Rodzaje stabilizatorów napięcia 220v do domu, jak wybrać najlepsze

Istnieją różne możliwości ochrony urządzeń elektrycznych, gdy parametry linii elektrycznej odbiegają od nominalnych. Wzdłuż linii sieciowej przesyłany jest sygnał sinusoidalny o wartości 220 woltów, odchylenia tej wartości są dopuszczalne w granicach 15 procent i są zwykle odbierane przez urządzenia gospodarstwa domowego. Aby utrzymać wartość napięcia w tym limicie, najłatwiej jest zastosować stabilizator napięcia.

Rodzaje i zasada działania stabilizatora

W sklepach detalicznych można znaleźć różne rodzaj i zasada działania stabilizatory napięcia, inaczej nazywane są normalizatorami. Ale pomimo różnorodności ich zadania są takie same - utrzymanie napięcia znamionowego w sieci zasilającej. Narzucane im wymagania mają zapewnić szybką reakcję na zmiany sygnału, wysokie wartości współczynnika wydajności (COP), transmisja prawidłowej sinusoidy i niezawodność sterowania wejściem i wyjściem sygnały.

Zanim zdecydujesz, który regulator napięcia wybrać, musisz znać ich różnice. Stabilizatory napięcia są klasyfikowane zgodnie z ich zasadą działania, są to:

• przekaźnik;
• tyrystor;
• elektromechaniczny;
• ferrorezonans;
• podwójna konwersja.

Ponadto wyróżniają się właściwościami technicznymi, w tym wartościami mocy znamionowej, zakresem stabilizowanego napięcia, rodzajem wykorzystywanej sieci.

Urządzenie typu przekaźnikowego

To najpopularniejszy typ urządzenia o niskiej cenie. Główne elementy stosowane w urządzeniach typu przekaźnikowego to:

• przekaźnik;
• transformator;
• Blok kontrolny.

Konstrukcja opiera się na zdolności przekaźnika do łączenia lub rozłączania za pomocą swoich styków odczepów z uzwojenia wtórnego transformatora. Przekaźniki wykonane są w szczelnej obudowie, która chroni je przed kurzem. To, które uzwojenie należy podłączyć, jest analizowane przez jednostkę sterującą.

Działanie urządzenia jest następujące. Jednostka sterująca monitoruje zmianę poziomu sygnału na wejściu stabilizatora i porównuje ją z napięciem odniesienia 220 woltów. Gdy napięcie spada za pomocą przekaźnika, dołączane jest dodatkowe uzwojenie transformatora, dodawanie napięciawymagane do porównania jego poziomu z odniesieniem. Przeciwnie, podczas wzrostu jedno z uzwojeń jest wyłączone. Ze względu na ten charakter pracy zastosowany transformator nazywany jest transformatorem wspomagającym.

Sam transformator działa zgodnie z następującą zasadą: napięcie sieciowe spada na jego uzwojenie pierwotne. Gdy przepływa przez niego zmienny prąd, powstaje przemienny strumień magnetyczny. Strumień ten penetruje rdzeń i wszystkie uzwojenia, w których indukowana jest siła elektromotoryczna (EMF). Jeśli obciążenie jest podłączone do uzwojenia wtórnego, to pod działaniem pola elektromagnetycznego zaczyna przez nie przepływać prąd przemienny. W tym przypadku uzwojenie wtórne ma kilka rozgałęzień, wykonanych w różnych jego miejscach. Aby zwiększyć napięcie, liczba podłączonych zwojów wzrasta, a zmniejsza się.

Liczba dodatkowych uzwojeń zależy od modelu urządzenia i wpływa na dokładność sygnału wyjściowego. Im więcej z nich, tym bliżej wartości 220 woltów będzie wartość wyjściowa. Ze względu na schodkową formę sterowania, podczas przełączania uzwojeń występują przepięcia, podczas gdy normalny sygnał wyjściowy będzie miał wartość od 203 do 237 woltów.

Korzyści ten rodzaj stabilizacjioprócz ceny wysoka odporność na przeciążenia oraz szeroki zakres temperatur pracy od -40 do +40 stopni Celsjusza. Takie normalizatory są praktycznie niewrażliwe na kształt częstotliwości sygnału wejściowego. Wady to: hałas powstający podczas wyzwalania przekaźnika, niska moc i niezawodność. Niezawodność zależy od jakości przekaźnika. Stopniowa regulacja sygnału prowadzi do krótkotrwałych skoków napięcia, co niekorzystnie wpływa na sprzęt podłączony do stabilizatora.

Normalizator napięcia tyrystora

Działanie tego typu stabilizatora nie różni się zasadą działania od przekaźnika. Tylko zamiast zawodnych i hałaśliwych przekaźników stosuje się element półprzewodnikowy, tyrystor. Jest to pierwiastek promieniotwórczy o dwóch stabilnych stanach z trzema lub więcej przejściami pn. W swojej pracy przypomina elektroniczny klucz.

Takie urządzenia nazywane są również triakami, różnice polegają tylko na tym, że tyrystor przekazuje sygnał tylko w jednym kierunku, a triak w obu kierunkach. Dwa tyrystory połączone równolegle i względem siebie tworzą triak. Stabilizacja następuje poprzez podłączenie lub odłączenie dodatkowych uzwojeń poprzez otwarcie lub zamknięcie tyrystora.

Stabilizatory tyrystorowe wydane jako jedeni dwa etapy transformacji. W drugim przypadku w pierwszym etapie poziom sygnału jest z grubsza ustawiony, a w drugim precyzyjny. Pozwala to na osiągnięcie wysokiej dokładności poziomu napięcia wyjściowego. Korzyści obejmują:

• brak hałasu;
• wysoka niezawodność;
• niskie zużycie energii;
• wysoka wydajność;
• małe wymiary fizyczne.

Dodatkowo dzięki zastosowaniu sterowania mikroprocesorowego stabilizator tyrystorowy nie zniekształca kształtu sygnału wyjściowego.

Wadami są wysokie koszty wynikające z zastosowania drogich tyrystorów i złożonego elektronicznego obwodu sterującego. A także normalizatory tyrystorowe nie są pozbawione braku stabilizacji typu przekaźnikowego, a mianowicie regulacji skokowej. Na przykład przy dokładności stabilizacji 2% krok napięcia wyjściowego wynosi 6 woltów.

Normalizacja typu serwa

Inną nazwą normalizatora serwomechanizmu jest stabilizator typu elektromechanicznego lub serwomotor. Takie urządzenie składa się z trzech głównych elementów:

• autotransformator;
• silnik elektryczny;
• tablice kontrolne.

Zasada działania polega na płynnym ruchu za pomocą silnika szczotki węglowej, zamykającego uzwojenia wtórne autotransformatora. Jego uzwojenia są ze sobą połączone, dzięki czemu powstają zarówno połączenia magnetyczne, jak i elektryczne. Uzwojenie wtórne autotransformatora ma co najmniej cztery odczepy, z których każdy ma własną wartość napięcia.

Pracą silnika steruje płytka elektroniczna z mikroprocesorem. Dzięki takiemu podejściu stabilizacja napięcia odbywa się bez procesów przejściowych, a kształt fali wyjściowej nie ulega zmianie. Prawidłowa fala sinusoidalna jest ważna dla urządzeń wykorzystujących w swojej konstrukcji silniki, które przegrzewają się, gdy sygnał jest bardzo zaszumiony.

Wadą regulatorów serwomotorów jest niska prędkość odpowiedzi. Na przykład, jeśli sygnał wejściowy odbiega o 5%, czas odpowiedzi wynosi 0,2 sekundy. Ponadto taki stabilizator generuje zwiększony hałas podczas pracy.

Urządzenie ferrorezonansowe

Ten typ normalizatora wykorzystuje w swojej pracy efekt ferrorezonansupowstające w wiązce transformator-kondensator. Dlatego otrzymał swoją nazwę: stabilizator ferrorezonansowy. Strukturalnie ten rodzaj normalizatora jest podobny do typu transformatora. Ale tutaj zastosowany transformator nie jest symetryczny, uzwojenie wtórne jest umieszczone na obwodzie magnetycznym o dużym przekroju, co nie pozwala mu być w stanie nasycenia.

W takim transformatorze powstają trzy strumienie magnetyczne zmiany mocy, których wielkość prowadzi do wyrównania napięcia wyjściowego. Kondensator jest podłączony równolegle do uzwojenia wtórnego i odpowiednio do obciążenia. Dodanie kondensatora stabilizuje napięcie przy niskich prądach magnesujących, zwiększając współczynnik mocy.

Główną wadą tego typu urządzenia jest niski współczynnik mocy. Ponadto stabilizator ma dużą wagę i rozmiar, hałas podczas pracy. Jego zalety to dokładność regulacji i wysoka niezawodność.

Normalizator mocy falownika

Zasada działania opiera się na podwójnej konwersjii sygnał wejściowy najpierw w stałą, a potem z powrotem w zmienną. Jego niewątpliwą zaletą jest zastosowanie w sercu projektu nie masywnych transformatorów 50 Hz, ale złożonego wdrożenia programowego i sprzętowego. Pozwala to osiągnąć sprawność ponad 90%, a jednocześnie zapewnia doskonałą dokładność stabilizacji napięcia.

Stabilizator falownika zawiera:

• sterownik napięcia;
• mikrokontroler;
• Pojemność;
• prostownik;
• korektor mocy.

Prąd przemienny wchodzący do prostownika i przechodzący przez filtr częstotliwości jest przekształcany na wartość stałą. Do falownika podawany jest sygnał stabilizowany wysokim napięciem, który gromadzi się na kondensatorach szyny DC. Jednostka inwertera jest montowana na mikroukładzie z modulacją szerokości impulsu (PWM) i tranzystorach mocy IGBT. Kontroler PWM generuje sygnał o wysokiej częstotliwości, około 20 kHz, który steruje otwarciem tranzystorów IGBT. Następnie za pomocą filtra pojemnościowo-indukcyjnego powstaje przemienny sygnał wyjściowy.

Dzięki zastosowaniu tego podejścia urządzenie płynnie reguluje sygnał i wytwarza sinusoidę doskonałej jakości, co ma znaczenie np. przy pracy kotłów gazowych. Wadą jest stosowanie drogich komponentów radiowych, co prowadzi do najwyższej ceny ze wszystkich rodzajów stabilizatorów. Potrzebne są przełączniki zasilania IGBT w ochronie przed przegrzaniem, więc są instalowane na chłodnicach, co zwiększa poziom hałasu.

Wybór regulatora napięcia

Wybierając stabilizator do pracy z konkretnym urządzeniem lub do zasilania domu energią elektryczną, kryteria wyboru pozostają takie same.

W zależności od rodzaju sieci wybiera się urządzenie jednofazowe na 220 woltów, a urządzenie trójfazowe na 380 woltów. Ważnym parametrem jest zakres napięcia wejściowego, ponieważ po przekroczeniu tego limitu stabilizator odłączy podłączone do niego obciążenie lub sam się wyłączy. Aby go prawidłowo wybrać, musisz znać rozkład napięcia w sieci elektrycznej. Możesz się tego dowiedzieć, mierząc siłę sygnału o różnych porach dnia w ciągu kilku dni.

Przy wyborze stabilizatora napięcia do domu bierze się pod uwagę nie tylko rodzaj urządzeń wymagających ochrony, ale także ich moc szczytową. Jego wartość jest przyjmowana z marginesem co najmniej piętnastu procent i jest obliczana przez zsumowanie mocy wszystkich urządzeń podłączonych do stabilizatora. Moc czynna jest zawsze podawana w watach (W), a moc pozorna w woltoamperach (VA). Korelują ze sobą jako 1VA = 0,6 - 0,8 W. Należy rozumieć, że silniki mają prądy rozruchowe i urządzenia stabilizujące moc, gdy są używane asynchroniczne silniki elektryczne, sprężarki, pompy powinny być 3-4 razy wyższe niż moc robocza konsumentów.

Dając pierwszeństwo rodzajowi urządzenia, bierze się pod uwagę, że modele elektromechaniczne nadają się do ochrony sprzętu o wysokiej precyzji. Przekaźnik i tyrystor dla linii, na których występują znaczne skoki napięcia, a wymagania dotyczące dokładności stabilizacji nie są głównym czynnikiem. Na przykład są to elementy elektroniczne wrażliwe na wahania wartości napięcia, instalowane w lodówkach, zamrażarkach itp., które mają w swojej konstrukcji silniki rozruchowe.

Według statystyk, wśród najpopularniejszych urządzeń na rynku, które zdobyły zaufanie kupujących, znajdują się następujący producenci:

• transporter opancerzony;
• Luxeon;
• Opuszczony;
• Powercom;
• RUCELF;
• Energia;
• Moc logiki.

Kupując urządzenie znanych marek konsument otrzymuje nie tylko zgodność z deklarowanymi parametrami z prawdziwymi cechami, ale także zapewnienie wsparcia serwisowego gwarancyjnego i pogwarancyjnego. Prawie wszystkie urządzenia stabilizujące napięcie są wyposażone w ekrany informacyjne, które mogą wyświetlać: wartość napięcia wejściowego i stabilizowanego, wartość poboru mocy, przebieg itp. tak.