Типы стабилизаторов напряжения и их основные отличия

Эффективным способом защиты бытовой, офисной и производственной электроники от сетевых скачков и просадок является установка стабилизатора. Он может быть подключен как к отдельному критически важному устройству, так и ко всей группе оборудования. Однако не все типы стабилизаторов напряжения одинаково справляются с проблемами некачественного питания.

Что такое стабилизатор переменного напряжения?

Стабилизатор переменного напряжения — это устройство, которое преобразует поступающее из сети напряжение и приводит его к номинальному значению (обычно 220/230 В для однофазной и 380/400 В для трехфазной сети). На российском рынке представлены несколько типов стабилизаторов: релейные, электромеханические, электронные и инверторные. Каждый из этих типов способен корректировать сетевые перепады, просадки и перенапряжения в определенных диапазонах, фильтровать помехи и защищать нагрузку от кратковременных обрывов электросети. Далее рассмотрим основные отличия наиболее распространенных типов стабилизаторов.

Релейные стабилизаторы

Релейные стабилизаторы используют трансформаторную технологию для коррекции напряжения. Они состоят из автотрансформатора, блока силовых реле и электронной платы управления. Стабилизация происходит за счет работы трансформатора: плата управления постоянно анализирует входное напряжение, и при его изменении срабатывает реле, которое переключает необходимый сегмент обмотки трансформатора, приближая напряжение к номинальному значению.

Среди характеристик релейных стабилизаторов можно выделить:

Медленная скорость срабатывания — время реакции может составлять 10-20 мс, что снижает их защитные функции.
Ступенчатая регулировка — приводит к большей погрешности выходного сигнала, достигающей 10% от номинального значения, что неприемлемо для чувствительных к качеству питания устройств.
Работа при низких температурах — могут функционировать при температурах до -20° С и не требуют дополнительного охлаждения, так как в их конструкции отсутствуют нагревающиеся электронные компоненты.

Релейные стабилизаторы подходят для защиты малотребовательных к качеству питания приборов (например, освещения и некоторых бытовых электроприборов) в условиях относительно стабильных электросетей. Их следует устанавливать в нежилых помещениях из-за издаваемых во время работы щелчков.

Электронные стабилизаторы

Электронные стабилизаторы работают по схеме, аналогичной релейным, но вместо силовых реле в них используются электронные ключи — симисторы или тиристоры. Процесс коррекции напряжения контролируется микропроцессором, который активирует ключ для переключения нужной обмотки трансформатора, обеспечивая выходное напряжение, близкое к номинальному.

Основные характеристики электронных стабилизаторов включают:

Компактность — меньшие размеры электронных ключей по сравнению с реле делают устройства более компактными и легкими.
Быстродействие — время срабатывания составляет около 10 мс, что позволяет эффективно справляться с резкими скачками напряжения.
Отсутствие механических элементов — это делает устройства более надежными и бесшумными.

Несмотря на некоторые преимущества, электронные стабилизаторы также имеют недостатки:

Ступенчатая регулировка — может вызывать помехи у чувствительных к качеству напряжения нагрузок.
Несинусоидальная форма выходного напряжения — может ограничивать использование таких стабилизаторов для определенных типов нагрузки, например, с электромоторами.
Небольшая перегрузочная способность — что может привести к выходу из строя при частых перегрузках.

Сравнение релейных и электронных стабилизаторов

Релейные стабилизаторы:

Недостатки:
Медленная скорость срабатывания.
Ступенчатая регулировка напряжения.
Большая погрешность корректировки.
Искажение формы выходного сигнала.
Щелчки при корректировке напряжения.
Ограниченный срок службы из-за быстрого износа силового реле.
Преимущества:
Низкая цена.
Возможность работы при отрицательных температурах.
Не требуется система охлаждения.

Электронные стабилизаторы:

Недостатки:
Ступенчатая регулировка напряжения.
Низкая скорость и точность стабилизации для чувствительных нагрузок.
Ограниченный диапазон стабилизации в зависимости от конструкции трансформатора.
Искаженная форма выходного сигнала.
Небольшая перегрузочная способность.
Преимущества:
Быстрая реакция на изменения в параметрах сети.
Отсутствие механических элементов.
Компактный корпус.
Бесшумная работа.
Долгий срок службы.

Характеристики и особенности инверторных стабилизаторов напряжения

Инверторные стабилизаторы представляют собой устройства нового поколения, которые используют уникальный принцип работы, основанный на технологии двойного преобразования энергии, известной как Instant Reaction & Double Conversion (IRDC). Этот подход позволяет инверторным стабилизаторам мгновенно реагировать на изменения напряжения и обеспечивает высокую стабильность выходного сигнала.

В отличие от других типов стабилизаторов, инверторные устройства не имеют автоматического трансформатора и коммутационных элементов. Их конструкция включает выпрямитель, конденсатор, инвертор и микроконтроллер. Процесс работы инверторного стабилизатора состоит из двух этапов:

Сначала входное нестабильное напряжение выпрямляется и накапливается в конденсаторе.
Затем инвертор преобразует накопленное напряжение обратно в переменное с эталонными характеристиками.

В результате на подключенные устройства подается сигнал с высокой точностью (±2%) и идеальной синусоидальной формой, независимо от параметров сети. Инверторные стабилизаторы способны быстро реагировать на скачки и просадки напряжения в диапазоне от 90 до 310 В.

Преимущества инверторных стабилизаторов

Инверторные стабилизаторы обладают рядом преимуществ:

Надежная защита нагрузки: Встроенные конденсаторы обеспечивают защиту от резких перепадов электроэнергии и кратковременных обрывов (до 0,2 с).
Бесшумная работа: Отсутствие подвижных механических частей делает эти устройства практически бесшумными. При выходной мощности свыше 1 кВА может слышаться легкий шум от системы охлаждения.
Электронная защита: Эти устройства имеют защиту от различных сетевых проблем, включая короткие замыкания и перегрев. Они автоматически восстанавливаются после сетевых аварий.
Эффективная работа с генераторами: Инверторные стабилизаторы могут эффективно взаимодействовать с бензиновыми и дизельными генераторами, корректируя не только величину, но и форму напряжения.
Высокая перегрузочная способность: Модели могут выдерживать перегрузки до 150%, что особенно важно для устройств с электродвигателями.

Недостатки инверторных стабилизаторов

Несмотря на множество достоинств, инверторные стабилизаторы имеют и свои недостатки:

Высокая цена: Эти устройства стоят дороже других типов стабилизаторов, что связано с их высокими техническими параметрами и расширенными возможностями.
Ограничения по температуре: Инверторные стабилизаторы не могут работать при отрицательных температурах из-за риска повреждения электронных компонентов конденсатом.

Сравнение основных характеристик типов стабилизаторов

Основные характеристики различных типов стабилизаторов можно резюмировать следующим образом:

Тип регулирования: Инверторные стабилизаторы используют непрерывное регулирование, в то время как релейные и электронные модели основаны на дискретном регулировании.
Время реакции: Инверторные стабилизаторы обеспечивают мгновенное реагирование, в то время как релейные модели могут реагировать до 20 мс.
Диапазон входного напряжения: Инверторные устройства работают в диапазоне от 90 до 310 В, в то время как релейные и электронные — от 160 до 270 В.
Точность стабилизации: Инверторные стабилизаторы обеспечивают точность стабилизации ±2%, в то время как у релейных и электронных моделей она варьируется от 5 до 10%.
Коррекция искажений сети: Инверторные модели способны выполнять коррекцию искажений, в то время как релейные и электронные устройства не имеют этой функции.
Автономное питание нагрузки: Инверторные стабилизаторы могут обеспечивать автономное питание в течение 200 мс, тогда как релейные и электронные модели этой функции не имеют.

Модельный ряд инверторных стабилизаторов «Штиль»

Крупнейший российский производитель систем электропитания «Штиль» предлагает однофазные и трехфазные инверторные стабилизаторы с выходной мощностью от 0,35 до 20 кВА. В модельном ряде представлены:

Модели «1 в 1» (настенные и напольные) с мощностью от 0,35 до 20 кВА.
Напольные модели «3 в 3» с мощностью от 6 до 20 кВА.
Модели «3 в 1» (трехфазный вход и однофазный выход) с мощностью от 6 до 20 кВА, предназначенные для защиты однофазных нагрузок в трехфазных электросетях.

Технические характеристики инверторных стабилизаторов «Штиль»

Инверторные стабилизаторы марки «Штиль» обладают следующими техническими характеристиками:

Быстродействие: мгновенное (0 мс).
Предельный диапазон входного напряжения: от 90 до 310 В.
Точность стабилизации: ±2%.
Форма выходного напряжения: чистая синусоида.
Защита от кратковременного пропадания сети: присутствует (до 0,2 с).
Защита от высокочастотных помех: имеется (в диапазоне от 100 кГц до 30 МГц).
Защита от импульсных перенапряжений: есть встроенный варистор с напряжением 2 кВ и временем отклика 1/50 мкс.
Дополнительные виды защиты: устройства защищены от перегрузок по выходу, перегрева, короткого замыкания и сетевых аварий.
Автоматический байпас: имеется (с выходной мощностью от 0,8 кВА).

Инверторные модели стабилизаторов «Штиль» надежно защищают наиболее чувствительное электрическое оборудование в бытовых, коммерческих и производственных условиях.