Що таке стабілізатор? Це прилад, який автоматично, тобто без втручання оператора, забезпечує незмінну задану величину різниці потенціалів на вході підключеного пристрою – споживача електроенергії. У цьому випадку мова йде про стабілізацію напруги. Якщо ж підтримується задана величина сили електричного струму в ланцюзі живлення, то говорять про стабілізацію струму. Підключаються до стабілізатору пристроїв може бути декілька, при цьому не дивлячись на можливі перепади напруги в мережі електропостачання завдання стабілізатора залишається тією ж самою – гарантувати на виході номінальне значення напруги (або струму) з заданою точністю. Природно, існують обмеження на допустимі для даного стабілізатора флуктуації вхідної напруги мережі. Якщо параметри мережевої напруги виходять за межі обумовленого робочого діапазону, стабілізатор, як правило, припиняє постачання споживача заданим напругою живлення і виробляє його аварійне відключення.

На практиці найчастіше зустрічаються одно - і трифазні стабілізатори напруги, електрична потужність яких лежить у діапазоні 100 ВА ... 500 кВА.

Класифікація стабілізаторів напруги

Стабілізатори феррорезонансного типу. Дана категорія стабілізаторів з'явилася ще в шістдесятих роках минулого століття. Принцип дії цих пристроїв базується на фізичному ефекті магнітного насичення феромагнітного сердечника трансформатора або дроселя. Сферою застосування таких приладів було забезпечення стабілізованої напруги для холодильних шаф, телевізійних приймачів, радіоапаратури, і іншої техніки для дому.

До переваг стабілізаторів феррорезонансного типу відносять досить високу точність стабілізації напруги (близько одного – трьох відсотків) і значне по тим часам швидкодію. Під швидкодією в даному випадку розуміється швидкість реакції на зміни величини напруги, тобто швидкість регулювання. Однак феррорезонансным стабілізаторам властиві і недоліки. Насамперед це високі показники робочих шумів, а також істотний вплив пристроїв на якість стабілізації (з точки зору величини навантаження). В наш час конструкції ферорезонансних стабілізаторів безперервно вдосконалюються з метою усунення зазначених недоліків, однак при цьому зростає їх ціна, яка стає порівняною або навіть перевищує ціну пристрою ДБЖ аналогічної потужності. Очевидно, що це суттєво обмежує застосування стабілізаторів зазначеного типу в побутовій сфері.

Стабілізатори електромеханічного типу. Приблизно 30-50 років тому з метою регулювання напруги широко використовувалися прилади на основі автотрансформаторів. При цьому процес регулювання напруги на вході здійснювався вручну. Виглядало це так: користувач повинен був безперервно контролювати індикатор напруги на виході, і в разі потреби встановлював вручну необхідний номінал. В якості індикатора використовувалася лінійна шкала з підсвічуванням або звичайна стрілкова панель. В сучасних стабілізаторах електромеханічного типу зміна вихідної напруги відбувається без участі людини, для цієї мети використовується електродвигун з редуктором, що працює автоматично.

До позитивних якостей стабілізаторів напруги електромеханічного типу відносять точність стабілізації – вона складає величину від двох до трьох відсотків. Слабким місцем є невисока швидкість корекції напруги (причина - інерційність електродвигуна), а також помітний шум у робочому режимі. Це обумовлено принципом дії пристрою – при роботі стабілізатора весь час контролюється зміна вхідного напруги з невеликою дискретністю (2...3 вольта), і як наслідок, працюючий двигун видає шум. Як і в стабілізаторах попереднього типу, у випадках значного швидкого зростання напруги прилад здатний ненадовго знеструмити навантаження. Це відбувається тоді, коли напруга перевищує максимально допустиму величину. Відзначимо, що в переважній більшості застосувань стабілізаторів у побутовій сфері для них не потрібна занадто висока точність. Допустимою величиною є діапазон п'ять – сім відсотків, що відповідає технічним вимогам на значну частину побутової електроапаратури різного призначення. Це дозволяє випускати стабілізатори напруги з відносно не високою ціною.

Стабілізатори електронного типу (зі ступінчастим регулюванням). До даної категорії відноситься велика кількість стабілізаторів, що характеризуються заданою точністю видається напруги в широкому діапазоні зміни напруги на вході. Метод корекції вхідної напруги базується на відповідній комутації ділянок трансформатора за допомогою силових ключів. В якості останніх можуть виступати напівпровідникові прилади (тиристори, сімістори) або реле. Процес комутації відбувається автоматично, з урахуванням рівня вхідної напруги. Експерти відзначають, що в даний час саме стабілізатори напруги електронного типу найбільш затребувані на відповідному ринку.

Причин цьому декілька. По-перше, це висока швидкість стабілізації збільшений інтервал напруги на вході, неискаженная форма вихідної напруги, підтримання коефіцієнта корисної дії на високому рівні. Змінюючи число ступенів регулювання, можна забезпечити необхідну точність стабілізації. Її величина для різних модифікацій стабілізаторів може змінюватися від 7 до 5 відсотків, а при необхідності досягати рівня 0.5%.

По-друге, електронні стабілізатори напруги характеризуються прийнятною вартістю при досить високій якості виробу. З цієї причини вони знаходять широке поширення і на виробництві, і в побутовій техніці.

Особливості кліматичного виконання

Як правило, випускаються в даний час стабілізатори розраховані на роботу в закритих приміщеннях з наступними параметрами: температура навколишнього середовища від +5 до +35°С, відносна вологість повітря від 35 до 90%. В повітрі не повинна міститися пил, бризки води тощо. Таке кліматичне виконання стабілізаторів напруги позначається IP20. Відзначимо, що якщо стабілізатори встановлюються в неопалюваних приміщеннях (температура навколишнього середовища може досягати нуля градусів за цельсієм і нижче), конструкція корпусів стабілізаторів може забезпечуватися елементами підігріву.

В останні 5 років лідируючі в даному сегменті ринку компанії виробляють спеціальні моделі стабілізаторів, здатних працювати в розширеному діапазоні температур (наприклад, мінус 25 ... плюс 40 °С).

Технічні характеристики

Діапазон напруги на вході.

Це один з головних параметрів стабілізатора, також як і точність підтримки заданої напруги. Вказаний діапазон можна розділити на два інтервали:

· робочий — в цьому випадку напруга на вході не виходить за граничні межі і на виході відповідно підтримується номінальна напруга 220 вольт з похибкою не більше плюс-мінус 5 відсотків;

· граничний — при цьому стабілізатор продовжує працювати, однак вихідна напруга може відхилятися від номіналу на значну величину (близько 15% і навіть більше). Якщо ж вхідна напруга перевищить (або стане менше) граничних значень, то стабілізатор повинен забезпечити автоматичне знеструмлення навантаження. При цьому стабілізатор не відключається від мережі, продовжує контроль вхідної напруги, і по мірі повернення величини напруги до допустимим межам здійснює зворотну процедуру – знову включає харчування для приєднаної до нього електроапаратури.

Точність стабілізації напруги на виході. Як вже зазначалося вище, це один з найважливіших параметрів стабілізатора. Він визначається характеристиками вхідного напруги. Якщо на вході стабілізатора напруга залишається в робочому інтервалі, то вдається забезпечити достатньо високу точність стабілізації. В залежності від типу стабілізатора, вона може досягати одиниць або навіть десятих часток відсотка (зазвичай в межах 0,9...5%).

Перевантажувальна здатність. Даний параметр характеризує властивість стабілізатора працювати при підключенні приладів з великими струмами пуску, таких як холодильна камера або електродвигун потужного насоса. Важливо відзначити, що виникають перевантаження повинні бути короткочасними.

Захист від перевантаження та короткого замикання в навантаженні. Система захисту стабілізатора повинна запобігати ситуації, при яких пристрій змушене працювати в умовах перевантаження досить довгий час, і в результаті може вийти з ладу. Для кожної моделі стабілізатора існують відповідні кількісні характеристики подібних ситуацій. Так, під перевантаженням зазвичай розуміють режим, при якому потужність навантаження перевищує номінальну на величину від 5 до 50 відсотків. Досить довгим часом роботи в такому режимі, як правило, вважають інтервал від десятих часток секунди до однієї хвилини і більше. Захисна система повинна відреагувати на подібну ситуацію і вимкнути стабілізатор, забезпечивши його збереження. У ряді моделей передбачений повторний запуск стабілізатора через 10-15 секунд, і якщо при цьому перевантаження не виявляється, прилад продовжує функціонування в звичайному режимі. Якщо на виході стабілізатора відбувається коротке замикання, захист повинна забезпечити його відключення без пошкоджень. Повторного включення при цьому не відбувається, користувач зобов'язаний знайти і усунути обставини, що викликали КЗ, і тільки потім включати стабілізатор.

Контроль напруги на виході. В аварійних ситуаціях, коли стабілізатор втрачає працездатність, або напруга на його вході стрімко зростає, спеціальна система контролю робить відключення навантаження стабілізатора і тим самим оберігає підключену до нього електроапаратуру від пошкоджень.

Регулювання напруги на виході. Дана функція не належить до першорядним, проте дає переваги у ряді випадків. Мова йде про можливості встановлення номіналу вихідної напруги в інтервалі від 210 до 230 Ст. Коли виникають такі випадки? По-перше, до стабілізатора може підключатися електрообладнання зарубіжного виробництва. В існуючих сьогодні стандартах багатьох європейських країн напруга живлення має величину 230 вольт. Установка відповідного номіналу дозволяє відповідно зрушити межі робочого інтервалу напруги, і таким чином уникнути потенційних проблем в роботі стабілізатора. По-друге, для навантаження, що включає традиційні освітлювальні лампи з ниткою розжарювання, завдання номіналу напруги живлення 210 вольт дозволяє значно збільшити тривалість їх роботи при збереженні всіх інших параметрів

Система автоматичного відновлення роботи стабілізатора при поверненні напруги на вході в задані межі. Выше уже отмечалось, что стабилизаторы оснащаются системами защиты для обесточивания нагрузки при изменении напряжения на входе выше или ниже оговоренных границ. Это происходит автоматически, и логичным требованием к системе защиты является возможность также автоматически возобновить работу стабилизатора при возврате величины сетевого напряжения к нормальным значениям. Отсутствие такой функции крайне неудобно для пользователя, т.к. вынуждает его самостоятельно контролировать уровень напряжения в сети и повторно включать стабилизатор после срабатывания системы защиты.

Система захисту стабілізатора від імпульсних перешкод. Конструкція стабілізатора напруги може включати спеціальні фільтри на вході так і на виході пристрою. Такі фільтри призначені для придушення високочастотних імпульсів завад. Це підвищує ступінь захисту апаратури, яка підключається до стабілізатору напруги у вигляді навантаження.

Таким чином, були розглянуті загальні питання функціонування стабілізаторів напруги. Більш докладні відомості можна знайти на нашому сайті при описі відповідних моделей стабілізаторів, представлених компаніями-розробниками даного виду пристроїв.