Выбор однофазного стабилизатора напряжения — виды, особенности и характеристики

Однофазные стабилизаторы напряжения предназначены для защиты бытовых приборов. С их помощью вы сможете защитить бытовые приборы не только в квартире, но и частном доме. Виды однофазных стабилизаторов включают в себя три вида.

Особенности однофазного стабилизатора

Стабилизаторы компании «энергия»: популярные модели

Стабилизатор напряжения, работающий в однофазной сети, применяется для коррекции напряжения при изменениях его в определённых пределах. В однофазной сети энергоснабжения используется только два провода, один из которых фаза, а второй – ноль, поэтому электрические схемы стабилизаторов достаточно просты.

Схема контроля постоянно фиксирует уровень напряжения сети и в случае отклонения подаёт команду на исполнительный механизм, который увеличивает или уменьшает его величину. В результате работы стабилизирующего устройства на выходе возникает напряжение, подходящее для корректной работы потребителей.

Чтобы на выход прибора не попадали импульсные помехи и высоковольтные короткие выбросы, все типы стабилизаторов имеют в составе схемы индуктивно-ёмкостной фильтр, подавляющий эти компоненты.

Однофазные стабилизаторы широко применяются на следующих объектах:

• Жилые квартиры;
• Частные загородные дома;
• Медицинские учреждения;
• Системы связи и телекоммуникаций;
• Офисы;
• Небольшие производственные мощности.

В условиях больших городов энергоснабжение жилых районов почти всегда отличается хорошим качеством напряжения сети. Другое дело посёлки городского типа или загородные территории. Там напряжение сети часто бывает нестабильным, что заставляет жильцов приобретать домашние стабилизаторы напряжения. Это касается и медицинских учреждений, где для работы специальной аппаратуры требуется очень качественная сеть.

Стабильная и надёжная сеть требуется предприятиям обеспечивающим связь, системы кабельного телевидения и интернет. На небольших частных предприятиях, где используется техника, питающаяся от однофазной сети, используются выравнивающие приборы с мощностью 10-30 кВт.

Типы стабилизаторов

В зависимости от принципа действия, стабилизаторы осуществляют нормализацию напряжения разными способами.

В бытовых условиях применяются следующие типы однофазных стабилизаторов:

• Сервоприводные;
• Релейные;
• Тиристорные.

Сервоприводный

Стабилизатор напряжения с сервоприводом представляет собой обычный автотрансформатор с механической регулировкой напряжения. По обмотке трансформатора перемещается скользящий контакт, закреплённый на роторе серводвигателя. Величину угла поворота ротора задаёт схема контроля напряжения. При низком напряжении трансформатор работает как повышающий, а при высоком напряжении как понижающий. В результате на выходных клеммах устройства получается напряжение точно соответствующее номинальному – 220В.

Устройство стоит недорого и обеспечивает высокую точность установки. Основным недостатком электромеханического стабилизатора является его низкая скорость отработки скачков напряжения и шум от работы серводвигателя. Из-за того, что щётки загрязняются, срабатываются и обгорают, такой стабилизатор требует регулярного технического обслуживания.

Релейный

Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции автотрансформатор. Но вместо плавной регулировки напряжения, это устройство может обеспечить только дискретное изменение напряжения на выходе. Это обусловлено особенностью конструкции. Изменение напряжения на выходе, осуществляется переключением обмоток трансформатора с помощью реле. Причём, чем большее количество реле используется в схеме устройства, тем большую точность можно получить. Несмотря на это добиться идеальной точности с помощью такого устройства, практически невозможно. К достоинствам прибора релейного типа можно отнести хорошую скорость реакции на изменения входного напряжения, а недостатком его является малая точность и щелчки реле во время работы.

Тиристорный

Принцип работы полупроводниковых стабилизаторов основан на переключении обмоток трансформатора с помощью ключей, которые выполнены не на реле, а на полупроводниковых многослойных приборах – тиристорах или симисторах. Однофазный тиристорный стабилизатор напряжения обладает минимальным временем переключения, способен выдерживать большие токи и сам потребляет мало энергии из-за отсутствия индуктивных нагрузок, таких как обмотки трансформатора или катушки реле. Тиристорные стабилизаторы рекомендуются для стабилизации напряжения при подключении особо чувствительной техники, например, для газовых котлов.

Устройство может работать при отрицательных температурах, поэтому используется в неотапливаемом помещении. Разновидностью электронного стабилизатора является однофазный симисторный стабилизатор напряжения. В отличие от тиристора, этот симметричный полупроводниковый прибор пропускает ток в двух направлениях, поэтому для построения электронного ключа требуется один симистор, заменяющий два тиристора. Достоинства прибора – малые габариты бесшумность и  высокая скорость переключения. Основной недостаток симисторного прибора – это неспособность выдерживать броски напряжения, что ограничивает его применение при работе с реактивной нагрузкой.

Виды однофазных стабилизаторов

Однофазные стабилизаторы могут иметь следующие виды:

1. Электромеханические.
2. Релейные.
3. Цифровые.

Обычно эта продукция имеет невысокую мощность. Продукция предназначается для нормализации напряжения в домашней сети. Если схема стабилизатора увидит скачек напряжения, тогда устройство быстро проведет регулировку напряжения в сети. Однофазные стабилизаторы считаются наиболее распространенными. Также продукция может иметь некоторые недостатки, с которыми вы можете столкнуться.

К основному недостатку относится то, что этот вид стабилизатора может справиться только с небольшими скачками напряжения. Для промышленной сети использовать эту продукцию не рекомендуется.

Подбираем однофазный стабилизатор

Основная техническая характеристика стабилизатора – это мощность, которая имеет единицу измерения вольт-ампер (ВА). Чтобы определить нагрузку аппарата, необходимо его мощность умножить на поправочный коэффициент – 0,8. Но тут есть один непростой момент.

Если в доме эксплуатируется бытовой прибор, в состав которого входит электродвигатель, то необходимо знать, что при его включении в работу происходит так называемая раскрутка ротора. А это появление пускового тока, который от заявленного отличается в четыре или пять раз в плане повышения. Правда, действует пусковой ток всего лишь 1-2 секунды, но этого бывает достаточно, чтобы стабилизатор вышел из строя, тем более при многократном использовании этой бытовой техники. Поэтому выбирая стабилизатор напряжения однофазный, необходимо учитывать именно максимальную мощность бытового прибора, на который он будет устанавливаться, или будет рассчитываться суммарная мощность подключенной бытовой техники.

Подсчитать мощность каждого прибора будет несложно. Для этого заявленную нагрузку надо умножить на 220 вольт. Нагрузка (обозначается в виде буквы «А» – амперы) обычно указывается в паспорте прибора или на бирке, которая расположена на его корпусе. Вот несколько рекомендуемых показателей мощности для некоторых видов бытовой техники.

• Для холодильника подойдет стабилизатор в один киловатт.
• Для микроволновки – 2,5 кВт.
• Для электрического чайника – 2,0 кВт.
• Для компьютера – 0,5 кВт.
• Для посудомоечной и стиральной машинки – 5 кВт.

Концепция электрозащиты

Есть два варианта, где можно установить стабилизатор напряжения (имеется в виду однофазный).

1. Перед бытовым прибором.
2. В распределительном щите после счетчика учета электроэнергии.

С первой позицией все понятно, тем более она была полностью освещена выше. Вторая позиция по некоторым критериям лучше, но есть и свои сложности. Одна из них – это высокая мощность самого аппарата, ведь общеквартирные нагрузки часто превышают показатель 5 кВт. А это уже мощные аппараты. Соответственно больше размеры, выше цена.

Обратите внимание, что все стабилизаторы напряжения работают только при плюсовых температурах. Если их устанавливать в подъездах или в неотапливаемых помещениях, то стоит позаботиться об утеплении места монтажа. В принципе, можно на холодное время его просто отключить.

Что касается временного отключения, то здесь появляется необходимость оборудовать домашнюю сеть таким образом, чтобы без стабилизатора питание дома не осталось. Поэтому схема подключения усложняется, в нее добавляют байпас. По сути, это устройство, с помощью которого подачу тока можно переключать через стабилизатор или помимо него. Байпас продается, как отдельный элемент. Но многие производители стабилизаторов сегодня предлагают модели, куда байпас включен в качестве неотъемлемой его части.

Мощность однофазных стабилизаторов

Если стабилизатор (5 кВт или другой) будет устанавливаться на улице, то необходимо позаботиться о том, чтобы на него не попадала вода, пыль и грязь. Поэтому оптимальный вариант – смонтировать его в металлический ящик.

Однофазный или трехфазный?

Итак, с типом стабилизатора определились — нужен электромеханический/гибридный или тиристорный аппарат.

Теперь нужно понять, ставить однофазный (на 220В) или трехфазный (на 380В)?

Тут два варианта:

• если к дому подведена одна фаза, то подбираем однофазный стабилизатор;
• казалось бы, для трехфазной сети должно быть такое же логическое заключение — для трех фаз брать трехфазник. Но есть один нюанс.
  Все трехфазные стабилизаторы спроектированы таким образом, что когда пропадает одна из фаз, то в стабилизаторе срабатывает защита и он отключается, обесточивая весь дом. Поэтому, только если в доме есть трехфазные потребители, мы ставим трехфазный стабилизатор.
  Если же потребители только на 220В, то лучше поставить 3 однофазных стабилизатора напряжения (по одному на каждую фазу). Чаще всего такое решение даже будет дешевле по деньгам.

Что делать, если не знаете, сколько фаз подведено к дому?

Самый распространенный ответ на это вопрос: «Если бы у тебя было три фазы — ты б об этом знал». Действительно, к большинству частных домов старой постройки подведена одна фаза и все бытовые потребители рассчитаны на 220В (телевизор, холодильник, компьютер, видео- и аудио-техника).

К современным же загородным коттеджам часто подводят три фазы, т.к. кроме бытовых электроприборов планируется установка и трехфазных потребителей на 380В.

К дому подведено 2 или 3 провода — однофазная сеть, 4 и более — трехфазная.

Второе правило:

Если к дому подведена одна фаза, останавливаемся на однофазных стабилизаторах.

Для трехфазной сети:

• если есть потребители на 380В — ставим один трехфазный стабилизатор;
• если потребители только на 220В — ставим 3 однофазных стабилизатора (по одному на каждую фазу).

Критерии выбора стабилизатора для однофазной сети

Существует ряд параметров, по которым осуществляется выбор стабилизатора напряжения:

• Выходная мощность;
• Скорость коррекции;
• Точность установки;
• Диапазон входного напряжения;
• Функция «Байпас»;
• Вариант исполнения.

Мощность стабилизатора можно считать самым важным параметром. Она определяет, какое количество бытовой техники может быть подключено. Ориентироваться можно на приблизительную таблицу мощности бытовой техники:

• LCD телевизор – 100-200 W;
• Стиральная машина – 1 500-2 500 W;
• Холодильник – 200-300 W;
• Персональный компьютер – 100-200 W;
• Система отопления с циркуляционным насосом – 150-200 W;
• Освещение – 500 W.

Сюда можно добавить электрическую плиту, если она имеется, видеонаблюдение,  охранную сигнализацию и приборы разового подключения, такие как утюг, фен, миксер, тостер и так далее. Таким образом, мощность однофазного стабилизатора для качественной работы всей бытовой техники в частном доме должна составлять не менее 5 кВт.

По скорости корректирования, лидирующее место отводится тиристорным стабилизаторам, а медленнее всего работают электродинамические устройства с сервоприводом. Их нельзя использовать при работе с техникой, которая критична даже к небольшим перерывам в электроснабжении. Но эти стабилизаторы обеспечивают высокую точность установки.

С другой стороны стандарт отечественной сети допускает ± 10% отклонения от величины 220В, поэтому точность в 1-3% не очень и востребована. Современные стабилизаторы различных типов обеспечивают достаточно широкий диапазон напряжения на входе, поэтому отличия у отдельных моделей не слишком значительны.

Практически все модели оснащены функцией «Байпас» или обход. При напряжении сети не выходящем за пределы допуска, потребитель получает электропитание от сети напрямую, минуя стабилизатор. Большее отклонение сети определяется платой контроля, и нагрузка автоматически переключается на выход стабилизирующего устройства.

Должен работать при минусовой температуре?

Итак, теперь мы знаем, что в зависимости от потребителей, нужно ставить однофазные или трехфазный аппарат.

Следующий шаг простой — будет стоять стабилизатор в отапливаемом помещении или нет. Чаще всего аппарат размещается в техническом помещении внутри дома и необходимости в морозостойких приборах нету.

Если же вдруг необходима работа при температуре ниже нуля, то запоминаем этот параметр в стабилизаторе как важный.

Третье правило:

Чаще всего стабилизаторы ставят внутри дома и требований к морозостойкости нету. Но если будет стоять в неотапливаемом помещении, то выбираем среди стабилизаторов, способных работать при минусовой температуре.

Разница между промышленными и бытовыми приборами

Как видите, однофазные стабилизаторы могут использоваться не только в быту, но и на предприятиях. Промышленные стабилизаторы могут отличаться только уровнем мощности. Обычно однофазные стабилизаторы могут иметь мощность от 150 ватт до 100 кВт. На предприятиях используют однофазные выпрямители. Каждый тип однофазного стабилизатора может использоваться на предприятии.

Чтобы чувствительная техника не зависела от входного тока, многие предприятия закупают электронные симисторные и тиристорные стабилизаторы. Они способны быстро и плавно обеспечить нормализацию электрического тока в сети. Напряжение в электрических сетях иногда может падать даже до 100 Вольт. Этот процесс можно будет считать плачевным для некоторой бытовой техники.

Именно из-за этой особенности электрической сети необходимо использовать стабилизаторы. Благодаря нормализации напряжения ваши приборы прослужат длительное время. При необходимости вы сможете прочесть про электромеханический стабилизатор напряжения.

Какой мощности нужен стабилизатор?

На предыдущих этапах мы узнали, что для дома нужен аппарат с плавной регулировкой, определились с количеством фаз необходимого прибора (однофазный или трехфазный) и решили для себя, будет он стоять в отапливаемом помещении или нужен морозостойкий вариант.

Теперь следует понять, какой мощностью должен обладать прибор.

К этому вопросу нужно отнестись внимательно, так как взяв стабилизатор маленькой мощности, в результате мы получим частые отключения стабилизатора по перегрузу.

Основное правило, которым принято руководствоваться при выборе стабилизатора напряжения для дома, звучит так:

На каждый частный дом или загородный коттедж устанавливается вводной автомат, который не позволяет нагружать электропроводку дома больше, чем она рассчитана. Это связано не с «жадностью» электриков, будто не хотят разрешить владельцу дома включать приборы большей мощности, чем разрешено. Причина банальна — не допустить возникновения пожара. Чтобы не допустить перегревания проводов и возникновения из-за этого пожара, ставится вводной автомат. Если человек попытается одновременно нагрузить электропроводку приборами бОльшей мощность, чем разрешено, — вводной автомат выполнит защитное отключение и не допустит пожара в доме.

Чаще всего на дом ставятся подобные вводные автоматы:

Вводной автомат на 40 А (ампер)

Для того, чтобы узнать какой мощности нужен стабилизатор напряжения для нашего дома, всегда применяется одна и та же формула:

• Вариант №1 — к дому подведена однофазная сеть на 220В
  В этом случае умножаем значение вводного автомата (у нас это 40 ампер) на 220 вольт:
  40 * 220 = 8 800
  Выходит, что для нашего дома нужен стабилизатор мощностью не меньше, чем 8800 ВА (вольт-ампер) или 8,8 кВА (киловольт-ампер).Зная типичную линейку мощностей стабилизаторов:
  5, 8, 10, 15, 20, 30 кВА

  Понимаем, что стабилизатор на 8 кВА с нашей нагрузкой уже не будет справляться, а вот на 10 кВА — самое оно.

• Вариант №2 — к дому подведена трехфазная сеть на 380В
  В случае трехфазной сети решение следующее:
  • если дома есть потребители на 380В — ставим один трехфазный стабилизатор.
    Его мощность высчитывается так:
    Вводной автомат для частных домов с трехфазным подключением чаще всего на 20 ампер.
    Умножаем 20 ампер на 200В и получившуюся цифру умножаем еще на 3:
    20 * 220 * 3 = 13 200
    Получается для дома нужен трехфазный стабилизатор мощностью не меньше 13200 ВА (вольт-ампер) или 13,2 кВА. (киловольт-ампер).
    Опять же, учитываем линейку мощностей трехфазных стабилизаторов (9, 15, 20, 30 кВА) понимаем, что нам нужен стабилизатор на 15 кВА.
    Итого, нужен трехфазник на 15 кВА.
  • Если же к дому подведено 3 фазы, а все электроприборы обычные, рассчитаны на 220В и трехфазных потребителей ставить не планируется, то эффективнее будет поставить три однофазных стабилизатора (по одному на каждую фазу). Это делается по той причине, что при пропадании напряжения на одной из фаз, трехфазный стабилизатор обесточит весь дом. При установке трех однофазных стабилизаторов данная проблема не возникает и электроприборы на оставшихся двух фазах продолжают работать.
    Мощность высчитывается как для обычного однофазного стабилизатора (описано было выше) с тем отличием, что нужен не один а три штуки:
    40 * 220 = 8 800
    Итого, нужно 3 стабилизатора по 10 кВА.

Четвертое правило:

В зависимости от количества подведенных фаз:

• для однофазной сети (220В) чаще всего ставят однофазный стабилизатор на 10 кВА;
• для трехфазной сети ставят или один трехфазный стабилизатор на 15 кВА или три однофазных по 10 кВА (по одному на каждую фазу).

Схема подключения однофазного стабилизатора

Если вы решили подключить этот прибор, тогда вам необходимо знать, что впоследствии вам необходимо будет подключить этот прибор. Процедура не считается сложной и поэтому вам необходимо будет изучить схему подключения. Если вы планируете использовать прибор для всей бытовой техники, тогда схема подключения однофазного стабилизатора напряжения предусматривает монтаж этого устройства сразу после счетчика. Подключение подобных стабилизаторов происходит с помощью клемм.

Две клеммы предназначены для подключения входных проводов, одна для заземления, а остальные предназначаются для подключения выходных проводов. Во время подключения проводов, вам необходимо соблюдать их маркировку. Если однофазный стабилизатор имеет небольшую мощность, тогда его установку необходимо будет выполнить возле бытового прибора.

На сколько сильно падает напряжение?

На предыдущих 4х шагах мы выяснили, что для дома требуется стабилизатор с плавной и точной регулировкой (под это подходят электромеханические/гибридные или тиристорные аппараты). Узнали, что при однофазной сети нужен однофазный стабилизатор, а при трехфазной — один трехфазный или три однофазных (в каких случаях и какой, указано на Шаге №2). На Шаге №3 определились, нужен ли нам морозостойкий прибор или он будет стоять внутри дома, в отапливаемом помещении. И на Шаге №4 высчитали, необходимую мощность прибора.

И вот мы подошли к тому маленькому, но очень важному моменту, о котором забывают 80% людей при выборе стабилизатора.

В теории всё просто — посмотрел цифру на вводном автомате, умножил на 220В и вот такой мощности нужен стабилизатор. Но почему-то забывают, что при падении напряжения (когда в розетке не 220В, а уже 170В, 140В и ниже) мощность, которую может выдавать любой стабилизатор тоже падает. И вместо заявленных 10 кВт (киловатт) он выдает уже 8 или 7 кВт. Тем самым, если домашняя сеть нагружена по полной (одновременно включены и работают электроприборы общей мощностью 10 кВт), то стабилизатор будет не в состоянии обеспечить их данной мощностью и, во избежания перегрева и выхода из строя, будет срабатывать защита, которая отключит и стабилизатор и все электроприборы в доме.

Зависимость выдаваемой мощности стабилизатора от падения напряжения в электросети.

Как видим с графика выше, при падении напряжения до 170В, стабилизатор сможет выдать максимум 85% от своей мощности. Если брать для примера, аппарат на 10 кВт, то получаем:
10 * 85 / 100 = всего 8,5 кВт

при напряжении в 140В имеем 65% от мощности:
10 * 65 / 100 = всего 6,5 кВт

если же у нас просадки доходят до 110В, то на выходе можно рассчитывать только на 40% мощности, а это:
10 * 40 / 100 = всего 4 кВт

Именно по этой причине все электрики в один голос советуют брать стабилизатор напряжения с запасом по мощности минимум на 30%.

Ситуация с повышенным напряжением встречается не так часто, но запас по мощности нужно брать и в этом случае:

Зависимость выдаваемой мощности стабилизатора при повышенном напряжении.

Уже при 255В стабилизатор начинает терять в мощности, а при 275В способен выдать только 80% от заявленных значений. При 280В идет защитное отключение.

Пятое правило:

При пониженном или повышенном напряжении падает мощность любого стабилизаторов. Поэтому всегда нужно брать стабилизатор «с запасом» по мощности (как минимум, на 30%).

Обслуживание и ремонт

Техническое обслуживание стабилизатора должно проходить регулярно. Оно заключается в регулярной чистке вентиляционных каналов. Также вам регулярно необходимо проводить осмотр всех клемм. Со временем клеммы могут ослабнуть, и их необходимо будет подкручивать.

Иногда устройства могут ломаться, и поэтому вам необходимо будет выполнить ремонт этих устройств. Выполнение ремонта в первую очередь будет зависеть от типа стабилизатора. Обычно в механических стабилизаторах чаще всего изнашивается щетка. Также в них может сломаться сервопривод, которые следует заменить. Если вы приобрели релейное устройство, тогда вам следует помнить, что именно реле и есть его слабым местом.

Выводы:

Итак, сегодня мы узнали, что для дома:

• подходят только точные стабилизаторы с маленькой погрешностью на выходе и плавной регулировкой. Это нужно, чтобы в момент выравнивания напряжения не моргали лампочки и нормально работала электроника в доме. Под эти требования подходят электромеханические, гибридные или тиристорные аппараты;
• определились, нужен однофазный или трехфазный прибор;
• выяснили для себя, он будет стоять в отапливаемом помещении или требуется морозостойкий прибор;
• узнали, что для домов с подведенной одной фазой (на 220В) чаще всего берут стабилизатор на 10 кВА (киловольт-ампер), а для трехфазной сети (на 380В) выбирают аппараты на 15 кВт (киловатт). И научились высчитывать мощность требуемого стабилизатора индивидуально для своего дома;
• запомнили, что стабилизатор нужно брать с запасом по мощности (минимум, на 30%).

Надеюсь, удалось максимально помочь с подбором стабилизатора для дома. Если Вы узнали для себя что-то новенькое и считаете эту информацию полезной, нажмите ниже на кнопки социальных сетей и сохраните эту статью себе, чтобы не потерять.