Оставить заявку
Оставьте свои контактные данные и наш менеджер перезвонит вам в ближайшее время
Какой стабилизатор напряжения считается наилучшим?
2024-11-05 15:04
Стабилизаторы напряжения
На рынке представлен широкий выбор стабилизаторов напряжения разных типов, которые различаются по своим техническим характеристикам, таким как быстродействие, точность и диапазон стабилизации. Из-за этих различий не все устройства обеспечивают одинаковую надёжность и эффективность.
Стандарт напряжения в России
Оборудование, использующее однофазный электрический ток (в том числе бытовые, промышленные и телекоммуникационные устройства), должно соответствовать установленным стандартам для однофазного напряжения в России. Эти стандарты включают:
Кривая напряжения с этими параметрами иллюстрируется на соответствующем графике. Однако многие электроприборы, такие как устройства IT-систем и газовые котлы, негативно реагируют даже на допустимые колебания в 10%.
Чтобы обеспечить необходимое качество энергоснабжения и защитить оборудование от скачков напряжения, часто устанавливают стабилизаторы. На рынке представлено множество устройств различных типов и производителей, но не всегда легко определить, какие из них являются лучшими. Они отличаются по принципу регулирования, а также по таким характеристикам, как быстродействие, точность, диапазон стабилизации, уровень шума, размеры и масса.
Инженеры компании «Штиль» провели серию испытаний для сравнения различных стабилизаторов и выявления наилучшего. В рамках экспериментов имитировались различные проблемы электроснабжения, такие как:
Испытания проводились с использованием трех моделей стабилизаторов:
Эксперимент 1: Сетевые колебания
Для демонстрации проблемы использовалась кривая напряжения с двумя различными колебаниями по амплитуде и продолжительности. Колебания могут быть вызваны как природными, так и техногенными факторами, чаще всего возникая при включении или выключении мощных электроприемников.
В испытаниях применялся демонстрационный стенд «Штиль» ДРС-001, тестируемые устройства и два осциллографа. Питание осуществлялось через стенд, где амплитуда выходного напряжения изменялась вручную, что имитировало сетевые колебания в диапазоне 140-260 В.
Схема испытания фиксировала изменения напряжения на входе и состоянии сигнала на выходе. Показания осциллографа 1 фиксировали изменения на входе стенда.
Результаты работы тестируемых стабилизаторов при колебаниях:
Выводы
Инверторные стабилизаторы показали наилучшие результаты, успешно справившись с колебаниями напряжения. Однако точность устройства другого производителя может оказаться недостаточной для защиты современной электроники и автоматизированных систем.
Стандарт напряжения в России
Оборудование, использующее однофазный электрический ток (в том числе бытовые, промышленные и телекоммуникационные устройства), должно соответствовать установленным стандартам для однофазного напряжения в России. Эти стандарты включают:
- Номинальное значение напряжения на фазе составляет 230 В с допустимым отклонением в ±10%.
- Частота составляет 50 Гц с допустимым отклонением в ±0,2 Гц.
Кривая напряжения с этими параметрами иллюстрируется на соответствующем графике. Однако многие электроприборы, такие как устройства IT-систем и газовые котлы, негативно реагируют даже на допустимые колебания в 10%.
Чтобы обеспечить необходимое качество энергоснабжения и защитить оборудование от скачков напряжения, часто устанавливают стабилизаторы. На рынке представлено множество устройств различных типов и производителей, но не всегда легко определить, какие из них являются лучшими. Они отличаются по принципу регулирования, а также по таким характеристикам, как быстродействие, точность, диапазон стабилизации, уровень шума, размеры и масса.
Инженеры компании «Штиль» провели серию испытаний для сравнения различных стабилизаторов и выявления наилучшего. В рамках экспериментов имитировались различные проблемы электроснабжения, такие как:
- Кратковременные обрывы питания.
- Перепады и скачки напряжения.
- Гармонические искажения.
- Питание от генератора.
- Перегрузка.
Испытания проводились с использованием трех моделей стабилизаторов:
- Инверторный стабилизатор «Штиль» IS550 с мощностью 550 ВА.
- Стабилизатор с двойным преобразованием от другого отечественного производителя (мощность 400 ВА).
- Релейный стабилизатор отечественного производства (мощность 550 ВА).
Эксперимент 1: Сетевые колебания
- Проблема: Резкие изменения амплитуды напряжения, которые могут длиться от нескольких миллисекунд до одной минуты.
- Цель: Определить, какой из однофазных стабилизаторов лучше защищает от сетевых колебаний.
Для демонстрации проблемы использовалась кривая напряжения с двумя различными колебаниями по амплитуде и продолжительности. Колебания могут быть вызваны как природными, так и техногенными факторами, чаще всего возникая при включении или выключении мощных электроприемников.
В испытаниях применялся демонстрационный стенд «Штиль» ДРС-001, тестируемые устройства и два осциллографа. Питание осуществлялось через стенд, где амплитуда выходного напряжения изменялась вручную, что имитировало сетевые колебания в диапазоне 140-260 В.
Схема испытания фиксировала изменения напряжения на входе и состоянии сигнала на выходе. Показания осциллографа 1 фиксировали изменения на входе стенда.
Результаты работы тестируемых стабилизаторов при колебаниях:
- Инверторный «Штиль»: Успешно корректировал амплитуду входного сигнала и обеспечивал выходное напряжение с номинальными значениями.
- Инверторный стабилизатор другого производителя: Корректировал амплитуду входного напряжения, но выходное значение имело отклонение примерно 10% от номинала.
- Релейный стабилизатор: Передавал колебания на выход без коррекции. В процессе эксперимента возникли проблемы с индикацией, которая временно отключалась.
Выводы
Инверторные стабилизаторы показали наилучшие результаты, успешно справившись с колебаниями напряжения. Однако точность устройства другого производителя может оказаться недостаточной для защиты современной электроники и автоматизированных систем.
Проблемы релейного стабилизатора и испытания на кратковременные провалы сети
Релейный стабилизатор показал себя неэффективным, не смог сгладить входные колебания и обеспечил выходное напряжение с большой погрешностью. Это может негативно сказаться на работе различного бытового и промышленного электрооборудования, особенно на устройствах с электродвигателями, а также привести к мерцанию светильников, что является опасным для глаз.
Эксперимент 2: Кратковременные провалы сети
На графике приведена кривая напряжения с кратковременным провалом. Причины возникновения таких провалов обычно связаны с авариями или неисправностями в электросети, а также с запуском мощных электроприемников.
Дополнительное оборудование: В тестировании использовались источник постоянного напряжения на 12 В, транзистор, реле, адаптер интерфейса RS-485, персональный компьютер с управляющим программным обеспечением, нагрузка и осциллографы.
Описание: Сеть была подключена через реле, которое соединялось с источником напряжения 12 В. Транзистор, установленный между реле и источником, при получении управляющего сигнала от ПК срабатывал, вызывая кратковременное обрыв питания на входе стабилизатора.
Осциллограф 1 фиксировал провал на входе стабилизатора, а осциллограф 2 регистрировал состояние на выходе. Показания первого осциллографа при возникновении кратковременного провала представлены на соответствующем графике.
Релейный стабилизатор показал себя неэффективным, не смог сгладить входные колебания и обеспечил выходное напряжение с большой погрешностью. Это может негативно сказаться на работе различного бытового и промышленного электрооборудования, особенно на устройствах с электродвигателями, а также привести к мерцанию светильников, что является опасным для глаз.
Эксперимент 2: Кратковременные провалы сети
- Проблема: Временное снижение сетевого сигнала вплоть до 0 В, за которым следует его возвращение к нормальному значению. Это можно считать крайним случаем колебания напряжения.
- Цель: Определить, какой стабилизатор наиболее эффективен при кратковременных обрывах питания.
На графике приведена кривая напряжения с кратковременным провалом. Причины возникновения таких провалов обычно связаны с авариями или неисправностями в электросети, а также с запуском мощных электроприемников.
Дополнительное оборудование: В тестировании использовались источник постоянного напряжения на 12 В, транзистор, реле, адаптер интерфейса RS-485, персональный компьютер с управляющим программным обеспечением, нагрузка и осциллографы.
Описание: Сеть была подключена через реле, которое соединялось с источником напряжения 12 В. Транзистор, установленный между реле и источником, при получении управляющего сигнала от ПК срабатывал, вызывая кратковременное обрыв питания на входе стабилизатора.
Осциллограф 1 фиксировал провал на входе стабилизатора, а осциллограф 2 регистрировал состояние на выходе. Показания первого осциллографа при возникновении кратковременного провала представлены на соответствующем графике.
Результаты работы тестируемых стабилизаторов при кратковременных провалах:
Таким образом, лучший результат показал инверторный стабилизатор «Штиль», тогда как релейный стабилизатор и стабилизатор другого производителя продемонстрировали недостаточную эффективность в условиях кратковременных обрывов питания.
- Инверторный стабилизатор «Штиль»:
- При кратковременном сетевом провале успешно нейтрализовал влияние провала и обеспечил выходной сигнал необходимого качества. Показания осциллографа подтвердили полное восстановление выходного сигнала.
- Инверторный стабилизатор другого российского производителя:
- При возникновении кратковременного сетевого провала устройство отключилось, что привело к обесточиванию подключенной электротехники. Осциллограф зафиксировал наличие провала на выходе.
- Релейный стабилизатор:
- При кратковременных сетевых провалах устройство не смогло нейтрализовать провал и передало его на выход без каких-либо коррекций. Показания осциллографа подтвердили, что на выходе наблюдался провал без изменений.
Таким образом, лучший результат показал инверторный стабилизатор «Штиль», тогда как релейный стабилизатор и стабилизатор другого производителя продемонстрировали недостаточную эффективность в условиях кратковременных обрывов питания.
Стабилизатор с двойным преобразованием от другого производителя показал худшие результаты. Хотя многие устройства, такие как компьютеры и серверы, оборудованы импульсными блоками питания, позволяющими им функционировать при кратковременных прерываниях, отключение стабилизатора, установленного в цепи перед таким блоком, может привести к его отключению. В таких случаях использование нестабильного стабилизатора становится не просто бесполезным, а даже вредным, так как оборудование будет отключаться после каждого провала.
Эксперимент 3: Несинусоидальное входное напряжение
Эксперимент 3: Несинусоидальное входное напряжение
- Проблема: Отклонение сетевого сигнала от синусоидальной формы. Пример несинусоидального напряжения проиллюстрирован на графике.
- Цель: Определить, какой стабилизатор наиболее эффективен для защиты от гармонических искажений.
Опыт 3. Несинусоидальное входное напряжение
Причины проблемы: Отклонение от синусоидальной формы сигнала часто возникает из-за работы электроприборов, которые потребляют несинусоидальный ток. Эти устройства называются нелинейными нагрузками и могут включать полупроводниковые преобразователи, индукционные печи и сварочные установки. Искривленная синусоида также может наблюдаться на выходе большинства генераторов электроэнергии и у некоторых источников бесперебойного питания (ИБП) в автономном режиме.
Дополнительное оборудование: Для эксперимента использовался источник бесперебойного питания типа off-line, нагрузка и осциллографы.
Описание: Подключение осуществлялось к ИБП, который при отключении электроэнергии переходил в автономный режим и начинал подавать на вход тестируемого стабилизатора несинусоидальный сигнал. Испытания проводились как с нагрузкой, так и без нее, что позволило проанализировать работу стабилизатора с двумя типами модифицированной синусоиды.
Схема эксперимента была изображена на рисунке 10.
ОЦ 1 фиксировал форму напряжения на входе стабилизатора, а ОЦ 2 – на выходе. Показания ОЦ 1 при переходе ИБП в автономный режим с нагрузкой и без нее представлены на рисунках 11 и 12.
Описание состояния изделий при несинусоидальном входном напряжении:
Выводы: Инверторный стабилизатор «Штиль» показал наилучшие результаты, восстановив форму питающего напряжения до идеальной синусоиды, что делает его эффективным средством защиты от несинусоидальных искажений в электрических сетях. Релейный стабилизатор не смог исправить форму входного сигнала, что делает его непригодным для задач снижения несинусоидальности, например, в системе газового котла, подключенного к ИБП с модифицированной синусоидой. Стабилизатор двойного преобразования от стороннего производителя проявил двойственное поведение: с одной стороны, он защищал оборудование от несинусоидальности, а с другой – приводил к его отключению, что могло вызвать бытовые неудобства или серьезные проблемы, такие как потеря несохраненных данных.
Опыт 4. Питание от генератора
Проблема: Низкое качество электроэнергии, вырабатываемой большинством топливных генераторов, характеризуется отклонениями в форме и частоте вольтажа. Для улучшения ситуации можно подключить стабилизатор напряжения после генератора, но не каждый стабилизатор будет эффективен в сочетании с генератором.
Цель: Определить, какой стабилизатор лучше всего подходит для работы с генераторной установкой.
Дополнительное оборудование: Использовался генератор с двигателем внутреннего сгорания, позволяющий вручную изменять частоту выходного напряжения, нагрузка и осциллографы.
Описание: Организация питания от генератора, частота которого изменялась в диапазоне 40-60 Гц с шагом 1 Гц в ходе эксперимента. Схема эксперимента была изображена на рисунке 13.
ОЦ 1 фиксировал частоту и форму сигнала на входе стабилизатора, а ОЦ 2 – на выходе. Показания осциллографа 1 при работе генератора представлены на рисунке 14.
Описание состояния изделий при подключении к генератору:
Выводы: Инверторный стабилизатор «Штиль» оказался лучшим, так как выходное напряжение имело форму чистой синусоиды и соответствовало частоте на входе. Это позволяет рекомендовать его для улучшения качества электроэнергии, поступающей от генератора. Однако стоит учитывать, что не вся техника сможет работать со всеми значениями частоты в допустимом диапазоне стабилизатора. Релейный стабилизатор не оказал влияния на качество электроэнергии от генератора, выходное напряжение не подходило для многих устройств и могло привести к их сбоям. Устройство двойного преобразования от стороннего производителя не показало стабильной работы с генератором, основанным на двигателе внутреннего сгорания.
Опыт 5. Перегрузка
Проблема: Перегрузка стабилизатора может возникнуть не только при превышении его выходной мощности, но и при номинальной нагрузке, если происходит сильное снижение сетевого сигнала или возникают высокие пусковые токи.
Цель: Определить, какой стабилизатор лучше всего справляется с перегрузками.
Дополнительное оборудование: Использовалась резистивная нагрузка с регулируемой потребляемой мощностью (за счет ручного включения дополнительных ТЭНов) и осциллограф.
Описание: Стабилизатор подключался напрямую к сети, а нагрузка постепенно увеличивалась, доводя потребляемую мощность до значения, вдвое превышающего номинальную мощность стабилизатора. Схема эксперимента была изображена на рисунке 15.
Описание состояния изделий при перегрузке:
Выводы: Наилучшим стабилизатором оказался «Штиль» IS550, который продемонстрировал способность работать при перегрузках, в том числе при двукратном превышении своей выходной мощности. Это важно, поскольку такие ситуации могут возникать при запуске оборудования с высоким пусковым током, например, холодильников и насосов. Релейный стабилизатор также выдерживал перегрузки, но с меньшими значениями и продолжительностью. Устройство двойного преобразования от стороннего производителя продемонстрировало полное отсутствие способности к работе при перегрузках, не справляясь даже с минимально превышающей его номинальную мощность нагрузкой.
Нельзя использовать стабилизатор с нагрузкой, превышающей его номинальную мощность, даже если он может кратковременно обеспечивать питание, поскольку перегрузка является аварийным режимом.
Общий вывод: Результаты всех проведенных экспериментов показывают, что лучшие стабилизаторы напряжения – это модели бренда «Штиль». Они надежны и обеспечивают высокий уровень защиты, нейтрализуя негативные воздействия электросети и повышая качество энергии. Эти стабилизаторы могут быть установлены в жилых помещениях без дискомфорта для пользователей и имеют защиту от перегрузок, перегрева и импульсных всплесков. Некоторые модели также оснащены цифровым дисплеем для контроля состояния системы. Однако их стоимость выше по сравнению с релейными и электромеханическими стабилизаторами, что зависит от выходной мощности и дополнительных функций.
Релейные стабилизаторы в каждом эксперименте не смогли устранить возмущения, что делает их применимыми только для работы с менее чувствительным оборудованием, в то время как инверторные устройства от стороннего производителя показали низкую эффективность, не обеспечивая питания электротехники в большинстве испытаний.
Причины проблемы: Отклонение от синусоидальной формы сигнала часто возникает из-за работы электроприборов, которые потребляют несинусоидальный ток. Эти устройства называются нелинейными нагрузками и могут включать полупроводниковые преобразователи, индукционные печи и сварочные установки. Искривленная синусоида также может наблюдаться на выходе большинства генераторов электроэнергии и у некоторых источников бесперебойного питания (ИБП) в автономном режиме.
Дополнительное оборудование: Для эксперимента использовался источник бесперебойного питания типа off-line, нагрузка и осциллографы.
Описание: Подключение осуществлялось к ИБП, который при отключении электроэнергии переходил в автономный режим и начинал подавать на вход тестируемого стабилизатора несинусоидальный сигнал. Испытания проводились как с нагрузкой, так и без нее, что позволило проанализировать работу стабилизатора с двумя типами модифицированной синусоиды.
Схема эксперимента была изображена на рисунке 10.
ОЦ 1 фиксировал форму напряжения на входе стабилизатора, а ОЦ 2 – на выходе. Показания ОЦ 1 при переходе ИБП в автономный режим с нагрузкой и без нее представлены на рисунках 11 и 12.
Описание состояния изделий при несинусоидальном входном напряжении:
- Инверторный стабилизатор «Штиль»: В обоих случаях обеспечивал чистый синус на выходе.
- Инверторный стабилизатор другого российского производителя: При возникновении несинусоидального входного сигнала происходило отключение и обесточивание подключенного оборудования.
- Релейный стабилизатор: При максимальном отклонении входного сигнала от синусоиды фиксировалось сигнализирование об ошибке и периодическое отключение/включение. При менее критичном отклонении работа была более устойчивой, без самопроизвольных выключений, но выходное напряжение в обоих случаях сохраняло несинусоидальную форму с увеличенной амплитудой по сравнению с входным сигналом.
Выводы: Инверторный стабилизатор «Штиль» показал наилучшие результаты, восстановив форму питающего напряжения до идеальной синусоиды, что делает его эффективным средством защиты от несинусоидальных искажений в электрических сетях. Релейный стабилизатор не смог исправить форму входного сигнала, что делает его непригодным для задач снижения несинусоидальности, например, в системе газового котла, подключенного к ИБП с модифицированной синусоидой. Стабилизатор двойного преобразования от стороннего производителя проявил двойственное поведение: с одной стороны, он защищал оборудование от несинусоидальности, а с другой – приводил к его отключению, что могло вызвать бытовые неудобства или серьезные проблемы, такие как потеря несохраненных данных.
Опыт 4. Питание от генератора
Проблема: Низкое качество электроэнергии, вырабатываемой большинством топливных генераторов, характеризуется отклонениями в форме и частоте вольтажа. Для улучшения ситуации можно подключить стабилизатор напряжения после генератора, но не каждый стабилизатор будет эффективен в сочетании с генератором.
Цель: Определить, какой стабилизатор лучше всего подходит для работы с генераторной установкой.
Дополнительное оборудование: Использовался генератор с двигателем внутреннего сгорания, позволяющий вручную изменять частоту выходного напряжения, нагрузка и осциллографы.
Описание: Организация питания от генератора, частота которого изменялась в диапазоне 40-60 Гц с шагом 1 Гц в ходе эксперимента. Схема эксперимента была изображена на рисунке 13.
ОЦ 1 фиксировал частоту и форму сигнала на входе стабилизатора, а ОЦ 2 – на выходе. Показания осциллографа 1 при работе генератора представлены на рисунке 14.
Описание состояния изделий при подключении к генератору:
- Инверторный стабилизатор «Штиль»: Если частота находилась в пределах 43-57 Гц, стабилизатор исправлял форму входного сигнала до идеальной синусоиды без регулирования частоты. При выходе за пределы частотного диапазона происходило отключение.
- Инверторный стабилизатор другого российского производителя: Устройство отключало и обесточивало подключенные электроприборы.
- Релейный стабилизатор: В диапазоне частот 48-52 Гц он передавал входное напряжение на выход без исправления формы и регулирования частоты. При расширении частотного диапазона также происходило отключение.
Выводы: Инверторный стабилизатор «Штиль» оказался лучшим, так как выходное напряжение имело форму чистой синусоиды и соответствовало частоте на входе. Это позволяет рекомендовать его для улучшения качества электроэнергии, поступающей от генератора. Однако стоит учитывать, что не вся техника сможет работать со всеми значениями частоты в допустимом диапазоне стабилизатора. Релейный стабилизатор не оказал влияния на качество электроэнергии от генератора, выходное напряжение не подходило для многих устройств и могло привести к их сбоям. Устройство двойного преобразования от стороннего производителя не показало стабильной работы с генератором, основанным на двигателе внутреннего сгорания.
Опыт 5. Перегрузка
Проблема: Перегрузка стабилизатора может возникнуть не только при превышении его выходной мощности, но и при номинальной нагрузке, если происходит сильное снижение сетевого сигнала или возникают высокие пусковые токи.
Цель: Определить, какой стабилизатор лучше всего справляется с перегрузками.
Дополнительное оборудование: Использовалась резистивная нагрузка с регулируемой потребляемой мощностью (за счет ручного включения дополнительных ТЭНов) и осциллограф.
Описание: Стабилизатор подключался напрямую к сети, а нагрузка постепенно увеличивалась, доводя потребляемую мощность до значения, вдвое превышающего номинальную мощность стабилизатора. Схема эксперимента была изображена на рисунке 15.
Описание состояния изделий при перегрузке:
- Инверторный стабилизатор «Штиль»:
- При 600 Вт: Сигнализирование о перегрузке и работа более 30 секунд.
- При 800 Вт: Сигнализирование о перегрузке, работа 25 секунд, затем отключение.
- При 1000 Вт: Сигнализирование о перегрузке, работа 10 секунд, затем отключение.
- После снятия перегрузки стабилизатор автоматически перезапускался.
- Инверторный стабилизатор другого российского производителя: Кратковременное сигнализирование о перегрузке, затем отключение. После устранения проблемы автоматического перезапуска не происходило.
- Релейный стабилизатор:
- При 600 Вт: Сигнализирование о перегрузке, работа 30 секунд, затем отключение.
- При 800 Вт: Сигнализирование о перегрузке, работа 15 секунд, затем отключение.
- При 1000 Вт: Моментальное отключение.
- Устройство не перезапускалось автоматически после устранения перегрузки.
Выводы: Наилучшим стабилизатором оказался «Штиль» IS550, который продемонстрировал способность работать при перегрузках, в том числе при двукратном превышении своей выходной мощности. Это важно, поскольку такие ситуации могут возникать при запуске оборудования с высоким пусковым током, например, холодильников и насосов. Релейный стабилизатор также выдерживал перегрузки, но с меньшими значениями и продолжительностью. Устройство двойного преобразования от стороннего производителя продемонстрировало полное отсутствие способности к работе при перегрузках, не справляясь даже с минимально превышающей его номинальную мощность нагрузкой.
Нельзя использовать стабилизатор с нагрузкой, превышающей его номинальную мощность, даже если он может кратковременно обеспечивать питание, поскольку перегрузка является аварийным режимом.
Общий вывод: Результаты всех проведенных экспериментов показывают, что лучшие стабилизаторы напряжения – это модели бренда «Штиль». Они надежны и обеспечивают высокий уровень защиты, нейтрализуя негативные воздействия электросети и повышая качество энергии. Эти стабилизаторы могут быть установлены в жилых помещениях без дискомфорта для пользователей и имеют защиту от перегрузок, перегрева и импульсных всплесков. Некоторые модели также оснащены цифровым дисплеем для контроля состояния системы. Однако их стоимость выше по сравнению с релейными и электромеханическими стабилизаторами, что зависит от выходной мощности и дополнительных функций.
Релейные стабилизаторы в каждом эксперименте не смогли устранить возмущения, что делает их применимыми только для работы с менее чувствительным оборудованием, в то время как инверторные устройства от стороннего производителя показали низкую эффективность, не обеспечивая питания электротехники в большинстве испытаний.