Как работает стабилизатор напряжения?

За десятилетия, прошедшие с момента своего появления, стабилизаторы переменного напряжения, используемые в быту и коммерции, значительно изменились. Они стали полностью автоматизированными и интеллектуальными устройствами с множеством функций, предназначенных для защиты подключенных приборов от проблем, возникающих в электросети. Появились и новые модели, которые используют совершенно иные принципы работы.

Особенности работы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения – это силовое устройство, которое поддерживает выходное напряжение на уровне, близком к номинальному, и защищает подключенное оборудование от негативных влияний нестабильного сигнала из электросети. На современном рынке электрооборудования представлено несколько типов стабилизаторов переменного напряжения:

релейные
электромеханические
тиристорные/симисторные (электронные)
инверторные (двойного преобразования)

Эти устройства можно условно разделить на две категории по принципу действия: трансформаторные и бестрансформаторные. Далее рассмотрим, как функционируют данные устройства.

Работа трансформаторного стабилизатора напряжения

Принцип работы трансформаторных стабилизаторов включает три последовательных этапа:

Измерение входного напряжения: Плата управления стабилизатора постоянно отслеживает параметры входного напряжения. Если они не соответствуют номиналу (220/230 В для однофазной и 380/400 В для трехфазной сети), плата отправляет команду коммутирующему элементу, чтобы привести выходной сигнал в норму. Если напряжение выходит за допустимый диапазон, устройство отключается, обесточивая нагрузку. В более дорогих моделях плата также обеспечивает защиту от перегрузки, перегрева и короткого замыкания, отключая устройство или переводя его на режим байпаса.
Коррекция напряжения: Этот процесс осуществляется с помощью трансформатора и коммутирующего элемента. Коммутирующий элемент, в зависимости от типа устройства, может быть различным: блок силовых реле для релейных моделей, блок тиристоров или симисторов для тиристорных/симисторных моделей, или сервопривод с токосъемным роликом для электромеханических моделей. Трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток. Напряжение поступает на первичную обмотку из сети, а на вторичную – уходит на нагрузку. Коммутирующий элемент выбирает ту секцию вторичной обмотки, которая наиболее близка к номинальному значению, позволяя стабилизатору повышать или понижать выходное напряжение в зависимости от ситуации.
Подача скорректированного напряжения на нагрузку: После коррекции стабилизатор передает исправленный сигнал на подключенные устройства. Точность стабилизации зависит от коммутирующих элементов: электромеханические модели обеспечивают отклонение от номинала в 2-3%, в то время как релейные и тиристорные/симисторные – около ±5-10%. Это укладывается в стандарты, согласно которым отклонения не должны превышать ±10% от номинального значения. Однако некоторые электроприборы, чувствительные к незначительным колебаниям сигнала, требуют более качественного источника питания.

Работа инверторного стабилизатора напряжения

Принцип работы инверторного стабилизатора с двойным преобразованием отличается от трансформаторного. Его действия также можно разделить на три этапа:

Измерение входного напряжения: Инверторные модели оснащены микроконтроллером, который постоянно отслеживает напряжение на входе. Он также выполняет важные функции, такие как ограничение выходной мощности при сильных просадках, измерение температуры устройства и отключение его при коротком замыкании или выходе напряжения за пределы допустимого диапазона.
Коррекция напряжения: Инверторные стабилизаторы осуществляют двойное преобразование энергии. Нестабильное переменное напряжение сначала выпрямляется в постоянное, а затем снова преобразуется в переменное с заданным значением. Эта схема позволяет мгновенно реагировать на колебания напряжения, так как преобразование происходит непрерывно.
Подача напряжения на нагрузку: После двойного преобразования стабилизатор передает исправленный сигнал на нагрузку. Устройство формирует переменное напряжение заново, обеспечивая высокую точность (погрешность не превышает 2%) и идеальную синусоидальную форму. Кроме того, инверторные модели могут накапливать энергию в конденсаторах, что обеспечивает бесперебойную работу устройств при кратковременных обрывах питания (до 200 мс).

Влияние стабилизатора напряжения на электроприборы

Стабилизатор играет важную роль в электросетях с сильными колебаниями напряжения, оказывая положительное влияние на работу подключенных приборов в таких аспектах, как безопасность, экономичность и срок службы:

Безопасность: Стабилизатор обеспечивает безопасную работу подключенных устройств, предотвращая их выход из строя при перепадах напряжения. Многие модели дополнительно защищают от импульсных перенапряжений и короткого замыкания.
Продолжительность срока службы: Оборудование, работающее от стабильного электропитания, служит значительно дольше, чем устройства без защиты от колебаний.
Экономичность: Стабилизатор оптимизирует потребление энергии, предотвращая перерасход за счет качественного питания.

Обратите внимание!

Поскольку характеристики различных типов стабилизаторов значительно различаются, при выборе модели для защиты нагрузки важно убедиться, что она соответствует всем требованиям подключаемого оборудования. Несоответствие характеристик может привести к некорректной работе электроприборов.

Инверторные стабилизаторы напряжения бренда «Штиль»

Российская компания «Штиль» предлагает широкий ассортимент однофазных и трехфазных инверторных стабилизаторов нового поколения, основанных на бестрансформаторной технологии двойного преобразования энергии. Эти устройства обладают высокими техническими характеристиками и эффективно работают в нестабильных электросетях, обеспечивая надежное электропитание для чувствительной нагрузки.

Преимущества инверторных стабилизаторов «Штиль» включают:

Мгновенное быстродействие (0 мс).
Широкий диапазон коррекции напряжения (90-310 В).
Выходное напряжение с погрешностью не более 2% и идеальным синусоидальным сигналом.
Бесперебойная работа при кратковременном пропадании напряжения (до 200 мс).

Кроме того, эти модели имеют фильтры высокочастотных помех, защиту от импульсных перенапряжений, многоуровневую защиту от аварий, перегрузок и перегрева, а также широкий диапазон входной частоты для удобной работы с генераторами.