Электронные стабилизаторы напряжения: умная техника в доме

Особенности конструкции и принцип работы

Существует множество моделей электронных стабилизаторов, которые имеют некоторые непринципиальные отличия. В конструкцию приборов этого типа входят следующие основные компоненты:

• измерители напряжения на входе и выходе;
• управляющая микросхема;
• трансформатор, который регулирует напряжение путем переключения обмоток;
• блок электронных ключей.

Принцип действия электронного стабилизатора заключается в следующем:

• измерители определяют значение напряжение на входе и выходе;
• при отклонении величины напряжения от номинального значения микропроцессор подает управляющий сигнал;
• соответствующий силовой ключ получает сигнал и включает необходимую секцию обмотки трансформатора, коэффициент трансформации которой будет максимально приближен к величине номинального выходного напряжения.

При сравнении электронных и релейных стабилизаторов напряжения прослеживается определенное сходство. Отличие заключается в том, что в последних для коммутации обмоток трансформатора используется электромеханическое реле. Это устройство значительно отличается по быстродействию от тиристоров и симисторам. Кроме этого, электронный прибор может работать в режиме «байпас», то есть при нормальном значении напряжения электрический ток подается напрямую потребителю, обходя трансформатор.

Работа стабилизатора с полупроводниковыми ключами выглядит следующим образом:

• Если значение напряжения соответствует номинальному, то электрический ток проходит через байпас, минуя основные цепи прибора.
• При отклонении входного напряжения он фиксируется измерителем.
• Управляющая микросхема определяет разницу напряжений и выдает соответствующий сигнал электронным ключам.
• Включаются те обмотки трансформатора, которые необходимы для преобразования напряжения до заданного значения.

Отличия симисторных и тиристорных приборов

Выбирая электронный стабилизатор напряжения, потребители, далекие от электротехники, задаются вопросом, в чем заключаются отличия устройств, работающих на симисторах и тиристорах. Ответ можно найти в сравнении принципа работы этих устройств:

• Тиристор. Полупроводниковый прибор предназначен для управления прохождения электрического тока. Он имеет два состояния: открыто и закрыто, поэтому способен пропускать ток только в одном направлении. С помощью тиристора можно управлять подачей импульса на один из входов. Он используется в стабилизаторе для подключения обмотки трансформатора.
• Симистор. Принцип работы схож с тиристором, об этом говорит его название, которое произошло от сокращенного «симметричный тиристор». Основное отличие от тиристора – возможность пропускать ток в обоих направлениях. Эта особенность позволяет сократить число компонентов в два раза, что обеспечивает более высокую надежность и компактность прибора.

Преимущества и недостатки стабилизатора напряжения

Электронный стабилизатор напряжения – более дорогостоящий прибор по сравнению с релейными устройствами аналогичного назначения. Однако его цена вполне оправдана, так как компенсируется рядом достоинств:

• Отсутствие механических деталей повышает надежность и долговечность прибора, а также снижает уровень шума при работе.
• Высокое быстродействие.
• Небольшой шаг измерений обеспечивает высокую точность стабилизации напряжения.
• Компактные размеры электронных ключей позволяют увеличить их число без существенного изменения габаритов стабилизатора.

Несмотря на весомые преимущества, электронные стабилизаторы напряжения нельзя назвать идеальными, так как у них имеются некоторые недостатки:

• Форма выходного напряжения отличается от синусоиды.
• Для некоторых потребителей, которые чувствительны к качеству электроэнергии, точности ступенчатой регулировки напряжения может оказаться недостаточно.

Область применения

Все указанные выше преимущества позволяют использовать электронные стабилизаторы в быту для нагрузок, конструкция которых не включает электрический мотор, и осветительных приборов. Таким образом, практически вся техника, которая имеется в доме, может быть защищена от скачков напряжения. Исключение составляют потребители, требовательные к синусоидальной форме входного напряжения и нуждающиеся в повышенной точности стабилизации.

Электронный стабилизатор не подойдет для следующей электротехники:

• Оборудование, имеющее в своем составе электродвигатели. Неправильная форма кривой напряжения может стать причиной их поломки.
• Профессиональное видео- и аудиооборудование. Ступенчатая стабилизация дает нежелательные помехи, искажающие звук и видеокартинку.
• Компьютерная техника. Уровень точности ступенчатой регулировки может оказаться недостаточным.

Принимая решение о выборе стабилизатора напряжения для всего дома, нужно отказаться от мысли использовать электронный прибор, так как для части нагрузки он не подходит.

Особенности выбора стабилизатора

Сделать безошибочный выбор электронного стабилизатора напряжения можно, воспользовавшись следующими рекомендациями:

• Мощность. Основная характеристика любого прибора, независимо от его вида и конструктивных особенностей. Необходимо ориентироваться на суммарную мощность всех нагрузок в доме и добавить к ней запас 20-30%. Если используются потребители с высокой реактивной мощностью, то параметр желательно увеличить еще больше.
• Скорость стабилизации. У любого электронного стабилизатора эта характеристика примерно одинакова и однозначно превосходит аналоги, в которых используется автотрансформатор.
• Точность стабилизации. В определенной степени зависит от числа ступеней регулирования. Чем больше количество электронных ключей (тиристоров и симисторов), тем менее выражена ступенчатость регулирования напряжения и появляется возможность получать на выходе напряжение, максимально близкое к номинальному.
• Диапазон напряжения на входе. Минимальное и максимальное напряжение в электросети, при которых устройство обеспечивает заявленную точность стабилизации и обеспечивает защиту нагрузке в случае выхода из рабочего диапазона значений.
• Рабочая температура. Отсутствие механических коммутаторов обеспечивает электронным устройствам устойчивость к температурным перепадам. Однако не допускается эксплуатация прибора в условиях, не соответствующих рекомендациям производителя.
• Исполнение. Вариант конструкции корпуса выбирается в зависимости от ряда факторов — например, архитектурных особенностей помещения и расположения отопительных приборов. По способу установки стабилизаторы бывают навесные (крепятся на стене), стоечные (устанавливаются в стандартные электрические шкафы или стойки), напольные (располагаются на ровной горизонтальной поверхности).
• Средства контроля. Мониторинг состояния сети и параметров работы устройства осуществляется с помощью светодиодной индикации или жидкокристаллического дисплея. Если имеется потребность удаленного контроля, то устройство должно предусматривать наличие необходимых для этого интерфейсов и протоколов передачи данных.

Инверторный стабилизатор напряжения

Несмотря на множество преимуществ электронных стабилизаторов напряжения перед релейными приборами, они не обеспечивают высокой точности стабилизации и качества напряжения на выходе. Такое положение дел заставило искать альтернативное решение, которым стал инверторный стабилизатор, работающий на других принципах. В нем входящий переменный ток преобразуется в постоянный, а затем снова в переменный, но уже с требуемыми параметрами. Таким образом, устраняются все недостатки тиристорных и симисторных стабилизаторов. На выходе получается идеальная синусоида и обеспечивается высокая точность стабилизации.

Работа инверторных приборов не сопровождается шумом, конструкция предусматривает продуманную систему защиты от всевозможных угроз: перегрузки, перегрева, короткого замыкания, сетевых аварий. Такие устройства оптимально подходят для обеспечения качественного электропитания чувствительным приборам: компьютерам, котлов отопления с электроникой, систем безопасности дома.

Инверторные стабилизаторы напряжения – универсальное решение для любой нагрузки в доме, поэтому с их помощью можно обеспечить защиту не только мелкой бытовой технике, но и сложным системам, от которых зависит отопление и водоснабжение. Расширение области применения этих устройств достигается за счет их технических особенностей.

Выбирая между электронным и инверторным стабилизатором напряжения, чаша весов склоняется к последним, так как они более современные и функциональные. Однако не всегда есть необходимость в приобретении недешевого оборудования, поэтому следует рассмотреть более доступный вариант с близкими характеристиками. Если правильно определить задачи и потенциальные угрозы для домашней техники, то можно найти сбалансированное решение по доступной цене.