Как выбрать стабилизатор напряжения
Содержание
Содержание
Вместо привычного с детства числа 220 в маркировке современных электроприборов все чаще попадается 230. С недавних пор именно 230 В является стандартным напряжением в России и многих других странах. Впрочем, для большинства электроприборов разницы между 230 и 220 В нет никакой. Стандартом допускаются отклонения напряжения сети на ±10%, т.е. от 207 до 253 В. Производители бытовой техники ориентируются именно на эти показатели.
Однако в реальности напряжение в этих рамках удерживается не всегда. В новых микрорайонах, в деревнях и поселках часто к старой подстанции, рассчитанной на определенную нагрузку, подключается много новых потребителей. Это приводит к падению напряжения до 190 В и даже ниже, что бывает хорошо заметно по горящим в полнакала лампочкам. К сожалению, снижением яркости лампочек проблема не исчерпывается. Возрастают токи в обмотках электродвигателей насосов, холодильников, стиральных машин, посудомоек и пр. Это может привести к выходу двигателя из строя.
Бывает в сети и повышенное напряжение, также довольно частое в загородных домах – иногда подстанции намеренно подстраиваются на выдачу повышенного напряжения, чтобы на удаленных потребителях оно поднялось до нормального. При этом на потребителях, близких к подстанции, оно может быть около 250 В. Если при этом еще и нулевой провод окажется не заземлен, то из-за перекоса фаз напряжение может подняться еще выше – до 260 В и даже больше. Ну и не так уж редки случаи, когда электрики случайно подключают в щитке вместо нулевого провода – еще одну фазу, выдавая потребителям 400 В вместо 230. Повышенное напряжение вредно всем потребителям без исключения, поскольку ведет к увеличению выделения тепла, перегреву деталей, выходу их из строя и даже воспламенению.
Можно защитить все электроприборы в доме, установив во входном щитке реле напряжения, но это не решит проблему полностью – при выходе напряжения за установленные рамки оно просто обесточит потребителей. Чтобы защититься от длительных просадок или повышений напряжения, следует ставить стабилизатор.
Конечно, можно поставить мощный стабилизатор на входе в дом и защитить всю технику скопом, но это будет стоить весьма недешево. Тем более что особой надобности в этом и нет – различные электроприборы по-разному реагируют на повышенное или пониженное напряжение. Вполне возможно, что не всей вашей технике нужна защита стабилизатором.
Защита электроприборов
Холодильники, морозильники и кондиционеры требуют защиты в первую очередь – пониженное напряжение в сети может стать причиной поломки компрессора и дорогостоящего ремонта.
Но еще одна особенность этой техники в том, что многие модели могут выйти из строя при быстром выключении-включении. Дело в том, что при выключении компрессора давление в системе выравнивается в течение некоторого времени (1-3 минуты). Если запустить компрессор раньше, его двигатель будет работать с повышенной нагрузкой (или вообще не сможет запуститься), что может привести к поломке. Современные холодильники и кондиционеры большей частью имеют встроенное реле задержки, но если у вас есть сомнения, или в руководстве указано, что перед повторным пуском следует выждать некоторое время, то стабилизатор обязательно должен иметь функцию задержки запуска минимум на 1 минуту.
Насосы, как погружные, так и поверхностные также требуют защиты от пониженного/повышенного напряжения и им тоже нужна задержка запуска. При пуске двигатель насоса в течение 1-2 секунд потребляет ток, в несколько раз превышающий номинальный. При этом обмотка двигателя нагревается. При обычном пуске излишки тепла снимаются прокачиваемой водой, но если напряжение в сети пропадает и появляется, то пусковые токи длятся дольше, а двигатель не успевает раскрутиться и прокачать воду. Контактирующая с насосом вода перегревается вплоть до закипания, что приводит к поломке насоса и перегоранию обмоток двигателя. Поэтому стабилизатор, защищающий насосы, должен также иметь задержку запуска в 5-10 секунд.
СВЧ-печь не выйдет из строя при падении напряжения, но эффективность её при этом снизится многократно. Если отвезенная на дачу «микроволновка» перестала греть, не спешите везти её в ремонт – возможно, дело в низком напряжении сети. Стабилизатор легко устранит эту проблему.
Электроника (компьютеры, современные телевизоры, аудиотехника), оснащенная импульсными блоками питания, пониженного напряжения не боится. Обычно это указывается в руководстве или прямо на блоке питания: «INPUT: 100-240 V». Так что, если ваша проблема состоит в пониженном напряжении, стабилизатор такой технике не нужен. Другое дело, если оно повышенное – при длительном воздействии напряжения от 240 В и выше, нагрузка (как тепловая, так и электрическая) на электронику БП сильно возрастает, что довольно быстро приводит к выходу его из строя.
Энергосберегающие лампы (как люминесцентные, так и светодиодные) к пониженному напряжению довольно лояльны, а вот повышенного не любят. Если всплески напряжения в вашей сети не редкость, то их лучше защитить стабилизатором. Тем более что потребляют они немного, и одного недорогого стабилизатора мощностью в 300-500 ВА хватит на освещение частного дома.
Нагревательным приборам, лампам накаливания, электрочайникам, утюгам и прочей подобной технике падения напряжения вообще не опасны – у них просто снизится эффективность. Повышенное напряжение может ускорить их износ, но в целом, напряжение, на 10-20% превышающее номинал, для большинства подобных приборов неопасно. Эти приборы можно включать в «проблемную» сеть без стабилизатора. Правда, это не относится ко многим современным моделям, оснащенным сложными электронными устройствами управления.
Определившись с тем, какие приборы следует защитить, следует определиться с характеристиками стабилизатора.
Характеристики стабилизаторов
Тип стабилизатора напряжения
Релейные стабилизаторы напряжения представляют собой трансформатор с несколькими отводами входной или выходной обмотки, коммутируемыми силовыми реле.
При нормальном входном напряжении трансформатор работает как разделительный – не повышая и не понижая напряжение. При выходе входного напряжения за установленные границы, электроника включает соответствующее реле, превращая трансформатор в понижающий или повышающий.
Преимущества релейных стабилизаторов:
– Высокая перегрузочная способность – даже самые простые модели выдерживают 200% перегрузки в течение нескольких секунд. Модели же с мощными силовыми реле, рассчитанные на высокие пусковые токи, выдерживают непродолжительные десятикратные перегрузки.
– Малое время переключения – напряжение полностью стабилизируется через 20-100 мс после выхода его за нормальные границы.
– Ступенчатость регулирования. Трансформатор имеет ограниченное число отводов на обмотке, поэтому изменять напряжение может только ступенчато – по 5, 10, а на недорогих моделях – по 20 вольт на одну ступень регулирования. В целом это для техники неопасно, но на граничных напряжениях частые переключения реле, сопровождающиеся мерцанием ламп накаливания, могут раздражать.
– Шумность. Реле при переключении щелкает довольно громко.
– Износ контактов реле. Основной недостаток этого вида стабилизаторов – опасность прогара или пригара контактов реле. Если в первом случае напряжение на выходе стабилизатора просто пропадет, то второй вариант намного неприятнее. Если пригар случится во время пониженного входного напряжения, то при возврате напряжения в норму, реле останется включенным. Трансформатор продолжит работать, как повышающий и напряжение на выходе станет повышенным! Спокойный за свою электротехнику владелец стабилизатора даже не будет подозревать, что именно в этот момент он сжигает её высоким напряжением. Поэтому не стоит выбирать релейный стабилизатор, если в сети случаются частые перепады напряжения – чем чаще реле срабатывает, тем быстрее снижается его ресурс.
Электромеханические (сервоприводные) стабилизаторы напряжения представляют собой тороидальный трансформатор с передвигающимся над внешней обмоткой токосъемником, контактирующим с обмоткой с помощью угольной щетки. При падении или превышении входного напряжения сервопривод перемещает токосъемник, нормализуя выходное.
Преимущества электромеханических стабилизаторов:
– Высокая перегрузочная способность – 200% перегрузки в течение 4-х секунд.
– Высокая точность регулирования.
– Низкий уровень шума при регулировании.
– Большое время переключения – токосъемник движется по обмоткам довольно медленно. Чем больше перепад напряжения, тем медленнее стабилизатор его отрабатывает. Это может привести к появлению импульсных помех на выходе стабилизатора, вызывающих сбои в работе электротехники.
– Износ токосъемника. Токосъемник желательно периодически смазывать графитовой смазкой. Но даже своевременная смазка не предотвращает полностью износа трущихся деталей.
Инверторный стабилизатор сделан на основе инвертора – ток сначала выпрямляется, потом, с помощью инвертора, вновь преобразуется в переменный.
Это позволяет достичь высокой точности регулирования и позволяет добиться полного отсутствия возмущений на выходе. Благодаря отсутствию движущихся контактов, у них низкий уровень шума, ресурс выше и опасности пригара контактов они лишены.
Недостатки инверторных стабилизаторов:
– Недорогие инверторы дают на выходе не чистую синусоиду, а ступенчатую. Некоторые электронные приборы (измерительные приборы, газовые котлы, аудио- и видеотехника) могут начать сбоить или вообще откажутся работать с такой синусоидой.
– Низкая перегрузочная способность. Допускается перегрузка 25-50% от номинала, в течение 1-4 секунд. Для защиты приборов, имеющих высокий пусковой ток, стабилизатор такого типа потребуется брать с большим запасом по мощности.
Ступенчатые электронные стабилизаторы конструктивно схожи с релейными, однако коммутирование обмоток в них производится не с помощью реле, а с помощью мощных полупроводниковых приборов.
Это позволяет добиться высочайшей скорости регулирования (5-40 мс на переключение) при достаточно низкой цене. Эти стабилизаторы тоже не имеют движущихся контактов, бесшумны и обладают высоким ресурсом.
Но свои недостатки есть и у этого вида стабилизаторов:
– Низкая перегрузочная способность. Допускается перегрузка 20-40% от номинала, и то весьма непродолжительное время.
– Высокая чувствительность к мощным импульсным помехам. Если в сети нередки сильные кратковременные всплески напряжения, прослужит такой стабилизатор недолго.
Необходимая полная выходная мощность стабилизатора рассчитывается исходя из мощностей всех подключенных к нему электроприборов. При подсчете полной мощности следует иметь в виду, что та мощность (в Ваттах), которая приводится в паспорте на электроприбор – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.
Нагревательные приборы и лампы накаливания имеют полную мощность, равную активной. Но некоторые потребители, содержащие в себе электродвигатели или трансформаторы, создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку. Для определения их полной мощности следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте на электроприбор. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:
Но это еще не все – теперь полную мощность каждого потребителя следует помножить на пусковой коэффициент, также взяв его из паспорта или из таблицы. Сумма получившихся чисел (не забываем про 30%) – это пусковая мощность, и перегрузочная способность стабилизатора должна её обеспечивать.
Например, нам следует защитить холодильник мощностью 150 Вт, погружной насос мощностью 500 Вт и линию освещения со светодиодными лампочками суммарной мощностью 500 Вт. Необходимая полная мощность в ВА будет равна:
Суммируем полученные данные и прибавляем 30%. Итого 1857 ВА.
Пусковая мощность будет равна:
Также суммируем, прибавляем 30%, получается 8258 ВА. Таким образом, нам нужен стабилизатор на 3000 ВА, способный выдержать перегрузку в три раза больше (релейный с усиленными реле), либо стабилизатор на 4500 ВА, способный выдержать в два раза больше перегрузки (релейный или электромеханический), либо электронный (ступенчатый или инверторный) на 9000 ВА.
Если такой подбор выглядит слишком сложным, то можно просто сложить активные мощности электроприборов (в Ваттах) и подобрать стабилизатор также по активной выходной мощности. Но такой подбор будет грубее: во-первых, этот метод не учитывает индивидуальных особенностей электроприборов, во-вторых, все производители по-разному рассчитывают зависимость полной и активной мощностей. И здесь также следует быть уверенным, что перегрузочная способность стабилизатора поможет ему выдержать пусковую мощность потребителей.
Разъем для подключения нагрузки может быть в виде клемм, либо в виде розеток. Если стабилизатор планируется использовать для защиты какой-либо линии электропитания (например, осветительной) предпочтительнее разъем в виде клемм.
Если же защищать планируется отдельных потребителей, то удобнее подключать их напрямую в евророзетки (СЕЕ 7), обратите внимание, чтобы количество розеток соответствовало количеству потребителей.
Некоторые стабилизаторы оснащены компьютерными розетками IEC 320 C13 – как правило, эти стабилизаторы предназначены для защиты персональных компьютеров и учитывают низкий коэффициент мощности этого вида техники.
Задержка запуска, как указывалось выше, может потребоваться для защиты некоторых видов техники, не приемлющих частых включений-выключений: холодильников, кондиционеров, насосов и пр.
Варианты выбора стабилизаторов
Для защиты отдельного маломощного потребителя – газового котла или циркуляционного насоса – будет достаточно стабилизатора полной мощностью до 1000 ВА.
Для защиты электроприборов, наиболее сильно подверженных влиянию пониженного или повышенного напряжения, будет достаточно стабилизатора в 3000-6000 ВА.
С защитой всех домашних электроприборов справится мощный стабилизатор.
Для защиты компьютера и периферии удобно использовать специализированный стабилизатор с компьютерными розетками.
Релейные и электромеханические стабилизаторы обладают высокой перегрузочной способностью и хорошо подходят для защиты электроприборов с высокими пусковыми токами.
Как выбрать стабилизатор напряжения в квартиру для бытовой техники
Здесь речь пойдет о стабилизаторах напряжения в квартиру. Если же вы проживаете в частном доме (в коттедже, на даче), то ознакомьтесь лучше вот с этой статьей, так как электрическая сеть в загородной местности все-таки имеет свою специфику.
Прежде чем приступать к выбору конкретной модели, неплохо было бы задать себе вопрос: а нужен ли стабилизатор напряжения в квартире? Может, достаточно сетевого фильтра или реле напряжения?
Так нужен стабилизатор или нет?
Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно померять напряжение в розетке в разное время суток. Особенно в вечернее, когда большинство жителей вашего дома приходят с работы и включают свои чайники, микроволновки и сварочные инверторы.
В соответствии с требованиями Международной электротехнической комиссии IEC 60038:2009 (ГОСТ 29322-2014), напряжение бытовой сети должно лежать в диапазоне 230В±10%. Но так как на данный момент во многих регионах до сих пор действуют устаревшие нормы (220В±10%), то фактически «разрешенным» является интервал 198…253 Вольта.
Для получения достоверной картины необходимо проводить замеры напряжения в течении длительного времени. Измерения обязательно должны попадать во все части суток — утро, день, вечер и ночь. Если есть возможность, лучше пригласить специалиста из компании, проводящей энергоаудит. Он установит специальное оборудование, которое соберет и проанализирует информацию за сутки.
Однако, если результаты наблюдений показали наличие продолжительных периодов, когда напряжение превышает 253В или находится ниже 198В, то проблема действительно существует. Но не следует сразу же отправляться в магазин за стабилизатором.
Во-первых, имеет смысл написать жалобу в вашу местную энергоснабжающую организацию, сославшись на несоответствие напряжения стандартам (ГОСТ 29322-2014).
Во-вторых, конкретно ваша бытовая техника, возможно, совсем не критична к величине питающего напряжения.
Бытовая техника, которой все равно
Примерный перечень оборудования, которое без проблем переносит серьезные отклонения сетевого напряжения, представлен ниже.
Приборы, чувствительные к питающему напряжению
А эта бытовая техника плохо реагирует на колебания напряжения в сети. В запущенных случаях возможен выход из строя.
*под «пониженным напряжением» понимается напряжение 180В или ниже.
Выбор стабилизатора
Если стабилизатор все-таки необходим, то прежде, чем отправляться в магазин следует хотя бы немного изучить матчасть. Не стоит полагаться на слащавых продавцов, которым, по сути, плевать, как оно потом будет работать. Гораздо надежнее будет самому во всем разобраться и сделать осознанный выбор. Ниже представлена вся необходимая информация о том, как выбрать стабилизатор напряжения для квартиры.
Итак, подбор конкретной модели квартирного стабилизатора напряжения можно разбить на три этапа — выбор типа устройства и количества фаз, а также нахождение минимально необходимой мощности. Остановимся на этих этапах подробнее.
Тип стабилизатора
Современные стабилизаторы бывают 4 типов*:
*Раньше, в советские времена, были еще феррорезонансные стабилизаторы, но такую экзотику мы даже не будем рассматривать. Их время безвозвратно прошло.
Электромеханические стабилизаторы всем хороши: недорогие, свет не моргает во время переключения, надежные и простые как три копейки. Но я бы все равно не стал их рекомендовать, т.к. они требуют периодического обслуживания (замена токосъемных щеток), а это дополнительные временнЫе и финансовые затраты. В электродинамических стабилизаторах проблема износа графитовых щеток решена их заменой на износостойкий ролик, но и цена на устройства такого типа существенно возросла.
Стабилизаторы электронного типа, в принципе, годятся для домашнего применения. Быстрые, бесшумные, не требуют никакого оперативного вмешательства. Но, на мой взгляд, пока все-таки дороговаты. Думаю, лучше подождать, пока мощные симисторы существенно подешевеют.
Исходя из своего опыта работы, могу сказать, что наиболее подходящим вариантом для квартирной техники является стабилизатор релейного типа. Качественные реле обеспечивают хорошую наработку на отказ и очень высокую скорость переключения (порядка 20 мс), что ничуть не хуже, чем у электронных стабилизаторов. Несомненный плюс стабилизаторов на реле — полное отсутствие каких-либо искажений входного синуса, что очень ценится аудиофилами и прочими эстетами.
При этом схемотехника релейных стабилизаторов проще, чем у электронных, так как исключаются дополнительные схемы защиты и теплоотвода нежных тиристоров/симисторов. В конечном итоге это положительным образом сказывается на надежности устройства в целом и его цене.
Чтобы не быть голословным, привожу сравнительную стоимость одного киловатта выходного (стабилизированного) напряжения для стабилизаторов разного типа:
| Тип стабилизатора | Стоимость киловатта |
|---|---|
| Релейный | от 850 руб |
| Электромеханический | от 1050 руб |
| Электронный | от 3000 руб |
| Двойного преобразования | от 5000 руб |
Учитывая вышесказанное, вывод очевиден — идеальным вариантом для квартиры является релейный стабилизатор.
Количество фаз
С принципом действия определились, теперь надо решить, сколько должно быть фаз у стабилизатора напряжения 220В для квартиры.
Тут вообще все просто: для бытовой техники однозначно нужен однофазный стабилизатор. В нормальных квартирах просто не бывает трехфазных потребителей.
По правде говоря, в негазифицированных домах иногда можно увидеть большую мощную 4-х конфорочную плиту, рассчитанную на 3-фазное подключение. Под нее в квартиру делают отдельный вводной кабель и монтируют специальную нестандартную розетку на кухне. Но, понятное дело, такую электроплиту нет смысла питать стабилизированным напряжением.
Какая мощность нужна?
Итак, теперь самый главный вопрос: какой мощности покупать стабилизатор в квартиру?
В целом тут все очень индивидуально и зависит от вашей бытовой техники, ее мощности и количества. Если вы хотели бы поставить стабилизатор только на освещение, то хватит каких-нибудь 500-600 Вт. А если есть необходимость запитать через стабилизатор всю квартиру, то тут уже понадобится прибор мощностью 10-15 или даже 20 кВт.
Чтобы не переплачивать за лишние киловатты, придется немного потрудиться и произвести некоторые вычисления.
Алгоритм расчета мощности стабилизатора напряжения в квартиру следующий:
Таблица 1. Приблизительные значения потребляемой мощности для современной бытовой техники.
Стабилизаторы напряжения: как выбрать, на что обратить внимание
Стабилизаторы напряжения поддерживают стабильное напряжение в 220 В на выходе и помогают спасти от поломок бытовую технику, котлы, освещение и пр. от скачков напряжения.
Где пригодится использование стабилизаторов напряжения:
По правилам использования электроприборов ток должен идти с частотой 50 Гц и напряжением 220 В ±10%. Но не секрет, что напряжение в электросети в старых городских домах, в дачных массивах/кооперативах, в деревнях и селах скачет от 140 до 260 вольт. О стабильном показателе в 220 вольт можно даже не мечтать.
От этого портится всё:
— от бытовой техники до энергосберегающих ламп, жизнь которых сокращается в несколько раз от таких прыжков напряжения.
— такое случается и в хорошей городской среде: периоды аварийных ситуаций, в момент перегрузки энергосети в морозы, когда люди включают обогреватели, или при «веерных отключениях» скачки могут быть небезопасны для любого электрооборудования.
Выход только один — купить стабилизатор напряжения.
Что делают стабилизаторы (простым языком)
★ Если у вас упало напряжение, стабилизатор за доли секунды вернет его к 220 В
★ Если наоборот стало выше порогового значения в 240-260 В, то снизит напряжение, чтобы ваша техника не сгорела
★ Стабилизаторы работают в рамках допустимых пределов: большинство в пределах колебаний напряжения140-260 В (некоторые мощные стабилизаторы выводят напряжение с 90 В до 220)
★ Если напряжение слишком низкое или слишком высокое, то стабилизатор обязательно отключится
ВАЖНО ПОНИМАТЬ:
точность работы, т.е. сделать напряжение в 220 В работает в допустимом диапазоне ±3-8 % (в зависимости от модели стабилизатора). Это, кстати, соответствует ГОСТУ, где разрешенная величина ±10%.
Виды стабилизаторов напряжения:
По своей сути чаще всего трехфазные — это просто три однофазных стабилизатора в одном корпусе. Такие стабилизаторы используются уже специалистами-электриками.
Можете использовать их и вы, если знакомы с такими понятиями, как «перекос фазы», «обрыв нуля», «защита от пропадания фазы», «схема «Звезда»»
Как выбрать мощность стабилизатора напряжения?
самый простой способ:
Но на деле не всё так гладко:
Пример расчета планируемой мощности стабилизатора напряжения:
Например, вы подключаете через стабилизатор:
ИТОГО: 1700 + 100 + 500 + 3*60 + 800 = 3280 Вт
Пример такой одновременной работы приборов вполне возможен вечером, когда вы забросили вещи в стирку, кто-то из семьи смотрит телевизор, кто-то сидит за компьютером, а кто-то решил разогреть ужин в микроволновке.
На деле, разумеется, не часто бывает, чтобы одновременно включались все эти приборы в сеть. Поэтому для таких домашних нужд вполне может хватить и стабилизатора на 5 кВт, но в данном случае лучше брать «с запасом».
