Typy stabilizátorů napětí 220v pro domácnost, jak si vybrat nejlepší

Možnosti ochrany elektrických spotřebičů při odchylkách parametrů elektrického vedení od jmenovitých jsou různé. Po síťovém vedení je přenášen sinusový signál o hodnotě 220 voltů, odchylky této hodnoty jsou přípustné do 15 procent a běžně je domácí spotřebiče vnímají. Pro udržení hodnoty napětí v tomto limitu je nejjednodušší použít stabilizátor napětí.

Druhy a princip činnosti stabilizátoru

V maloobchodních prodejnách najdete různé druh a princip činnosti stabilizátory napětí, jinak se jim říká normalizátory. Ale navzdory rozmanitosti jsou jejich úkoly stejné - udržovat jmenovité napětí v napájecí síti. Požadavky na ně kladené mají zajistit rychlou odezvu na změny signálu, vysoké hodnoty koeficientu výkonu (COP), přenos správné sinusoidy a spolehlivost řízení vstupu a výstupu signály.

Než se rozhodnete, který regulátor napětí zvolit, musíte znát jejich rozdíly. Stabilizátory napětí jsou klasifikovány podle jejich principu činnosti, jsou to:

• relé;
• tyristor;
• elektromechanické;
• ferorezonanční;
• dvojitá konverze.

Kromě toho se vyznačují svými technickými vlastnostmi, včetně hodnot jmenovitého výkonu, rozsahu stabilizovaného napětí, typu použité sítě.

Zařízení typu relé

Jedná se o nejoblíbenější typ zařízení s nízkou cenou. Hlavní prvky používané v zařízeních typu relé jsou:

• relé;
• transformátor;
• Ovládací blok.

Konstrukce je založena na schopnosti relé připojit nebo odpojit pomocí svých kontaktů odbočky od sekundárního vinutí transformátoru. Relé jsou vyrobena v utěsněném pouzdře, které je chrání před prachem. Které vinutí připojit, analyzuje řídicí jednotka.

Provoz zařízení je následující. Řídicí jednotka sleduje změnu úrovně signálu na vstupu stabilizátoru a porovnává ji s referenčním napětím 220 voltů. Při poklesu napětí pomocí relé se připojí další vinutí transformátoru, přidání napětínutné porovnat jeho úroveň s referencí. Při zvyšování je naopak jedno z vinutí vypnuto. Vzhledem k této povaze práce se použitý transformátor nazývá posilovací transformátor.

Samotný transformátor pracuje na následujícím principu: síťové napětí dopadá na jeho primární vinutí. Když jím prochází proměnný proud, vzniká střídavý magnetický tok. Tento tok proniká jádrem a všemi vinutími, ve kterých je indukována elektromotorická síla (EMF). Pokud je k sekundárnímu vinutí připojena zátěž, pak pod působením EMF začne protékat střídavý proud. V tomto případě má sekundární vinutí několik větví vytvořených na různých místech. Pro zvýšení napětí se počet připojených závitů zvyšuje a pro snížení se snižuje.

Počet přídavných vinutí závisí na modelu zařízení a ovlivňuje přesnost výstupního signálu. Čím více jich bude, tím bude výstupní hodnota blíže hodnotě 220 voltů. Díky stupňovité formě řízení dochází při spínání vinutí k napěťovým rázům, přičemž normální výstupní signál bude mít hodnotu od 203 do 237 voltů.

Výhody tento typ stabilizacekromě ceny je zde vysoká schopnost odolávat přetížení a široký rozsah provozních teplot od -40 do +40 stupňů Celsia. Takové normalizátory jsou prakticky necitlivé na tvar frekvence vstupního signálu. Mezi nevýhody patří: hluk vznikající při sepnutí relé, nízký výkon a spolehlivost. Spolehlivost závisí na kvalitě relé. Postupný způsob úpravy signálu vede ke krátkodobým rázům napěťové úrovně, což negativně ovlivňuje zařízení připojená ke stabilizátoru.

Tyristorový normalizátor napětí

Činnost tohoto typu stabilizátoru se svým principem činnosti neliší od relé. Jen místo nespolehlivých a hlučných relé je použit polovodičový prvek, tyristor. Je to radioelement se dvěma stabilními stavy se třemi nebo více přechody pn. Svým dílem připomíná elektronický klíč.

Taková zařízení se také nazývají triak, rozdíly jsou pouze v tom, že tyristor prochází signál pouze jedním směrem a triak v obou směrech. Dva tyristory zapojené paralelně a vůči sobě tvoří triak. Ke stabilizaci dochází připojením nebo odpojením přídavných vinutí otevřením nebo uzavřením tyristoru.

Tyristorové stabilizátory vydaný jako jedena dvě fáze transformace. Ve druhém případě je v první fázi úroveň signálu nastavena zhruba a ve druhé je přesná. To umožňuje dosáhnout vysoké přesnosti úrovně výstupního napětí. Mezi výhody patří:

• nedostatek hluku;
• vysoká spolehlivost;
• nízká spotřeba energie;
• vysoký výkon;
• malé fyzické rozměry.

Navíc díky použití mikroprocesorového řízení tyristorový stabilizátor nezkresluje tvar výstupního signálu.

Nevýhodou je vysoká cena v důsledku použití drahých tyristorů a složitého elektronického řídicího obvodu. A také tyristorové normalizátory nemají nedostatek stabilizace reléového typu, konkrétně krokové regulace. Například s přesností stabilizace 2% je krok výstupního napětí 6 voltů.

Normalizace typu serva

Jiný název pro normalizátor serva je stabilizátor elektromechanického typu nebo servomotor. Takové zařízení se skládá ze tří hlavních prvků:

• autotransformátor;
• elektrický motor;
• řídicí desky.

Princip činnosti spočívá v plynulém pohybu pomocí motoru s uhlíkovými kartáči, uzavíráním sekundárních vinutí autotransformátoru. Jeho vinutí jsou propojena a díky tomu vznikají magnetické i elektrické spoje. Sekundární vinutí autotransformátoru má minimálně čtyři odbočky, z nichž každá má svou vlastní hodnotu napětí.

Chod motoru je řízen elektronickou deskou s mikroprocesorem. Díky tomuto přístupu dochází ke stabilizaci napětí bez přechodných procesů a výstupní průběh se nemění. Správná sinusovka je důležitá u zařízení využívajících ve své konstrukci motory, které se při velkém šumu signálu přehřívají.

Nevýhodou servomotorových regulátorů je nízká rychlost odezvy. Pokud se například vstupní signál odchyluje o 5 %, doba odezvy je 0,2 sekundy. Navíc takový stabilizátor během provozu generuje zvýšený hluk.

Ferorezonanční zařízení

Tento typ normalizátoru používá ve své práci ferorezonanční efektvznikající ve svazku transformátoru a kondenzátoru. Proto dostal svůj název: ferorezonanční stabilizátor. Strukturálně je tento typ normalizátoru podobný typu transformátoru. Zde ale použitý transformátor není symetrický, sekundární vinutí je umístěno na magnetickém obvodu s velkým průřezem, který nedovoluje být ve stavu nasycení.

V takovém transformátoru vznikají tři magnetické toky změny výkonu, jejichž velikost vede k vyrovnání výstupního napětí. Kondenzátor je připojen paralelně k sekundárnímu vinutí a tím k zátěži. Přidání kondenzátoru stabilizuje napětí při nízkých magnetizačních proudech a zvyšuje účiník.

Hlavní nevýhodou tohoto typu zařízení je nízký účiník. Kromě toho má stabilizátor velkou hmotnost a velikost, hluk při provozu. Jeho přednosti jsou v přesnosti regulace a vysoké spolehlivosti.

Normalizátor výkonu invertoru

Princip fungování je založen na dvojité konverzia vstupní signál nejprve do konstanty a poté zpět do proměnné. Jeho nespornou výhodou je použití nikoli objemných 50 Hz transformátorů v jádru návrhu, ale komplexu softwarové a hardwarové implementace. To umožňuje dosáhnout účinnosti více než 90 % a zároveň poskytnout vynikající přesnost stabilizace napětí.

Invertorový stabilizátor obsahuje:

• napěťový ovladač;
• mikrokontrolér;
• kapacita;
• usměrňovač;
• silový korektor.

Střídavý proud vstupující do usměrňovače a procházející frekvenčním filtrem se převádí na konstantní hodnotu. Do měniče je přiváděn stabilizovaný vysokonapěťový signál, který se akumuluje na kondenzátorech stejnosměrné sběrnice. Invertorová jednotka je sestavena na mikroobvodu s pulzně šířkovou modulací (PWM) a výkonových tranzistorech IGBT. PWM regulátor generuje vysokofrekvenční signál, asi 20 kHz, který řídí otevírání IGBT tranzistorů. Poté se pomocí kapacitně-indukčního filtru vytvoří střídavý výstupní signál.

Díky aplikaci tohoto přístupu zařízení plynule reguluje signál a vytváří sinusoidu vynikající kvality, která je důležitá například pro provoz plynových kotlů. Nevýhodou je použití drahých rádiových součástek, což vede k nejvyšší ceně ze všech typů stabilizátorů. IGBT napájecí spínače potřebují v ochraně proti přehřátí, takže se instalují na chladiče, což zvyšuje hladinu hluku.

Výběr regulátoru napětí

Výběr stabilizátoru pro práci s konkrétním zařízením nebo jeho použití pro dodávku elektřiny do domu, kritéria výběru zůstávají stejná.

V závislosti na typu sítě je vybráno jednofázové zařízení pro 220 voltů a třífázové zařízení pro 380 voltů. Důležitým parametrem je rozsah vstupního napětí, protože při překročení tohoto limitu stabilizátor odpojí zátěž k němu připojenou nebo se sám vypne. Pro jeho správný výběr je potřeba znát rozložení napětí v elektrické síti. Můžete to zjistit měřením síly signálu v různých denních dobách během několika dní.

Při výběru stabilizátoru napětí pro domácnost se bere v úvahu nejen typ zařízení, která potřebují ochranu, ale také jejich špičkový výkon. Jeho hodnota se bere s rezervou minimálně patnáct procent a vypočítá se sečtením výkonu všech zařízení připojených ke stabilizátoru. Činný výkon je vždy indikován ve wattech (W) a zdánlivý výkon ve voltampérech (VA). Vzájemně korelují jako 1VA = 0,6 - 0,8 W. Je třeba si uvědomit, že motory mají při použití startovací proudy a zařízení pro stabilizaci výkonu asynchronní elektromotory, kompresory, čerpadla, by měla být 3-4x vyšší než provozní výkon spotřebitelů.

Při upřednostňování typu zařízení se bere v úvahu, že elektromechanické modely jsou vhodné pro ochranu vysoce přesných zařízení. Relé a tyristor pro vedení, na kterých dochází k výrazným napěťovým rázům a požadavky na přesnost stabilizace nejsou hlavním faktorem. Jde například o elektronické součástky citlivé na kolísání hodnot napětí, instalované v ledničkách, mrazničkách a podobně, které mají ve své konstrukci spouštěcí motory.

Podle statistik patří mezi nejoblíbenější zařízení na trhu, která si získala důvěru kupujících, následující výrobci:

• APC;
• Luxeon;
• Resant;
• Powercom;
• RUCELF;
• Energie;
• Logická síla.

Nákupem zařízení od známých značek získává spotřebitel nejen dodržování deklarovaných parametrů se skutečnými vlastnostmi, ale také poskytování záruční a pozáruční servisní podpory. Téměř všechna zařízení pro stabilizaci napětí jsou vybavena informativními obrazovkami, které mohou zobrazovat: hodnota vstupního a stabilizovaného napětí, hodnota příkonu, průběh atd. takhle.