приняты, соответственно, напряжения 230 В и 400 В. Это не является препятствием для использования у нас техники, сделанной для Западной Европы, но надо учитывать при выборе стабилизатора напряжения, поскольку другие параметры связаны с номинальным напряжением сети. Ниже мы покажем, на что это влияет;

            - рабочий диапазон входного напряжения. В рабочем диапазоне входного напряжения стабилизатор сохраняет полную работоспособность. Может быть указан в вольтах или в процентах по отношению к номинальному напряжению сети. Например, указан диапазон входного напряжения ±15% от Uном. Для стабилизатора на номинальное напряжение сети 220 В в вольтах это будет от 187 до 253 вольт, а для стабилизатора с номинальным напряжением 230 вольт - от 195,5 до 264,5 вольт, т.е. диапазон смещен вверх на 8,5 вольт. Еще один момент - поведение стабилизатора при напряжении на входе за пределами рабочего диапазона, подробней на нем мы остановимся, когда дойдем до параметров защиты;

            - номинальный диапазон входного напряжения. Диапазон изменения напряжения на входе стабилизатора, в котором стабилизатор обеспечивает определенную точность стабилизации напряжения на выходе. Так же, как и рабочий диапазон, может быть указан в вольтах или в процентах по отношению к номинальному напряжению сети.

               - номинальная мощность. Максимальная мощность нагрузки в ваттах или вольтамперах, которая может быть подключена к выходу стабилизатора на длительное время, не перегружая его. Для трехфазных стабилизаторов указывается трехфазная мощность

            - номинальное выходное напряжение. Обычно номинальное выходное напряжение стабилизатора равно номинальному напряжению сети. Для трехфазных стабилизаторов должны быть приведены значения как фазных, так и линейных напряжений. Желательно наличие возможности оперативного регулирования номинального значения напряжения. Такая функция будет особенно полезна, если стабилизатор планируется использовать для питания системы освещения;

            - точность стабилизации. Указывается максимальное отклонение напряжения на выходе стабилизатора в вольтах или процентах по отношению к номинальному выходному напряжению в установившемся режиме работы. Очень важный параметр для электроприемников и для оценки области применения стабилизатора.

            Например для питания систем освещения предпочтительно применять стабилизаторы напряжения с точностью регулирования напряжения  не хуже 2%.

             Для трехфазных асинхронных электродвигателей важно  обеспечить максимально возможную симметрию фазных и линейных напряжений. Несимметрия или, как говорят электрики, перекос фаз, всего в 2-4%, вызывает повышенный нагрев двигателя из-за резкого возрастания токов обратной последовательности и, как следствие, сокращение срока службы. Стабилизация фазных напряжений с точностью 5% не обеспечивает симметрирование сети, необходимое для асинхронных электродвигателей.

            Высокая точность поддержания напряжения питания требуется для некоторых технологических процессов, например, для контактной точечной сварки, для печати фотографий в фотолабораториях,  в эталонных источниках питания испытательных установок.

            Кроме этого, точная стабилизация  напряжения на заданном уровне дает экономию электроэнергии до 10%.

            - перегрузочная способность. Способность стабилизатора выдерживать нагрузку больше номинальной. Обычно приводятся процент перегрузки по отношению к номинальной мощности и время, в течение которого стабилизатор может работать при такой перегрузке. Стабилизаторы напряжения некоторых изготовителей не контролируют величину и время перегрузки, а только указывают допустимое время перегрузки. Потребитель должен сам обеспечить требуемый режим работы стабилизатора;

            - наличие защит. Способность стабилизатора защитить себя и подключенных к нему потребителей в аварийных режимах. Установка стабилизатора напряжения в систему электроснабжения предъявляет к нему высокие требования. Он должен обеспечивать не только функцию стабилизации напряжения, но и защиту себя и потребителей  от аварий в сети, аварий в нагрузке и при возможных неисправностях самого стабилизатора.

Выше мы говорили о таком параметре, как рабочий диапазон входного напряжения. Допустим, указан диапазон 160...255 вольт. А что будет, если напряжение в сети стало 130 В или 275 В? Желательно, чтобы, во-первых, схема управления сохраняла работоспособность при 130 В и при 275 В, а во-вторых, при выходе входного напряжения за пределы диапазона защитила нагрузку от пониженного или повышенного напряжения.

- быстродействие. Характеризует время реакции стабилизатора на изменения входного напряжения. Изменения напряжения сети происходят непрерывно и если стабилизатор не будет успевать их отслеживать и при необходимости корректировать, то это значит, что он просто не выполняет свое назначение.

            - условия эксплуатации;

            - габаритные размеры;

            - масса. Казалось бы, что может быть проще - чем легче при одной и той же мощности, тем лучше. Мы советуем не делать поспешных выводов. Больше 70% массы стабилизатора (исключение составляют только стабилизаторы на основе так называемого двойного преобразования) составляет силовой трансформатор, а его масса прямо зависит от диапазона напряжения на входе и мощности. Поэтому, сравнивая массу стабилизаторов одной мощности, косвенно можно оценить, какой из изготовителей, скажем так, лукавит.

            Какой стабилизатор напряжения выбрать ?

            На российском рынке представлено достаточно много стабилизаторов напряжения переменного тока производства отечественных и зарубежных компаний. Стабилизаторы отличаются по принципу действия, по техническими характеристикам, по стоимости, по срокам гарантии.

            По принципу действия  все представленные на рынке стабилизаторы можно разделить на три группы.

            К первой группе относятся стабилизаторы, выполненные  на основе автотрансформаторов специальной конструкции. Стабилизация напряжения на их выходе достигается перераспределением напряжения между обмотками путем подмагничивания магнитопровода.

Их достоинства:

            - непрерывное регулирование напряжения;

            - относительно высокая точность стабилизации;

Недостатки:

            - узкий диапазон входного напряжения;

            - ограничения по симметричности сети и нагрузки;

            - искажение синусоидальности напряжения;

            - большие габариты и масса, как следствие, сложность транспортировки и установки;

            - шумность при работе.

            Вторую группу составляют электромеханические стабилизаторы. Они выполняются на основе трансформатора или автотрансформатора, по части обмотки которого, зачищенной от изоляции, электроприводом перемещается подвижный контакт. Этот контакт сделан как щетка в электродвигателе или в виде ролика. Перемещение контакта изменяет коэффициент трансформации, чем и обеспечивается регулирование напряжения.

Достоинства:

            - почти плавное непрерывное регулирование;

            - простота конструкции и схемы управления;

            - отсутствие искажения синусоиды.

Недостатки:

            - главный и существенный недостаток - наличие постоянно перемещающегося силового контакта, имеющего ограниченный ресурс;

            - второй недостаток, вытекающий из первого - износ той части обмотки, по которой перемещается контакт, короткое замыкание иногда даже просто приводит к ее разрушению;

-  чувствительность к наличию в воздухе повышенного содержания пыли, особенно токопроводящей, и к повышенной влажности.

Третью, наиболее широко представленную группу, составляют стабилизаторы с так называемой ступенчатой коррекцией. Основой их также является трансформатор или автотрансформатор, имеющий отводы от обмотки. Схема управления, переключая отводы, с некоторой дискретностью регулирует напряжение на выходе стабилизатора. В качестве ключей, коммутирующих отводы, используются электромеханические реле (контакторы) или полупроводниковые силовые приборы - симисторы и тиристоры.

Достоинства:

            - широкий диапазон входного напряжения;

            - хорошие массо-габаритные характеристики;

            - отсутствие искажения синусоиды;

            - высокое быстродействие при использовании полупроводниковых ключей.

Недостатки:

            - дискретность регулирования, но в лучших моделях «ступенька» настолько мала, что практически выполняется непрерывное регулирование;

            - относительно высокая сложность схемы управления.

            Характеристики стабилизаторов данного типа в большой степени зависят от применяемых в них силовых ключей, схемы силовой части и от реализации схемы управления. Более предпочтительны те модели, в которых применяются полупроводниковые силовые ключи. Стабилизаторы с релейной коммутацией отводов по сравнению с ними:

            - имеют меньший ресурс, определяемый ограниченным числом циклов
включений/выключений из-за износа контактов;

            - более медленные;

            - принципиально ограничены в точности, так как для высокой точности необходима  высокая скорость коммутации отводов;

            - при переключении отводов возможны кратковременные прерывания питания и мощные коммутационные помехи.

            Стабилизаторы напряжения с полупроводниковыми силовыми ключами  имеют преимущество по сравнению с электромеханическими стабилизаторами и ступенчатыми релейными стабилизаторами, так как в них отсутствуют электромеханические элементы с ограниченным ресурсом и быстродействием.

Как выбрать стабилизатор напряжения

            В общем случае выбор стабилизатора напряжения является не самой простой задачей даже для человека разбирающегося в вопросах электроснабжения.     Тем не менее мы позволим себе дать рекомендации, которые помогут сориентироваться в этом вопросе. Совет хорошего незаинтересованного специалиста может сэкономить много средств.

            Для этого Вы должны ответить самостоятельно или с помощью грамотного электрика на несколько вопросов. Первый из них - а вообще надо ли устанавливать стабилизатор напряжения? Определиться в этом вопросе можно таким путем:

Сделайте замеры напряжения в сети, как фазных так и линейных, несколько раз в течение суток на протяжении нескольких дней, например, двух будних и двух выходных. Для измерения используйте прибор, измеряющий истинное действующее значение. По результатам измерений возможны варианты решений.

            1. Если за время измерений напряжение в фазах не выходило за пределы
205..235 вольт и не заметно раздражающего мигания света, то установка стабилизаторов напряжения скорее всего оправдана только для питания особо ответственных потребителей и дорогостоящих электроприборов, причем стабилизаторы надо использовать высокоточные с возможностью регулировки выходного напряжения, которые обеспечат комфортные условия работы такой техники. Установка стабилизатора с точностью поддержания выходного напряжения ±5% вряд ли оправдана, дешевле и проще  установить устройство контроля напряжений, которое защитит от всяких неожиданностей.

            Если в одной из фаз напряжение заметно отличается и такой «расклад» постоянный, поставьте стабилизатор только на эту фазу и выставьте на ней напряжение такое же, как в двух других.

            2. Если напряжение выходит за пределы 205...235 вольт, происходят его резкие значительные изменения, заметны мигания источников света, но его значения в фазах остается в диапазоне 195...245 вольт, то в такой  ситуации установка стабилизаторов крайне желательна для всех электроприемников, а для источников света обязательна.

3. Напряжение в сети может быть сколь угодно долго ниже 195 вольт или выше
245 вольт, при этом в течение суток уровень напряжения может меняться неоднократно от минимального значения до максимального. В такой сети без стабилизаторов напряжения  пользоваться электроприборами нельзя, выход их из строя - вопрос времени и везения.

Отдельно стоит вопрос борьбы с таким явлением как мигание света из-за колебаний напряжения. Дело в том, что человеческий глаз замечает изменение освещенности при резком колебании напряжения в сети всего на 1% длительностью 0,02 сек. Обеспечить такую скорость реакции стабилизатора непросто, поэтому от резких колебаний напряжения сети полностью не защищает даже высокоточный стабилизатор, здесь надо искать виновника мигания света. Возможно, им является плохой контакт, но чаще всего такие проблемы создает сварка.

            Определившись с необходимостью приобретения стабилизаторов напряжения в принципе, можно переходить к следующему этапу - то есть сколько приобретать, с какими характеристиками и куда ставить.

            Здесь надо ответить по меньшей мере на следующие четыре вопроса:

            1. Нужен обязательно трехфазный стабилизатор или можно обойтись однофазным?

            2. Какой мощности необходимо выбрать стабилизатор или стабилизаторы?

            3. Какая температура и влажность в помещении, где планируется их установить?

            4. В некоторых режимах работы стабилизаторы могут издавать заметный шум, не будет ли это Вам мешать?

            Первый вопрос может отпасть сам собой, если ввод в дом, квартиру или офис однофазный и трехфазные потребители не могут включаться в такую сеть. Если ввод трехфазный, то надо уточнить наличие нагрузки, требующей трехфазного подключения или возможность появления таковой в ближайшем будущем. Наличие трехфазной нагрузки требует установки трехфазного стабилизатора.

            Второй вопрос важен и с технической и с финансовой точки зрения. Занижение мощности будет в дальнейшем ограничивать подключение электроприборов и вызывать перегрузку стабилизаторов, а неоправданное завышение приводит к лишним затратам.

            Есть два крайних варианта - стабилизатор напряжения может быть поставлен индивидуально к каждому электроприемнику, а можно установить один общий стабилизатор для всех. Первый вариант дорогостоящий и неудобный для практического применения. Второй вариант более предпочтительный, мощность стабилизатора нужна меньше чем суммарная мощность электроприемников, так как никогда не происходит их одновременного включения, но он требует правильного определения расчетной нагрузки. Это может сделать только специалист. При определении мощности стабилизатора всегда надо учитывать, что многие электроприборы, в первую очередь электродвигатели, в момент пуска и приема нагрузки потребляют ток из сети в несколько раз больше, чем в установившемся режиме работы.

Условия установки имеют значение, так как для стабилизаторов всегда оговариваются условия эксплуатации по температуре и влажности. Шум от работы стабилизаторов, если не обеспечена защита от него, может быть раздражающим в жилом помещении или офисе, даже если он не сильный.

Еще раз подчеркнем, что все сказанное выше - только общие рекомендации, в жизни проблемы встречаются сложнее, для их рационального решения следует пользоваться услугами специалистов.