Стабилизатор напряжения повышающий: Повышающий стабилизатор напряжения 220В для дома

Arduino Придбати в Києві, Україна

Повышающий трансформатор напряжения для дома — больше минусов, чем плюсов.

Преобразование напряжения присутствует повсеместно в любой области нашей жизни и деятельности. Вырабатываемое на электростанции напряжение повышается до нескольких киловольт, чтобы быть переданным с наименьшими потерями через линии электропередач на многие тысячи километров. А потом оно снова понижается на трансформаторных подстанциях до привычных нам значений в 380/220 вольт.

Повышающие трансформаторы не применяются для стабилизации напряжения в тех случаях, когда его значение в сети постоянно изменяется. Для домашнего применения используют только стабилизаторы.

Рассмотрим принцип работы трансформатора напряжения подробнее, не погружаясь в излишние сложности.

Трансформатор напряжения

Изменяет величину напряжения в большую или меньшую сторону в зависимости от соотношения числа его обмоток:

• первичной, на которую подаётся исходное напряжение;
• вторичной, с которой снимается его преобразованное значение.

Схема трансформатора напряжения

Все обмотки намотаны на общем сердечнике (магнитопроводе). Если число витков у вторичной обмотки больше, чем у первичной, то это повышающий трансформатор, если меньше — понижающий.

Мощность трансформатора напряжения зависит от сечения проводов обмоток, а габариты и вес — от типа сердечника и материала проводов (медь или технический алюминий). По исполнению он может быть одно- и трёхфазным. Самым компактным и лёгким является автотрансформатор, в котором всего одна обмотка.

Повышающий трансформатор

Первая мысль, которая приходит на ум, когда напряжение в сети всё чаще и чаще становится низким, поставить повышающий трансформатор. На первый взгляд кажется, что это — простое и отличное решение, и теперь, наконец-то, будет нормальное напряжение, яркое освещение и стабильно работающие электроприборы. Для дома или дачи с выделенной мощностью 5 кВт, например, —Progress АТ5000R.

Повышающий трансформатор

Но не всё так просто в сказочном королевстве, и прежде чем купить повышающий трансформатор напряжения, цена на который уж очень привлекательна, задумайтесь об одной особенности его работы: он имеет постоянный коэффициент повышения напряжения (коэффициент трансформации). Рассмотрим это на примере.

Предположим, что у вас сетевое напряжение порядка 170 вольт. Чтобы повысить его до 220, нужен трансформатор с коэффициентом трансформации 1.29 (220/170). Вроде бы всё хорошо и логично получается, за исключением одного: если напряжение в сети станет нормальным 220 вольт, то на выходе трансформатора будет уже очень высокое напряжение 285 вольт (220*1.29)! Не все электрические приборы способны выдержать такое перенапряжение в течение даже небольшого времени. Так и до пожара недалеко!

ЛАТР

Как вариант, можно приобрести регулируемый автотрансформатор, т.н. ЛАТР, в котором предусмотрен ручной регулятор выходного напряжения. Но и он не будет являться надёжным решением, т.к. придётся постоянно контролировать значение выходного напряжения по индикатору и корректировать его вручную, особенно во время максимальной нагрузки электросети со стороны соседей. Если вовремя этого не делать, то при первом же скачке в электросети напряжение на выходе ЛАТРа тоже резко повысится, и подключенные электроприборы вполне могут перегореть.

Поэтому повышающие трансформаторы напряжения применимы лишь тогда, когда в сети ВСЕГДА существенно меньше 220 вольт, а такого практически никогда и не бывает.

Заключение

Задачу автоматического поддержания напряжения на постоянном уровне решает только стабилизатор, но прежде нужно в обязательном порядке выявить истинную причину низкого напряжения в сети, а затем уже принимать какие-либо решения.

Для низких напряжений в сети до 90 вольт отлично подойдёт инверторный стабилизатор Штиль IS7000

Что такое стабилизатор напряжения — зачем он нужен, как он работает, типы и области применения

Применение стабилизаторов напряжения стало необходимостью в каждом доме. В настоящее время доступны различные типы стабилизаторов напряжения с различной функциональностью и работой. Последние достижения в области технологий, такие как микропроцессорные микросхемы и силовые электронные устройства, изменили наше представление о стабилизаторе напряжения. Теперь они полностью автоматические, интеллектуальные и оснащены множеством дополнительных функций. Они также обладают сверхбыстрой реакцией на колебания напряжения и позволяют своим пользователям дистанционно регулировать требования к напряжению, включая функцию запуска/остановки для выхода.

Что такое стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения представляет собой электрическое устройство, которое используется для обеспечения постоянного выходного напряжения нагрузки на его выходных клеммах независимо от любых изменений/колебаний на входе, т. е. входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения — защита электрических/электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и т. д.) от возможного повреждения из-за скачков/колебаний напряжения, перенапряжения и пониженного напряжения.

Рис.1 – Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения). Использование стабилизатора напряжения не ограничивается только домашним/офисным оборудованием, которое получает электропитание извне. Даже корабли, у которых есть собственная внутренняя система электропитания в виде дизельных генераторов переменного тока, в значительной степени зависят от этих АРН для обеспечения безопасности своего оборудования.

На рынке представлены различные типы стабилизаторов напряжения. Как аналоговые, так и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения доступны от очень многих производителей. Благодаря растущей конкуренции и повышению осведомленности об устройствах безопасности. Эти стабилизаторы напряжения могут быть однофазными (выход 220-230 вольт) или трехфазными (выход 380/400 вольт) в зависимости от типа применения. Регулировка желаемого стабилизированного выхода осуществляется методом понижения и повышения, выполняемым его внутренней схемой. Трехфазные стабилизаторы напряжения доступны в двух разных моделях: модели со сбалансированной нагрузкой и модели с несимметричной нагрузкой.

Они также доступны с разным номиналом KVA и диапазонами. Стабилизатор напряжения нормального диапазона может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 200–240 вольт с повышающим напряжением 20–35 вольт при входном напряжении в диапазоне от 180 до 270 вольт. Принимая во внимание, что стабилизатор напряжения с широким диапазоном может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 190–240 вольт с повышающим понижающим преобразователем на 50–55 вольт при входном напряжении в диапазоне от 140 до 300 вольт.

Они также доступны для широкого спектра применений, таких как специальный стабилизатор напряжения для небольших устройств, таких как телевизор, холодильник, микроволновая печь, до одного огромного устройства для всей бытовой техники.

В дополнение к своей основной функции стабилизации, стабилизаторы текущего напряжения имеют множество полезных дополнительных функций, таких как защита от перегрузки, переключение при нулевом напряжении, защита от изменения частоты, отображение отключения напряжения, возможность запуска и остановки выхода, ручной/автоматический запуск, отключение напряжения и т. д.

Стабилизаторы напряжения являются очень энергоэффективными устройствами (с КПД 95-98%). Они потребляют очень мало энергии, которая обычно составляет от 2 до 5% от максимальной нагрузки.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения? — Его важность

Все электрические/электронные устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью при типичном напряжении питания, известном как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от разработанного безопасного рабочего предела рабочий диапазон (с оптимальным КПД) электрического/электронного устройства может быть ограничен до ± 5 %, ± 10 % или более.

Из-за многих проблем входное напряжение, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся входному напряжению. Это переменное напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 – Проблемы, связанные с колебаниями напряжения

Помните, что для электрического/электронного устройства нет ничего более важного, чем отфильтрованное, защищенное и стабильное питание. Правильная и стабилизированная подача напряжения очень необходима для того, чтобы устройство выполняло свои функции наиболее оптимальным образом. Это стабилизатор напряжения, который гарантирует, что устройство получит желаемое и стабилизированное напряжение независимо от того, насколько велики колебания. Таким образом, стабилизатор напряжения является очень эффективным решением для тех, кто хочет получить оптимальную производительность и защитить свои устройства от этих непредсказуемых колебаний напряжения, скачков напряжения и помех, присутствующих в источнике питания.

Как и ИБП, стабилизаторы напряжения также являются средством защиты электрического и электронного оборудования. Колебания напряжения очень распространены независимо от того, где вы живете. Могут быть различные причины колебаний напряжения, такие как электрические неисправности, неисправная проводка, молния, короткие замыкания и т. д. Эти колебания могут быть в форме перенапряжения или пониженного напряжения.

Последствия постоянного/периодического перенапряжения для бытовой техники

• Это может привести к необратимому повреждению подключенного устройства.
• Может повредить изоляцию обмотки.
• Может привести к ненужному прерыванию нагрузки
• Может привести к перегреву кабеля или устройства.
• Может сократить срок службы устройства.

Последствия постоянного/периодического падения напряжения на бытовую технику

• Может привести к неисправности оборудования.
• Это может привести к снижению эффективности устройства.
• В некоторых случаях устройству может потребоваться дополнительное время для выполнения той же функции.
• Может снизить производительность устройства.
• Это может привести к тому, что устройство будет потреблять большие токи, что может привести к дальнейшему перегреву

Как работает стабилизатор напряжения? – Принцип действия функции понижения и повышения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций, т. е. функции понижения и повышения. Функция Buck and Boost — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения в условиях перенапряжения и пониженного напряжения. Эта функция Buck and Boost может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

Рис. 3 – Основная функция стабилизатора напряжения

В условиях повышенного напряжения функция Buck выполняет необходимое снижение интенсивности напряжения. Точно так же в условиях пониженного напряжения функция Boost увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом состоит в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Стабилизация напряжения включает добавление или вычитание напряжения из основного источника питания. Для выполнения этой функции стабилизаторы напряжения используют трансформатор, который подключается к переключающим реле в различных необходимых конфигурациях. Немногие из стабилизаторов напряжения используют трансформатор с различными ответвлениями на обмотке для обеспечения различных корректировок напряжения, в то время как некоторые стабилизаторы напряжения (например, сервостабилизаторы напряжения) содержат автотрансформатор для обеспечения желаемого диапазона коррекции.

Как работают функции Buck и Boost в стабилизаторе напряжения

Для лучшего понимания обеих концепций мы разделим их на отдельные функции.

Понижающая функция в стабилизаторе напряжения

Рис. 4 – Принципиальная схема понижающей функции в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижающего». В функции Buck полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное к нагрузке напряжение является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной обмотки.

Рис. 5 – Вычитание напряжения в понижающей функции стабилизатора напряжения

В стабилизаторе напряжения имеется схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается перенапряжение в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную/автоматически переключается в режим «понижающего» режима с помощью переключателей/реле.

Функция форсирования в стабилизаторе напряжения

Рис. 6 – Принципиальная схема функции форсирования в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в режиме «Boost». В функции Boost полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное к нагрузке напряжение является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмотки.

Рис. 7. Добавление напряжения в функцию повышения напряжения стабилизатора напряжения

Как конфигурация понижения и повышения напряжения работает автоматически?

Вот пример стабилизатора напряжения 02 Stage. Этот стабилизатор напряжения использует реле 02 (реле 1 и реле 2) для обеспечения стабилизированного питания переменного тока нагрузки в условиях повышенного и пониженного напряжения.

Рис. 8 – Принципиальная схема функции автоматического понижения и повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На принципиальной схеме 02-ступенчатого стабилизатора напряжения (изображенного выше) реле 1 и реле 2 используются для обеспечения конфигураций понижения и повышения во время различных обстоятельств колебания напряжения, т. е. перенапряжения и пониженного напряжения. Например, предположим, что вход переменного тока составляет 230 вольт переменного тока, а требуемый выход также является постоянным 230 вольт переменного тока. Теперь, если у вас есть +/- 25 вольт Buck & Boost стабилизация, это означает, что ваш стабилизатор напряжения может обеспечить вам постоянное желаемое напряжение (230 вольт) между 205 вольт (пониженное напряжение) и 255 вольт (повышенное напряжение) входного источника переменного тока. .

В стабилизаторах напряжения, в которых используются трансформаторы с ответвлениями, точки ответвления выбираются на основе требуемой величины напряжения, которое должно быть понижено или повышено. В этом случае у нас есть разные диапазоны напряжения для выбора. Принимая во внимание, что в стабилизаторах напряжения, в которых используются автотрансформаторы, серводвигатели вместе со скользящими контактами используются для получения необходимого уровня напряжения, которое должно быть понижено или повышено. Скользящий контакт необходим, поскольку автотрансформаторы имеют только одну обмотку.

Различные типы стабилизаторов напряжения

Первоначально на рынке появились стабилизаторы напряжения с ручным/селекторным переключателем. В стабилизаторах этого типа используются электромеханические реле для выбора нужного напряжения. С развитием технологий появились дополнительные электронные схемы, а стабилизаторы напряжения стали автоматическими. Затем появился стабилизатор напряжения на основе сервопривода, который способен непрерывно стабилизировать напряжение без какого-либо ручного вмешательства. Теперь также доступны стабилизаторы напряжения на основе ИС/микроконтроллеров, которые также могут выполнять дополнительные функции.

Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа. Это:

• Стабилизаторы напряжения релейного типа
• Стабилизаторы напряжения с сервоприводом
• Статические стабилизаторы напряжения

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.

Как работает стабилизатор напряжения релейного типа?

Рис. 9 – Внутренний вид стабилизатора напряжения релейного типа

На рисунке выше показано, как стабилизатор напряжения релейного типа выглядит изнутри. Он имеет трансформатор с ответвлениями, реле и электронную плату. Печатная плата содержит схему выпрямителя, усилитель, блок микроконтроллера и другие вспомогательные компоненты.

Электронная плата выполняет сравнение выходного напряжения с опорным источником напряжения. Как только он обнаруживает какое-либо повышение или понижение входного напряжения сверх опорного значения, он переключает соответствующее реле для подключения требуемого ответвления для функции Buck/Boost.

Стабилизаторы напряжения релейного типа обычно стабилизируют входные колебания в пределах ±15 % с выходной точностью от ±5 % до ±10 %.

Использование/преимущества стабилизаторов напряжения релейного типа

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

• Они стоят дешевле.
• Компактные размеры.

Ограничения стабилизаторов напряжения релейного типа

• Их реакция на колебания напряжения немного медленнее по сравнению со стабилизаторами напряжения других типов
• Они менее долговечны
• Они менее надежны
• Они не способны выдерживать скачки напряжения, так как их предел устойчивости к колебаниям меньше.
• При стабилизации напряжения переход цепи питания может привести к незначительным перебоям в подаче электроэнергии.

Стабилизаторы напряжения с сервоприводом

В стабилизаторах напряжения с сервоприводом регулирование напряжения осуществляется с помощью серводвигателя. Они также известны как сервостабилизаторы. Это замкнутые системы.

Как работает стабилизатор напряжения на основе сервопривода?

В системе с замкнутым контуром гарантируется отрицательная обратная связь (также известная как подача ошибок) на выходе, чтобы система могла гарантировать достижение желаемого результата. Это делается путем сравнения выходного и входного сигналов. Если в случае, если требуемый выходной сигнал выше/ниже требуемого значения, то регулятор источника входного сигнала получит сигнал ошибки (Выходное значение — Входное значение). Затем этот регулятор снова генерирует сигнал (положительный или отрицательный в зависимости от достигнутого выходного значения) и подает его на приводы, чтобы привести выход к точному значению.

Благодаря свойству замкнутого контура стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов используются для приборов/оборудования, которые очень чувствительны и нуждаются в точном входном питании (±01%) для выполнения предусмотренных функций.

Рис. 10 – Внутренний вид стабилизатора напряжения на основе сервопривода

На приведенном выше рисунке показано, как стабилизатор напряжения на основе сервопривода выглядит изнутри. Он имеет серводвигатель, автотрансформатор, понижающий и повышающий трансформатор (с ответвлениями), двигатель, электронную плату и другие вспомогательные компоненты.

В стабилизаторе напряжения на основе сервопривода один конец первичной обмотки понижающего и повышающего трансформатора (с ответвлениями) соединяется с фиксированным отводом автотрансформатора, а другой конец первичной обмотки соединяется с подвижным рычагом. которым управляет серводвигатель. Один конец вторичной обмотки понижающего и повышающего трансформатора подключен к входному источнику питания, а другой конец подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Рис. 11- Принципиальная схема сервопривода стабилизатора напряжения

Электронная плата выполняет сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает какое-либо повышение или понижение входного питания сверх опорного значения, он запускает двигатель, который дополнительно перемещает плечо на автотрансформаторе.

При перемещении рычага автотрансформатора входное напряжение на первичной обмотке понижающего и повышающего трансформатора изменится на требуемое выходное напряжение. Серводвигатель будет продолжать вращаться до тех пор, пока разница между значением опорного напряжения и выходным сигналом стабилизатора не станет равной нулю. Этот полный процесс происходит за миллисекунды. Современные стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов поставляются со схемой управления на основе микроконтроллера/микропроцессора, чтобы обеспечить интеллектуальное управление пользователями.

Различные типы стабилизаторов напряжения с сервоприводом

Различные типы стабилизаторов напряжения с сервоприводом: –

Однофазные стабилизаторы напряжения с сервоприводом

серводвигатель, подключенный к переменному трансформатору.

Трехфазные балансные стабилизаторы напряжения с сервоприводом

В трехфазных балансных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и общей цепи управления. Выход автотрансформаторов варьируется для достижения стабилизации.

Трехфазные несимметричные стабилизаторы напряжения с сервоприводом

В трехфазных несимметричных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и 03 независимым схемам управления (по одной на каждую автотрансформатор).

Рис. 12 – Внутренний вид трехфазных несимметричных стабилизаторов напряжения с сервоприводом

Использование/преимущества стабилизатора напряжения с сервоприводом

• Быстро реагируют на колебания напряжения.
• Обладают высокой точностью стабилизации напряжения.
• Они очень надежны
• Они могут выдерживать скачки напряжения.

Ограничения стабилизатора напряжения на основе сервопривода

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

Статические стабилизаторы напряжения

Рис. 13 – Статические стабилизаторы напряжения

Статический выпрямитель напряжения не имеет движущихся частей, как в случае стабилизаторов напряжения на основе сервоприводов. Он использует схему силового электронного преобразователя для стабилизации напряжения. Эти статические стабилизаторы напряжения имеют очень высокую точность, а стабилизация напряжения находится в пределах ±1%.

Статический стабилизатор напряжения содержит понижающий и повышающий трансформатор, силовой преобразователь на биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT), микроконтроллер, микропроцессор и другие важные компоненты.

Рис. 14 – Статический стабилизатор напряжения, вид изнутри

Как работает статический стабилизатор напряжения?

Микроконтроллер/микропроцессор управляет силовым преобразователем IGBT для создания требуемого уровня напряжения с использованием метода широтно-импульсной модуляции. В методе «широтно-импульсной модуляции» преобразователи мощности с режимом переключения используют силовой полупроводниковый переключатель (например, полевой МОП-транзистор) для управления трансформатором для получения желаемого выходного напряжения. Затем это генерируемое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Buck & Boost. Преобразователь мощности IGBT также управляет фазой напряжения. Он может генерировать напряжение, которое может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе с входным источником питания, что, в свою очередь, позволяет ему контролировать, должно ли напряжение добавляться или вычитаться в зависимости от повышения или падения уровня входного питания.

Рис. 15 – Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения

Как только микропроцессор обнаруживает падение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT соответственно генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшилось входное питание. Это генерируемое напряжение находится в фазе с входным источником питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку понижающего и повышающего трансформатора. Поскольку вторичная обмотка понижающего и повышающего трансформатора подключена к входному источнику питания, напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, будет добавлено к входному источнику питания. И так стабилизированное повышенное напряжение потом будет подаваться на нагрузку.

Аналогичным образом, как только микропроцессор обнаруживает повышение уровня напряжения, он отправляет сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT соответственно генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшилось входное питание. Но на этот раз генерируемое напряжение будет на 180 градусов не совпадать по фазе с входным источником питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку понижающего и повышающего трансформатора. Поскольку вторичная обмотка понижающего и повышающего трансформатора подключена к входному источнику питания, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, теперь будет вычтено из входного источника питания. Таким образом, на нагрузку будет подаваться стабилизированное пониженное напряжение.

Использование/преимущества статических стабилизаторов напряжения

• Они очень компактны по размеру.
• Очень быстро реагируют на колебания напряжения.
• Обладают очень высокой точностью стабилизации напряжения.
• Поскольку нет движущихся частей, он почти не требует обслуживания.
• Они очень надежны.
• Их эффективность очень высока.

Ограничения статического стабилизатора напряжения

Дорогостоящие по сравнению с аналогами

В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения?

Ну… оба звучат одинаково. Оба они выполняют одну и ту же функцию стабилизации напряжения. Однако то, как они это делают, приносит разницу. Основное функциональное различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения заключается в следующем:

Стабилизатор напряжения представляет собой устройство, которое обеспечивает постоянное напряжение на выходе без каких-либо изменений входного напряжения. Принимая во внимание, что регулятор напряжения

представляет собой устройство, которое обеспечивает постоянное напряжение на выходе без каких-либо изменений тока нагрузки.

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для дома? Руководство по покупке

При покупке стабилизатора напряжения необходимо учитывать различные факторы. В противном случае вы можете столкнуться со стабилизатором напряжения, который может работать хуже или хуже. Чрезмерная производительность не повредит, но это будет стоить вам дополнительных денег. Так почему бы не выбрать такой стабилизатор напряжения, который удовлетворит ваши требования и сэкономит ваш карман.

Различные факторы, играющие важную роль при выборе стабилизатора напряжения

Различные факторы, которые играют жизненно важную роль и требуют рассмотрения перед выбором стабилизатора напряжения: –

• Требуемая мощность устройства (или группы устройств)
• Тип устройства
• Уровень колебаний напряжения в вашем регионе
• Тип стабилизатора напряжения
• Рабочий диапазон стабилизатора напряжения, который вам нужен
• Отсечка при повышенном/пониженном напряжении
• Тип схемы стабилизации/управления
• Тип крепления для вашего стабилизатора напряжения

Пошаговое руководство по выбору/покупке стабилизатора напряжения для вашего дома

Ниже приведены основные шаги, которые вы должны выполнить, чтобы выбрать лучший выпрямитель напряжения для вашего дома: –

• Проверить номинальная мощность прибора, для которого вам нужен стабилизатор напряжения. Номинальная мощность указана на задней панели прибора в виде наклейки или паспортной таблички. Это будет в киловаттах (KW). Как правило, номинальная мощность стабилизатора напряжения указывается в кВА. Преобразуйте его в киловатты (кВт).

(кВт = кВА x коэффициент мощности)

• Рассмотрите возможность сохранения дополнительного запаса в размере 25-30 % от номинальной мощности стабилизатора. Это даст вам дополнительную возможность добавить любое устройство в будущем.
• Проверьте предел допустимых колебаний напряжения. Если это соответствует вашим потребностям, вы готовы идти вперед.
• Проверьте требования к установке и размер, который вам нужен.
• Вы можете запросить и сравнить дополнительные функции в одном ценовом диапазоне разных марок и моделей.

Практический пример для лучшего понимания

Предположим, вам нужен стабилизатор напряжения для вашего телевизора. Предположим, что ваш телевизор имеет номинальную мощность 1 кВА. Надбавка 30% на 1кВА составляет 300 Вт. Добавив и то, и другое, вы можете рассмотреть возможность приобретения стабилизатора напряжения мощностью 1,3 кВт (1300 Вт) для вашего телевизора.

Надеюсь, статья была познавательной. Продолжайте учиться.
Прочтите о том, как выбрать аккумулятор — метод и краткосрочные/долгосрочные требования к питанию.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторов

Содержание

Знакомство со стабилизатором:

Внедрение технологии микропроцессорных микросхем и силовых электронных устройств в конструкцию интеллектуальных стабилизаторов переменного напряжения (или автоматических регуляторов напряжения (АРН)) привело к созданию высококачественных , стабильное электроснабжение при значительных и продолжительных отклонениях сетевого напряжения.

В отличие от традиционных стабилизаторов напряжения релейного типа, в современных инновационных стабилизаторах используются высокоэффективные цифровые схемы управления и полупроводниковые схемы управления, которые устраняют необходимость в регулировке потенциометром и позволяют пользователю устанавливать требования к напряжению с помощью клавиатуры, с возможностью запуска и остановки выхода.

Это также привело к уменьшению времени срабатывания или чувствительности стабилизаторов, обычно менее нескольких миллисекунд, кроме того, это можно регулировать с помощью переменной настройки. В настоящее время стабилизаторы стали оптимизированным решением для питания многих электронных устройств, чувствительных к колебаниям напряжения, и они нашли работу со многими устройствами, такими как станки с ЧПУ, кондиционеры, телевизоры, медицинское оборудование, компьютеры, телекоммуникационное оборудование и так далее.

Что такое стабилизатор напряжения?

Это электроприбор, предназначенный для подачи постоянного напряжения на нагрузку на его выходных клеммах независимо от изменений входного или входного напряжения питания. Он защищает оборудование или машину от перенапряжения, пониженного напряжения и других скачков напряжения.

Также называется автоматический регулятор напряжения (АРН) . Стабилизаторы напряжения предпочтительны для дорогостоящего и ценного электрооборудования, чтобы защитить его от вредных колебаний низкого/высокого напряжения. Некоторым из этого оборудования являются кондиционеры, офсетные печатные машины, лабораторное оборудование, промышленные машины и медицинское оборудование.

Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения, прежде чем оно может быть подано на нагрузку (или оборудование, чувствительное к изменениям напряжения). Выходное напряжение стабилизатора будет оставаться в пределах 220В или 230В при однофазном питании и 380В или 400В при трехфазном питании, в заданном диапазоне колебаний входного напряжения. Это регулирование выполняется операциями понижения и повышения, выполняемыми внутренней схемой.

На современном рынке представлено огромное количество автоматических регуляторов напряжения. Это могут быть однофазные или трехфазные агрегаты в зависимости от типа применения и требуемой мощности (кВА). Трехфазные стабилизаторы выпускаются в двух версиях: модели со сбалансированной нагрузкой и модели с несимметричной нагрузкой.

Они доступны либо в виде специальных блоков для бытовой техники, либо в виде большого стабилизатора для всей бытовой техники в определенном месте, например, во всем доме. Кроме того, это могут быть блоки стабилизаторов как аналогового, так и цифрового типа.

К наиболее распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным или переключаемым управлением, стабилизаторы с автоматическим реле, полупроводниковые или статические стабилизаторы и стабилизаторы с сервоприводом. 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, переключение при нулевом напряжении. и т. д.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения?

Как правило, каждое электрооборудование или устройство рассчитано на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности рабочий диапазон оборудования ограничен определенными значениями, например, одно оборудование может выдерживать ± 10 процентов от номинального напряжения, а другое ± 5 процентов или меньше.

Колебания напряжения (повышение или понижение величины номинального напряжения) довольно распространены во многих областях, особенно на оконечных линиях. 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

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

Длительное время под напряжением приведет к

• Неисправность оборудования
• Более длительные периоды работы (как в случае резистивных нагревателей)
• Снижение производительности оборудования
• Потребление больших токов, которые в дальнейшем приводят к перегреву
• Ошибки вычислений
• 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 стабилизатора напряжения для выполнения операций понижения и повышения напряжения

В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения при повышенном и пониженном напряжении выполняется посредством двух основных операций, а именно b операций oost и buck . Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем. В условиях пониженного напряжения операция повышения напряжения увеличивает напряжение до номинального уровня, в то время как операция понижения снижает уровень напряжения в условиях повышенного напряжения.

Концепция стабилизации заключается в добавлении или уменьшении напряжения в сети питания. Для выполнения такой задачи в стабилизаторе используется трансформатор, который по разным схемам соединен с коммутационными 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.

Чтобы понять эту концепцию, давайте рассмотрим простой понижающий трансформатор номиналом 230/12 В, и его связь с этими операциями приведена ниже.

На рисунке выше показана повышающая конфигурация, в которой полярность вторичной обмотки ориентирована таким образом, что ее напряжение напрямую добавляется к первичному напряжению. Следовательно, в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то РПН или автотрансформатор) переключается с помощью реле или полупроводниковых переключателей, так что к входному напряжению добавляются дополнительные вольты.

На рисунке выше трансформатор подключен по схеме компенсирования, при этом полярность вторичной обмотки ориентирована таким образом, что ее напряжение вычитается из первичного напряжения. Схема переключения переключает соединение с нагрузкой на эту конфигурацию в условиях перенапряжения.

На приведенном выше рисунке показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, в котором используются два реле для обеспечения постоянной подачи переменного тока на нагрузку во время перенапряжения и в условиях пониженного напряжения. Переключая реле, понижайте и повышайте операции для двух определенных колебаний напряжения (например, одно находится под напряжением, скажем, 195В и другое для перенапряжения, скажем 245В) можно выполнить.

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 стали неотъемлемой частью многих бытовых, промышленных и коммерческих электроприборов. Ранее управляемые вручную или переключаемые стабилизаторы напряжения использовались для повышения или понижения входящего напряжения, чтобы обеспечить выходное напряжение в желаемом диапазоне. Такие стабилизаторы строятся с электромеханическими реле в качестве коммутационных устройств.

Позже, дополнительная электронная схема автоматизировала процесс стабилизации и породила автоматические регуляторы напряжения РПН. Другим популярным типом стабилизатора напряжения является сервостабилизатор, в котором коррекция напряжения осуществляется непрерывно без какого-либо переключения. Рассмотрим три основных типа стабилизаторов напряжения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа

В стабилизаторах напряжения этого типа регулировка напряжения осуществляется путем переключения реле таким образом, чтобы подключить один из отводов трансформатора к нагрузке (как описано выше) независимо от того, это для повышения или раскряжевки операции. На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.

Он имеет электронную схему и набор реле помимо трансформатора (который может быть тороидальным или железным сердечником с ответвлениями на его вторичной обмотке). Электронная схема состоит из схемы выпрямителя, операционного усилителя, блока микроконтроллера и других крошечных компонентов.

Электронная схема сравнивает выходное напряжение с опорным значением, полученным от встроенного источника опорного напряжения. Всякий раз, когда напряжение поднимается или падает ниже опорного 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. Этот тип стабилизаторов чаще всего используется для приборов низкого класса в жилых, коммерческих и промышленных целях, поскольку они имеют малый вес и низкую стоимость. Однако у них есть несколько ограничений, таких как низкая скорость коррекции напряжения, меньшая долговечность, меньшая надежность, прерывание пути питания во время регулирования и неспособность выдерживать скачки высокого напряжения.

Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением

Они просто называются сервостабилизаторами (работают на сервомеханизме, который также известен как отрицательная обратная связь), и название предполагает, что он использует серводвигатель для обеспечения коррекции напряжения. Они в основном используются для обеспечения высокой точности выходного напряжения, обычно ±1 процент при изменении входного напряжения до ±50 процентов. 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.

В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки понижающего повышающего трансформатора подключен к фиксированному отводу автотрансформатора, а другой конец подключен к подвижному рычагу, управляемому серводвигателем. Вторичная обмотка повышающего трансформатора соединена последовательно с входным питанием, которое представляет собой не что иное, как выход стабилизатора.

Электронная схема управления обнаруживает падение и повышение напряжения, сравнивая вход со встроенным источником опорного напряжения. Когда схема находит ошибку, она приводит в действие двигатель, который, в свою очередь, перемещает плечо автотрансформатора. Это может питать первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора, так что напряжение на вторичной обмотке должно соответствовать желаемому выходному напряжению. Большинство сервостабилизаторов используют встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления для обеспечения интеллектуального управления.

Эти стабилизаторы могут быть однофазными, трехфазными симметричными или трехфазными несимметричными. В однофазном типе серводвигатель, соединенный с регулируемым трансформатором, обеспечивает коррекцию напряжения. В случае трехфазного симметричного типа серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами, так что стабилизированная выходная мощность обеспечивается во время колебаний путем регулировки выходной мощности трансформаторов. В сервостабилизаторах несимметричного типа три независимых серводвигателя соединены с тремя автотрансформаторами и имеют три отдельные цепи управления.

Существуют различные преимущества использования сервостабилизаторов по сравнению со стабилизаторами релейного типа. Некоторые из них — более высокая скорость коррекции, высокая точность стабилизированного выхода, способность выдерживать пусковые токи и высокая надежность. Однако они требуют периодического обслуживания из-за наличия двигателей.

Статические стабилизаторы напряжения

Как следует из названия, статический стабилизатор напряжения не имеет движущихся частей, как механизм серводвигателя в случае сервостабилизаторов. Он использует схему силового электронного преобразователя для регулирования напряжения, а не вариатор в случае обычных стабилизаторов. С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и превосходного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ±1 процент.

В основном он состоит из повышающего трансформатора, силового преобразователя IGBT (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или контроллера на основе DSP. Преобразователь IGBT, управляемый микропроцессором, генерирует необходимое количество напряжения 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.

Всякий раз, когда микропроцессор обнаруживает провал напряжения, он посылает импульсы ШИМ на преобразователь IGBT, так 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 отклоненной величиной, которое на 180 градусов не совпадает по фазе с входным напряжением. Это напряжение на вторичной обмотке понижающего повышающего трансформатора вычитается из входного напряжения, так что выполняется понижающая операция.

Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением ответвлений и стабилизаторами с сервоуправлением из-за множества преимуществ, таких как компактный размер, очень высокая скорость коррекции, превосходное регулирование напряжения, отсутствие обслуживания из-за отсутствия движущихся частей, высокая эффективность и высокая производительность. надежность.

Различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения

Здесь возникает важный, но запутанный вопрос: в чем именно заключается различие(я) между стабилизатором и регулятором ? Ну. .. Оба выполняют одно и то же действие, которое заключается в стабилизации напряжения, но основное различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения заключается в следующем: :

Стабилизатор напряжения: Это устройство или схема, предназначенная для подачи постоянного напряжения на выход. без изменения входного напряжения.

Регулятор напряжения: Это устройство или схема, предназначенная для подачи постоянного напряжения на выход без изменения тока нагрузки.

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения?

Перед покупкой стабилизатора напряжения для электроприбора необходимо учитывать несколько факторов. Эти факторы включают потребляемую электроприбором мощность, уровень колебаний напряжения в месте установки, тип электроприбора, тип стабилизатора, рабочий диапазон стабилизатора (на который стабилизатор подается правильное напряжение), отсечку по перенапряжению/понижению напряжения, тип схема управления, тип монтажа и другие факторы. Здесь мы дали основные шаги, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора для вашего приложения.

• Проверьте номинальную мощность устройства, которое вы собираетесь использовать со стабилизатором, изучив данные на паспортной табличке (вот примеры: паспортная табличка трансформатора, паспортная табличка MCB, паспортная табличка конденсатора и т. д.) или из руководства пользователя изделия.
• Поскольку номинал стабилизаторов измеряется в кВА (так же, как и в случае с номиналом трансформатора в кВА, а не в кВт), также можно рассчитать мощность, просто умножив напряжение устройства 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.