Пять схем простых стабилизаторов напряжения. Как работает стабилизатор напряжения. Стабилизатор как работает

Как работает стабилизатор напряжения - принцип действия

Стабилизатором напряжения называется устройство, к которому подключается напряжение на его вход, с неустойчивыми и нестабильными свойствами для нормальной работы потребителей. На выходе прибора напряжение имеет необходимые качества и свойства, способствующие нормальному функционированию нагрузки потребителей.

Стабилизаторы постоянного тока

Питание сети постоянного тока требует выравнивания при входном напряжении ниже или выше допустимого предела. При протекании тока по стабилизатору, оно выравнивается до необходимой величины. Также схему стабилизатора можно выполнить со сменой полярности питания.

Линейные

Такой прибор является делителем, на который поступает нестабильное напряжение, а на его выходе напряжение выравнивается и имеет необходимые свойства. Его принцип действия состоит в постоянном изменении значения сопротивления для создания выровненного питания на выходе.

Достоинства:

При эксплуатации отсутствуют помехи.
Простое устройство с малым числом деталей.

Недостатки:

При значительной разнице выходящего и входящего питания линейный стабилизатор показывает малый КПД, так как значительная часть производимой мощности переходит в тепло и расходится на сопротивлении.

Параметрический

Такое исполнение прибора с контрольным элементом, подключенным параллельно нагрузке, выполнено на полупроводниковых и газоразрядных стабилитронах.

По стабилитрону проходит ток, который выше в десять раз тока на резисторе. Поэтому такая схема подходит для стабилизации питания только в маломощных устройствах. Чаще всего его применяют в качестве составного компонента преобразователей тока со сложной конструкцией.

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.

Эта схема соединяет два компонента:

Биполярный транзистор, повышающий ток. Он является эмиттерным повторителем.
Параметрический стабилизатор, рассмотренный выше.

Выходное напряжение не зависит от проходящего по стабилитрону тока. Однако оно зависит от вида вещества полупроводника. По причине сравнительной независимости этих величин выходное напряжение получается устойчивым.

При протекании по транзистору напряжение на выходе прибора повышается. При применении одного транзистора напряжение может не удовлетворить потребителя. В этом случае выполняют прибор из нескольких транзисторов, чтобы повысить ток до необходимой величины.

Компенсационный последовательный

Компенсационный последовательный стабилизатор имеет обратную связь. В нем выходное напряжение сравнивается с эталоном. Разница между ними нужна для создания сигнала устройству, контролирующему напряжение.

С сопротивления снимается некоторое количество выходного напряжения, сравнивающееся с основным значением стабилитрона. Эта разница поступает на усилитель и подается на транзистор.

Устойчивое функционирование создается при сдвиге фаз. Так как часть напряжения на выходе поступает на усилитель, то оно сдвигает фазу на угол 180 градусов. Транзистор, подключенный по типу усилителя, фазы не сдвигает, и петлевой сдвиг равен 180 градусов.

Импульсные

Электрический ток, обладающий неустойчивыми свойствами, с помощью коротких импульсов поступает на устройство накопления стабилизатора, которым является конденсатор или катушка.

Накопленная энергия далее выходит на потребитель с другими свойствами. Есть два способа стабилизации:

Управление длиной импульсов.
Сравнение выходного напряжения с наименьшим значением.

Импульсный стабилизатор может изменять напряжение с разными результатами. Их делят на виды:

Инвертирующий.
Повышающе-понижающий.
Повышающий.
Понижающий.

Достоинства:

Малая потеря энергии.

Недостатки:

Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

Конденсатор.
Катушка с ненасыщенным сердечником.
Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

Преобразователь напряжения.
Микроконтроллер.
Емкость.
Выпрямитель с регулятором мощности.
Фильтры входа.

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.

Корректирующие

Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
Электромеханический и электродинамический.
Релейный.

ostabilizatore.ru

Принцип работы стабилизатора напряжения | Электрика в доме

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения

Работа всех типов стабилизаторов переменного напряжения заключается в поддержании выходного напряжения на уровне 220 В при сильном изменении входного напряжения. Работа релейного стабилизатора основана на переключении обмоток трансформатора мощными реле. При таком переключении обмоток выходное напряжение меняется ступенями.

При переключении с одной обмотки на другую, выходное напряжение трансформатора изменится приблизительно на 20 В, или больше. Команду на переключение обмоток трансформатора поступает с контроллера на реле. Число переключаемых обмоток может меняться от 5 до 10, которое определяет точность стабилизации выходного напряжения. В большинстве релейные стабилизаторы работают при входном напряжении 150 — 250 В.

К положительным качествам релейных стабилизаторов можно отнести небольшое время срабатывания реле и невысокую стоимость. Недостатком таких стабилизаторов является скачок напряжения при переключении обмоток на 20 Вольт. На бытовых электроприборах это не отражается, однако лампы освещения могут моргать. Еще релейный стабилизатор издает щелчки при переключении реле, которые ночью хорошо слышны.

Скачки напряжения при переключении обмоток трансформатора

В момент переключения контакты реле на время зависают в воздухе. В это время, хотя и короткое, нагрузка отключена, что вызывает ЭДС самоиндукции автотрансформатора. Эта ЭДС выражается в коротком импульсе напряжения, которое может достичь 1000 В. Такие импульсные помехи могут вызвать повреждение техники, особенно при многократном переключении обмоток стабилизатора.

Схема работы релейного стабилизатора

В этой ситуации нужно после релейного стабилизатора ставить ограничители напряжения на варисторах. Обмотка большинства автотрансформаторов намотана алюминиевым проводом, который имеет меньшую нагрузочную способность, чем медный. Контакты реле, особенно при большой нагрузке, искрят и подгорают, что вызывает необходимость их чистки. Релейные стабилизаторы имеют право на существование как недорогой вариант при больших перепадах сетевого напряжения.

Принцип работы симисторных стабилизаторов

Работа симисторных стабилизаторов похожа на работу релейных устройств. Отличие составляет узел переключения обмоток трансформатора. Вместо реле у симисторных устройств переключение обмоток происходит мощными симисторами или тиристорами. Контроллер управляют работой симисторов.

Симисторное управление обмотками не имеет контактов, поэтому отсутствуют щелчки. Автотрансформатор намотан медным проводом. Эти стабилизаторы могут работать с пониженным напряжением от 90 В и высоким напряжением до 300 В. Точность регулировки напряжения может достичь 2%, что не вызывает моргание ламп.

Однако ЭДС самоиндукции во время переключения симисторами также имеет место, как и у релейных устройств. Так как симисторные ключи очень чувствительны к перегрузкам, им необходимо иметь запас по мощности. Такие устройства стабилизаторов напряжения имеют тяжелый температурный режим.

Схема работы симисторного стабилизатора

Поэтому симисторы ставятся на радиаторы с принудительным охлаждением вентиляторами. Работа этого вида устройства осуществляется по заводской программе, которая имеет неприятность ошибаться при эксплуатации.

В этом случае поможет только заводской ремонт. Стоимость таких стабилизаторов, на мой взгляд, завышена. Существуют симисторные стабилизаторы марки Volter с высокой степенью точности. Принцип работы этих стабилизаторов напряжения осуществляется по двухступенчатой системе. Первая ступень регулирует выходное напряжение грубо, а вторая степень имеет точную регулировку выходного напряжения.

Схема работы двухступеньчатого стабилизатора Volter

Один контроллер управляет двумя ступенями. По сути это два стабилизатора в одном корпусе. Обмотки обеих ступеней намотаны на одном трансформаторе. При 12 ключах двух ступеней стабилизатор имеет 36 уровней регулировки выходного напряжения, чем и достигается высокая точность выходного напряжения.

Принцип работы сервопривода стабилизатора

Эти устройства относятся к самым простым стабилизаторам переменного напряжения. В устройстве стабилизатора напряжения главным элементом является тороидальный трансформатор с сервоприводом, который управляется не сложной электронной схемой сравнения выходного и входного напряжений.

При разнице этих напряжений, сигнал с положительной или отрицательной полярностью подается на сервопривод постоянного тока, который включаясь, поворачивает токосъемник с графитовой щеткой до тех пор, пока на выходе напряжение не станет равным 220 В. Токосъемник двигается по контактной площадке трансформатора захватывает одновременно несколько витков обмотки, поэтому напряжение регулируется без скачков.

Вид открытого стабилизатора с сервоприводом

Время отклика на изменение напряжения сервопривода выше, чем у релейного устройства. Положительным качеством сервопривода является хорошая точность установки 2 – 3%. На этом, наверное, заканчиваются все положительные качества сервопривода. У стабилизатора с сервоприводом есть один очень большой недостаток, о котором нигде не говориться. Это его пожароопасность.

Схема работы стабилизатора с сервоприводом

По его вине также выходят из строя все электробытовые приборы и техника. Причина проста. При падении сетевого напряжения ниже низкого порога или подъема напряжения выше высокого порога стабилизатора, сервопривод выводит токосъемную щетку в крайние положения и клинит. Это происходит из-за низкого качества китайских сервоприводов или схема управления сервоприводом не вытягивает токосъемник с крайних точек контактной площадки.

А теперь представьте, упало сетевое напряжение, токосъемник естественно пополз в верхнюю крайнюю точку, поднимая напряжение и заклинил. Вернуться не может. Когда напряжение восстановилось на входе стабилизатора, то выходное напряжение будет равным 300 В или больше. Бытовые приборы такое напряжение не выдерживают. Подобное не раз встречалось на моей практике. Поэтому при выборе стабилизатора переменного напряжения нужно учитывать его надежность и безопасность.

Тоже интересные статьи

electricavdome.ru

Для чего нужен стабилизатор напряжения

Стабилизатор – это устройство, представляющее собой электрический прибор, который используется для выравнивания колебаний напряжения сети при подаче тока на технику, такую как компьютеры, кондиционеры, насосы и др.

Для чего нужен стабилизатор напряжения? Регулятор в основном предназначен:

защищать электрооборудование от различных угроз, таких как колебания напряжения, высокое и низкое напряжение;
отключать технику от некачественного электропитания, при увеличении или снижении пороговых значений напряжения;
поддерживать напряжение на надлежащем уровне.

Этот аппарат имеет множество уникальных особенностей, которые позволяют экономить электроэнергию, влиять на производительность и повышать надежность техники. На дисплее аппарата высвечиваются основные параметры электрической сети, быть всегда в курсе о них – это значит владеть ситуацией. Функция задержки включения обеспечивает передышку и стабилизирует питание перед подачей на нагрузку, следовательно, увеличивает срок службы приборов.

И всё-таки, зачем нужен стабилизатор? Его использование представляет собой самую доступную и эффективную меру энергосбережения, сохранения приборов от выхода из строя и душевного спокойствия домочадцев.

Несколько советов по выбору стабилизатора

Если устройство выбрано правильно, то на него всегда можно положиться и довериться. Если в технике не особо разбираться, то можно положиться на предложения и советы продавца по выбору стабилизатора напряжения. Профессионал порекомендует для начала:

определиться с мощностью, типом стабилизатора и рабочим диапазоном напряжения;
выявить и проанализировать проблематику: повышенное, пониженное или скачкообразно изменяющееся напряжение в сети питания.

Исходя из полученных данных, затем приступить к выбору устройства.

Как правильно рассчитать мощность прибора? В идеале нужно определить, какой самый мощный потребитель присутствует в схеме электроснабжения. Допустим, электроприёмниками являются насосная станция мощностью 1, 5 кВт, сауна – 10 кВт плюс ещё какой-либо прибор с большим энергопотреблением. Все значения в киловаттах необходимо сложить и получить искомую мощность прибора.

Стабилизатор выбирается с небольшим запасом мощности (20%), особенно если в цепи присутствует оборудование с большим пусковым током. Речь идёт об электродвигателях и насосах, которые при пуске потребляют энергии больше, чем в обычном режиме.

Запас мощности обеспечивает долгую жизнь прибора, благодаря щадящему режиму работы, и создаёт резервный потенциал для подключения нового оборудования.

Выбирая стабилизатор также нужно учитывать сервисное обслуживание, потому что прибор следует правильно и качественно подключить, а также воспользоваться гарантийным сроком и отремонтировать в случае неисправности.

Как правильно выбирать стабилизатор напряжения для дома?

Можно воспользоваться самым простым вариантом: определить потребление мощности из сети по номиналу вводного автомата в квартирном щитке. Таким образом, узнаётся пропускная способность автомата и максимально возможная мощность потребления на бытовые нужды.

Приведём простой пример. Как выбрать стабилизатор напряжения 220 В для дома, если на вводе стоит автомат S40. С таким номинальным током от сети можно получить не более 10 кВт. Исходя из расчётных данных, и выбирается аппарат.

На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить её лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор, который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также преимуществами каждого варианта исполнения.

Типы защитных устройств

Самыми популярными типами стабилизаторов на сегодня являются:

электронные,
электромеханические.

Электронные стабилизаторы напряжения – это приборы наилучшего качества. Ввиду отсутствия механических частей характеризуются большим сроком службы, минимум 15 лет, и довольно высокой надёжностью. Можно подбирать по рабочему диапазону напряжений практически под любые задачи.

Электромеханические стабилизаторы напряжения характеризуются небольшим быстродействием, узким диапазоном напряжений, но зато хорошей перегрузочной способностью.

Полезная информация о стабилизаторах напряжения по поводу высокой точности

Многие стараются выбрать устройство с максимальной точностью стабилизации, вплоть до 0,5 %. Однако, как правило, отклонение в 10–15 В считается нормальным режимом работы для большинства техники. И только в редких случаях оборудование при таких отклонениях не работает или капризничает. Большая часть предлагаемых на рынке стабилизаторов обеспечивает именно такой режим работы.

Частым заблуждением покупателей является то, что приобретаемое устройство с высокой точностью стабилизации – это гарантия стабильного напряжения и отсутствие мерцания света. На самом деле, получается наоборот: чем больше точность у прибора, тем чаще он переключается, подстраиваясь под входную сеть, поэтому и лампочки не перестают мерцать. Это касается ламп накаливания и галогенок.

При установке стабилизатора симисторного и релейного типа мерцание лампочек стопроцентно будет сохраняться. Исключение составляют лишь стабилизаторы с плавной регулировкой сигнала. Это касается новых разработок стабилизаторов, таких как Вольтер. При выборе регулятора желательно руководствоваться рекомендациями от производителя или профессионалов. Можно для верности ещё почитать положительные и отрицательные отзывы в интернете на конкретную модель или бренд.

Какой выбрать однофазный или трехфазный?

Если в дом заведены три фазы, совсем необязательно устанавливать трёхфазный стабилизатор. Чаще всего, оказывается, можно обойтись однофазниками. При этом преимуществ можно получить очень много.

Во-первых, по стоимости, которая в общей сложности у трёх однофазных меньше, чем у трёхфазного. Во-вторых, по ремонтопригодности более надёжно. Одно дело – снять один блок и отвести его на ремонт, другое – снять полностью аппарат.

Коммерческая выгода от установки стабилизатора напряжения

Отечественные электросети физически сильно изношены, а местами и морально устарели. А потребителей становится всё больше и больше. Установка стабилизаторов выгодна по нескольким причинам:

современная техника оснащена электронной начинкой, которой важно качественное питание. Для того чтобы она не вышла из строя или не подвергалась дорогостоящему ремонту, необходима установка стабилизатора;
пониженное напряжение влечёт за собой большее потребление тока из сети. Приходится платить больше за расход электроэнергии. Выгода стабилизатора очевидна;
повышенное напряжение может привести к короткому замыканию, перегреву проводов и пожару. Без стабилизатора в этом случае материальный и моральный ущерб может быть колоссальный, а то и непоправимый;
при нормальном напряжении тоже могут случиться внезапные импульсы от молнии, ошибок персонала, перекоса фаз в час пик.

Во всех этих и других непредвиденных случаях стабилизатор напряжения поможет сберечь время, средства и нервы.

Возможные последствия для приборов (электрических потребителей) в условиях отклонения напряжения от нормы

Снижение напряжения приводит к уменьшению светового потока ламп. При плохом свете снижается производительность качество выполняемой работы.
Плохое освещение на улицах города приводит к росту несчастных случаев.
Повышение напряжения ведёт к резкому уменьшению срока службы лампочек, иногда вдвое, а то и в три раза.
Бытовые нагревательные приборы (плитки, утюги и т. п.), рассчитанные на паспортную мощность, при снижении напряжения дольше нагреваются. И поэтому получается перерасход электроэнергии на бытовые нужды.

Вот, что такое стабилизатор напряжения и зачем он нужен.

Подведём небольшой итог

Ценными качествами регуляторов являются быстрая реакция прибора на изменение параметров в сети, расширенный диапазон рабочего напряжения, хорошая перегрузочная способность, синусоида правильной формы на выходе, бесшумность.

Но сколько бы ни говорилось о достоинствах той или иной марки, для потребителя наиболее приоритетной характеристикой всегда остаётся соотношение цены и качества. Поэтому золотой серединой, несомненно, станет выбор качественной отечественной продукции.

ostabilizatore.ru

Стабилизатор напряжения. Виды. Работа. Применение. Как выбрать

В жизни современного человека есть много электроприборов, которыми он постоянно пользуется как в быту, так и на работе. Есть такие потребители, которые требуют поддержания напряжения в строгих пределах и чтобы этого добиться, необходимо использовать стабилизатор напряжения.

Виды

В зависимости от технического решения, стабилизаторы могут быть нескольких видов:

Релейные. Они обеспечивают ступенчатую регулировку и состоят из автотрансформатора и силового реле. Такие приборы не могут с высокой точностью регулировать выходное напряжение. Для улучшения качества стабилизации, усложняют конструкцию автотрансформатора, но это приводит к увеличению стоимости оборудования. Такие стабилизаторы используются с маломощными приборами.

Симисторные. Это электронные приборы, которые работают по принципу релейных, но обмотки в них переключаются симисторами (электронные ключи). Так как нет механического реле, то скорость переключения увеличивается, они более надежные, тише работают, но также не могут обеспечить высокую точность выходного напряжения.

Электромеханические или сервоприводные. Они работают по принципу реостата (электропривод передвигает контакты по обмотке автотрансформатора), поэтому могут плавно изменять выходное напряжение. Такое оборудование может использоваться в сетях, где нет резких скачков напряжения.

Феррорезонансные. Данное оборудование непрерывно регулирует выходное напряжение в заданном диапазоне. Такой вариант имеет ряд нерешенных проблем, поэтому его применение ограничено.

Инверторные. Это самые современные стабилизаторы, которые работают по принципу двойного преобразования напряжения: сначала оно преобразуется из переменного в постоянное, а потом снова из постоянного в переменное. В этом случае нет громоздкого трансформатора, поэтому такие приборы имеют небольшие размеры и вес. Данное оборудование имеет высокую точность, она в переделах 1%. Независимо от напряжения на входе, на выходе мы получаем практически идеальные 220 В.

Как устроен стабилизатор

Стабилизатор напряжения состоит из нескольких основных частей, которые есть в таком оборудовании, независимо от его вида:

Автотрансформатор. Он может иметь алюминиевую обмотку, используется в дешевых моделях, и медную – применяется в качественных приборах.
Электронная схема управления. У разных торговых марок она будет отличаться, поэтому стабилизатор напряжения одного вида, но разных изготовителей будет выполнять свои функции неодинаково. Отличие состоит в алгоритме замыкания ключей, поэтому идентичные по типу приборы имеют значительные отличия в работе.
Замыкающие ключи. Эти элементы стабилизатора определяют тип его коммуникации: электронные или электромеханические. Более предпочтительные электронные стабилизаторы, так как у них скорость срабатывания в пределах 10-20 мс, а у электромеханических она будет 40-50 мс.
Элементы защиты. К основным относится тепловой и магнитный расцепители, а к дополнительным — защита от молнии.
Байпас – устройство, которое обеспечивает непрерывность питания.

Принцип действия

Принцип работы оборудования основан на отслеживании входящего напряжения и корректировки его на выходе, в зависимости от происходящих изменений.

Когда на входе происходит изменение напряжения, стабилизатор тратит некоторое время на проведение замера. В электронных моделях на это требуется до 20 мс, а у электромеханических до 50 мс. На следующем этапе работы происходит соответствующая реакция на возникшую ситуацию. Все изменения напряжения выравниваются до 220 В.

Когда на входе показатели снижаются, стабилизатор напряжения поднимает его показатели на входе, насколько хватает возможностей автотрансформатора. Когда значения на входе превышают заданный диапазон, то прибор автоматически отключает подачу напряжения. Стабилизатор напряжения не пропускает на подключенное оборудование импульсные скачки.

Напряжение регулируется за счет подключения добавочных обмоток трансформатора при помощи ключей, которые могут быть электронными или релейными. Процесс коммутации контролируется процессором, который не позволяет одновременного включения более одного ключа.

Область применения

Стабилизаторы напряжения нашли широкое применение как в промышленности, так и в быту. Нестабильное напряжение в сети делает использование такого оборудования очень актуальным.

У каждого в доме есть такое дорогостоящее оборудование как компьютер, стиральная машина, холодильник и другая аппаратура, для которого очень важно качественное электропитание. Оптимальным и недорогим решением, позволяющим надежно защищать бытовые приборы и различное промышленное оборудование, является стабилизатор напряжения.

Привести к выходу из строя или к нестабильной работе различной бытовой техники может пониженное или повышенное напряжение, а также его пиковые скачки. Наличие стабилизатора позволяет выравнивать возникающие перепады напряжения, на выходе он выдает номинальное напряжение, которое необходимо для корректной работы подключенного электрооборудования.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Для совершения правильного выбора, специалисты рекомендуют обращать внимание на такие особенности:

Способ монтажа, стабилизатор может устанавливаться рядом с обслуживаемым устройством, стационарные устройства монтируются на стену в горизонтальном или вертикальном положении.
Если используется прибор на 220 В, то точность его работы должна составлять 1-3%.
Мощность, надо приобретать прибор, мощность которого будет на 30% больше мощности подключаемого оборудования.
Могут быть одно и трехфазные стабилизаторы.
Быстродействие прибора, измеряется этот показатель в миллисекундах.
Наличие защиты, эта функция защитит прибор от короткого замыкания, резких скачков напряжения и других негативных моментов.
Имеют значения и размеры оборудования, а также уровень шума, который он издает во время работы.
Стоимость, качественный прибор не может стоить дешево, лучше приобрести более дорогое, но качественное оборудование.
Гарантийный срок службы, у качественного стабилизатора он будет несколько лет, тогда как у дешевых моделей вообще может не быть никаких гарантий.

Если подключается оборудование с мощным электродвигателем, то надо учитывать реактивную составляющую мощности, так как при запуске мотора, ток сильно повышается и если такой параметр не учесть, то стабилизатор не справится с нагрузкой, возникающей при запуске электродвигателя.

Достоинства и недостатки

Преимущества и недостатки таких приборов будут зависеть от их вида:

Релейные. Главное достоинство релейного стабилизатора – высокая скорость регулирования напряжения. Недостатки таких приборов в том, что изменение напряжения происходит ступенчато, точность стабилизации низкая и искажается синусоида.
Симисторные. Достоинства в том, что во время работы они имеют низкий уровень шума, процесс коммутации быстрый, а изменение напряжения происходит плавно. Главный их недостаток в низкой точности регулирования напряжения.
Сервоприводные. Такие модели плавно регулируют выходные параметры, не искажают синусоиду и обеспечивают высокую точность регулирования. Недостатки такого оборудования в невысокой скорости реакции и низкой скорости регулирования, а наличие механически передвигаемых деталей, снижает надежность таких приборов.
Феррорезонансные. Данное оборудование обеспечивает высокое быстродействие и точность стабилизации. Оно имеет большой срок службы и высокую надежность. Недостаток таких стабилизаторов в том, что происходит искажение синусоиды, они имеют небольшой диапазон регулировки, у них большой вес и КПД всего 70-80%. Кроме этого, не допускается работа такого оборудования при больших перегрузках и в режиме холостого хода.
Инверторные. Они обеспечивают высокую точность и скорость регулировки, могут работать как с очень низким, так и с высоким входным напряжением. Такие приборы могут работать без нагрузки, подавляют импульсы и помехи, создают правильную синусоиду. Основные их недостатки и в низком КПД, сложности ремонта и высокой стоимости.

Срок службы электроприборов и качество их работы будут зависеть от параметров подаваемой электроэнергии. Чтобы защитить технику от изменения напряжения в сети и обеспечить ее надежную и долгую работу, достаточно установить современный стабилизатор напряжения.

Похожие темы:

tehpribory.ru

Релейный стабилизатор напряжения: устройство + фото

В этой статье наш сайт «Все-электричество» расскажет, как сделать выбор релейного стабилизатора напряжения. На сегодняшний день многие люди используют бытовые приборы в доме. Каждый прибор вам необходимо будет защитить от изменений в электрическом токе. Также вам необходимо будет обеспечить стабильное напряжение. Релейный стабилизатор напряжения поможет обеспечить надежную защиту.

Благодаря этому устройству вы сможете обеспечить надежную защиту приборов. Стандартный уровень напряжения должен составлять 220 Вольт. Релейный стабилизатор можно встретить практически везде. Он считается достаточно популярным и распространенным. Его популярность обеспечена простой конструкцией.

Релейный стабилизатор напряжения и его конструкция

Перед тем как использовать этот прибор вам необходимо будет изучить его принцип работы. Релейный стабилизатор напряжения имеет автоматический трансформатор и электронную схему, которая будет управлять его работой. Также он имеет реле, которое защищено надежным корпусом. Этот прибор считается вольтодобавочным. Это означает, что устройство будет только добавлять ток при низком напряжении.

Добавление вольт будет происходить благодаря подключению обмотки. Обычно этот вид трансформатора может иметь 4 обмотки. Если электрическая сеть предоставит слишком сильный ток, тогда автоматический трансформатор сможет вычесть необходимое количество вольт. Схема релейного стабилизатора включает в себя:

Вольтодобавочный трансформатор.
Реле.
Микросхему управления.

Это главные схемы релейного стабилизатора. Кроме этого, конструкция также может в себя включать и дополнительные элементы. Также вы можете встретить устройства, которые имеют дисплей. У нас вы можете прочесть про феррорезонансные стабилизаторы.

Принцип работы релейного стабилизатора

У многих возникает вопрос, каким образом работает релейный стабилизатор? Измерение тока проводит электронная схема. После получения данных происходит сравнение тока, который должен быть на выходе. В конце будет рассчитываться разница вольт.

После получения данных устройство самостоятельно подбирает необходимую обмотку. После подключения реле напряжение будет достигать необходимого уровня.

Особенности работы

Работа этого устройства считается достаточно простой. Это устройство способно регулировать ток ступенчато. В результате этого при подключении обмотки ток будет увеличиваться или уменьшаться на определенную величину. Иногда их уровень может не соответствовать норме. Подобное последовательное срабатывание может вызывать дополнительные скачки напряжения.

Если детально изучить его работу, тогда можно будет понять, что реле быстро переключает обмотки. В результате этого скачки напряжения считаются незначительными. Их заметность может возникнуть в результате скачков входного тока. Если вы используете высокоточное оборудование, тогда техника может выйти из строя. Постоянная подача тока будет практически невозможной.

Если вы посмотрите напряжение и дисплей будет показывать 220 Вольт, тогда возможно вы попали на плохого производителя. Производители могут специально запрограммировать устройство, чтобы оно постоянно показывало 220 Вольт.

Обычно для стабилизации напряжения прибору необходимо тратить до 0,15 секунд. Релейные стабилизаторы также могут прекращать подачу выходного тока. Это может произойти в том случае, когда на входе появляется минимально допустимый ток. Если напряжение стабилизируется, тогда стабилизатор возобновит свою работу. Восстановление тока происходит в течение 0.6 секунд. У нас вы можете прочесть про защиту электропроводки помощью стабилизатора.

Преимущества релейного стабилизатора

Теперь вы уже знаете принцип работы этого устройства. Теперь вам необходимо будет узнать о преимуществах этого устройства. К основным преимуществам на сегодняшний день можно отнести:

Небольшие размеры. Этот процесс обусловлен только тем, что вольтодобавочный трансформатор способен только компенсировать разницу между вольтами.
Широкий диапазон величин напряжения.
Достаточно широкий спектр рабочей температуры. Некоторые модели могут работать при температуре от -40 до +40 градусов.
Низкий уровень шумности.
Низкий уровень чувствительности.
Допустимая длительная перегрузка составляет до 110 процентов.

Также многие производители сообщают, что эта продукция может работать на протяжении длительного времени.

Недостатки релейного стабилизатора

Как и любая другая продукция, релейные стабилизаторы тоже имеют определенные недостатки. Недостатки обусловлены принципом работы и схемой построения этого устройства. Его слабым местом работы считается реле. Некачественное реле может стать причиной преждевременного выхода реле из строя. Кроме этого, во время переключения реле вы сможете услышать посторонний шум.

Еще к одному весомому недостатку считается принцип ступенчатого выравнивания тока. Во время переключения обмоток будут происходить значительные скачки напряжения. ВО время переключения реле можно будет увидеть, как мерцают светодиодные лампы.

Важно знать! Если вы желаете приобрести себе дешевую продукцию, тогда вам необходимо выбрать стабилизатор, мощность которого будет превышать на 30 процентов мощность всех приборов в доме.

Правила эксплуатации прибора

Если вы планируете выбрать релейный стабилизатор, тогда вам необходимо будет проводить его регулярное обслуживание. Проводить осмотр устройства необходимо каждый год. Во время проведения осмотра вам следует обратить внимание:

Уровень надежности всех соединений проводов.
Уровень циркуляции воздуха в работе системы.
Наличие всех повреждений.
Правильность работы измерительных приборов.

Если вы увидите ослабленные соединения или загрязненность, тогда вам необходимо будет отключить стабилизатор и устранить проблемы. Помещение, в котором установлен стабилизатор обязательно должно быть сухим. Влажность воздуха не должна превышать 80 процентов. Во время эксплуатации все вентиляционные отверстия должны быть открыты. Также вам обязательно необходимо выполнить заземление этого устройства.

Читайте также: стабилизатор напряжения своими руками.

vse-elektrichestvo.ru

Пять схем простых стабилизаторов напряжения. Как работает стабилизатор напряжения

Параллельный параметрический стабилизатор, последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе. Практические расчеты.

Доброго дня уважаемые Радиолюбители! Сегодня на сайте “ “, в разделе “ “, мы продолжим рассмотрение статьи “ “. Напомню, что в прошлый раз, изучая схему источника питания радиолюбительских устройств, мы остановились на назначении и расчете сглаживающего фильтра:

Сегодня мы рассмотрим последний элемент – стабилизатор напряжения.

Стабилизатор напряжения - преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки

Сегодня мы рассмотрим два простейших стабилизатора напряжения: - ; – .

Параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне

Полупроводниковый стабилитрон - (другое название – диод Зенера) предназначен для стабилизации постоянного напряжения источников питания. В простейшей схеме линейного параметрического стабилизатора он выступает одновременно и источником опорного напряжения, и силовым регулирующим элементом. В более сложных схемах ему отводится только роль источника опорного напряжения.

Один из внешних видов и обозначение стабилитрона:

Как работает стабилитрон

Напряжение на стабилитрон (в отличие от диода) подают в обратной полярности (анод соединяют с минусом а катод с плюсом источника питания – Uобр ). При таком включении через стабилитрон течет обратный ток – Iобр . При увеличении напряжения обратный ток растет очень медленно (на схеме, почти параллельно оси Uобр ), но при некотором напряжении Uобр переход стабилитрона пробивается (но разрушение стабилитрона в этот момент не происходит) и через него начинает идти обратный ток значительно большего значения. В этот момент вольтамперная характеристика стабилитрона (ВАХ ) резко идет вниз (почти параллельно оси Iобр ) – наступает режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации минимальное (Uст min ) и ток стабилизации минимальный (Iст min ). При дальнейшем увеличении Uобр ВАХ стабилитрона опять меняет свое направление – заканчивается режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации максимальное (Uст max ) и ток стабилизации максимальный (Iст max ). С этого момента стабилитрон теряет свои свойства, начинает разогреваться, что может привести к тепловому пробою перехода стабилитрона и соответственно к его выходу из строя.

Режим стабилизации стабилитрона может быть в широких пределах, поэтому в документации на стабилитроны указывают допустимые минимальные и максимальные значения токов (Iст min и Iст max ) и напряжений стабилизации (Uст min и Uст max ). Внутри этих диапазонов лежат выбранные производителем номинальные значения – Iст и Uст . Номинальный ток стабилизации обычно устанавливается производителями на уровне 25%-35% от максимального, а номинальное значение напряжения стабилизации как среднее от максимального и минимального.

Для примера можно воспользоваться программой “ “ и воочию посмотреть какие характеристики приводятся в справочниках по стабилитронам:

К примеру стабилитрон Д814Г: - номинальный ток стабилизации (Iст)= 5 мА; – номинальное напряжение стабилизации (Uст)= (от 10 до 12 вольт)= 11 вольт; – максимальный ток стабилизации (Iст max)= 29 мА. Эти данные нам будут необходимы при расчетах простейшего стабилизатора напряжения.

Если вы не смогли найти нужный наш родной, советский, стабилитрон, то можно используя, к примеру программу, подобрать по нужным параметрам буржуйский аналог:

Как видите, стабилитрон Д814Г легко можно заменить аналогом – BZX55C11 (у которого характеристики даже немного получше)

Ну а теперь рассмотрим параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне .

Параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне применяется в слаботочных устройствах (несколько миллиампер) и представляет собой делитель напряжения (на резисторе R – балластный резистор и стабилитроне VD – который выполняет роль второго резистора) на вход которого подается нестабильное напряжение а выходное напряжение снимается с нижнего плеча делителя. При повышении (понижении) входного напряжения внутреннее сопротивление стабилитрона уменьшается (увеличивается), что позволяет удерживать выходное напряжение на заданном уровне. На балластном резисторе падает разница между входным напряжением питания и напряжением стабилизации стабилитрона.

Рассмотрим схему данного (самого простейшего) стабилизатора напряжения:

Для нормальной работы схемы ток через стабилитрон должен в несколько раз (3-10 раз) превышать ток в стабилизируемой нагрузке. Практически, так-как номинальный ток стабилизации стабилитрона в несколько раз меньше максимального, то допускается при расчетах считать, что ток нагрузки не должен превышать номинального тока стабилизации.К примеру : ток потребляемый нагрузкой составляет 10 мА, значит нам необходимо подобрать такой стабилитрон, чтобы его номинальный ток стабилизации н

electricianf.ru

Стабилизаторы напряжения: классификация, схемы, параметры, достоинства

Параметры стабилизаторов напряжения

Важнейшими параметрами стабилизатора напряжения являются коэффициент стабилизации Kст, выходное сопротивление Rвых и коэффициент полезного действия η.

Коэффициент стабилизации определяют из выражения Kст= [ ∆uвх/ uвх] / [ ∆uвых/ uвых]

где uвх, uвых — постоянные напряжения соответственно на входе и выходе стабилизатора; ∆uвх — изменение напряжения uвх; ∆uвых — изменение напряжения uвых, соответствующее изменению напряжения ∆uвх.

Таким образом, коэффициент стабилизации — это отношение относительного изменения напряжения на входе к соответствующему относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора.

Чем больше коэффициент стабилизации, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении входного. У простейших стабилизаторов величина Kст составляет единицы, а у более сложных — сотни и тысячи.

Выходное сопротивление стабилизатора определяется выражением Rвых= | ∆uвых/ ∆iвых|

где ∆uвых— изменение постоянного напряжения на выходе стабилизатора; ∆iвых— изменение постоянного выходного тока стабилизатора, которое вызвало изменение выходного напряжения.

Выходное сопротивление стабилизатора является величиной, аналогичной выходному сопротивлению выпрямителя с фильтром. Чем меньше выходное сопротивление, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении тока нагрузки. У простейших стабилизаторов величина Rвых составляет единицы Ом, а у более совершенных — сотые и тысячные доли Ома. Необходимо отметить, что стабилизатор напряжения обычно резко уменьшает пульсации напряжения.

Коэффициент полезного действия стабилизатора ηст — это отношение мощности, отдаваемой в нагрузку Рн, к мощности, потребляемой от входного источника напряжения Рвх: ηст = Рн / Рвх

Традиционно стабилизаторы разделяют на параметрические и компенсационные.

Интересное видео о стабилизаторах напряжения:

Параметрические стабилизаторы

Являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов с двумя выводами, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Рассмотрим схему параметрического стабилизатора на основе стабилитрона (рис. 2.82). Проанализируем данную схему (рис. 2.82, а), для чего вначале ее преобразуем, используя теорему об эквивалентном генераторе (рис. 2.82, б). Проанализируем графически работу схемы, построив на вольт-амперной характеристике стабилитрона линии нагрузки для различных значений эквивалентного напряжения, соответствующих различным значениям входного напряжения (рис. 2.82, в). Из графических построений очевидно, что при значительном изменении эквивалентного напряжения uэ (на ∆uэ), а значит, и входного напряжения uвх, выходное напряжение изменяется на незначительную величину ∆uвых.

Причем, чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона (т. е. чем более горизонтально идет характеристика стабилитрона), тем меньше ∆uвых.

Определим основные параметры такого стабилизатора, для чего в исходной схеме стабилитрон заменим его эквивалентной схемой и введем во входную цепь (рис. 2.82, г) источник напряжения, соответствующий изменению входного напряжения ∆uвх (на схеме пунктир): Rвых= rд|| R0≈ rд, т.к. R0>> rд ηст = ( uвых· Iн) / ( uвх· Iвх) = ( uвых· Iн) / [ uвх( Iн + Iвх) ].

Kст= ( ∆uвх/ uвх) : ( ∆uвых/ uвых) Так как обычно Rн>> rд Следовательно, Kст≈ uвых / uвх· [ ( rд+ R0) / rд]

Обычно параметрические стабилизаторы используют для нагрузок от нескольких единиц до десятков миллиампер. Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения в компенсационных стабилизаторах напряжения.

Компенсационные стабилизаторы

Представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора являются источник опорного (эталонного) напряжения (ИОН), сравнивающий и усиливающий элемент (СУЭ) и регулирующий элемент (РЭ).

Напряжение на выходе стабилизатора или некоторая часть этого напряжения постоянно сравнивается с эталонным напряжением.

В зависимости от их соотношения сравнивающим и усиливающим элементом вырабатывается управляющий сигнал для регулирующего элемента, изменяющий его режим работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.

В качестве ИОН обычно используют ту или иную электронную цепь на основе стабилитрона, в качестве СУЭ часто используют операционный усилитель, а в качестве РЭ — биполярный или полевой транзистор.

Чаще всего регулирующий элемент включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным (рис. 2.83, а).

Иногда регулирующий элемент включают параллельно нагрузке, и тогда стабилизатор называют параллельным (рис. 2.83, б. Здесь СУЭ и ИОН с целью упрощения не показаны). В параллельном стабилизаторе используется балластное сопротивление Rб, включаемое последовательно с нагрузкой.

В зависимости от режима работы регулирующего элемента стабилизаторы разделяют на непрерывные и импульсные (ключевые, релейные).

В непрерывных стабилизаторах регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме, а в импульсных — в импульсном.

Рассмотрим типичную принципиальную схему непрерывного стабилизатора (рис. 2.84, а). Эта схема соответствует приведенной выше структурной схеме последовательного стабилизатора. Для того чтобы выполнить наиболее просто анализ этой схемы на основе тех допущений, которые были рассмотрены при изучении операционного усилителя,изобразим эту схему по-другому. При этом цепи питания операционного усилителя для упрощения рисунка изображать не будем. Из схемы (рис. 2.84, б) очевидно, что на элементах R2, R3, DA и VT построен неинвертирующий усилитель на основе ОУ с выходным каскадом в виде эмиттерного повторителя на транзисторе VT, а входным напряжением для него является выходное напряжение параметрического стабилизатора напряжения на элементах R1 и VD. В соответствии с указанными выше допущениями получаем:

uR3= uст, т.е. iR3· R3= uст

uR2 = uR3 – uвых

iR2 = − iR3 = − uст/ R3

Подставляя выражение для iR2 в предыдущее уравнение, получим − uст/ R3· R2= uст – uвых. Следовательно, uвых = uст· ( 1 + R2/ R3)

Последнее выражение в точности повторяет соответствующие выражения для неинвертирующего усилителя (входным напряжением является напряжение uст).

Полезно отметить, что ООС охватывает два каскада — на операционном усилителе и на транзисторе. Рассматриваемая схема является убедительным примером, демонстрирующим преимущество общей отрицательной обратной связи по сравнению с местной.

Основным недостатком стабилизаторов с непрерывным регулированием является невысокий КПД, поскольку значительный расход мощности имеет место в регулирующем элементе, так как через него проходит весь ток нагрузки, а падение напряжения на нем равно разности между входным и выходным напряжениями стабилизатора.

В конце 60-х годов стали выпускать интегральные микросхемы компенсационных стабилизаторов напряжения с непрерывным регулированием (серия К142ЕН). В эту серию входят стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением, с регулируемым выходным напряжением и двухполярным и входным и выходным напряжениями. В тех случаях, когда через нагрузку необходимо пропускать ток, превышающий предельно допустимые значения интегральных стабилизаторов, микросхему дополняют внешними регулирующими транзисторами.

Некоторые параметры интегральных стабилизаторов приведены в табл. 2.1, а вариант подключения к стабилизатору К142ЕН1 внешних элементов — на рис. 2.85. Резистор R предназначен для срабатывания защиты по току, а R1 — для регулирования выходного напряжения. Микросхемы К142УН5, ЕН6, ЕН8 являются функционально законченными стабилизаторами с фиксированным выходным напряжением, но не требуют подключения внешних элементов.

Импульсные стабилизаторы напряжения в настоящее время получили распространение не меньшее, чем непрерывные стабилизаторы.

Благодаря применению ключевого режима работы силовых элементов таких стабилизаторов, даже при значительной разнице в уровнях входных и выходных напряжений можно получить КПД, равный 70 − 80 %, в то время как у непрерывных стабилизаторов он составляет 30 − 50%.

В силовом элементе, работающем в ключевом режиме, средняя за период коммутации мощность, рассеиваемая в нем, значительно меньше, чем в непрерывном стабилизаторе, так как хотя в замкнутом состоянии ток, протекающий через силовой элемент, максимален, однако падение напряжения на нем близко к нулю, а в разомкнутом состоянии ток, протекающий через него, равен нулю, хотя напряжение максимально. Таким образом, в обоих случаях рассеиваемая мощность незначительна и близка к нулю.

Малые потери в силовых элементах приводят к уменьшению или даже исключению охлаждающих радиаторов, что значительно уменьшает массогабаритные показатели. Кроме того, использование импульсного стабилизатора позволяет в ряде случаев исключить из схемы силовой трансформатор, работающий на частоте 50 Гц, что также улучшает показатели стабилизаторов.

К недостаткам импульсных источников питания относят наличие пульсаций выходного напряжения.

Рассмотрим импульсный последовательный стабилизатор напряжения (рис. 2.86). Ключ S периодически включается и выключается схемой управления (СУ) в зависимости от значения напряжения на нагрузке. Напряжение на выходе регулируют, изменяя отношение tвкл / tвыкл, где tвкл, tвыкл — длительности отрезков времени, на которых ключ находится соответственно во включенном и выключенном состояниях. Чем больше это отношение, тем больше напряжение на выходе.

В качестве ключа S часто используют биполярный или полевой транзистор.

Диод обеспечивает протекание тока катушки индуктивности тогда, когда ключ выключен и, следовательно, исключает появление опасных выбросов напряжения на ключе в момент коммутации. LC-фильтр снижает пульсации напряжения на выходе.

Ещё одно интересное видео о стабилизаторах:

pue8.ru

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30