Стабілізатори напруги

Класифікація стабілізаторів напруги за принципами роботи:

1. ступінчасті стабілізатори напруги релейного типу
2. стабілізатори напруги електромеханічного типу
3. стабілізатори напруги електронного (симисторного і тиристорного) типу
4. ферорезонансні стабілізатори
5. інверторні стабілізатори напруги з подвійним перетворенням енергії.

Найбільшу популярність в даний час мають релейні, електромеханічні та електронні стабілізатори мережевої напруги.

Стабілізатори напруги релейного типу

Найбільшу популярність в даний час отримали стабілізатори напруги релейного типу.

Основний принцип роботи релейного стабілізатора — ступінчаста комутація необхідного числа обмоток трансформатора за допомогою включення силового реле.

Кількість ступенів регулювання напруги визначається числом встановлених силових реле. Управління комутацією здійснюється за аналогової або цифрової мікропроцесорної технології.

Переваги і недоліки стабілізаторів напруги релейного типу

До переваг релейних стабілізаторів напруги можна віднести: велику швидкість спрацьовування пристрою:

• великий діапазон допустимих вхідних напруг;
• можливість роботи за умови відсутності навантаження;
• стабілізатори релейного типу не вносять спотворень у форму графіка напруги;
• високий рівень корисної дії;
• високу перевантажувальну здатність стабілізатора;
• здатність ефективної роботи стабілізатора напруги в умовах високих реактивних струмів;
• високу надійність роботи, тривалий термін експлуатації.

До недоліків релейних стабілізаторів напруги можна віднести:

• ступінчастий вигляд згладжування напруги;
• наявність шумів спрацьовування реле;
• генерування електричних перешкод (у разі використання в конструкції стабілізатора неякісних силових реле).

Стабілізатори напруги електромеханічного типу

Велику популярність в даний час мають і стабілізатори напруги електромеханічного типу. Така популярність пояснюється більш низькою ціною таких пристроїв при досить високій потужності.

Принцип роботи електромеханічного стабілізатора напруги заснований на комутації необхідного числа обмоток трансформатора шляхом механічного переміщення струмознімачів. Переміщення струмознімачів здійснюється від сервоприводного мотора. Як струмознімачів використовуються графітові щітки або щітки зі спеціальним напиленням.

Переваги і недоліки стабілізаторів напруги електромеханічного типу

До переваг електромеханічних стабілізаторів напруги можна віднести:

• високу точність регулювання значення напруги;
• високу перевантажувальну здатність стабілізатора;
• здатність ефективної роботи стабілізатора напруги в умовах високих реактивних струмів;
• великий діапазон регулювання напруги, можливість роботи з низькими і високими вхідними напругами.

До недоліків електромеханічних стабілізаторів напруги можна віднести:

• низьку швидкість спрацьовування стабілізатора;
• можливість некоректного зниження або підвищення напруги у разі швидких змін значення вхідної напруги;
• низька надійність конструкції стабілізатора і маленький термін експлуатації;
• генерування електричних перешкод при переміщенні рухомого контакту по обмотках трансформатора;
• наявність іскріння, неможливість використання в небезпечних середовищах;
• висока аварійність роботи стабілізатора напруги.

Стабілізатори напруги симисторного або тиристорного типу

В даний час набирають популярність електронні стабілізатори симисторного і тиристорного типу.

Основний принцип роботи симісторних або тиристорних стабілізаторів полягає в ступінчастому перемиканні обмоток трансформатора за допомогою електронних ключів. В якості електронних ключів можуть бути використані силові симістори або тиристори.

Переваги і недоліки стабілізаторів напруги симисторного і тиристорного типу

До переваг електронних (семисторных і тиристорних) стабілізаторів напруги можна віднести:

• високу швидкість стабилизирования напруги;
• високий ступінь захисту навантаження від зовнішніх електричних перешкод;
• великий діапазон регулювання напруги, можливість роботи з низькими і високими вхідними напругами;
• високу здатність роботи в умовах високих реактивних струмів (при якісній захисту електронних ключів);
• відсутність електричних перешкод при роботі пристрою;
• високу надійність пристрою і тривалий термін експлуатації.

До недоліків електронних стабілізаторів напруги можна віднести:

• низьку здатність роботи в умовах високих реактивних струмів (при низькій захисту електронних ключів);
• високу вартість виробу;
• складність в проведенні ремонтних робіт.

Стабілізатори напруги інверторного типу

В даний час мають мале поширення стабілізатори напруги інверторного типу. Однак технічні характеристики таких пристроїв досить унікальні.

Принцип роботи інверторного стабілізатора напруги заснований на подвійному перетворенні енергії. Вхідна напруга на першому етапі перетворюється в постійний струм і накопичується в проміжних ємностях, на другому етапі постійний струм перетвориться в змінний зі стабілізованою напругою і стабілізованої частотою струму.

Переваги і недоліки стабілізаторів напруги інверторного типу

До переваг інверторних стабілізаторів напруги можна віднести:

• високу точність регулювання значення напруги;
• високу швидкість регулювання напруги;
• великий діапазон регулювання напруги, можливість роботи з дуже низькими і високими вхідними напругами;
• можливість стабилизирования частоти вихідного сигналу;
• можливість роботи без навантаження;
• ефективне придушення будь-яких імпульсних і частотних перешкод;
• формування правильного синусоїдального вихідного сигналу.

До недоліків інверторних стабілізаторів напруги можна віднести:

• низький коефіцієнт корисної дії;
• високу вартість виробу;
• складність в проведенні ремонтних робіт.

Стабілізатори напруги феррорезонансного типу

Стабілізатори напруги феррорезонансного або феромагнітного типу були широко поширені двадцять, тридцять років тому, в даний час такі пристрої практично не виробляються.

Основний принцип роботи феррорезонансного стабілізатора напруги заснований на ефекті резонансу напруги в електричному контурі, що складається з трансформатора і конденсатора.

Ферорезонансний стабілізатор напруги включає в себе два дроселі і конденсатор. Один дросель має насичений магнітний сердечник, а другий дросель не має насиченого сердечника. Шляхом підбору характеристик цих дроселів і конденсатора можна змінювати співвідношення вхідного та вихідного напруги. Цей пристрій має досить високу вартість через використання дорогих металомістких комплектуючих.

Переваги і недоліки стабілізаторів напруги феррорезонансного типу

До переваг ферорезонансних і феромагнітних стабілізаторів можна віднести:

• високу швидкість спрацьовування, високу швидкість стабилизирования напруги;
• тривалий термін експлуатації;
• широкий діапазон допустимого вхідного напруги.

К недостаткам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

• высокую металлоёмкость и высокую стоимость устройства;
• значительный уровень шумов в процессе работы устройства;
• значительные искажения в форме графика напряжения выходного сигнала;
• низкий коэффициент полезного действия стабилизатора;
• существенные потери энергии на нагрев устройства;
• недопустимость включения без полезной нагрузки;
• низкая перегрузочная способность.

Выбор необходимого типа стабилизатора напряжения

Выбор типа стабилизатора определяется следующими критериями:

• качество действующего сетевого электропитания;
• требования электрических потребителей к качеству электропитания;
• показатели надёжности стабилизаторов напряжения данного типа;
• стоимость приобретения данного оборудования;
• срок эксплуатации прибора.

Основні переваги та недоліки стабілізаторів напруги зведені у загальну таблицю.

Таблиця параметрів роботи стабілізаторів напруги різних типів

При выборе типа стабилизатора напряжения необходимо подробно изучить параметры существующего сетевого электропитания, изучить требования подключаемых электрических приборов и оборудования, использовать лучшую комбинацию свойств стабилизаторов различных типов.