Инверторный стабилизатор напряжения схема – Инверторный стабилизатор – выбираем вместе, плюсы и минусы этого типа, а также примеры использования дома

Содержание

микросхема, импульсный, интегральный и простой

Содержание статьи:

Стабилизаторы напряжения предотвращают поломки оборудования и бытовой техники от колебания нагрузки. Устройство совместимо с однофазной и трехфазной сетью, подходит для квартиры и частного дома. Схема стабилизатора напряжения может понадобиться при самостоятельном подключении прибора или обустройстве электросети.

Принцип работы стабилизаторов

Различные типы стабилизаторов напряжения

Принцип функционирования зависит от типа оборудования. Для выделения общих моментов целесообразно рассмотреть конструкцию. Прибор состоит из таких элементов:

Система управления. Позволяет отслеживать вольтаж на выходе, доводя его до стабильного показателя 220 В. Оборудование работает с погрешностью 10-15 %.
Автоматический трансформатор. Имеется у релейных, симисторных, сервомоторных модификаций. Повышает или понижает номинал напряжения.

Инвертор. Механизмом из генератора, трансформатора и транзисторов оснащаются инверторные модели. Элементы через первичную обмотку могут пропускать либо выключать ток, формируя напряжение на выходе.
Защитный блок, источник вторичного питания. Имеются у моделей, рассчитанных на 220 Вольт.

Функция байпаса или транзита позволяет стабилизаторам подавать напряжение на выход до момента пресечения установленного предела.

Принцип действия релейных моделей

Релейный аппарат регулирует вольтаж посредством замыкания контактов реле. Контроль параметров осуществляется с помощью микросхемы, элементы которой сравнивают сетевое напряжение с опорным. Если показатели не совпадают, от микросхем стабилизаторов напряжения поступают сигналы на понижение или повышение обмотки.

При дешевизне и компактности релейное оборудование медленно реагирует на скачки напряжения, может кратковременно выключаться, не выдерживает перегрузки.

Погрешность устройств – 5-10 %.

Как работают сервоприводные приборы

Основные узлы сервоприводного аппарата – серводвигатель и автоматический трансформатор. Если напряжение отклонилось от нормы, поступает сигнал на переключение трансформаторных от контроллера к мотору. Сравнение показателей опорного и входного вольтажа осуществляет плата управления.

Сервоприводные стабилизаторы могут регулировать нагрузку трехфазной и однофазной сети. Они отличаются стойкостью, надежностью, исправным функционированием при перегрузке.

Точность приборов – 1 %.

Принцип работы инверторных устройств

Инверторный стабилизатор регулирует напряжение по системе двойного преобразования:

Переменный ток на входе выравнивается, пропускается через конденсаторный фильтр пульсации.

Выпрямленный ток подается к инвертору, трансформируется в переменный и поступает на нагрузку.

Выходное напряжение остается стабильным.

Приборы с инверторами отличаются быстротой реакции, КПД от 90%, бесперебойной и бесшумной работой в диапазоне 115-300 Вольт.

Диапазон регулирования аппарата снижается, если нагрузка увеличивается.

Особенности расчета характеристик

Чтобы установить параметрический аппарат, понадобится вычислить мощность, вольтаж на входе, ток базы транзисторов. К примеру, максимальное напряжение на выходе равняется 14 В, минимальное на выходе – 1,5 В, а максимальный ток – 1 А. Зная параметры, производится расчет:

Входное напряжение. Используется формула Uвх=Uвых+3. Цифра – коэффициент падения напряжения на участке перехода от коллектора к эмиттеру.
Максимальная мощность, которую рассеивает транзистор. Для подбора в пользу большей величины понадобится справочник. Применяются такие формулы:
Pmax = 1.3 (Uвх-Uвых) Imax = 1.3 (17-14) = 3,9 Вт; Pmax = 1.3 (Uвх-Uвых1) Imax = 1.3 (17-1.5) = 20,15 Вт.
Ток транзисторной базы. Расчеты производятся по формуле: Iб max = Imax/h31Э min. Последний показатель равен 25, поэтому 1/25 = 0,04 А.
Параметры балластного тиристора. Применяется формула Rб = (Uвх-Uст)/(Iб max+Iст min )= (17-14)/(0,00133+0,005) = 474 Ом. Iст min – ток стабилизации; Uст – напряжение стабилизации, которое выдает стабилитрон.

Цифры и расчеты предоставлены для резисторов с сопротивлением 1 Ом.

Схема для компенсационного стабилизатора

Компенсационные схемы объясняют подключение с обратной связью. Сами устройства имеют точное напряжение на выходе без привязки к току нагрузки.

Последовательная схема

Компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа

По обозначениям из справочника можно идентифицировать:

регулирующий узел – Р;
источник эталонного номинала напряжения – И;
сравниваемые показатели – ЭС;
усилитель постоянных токов – У.

Для вычисления напряжения на выходе понадобится знать особенности работы устройства. Один транзистор будет регулировать, а второй – стабилизировать. Стабилитрон является источником опорного. Разность мощностей – напряжение на участке между эмиттером и базой.

При подаче коллекторного тока на резистор напряжение падает, имеет обратную полярность для эмиттерного узла. В результате происходит падение коллекторного и эмиттерного токов. Чтобы регулировка была плавной, для линии стабилизатора используется делитель. Ступенчатое регулирование достигается при помощи напряжения опоры стабилитрона.

Параллельная схема

Компенсационный стабилизатор напряжения параллельного типа

Если напряжение отклонилось от номинала, возникает импульс рассогласования. Это разница между показателями выхода и опоры. Поскольку узел регулировки расположен параллельно нагрузке, он усиливает сигнал. Происходит изменение тока на элементе-регуляторе, падение напряжения резистора и сохранение постоянного номинала на выходе.

Схема параметрического стабилизатора

Схема, объясняющая процесс стабилизации опорного напряжения, будет основной для параметрических моделей. Делитель напряжения прибора представляет собой балластный резистор и стабилитрон с параллельным сопротивлением нагрузки. При колебании номинала напряжения питания и токовой нагрузки стабилизируется напряжение.

Если данный показатель возрастает на входе, увеличивается ток, проходящий через стабилитрон и резистор. Благодаря вольт-амперным показателям номинал стабилитрона почти не меняется, как и напряжение сопротивления нагрузки. Все колебания касаются только резистора.

Специфика импульсного устройства

Простой импульсный стабилизатор напряжения

Импульсный аппарат отличается высоким КПД даже в условиях большого диапазона напряжения. Схема устройства включает ключ, энергетический накопитель и цепь управления. Элемент регулировки подключается в режиме импульса. Принцип действия прибора:

От второго коллектора через второй конденсатор к базе подается положительное напряжение обратной связи.
Коллектор №2 открывается после насыщения током от резистора №2.
На переходе от коллектора к эмиттеру насыщение меньше, и он остается открытым.
Усилитель подключается на коллектор №3 через стабилитрон №2.
Подсоединение базы осуществляется к делителю.
Первый стабилитрон управляет открытием/закрытием второго коллектора по сигналу от третьего.

Когда второй стабилитрон открыт, энергия накапливается в дросселе, поступая поле закрытия на нагрузку.

Стабилизаторы на микросхемах

Линейный делитель отличается подачей нестабильного напряжения на вход и снятием стабильного с плеча делителя. Выравнивание осуществляет делительное плечо, поддерживающее постоянное сопротивление. Устройства отличаются простотой конструкции, отсутствием помех в работе. Микросхемы соединяются последовательно или параллельно.

Последовательные стабилизаторы

Последовательный стабилизатор на биополярном транзисторе

Последовательные устройства характеризуются включением элемента регулировки параллельно с нагрузкой. Существует две модификации:

С биполярным транзистором. Не имеет авторегулируемого контура, стабильность напряжения зависит от величины тока и температурных показателей. В качестве токового усилителя используется эмиттерный повторитель или транзистор составного типа.
С контуром авторегулировки. Компенсационный прибор работает по принципу выравнивания выходного и опорного номинала. Часть напряжения на выходе снимается с резистивного делителя, а потом сравнивается при помощи стабилитрона. Контуром регулирования является петля обратной связи со сдвигом по фазе 180 градусов. Стабилизация тока производится резистором или источником питания.

Самые популярные последовательные стабилизаторы – интегральные.

Специфика параллельного стабилизатора

Простой мощный параллельный стабилизатор на транзисторах

Параллельный прибор отличается включением элемента регулировки параллельно подаваемой нагрузке. Стабилитрон используется полупроводникового или газоразрядного типа. Схема востребована для регулирования сложных устройств.

Снижение нестабильного показателя напряжения на входе осуществляется при помощи резистора. Допускается использовать двухполярный автомат с высокими показателями дифференциального сопротивления на отдельном участке.

Особенности приборов с тремя выводами

Стабилизаторы для переменного напряжения отличаются небольшими габаритами, выпускаются в пластиковом или металлическом корпусе. Они оснащаются каналами для входа, заземления и вывода. Конденсаторы прибора для уменьшения пульсаций запаиваются с двух сторон.

Напряжение на выходе составляет около 5 В, на входе – около 10 В, мощность рассеивания – 15 Вт.

Трехвыводные модификации позволяют получить вольтаж нестандартного номинала, необходимое для запитки макетов, маломощных АКБ, при починке или модернизации аппаратуры.

Алгоритм самостоятельной сборки аппарата

Для самостоятельного изготовления целесообразно использовать схему симистора – эффективного прибора. Он выравнивает номинал подаваемого тока при напряжении от 130 до 270 В. Сделать прибор можно на основе печатной платы из фольгированного текстолита. Сборка устройства осуществляется так:

Подготовка магнитопровода и нескольких кабелей.
Создание обмотки из провода диаметром 0,064 мм – понадобится 8669 витков.
Остальные проводники диаметром 0,185 мм нужны для оставшихся обмоток. Количество витков каждой – 522.
Последовательное соединение трансформаторов на 12 В.
Организация 7-ми отводов. Первые 3 изготавливаются из провода диаметром 3 мм, другие – из шин с сечением 18 мм2. Так самодельный аппарат не будет нагреваться.
Установка контроллерной микросхемы на платиновый теплоотвод.
Монтаж симисторов и светодиодов.

Для устройства понадобится прочный корпус, прикрепленный к жесткому каркасу. Самый простой вариант – полимерные или алюминиевые пластины.

Схема подключения стабилизатора

Схема подключения стабилизатора напряжения

Ввод стабилизатора в частный дом выполняется при помощи трехжильного ВВГнг-кабеля, трехпозиционного выключателя и провода ПУГВ. Установка производится до счетчика, в отдельном или распределительном щитке:

Открыть контакты, подняв лицевую крышку.
Пропустить на выход и вход кабель. Фазу входа затянуть на клемме Lin, нулевой (синий) проводник – на клемме Nin, землю – на винтовой зажим с соответствующим обозначением.
При отсутствии земли закрутить эту жилу под винт на корпусе прибора.
Вернуть стабилизированное напряжение в общий щиток. Фаза подводится на выход Lout, ноль – к Nout, земля – к заземлению на входе.
Протестировать схему в режиме без нагрузки.

Для теста отключаются все автоматы, кроме вводного и направленного на стабилизатор.

Стабилизатор, подключенный между сетью и нагрузкой, подходит для частного или дачного дома, квартиры, производства. Прибор защищает оборудование от выхода из строя, устраняет влияние на электролинию перегрузки и коротких замыканий.

strojdvor.ru

инверторный стабилизатор для дома 220в своими руками, частота 50 гц

Для стабилизации силы тока в электросети используется электронное устройство с тиристорными или симисторными ключами. Современные пользователи отдают предпочтение устройству двойного преобразования инверторного типа. Высокоэффективный электронный инвертор подает электроток стабильного напряжения и определенной частоты с допустимым отклонением на 0,5% от заданных параметров.

Конструкция стабилизатора инверторного

Бытовой стабилизатор своими руками собрать несложно, для этого достаточно иметь входные фильтры, выпрямитель и корректор коэффициента входной мощности, конденсаторы, преобразователи и микроконтроллеры. Содержащиеся в конструкции выпрямители и преобразователи построены по схеме биполярного транзистора IGBT с металлическим оксидным полупроводником. Тиристоры в составе выравнивателя напряжения накапливают электрическую энергию, при активации устройства потери тока достигают минимальных показателей.

Инверторный стабилизатор содержит набор компонентов, каждый из которых выполняет определенную функцию. В конструкцию прибора входит:

Блок питания с конденсаторами C 2 и C 5, компаратором DA 1, тепловым электрическим диодом VD 1, трансформатором T 1.
Узел для задержки нагрузки при включении. В его комплектации содержатся резисторы R1-R5, транзисторы VT1-VT3 и конденсатор С1.
Выпрямитель для измерения амплитуды колебания силы тока. В конструкцию устройства входит конденсатор С2, диод VD2, стабилитрон VD2 и делитель R14, R13.
Компаратор с резисторами R15-R39 и компараторами DA3 и DA2.
Логический контроллер DD1.
Усилитель с транзистором VT4 и токоограничивающим резистором R40.
Светодиод индикаторный HL1-HL9.
Оптронные ключи.
Автоматический предохранитель QF1.
Трансформатор T 2.

Характеристики стабилизатора тока

Бытовой выпрямитель электротока, своими руками который можно собрать в частной мастерской, выравнивает ток при условии подачи тока 130−270 V. Аппарат не реагирует на частоту колебания электричества, поступающего из центральной линии электропередачи. К приспособлению можно подключать электроприборы общей мощностью до 6 кВт.

Электронный выравниватель напряжения в автоматическом режиме переключает нагрузки в течение 10 мсек. Принцип работы устройства заключается в осуществлении двух процессов:

Преобразование переменного сетевого тока в потребительский постоянный.
Преобразование потребительского постоянного тока в сетевой переменный.

При выполнении первого процесса инверторные стабилизаторы напряжения для дома осуществляют выпрямление и коррекцию коэффициента напряжения. Процессы выравнивания осуществляются в момент входа переменного тока в частотный фильтр стабилизатора. На выходе потребитель получает постоянный ток синусоидальной формы. Положительным фактором выпрямителя является создание тока с высокими коэффициентами мощности и накопление его в конденсаторах.

Инверторный стабилизатор напряжения для дома в конечном результате выдают электрический ток напряжением 220 В с частотой колебания 50 гц. Отличительным свойством инвертора является наличие в конструкции кварцевого генератора, обеспечивающего высокую точность преобразования исходного материала с помощью микроконтроллера. Благодаря двум взаимозаменяемым процессам выравнивания электротока инвертор, или стабилизатор двойного преобразования, имеет более высокие показатели по сравнению с приборами релейного, электромеханического и симисторного типа.

Свойства электронного стабилизатора

Автоматический стабилизатор напряжения с двойным преобразованием обладает высоким потенциалом, эффективность процесса выравнивания тока заключается в отсутствии реле и других подвижных компонентов. Важным элементом конструкции является конденсатор, в задачу которого входит нивелирование перепадов силы входящего тока. Двойной преобразователь не позволяет изменяться выходному электропитанию от перепада в электрической сети.

В процессе сборки стабилизатора напряжения своими руками следует учесть рабочий процесс бытового устройства при входном возбуждении 130 V. Логическая величина фиксируется компенсаторами прибора, открытый транзистор VT 4 включает сигнальный светодиод, свидетельствующий о том, что стабилизатор не выполняет свою задачу из-за отсутствия нагрузки.

Когда сила тока колеблется в пределах 130−150 В, характеристики инверторного стабилизатора напряжения штиль падает, система открывает транзистор VT 5, включает второй сигнальный светодиод, оптосимистор U1.2 и симистор VS2. Рабочая нагрузка передается на обмотку верхнего вывода трансформатора T 2.

Собранный в домашних условиях инверторный стабилизатор штиль способен передавать напряжение 220 В и переключать соединение с обмоткой второго трансформатора при скачке напряжения в сети от 190 до 250 В. Основным элементом инверторного стабилизатора штиль является печатная плата 115×90 мм из стеклотекстолита с односторонним покрытием фольгой.

Достоинства бытового выпрямителя

По конструкции и принципу действия стабилизатор с двойным преобразованием имеет ряд положительных свойств. Бытовой инвертор обладает следующими качествами, влияющими на производительность прибора:

Расширенный показатель входного напряжения в пределах 115−300.
Стабилизация выходного напряжения до 220 V в случае резкого скачка ток.
Низкий порог шума при работе прибора.
Компактные габариты корпуса и небольшая масса.
Фильтрация высокочастотных помех и выбросов.
КПД > 90%.
Низкая точность нормализации входного напряжения.
Оперативное регулирование силы электротока.
Неприхотливость к обслуживанию и условию эксплуатации.

Недостатки стабилизирующего устройства

Наряду с достоинствами, электронный инверторный стабилизатор напряжения штиль обладает существенными недостатками. Среди комплекса отрицательных свойств наиболее важными считается:

Высокая стоимость.
Снижение диапазона входного напряжения.
Чувствительность к перепадам напряжения в сети.

Условия работы прибора

В процессе преобразования тока необходимо защитить прибор от влаги, пыли, перегрева и механических повреждений. Устройство нельзя включать в работу, если в корпусе возникло образование конденсата от перепада температуры окружающей среды, для защиты стабилизатора от короткого замыкания необходимо дождаться полного испарения влаги с внутренних элементов оборудования.

Сделанный выпрямитель тока, изготовленный своими руками в частной мастерской, может эксплуатироваться только в сухих помещениях, где отсутствуют грызуны, насекомые, взрывоопасные и горючие материалы. Для стабилизации частоты колебания тока прибор должен устанавливаться на открытом пространстве, на расстоянии не менее 50 мм от стены, использоваться нулевой или фазный кабель.

obrabotkametalla.info

Схема стабилизатора напряжения 220в для дома. Особенности инверторных стабилизаторов напряжения

Пожалуй, любой человек, знакомый с электротехникой знает, как напряжение и сила тока влияют на работу и долговечность электрических приборов. В качестве примера можно вспомнить «скачки напряжения», когда из-за них работающий прибор внезапно выходит из строя. Чтобы избежать подобных неприятностей, рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения.

На рынке подобных изделий существует две наиболее интересные разновидности: электронные и инверторные стабилизаторы напряжения. Многие предпочитают использовать первый вариант, однако далеко не все знают, что инверторные изделия намного эффективнее справляются со своей задачей.

Описание и строение инверторного стабилизатора

Как понятно из вышесказанного, стабилизаторы предназначены для «выравнивания» перепадов напряжения. Тем не менее определённые разновидности данных изделий справляются со своей работой лучше, чем другие. В эту группу как раз и относятся инверторные модели, которых ещё называют стабилизаторами с двойным преобразованием. Это значит, что в устройстве имеется двойной фильтр , благодаря которому отклонения выходного тока от нормы будут незначительными (около 0,5 %).

Такое преимущество достигается за счёт специфического строения, а также довольно интересного принципа работы. Так, классический инвертный стабилизатор имеет:

Несколько входных фильтров.
Выпрямитель напряжения.
Корректор мощности.
Несколько конденсаторов.
Преобразователь постоянного напряжения.
Микроконтроллер.

Однако стоит отметить, что преобразователи и выпрямители напряжения – это и есть инверторы , изготовленные на основе транзисторов IGBT. Благодаря им, происходит преобразование высоких значений тока в норму. При этом потери энергии очень и очень маленькие.

Принцип работы инверторного устройства

Благодаря специфическому строению, преобразование тока осуществляется в 3 этапа.

Переменный ток преобразуется в постоянный.
Электричество проходит через всё устройство.
На выходе ток снова становится переменным.

Теперь стоит описать данный процесс более подробно.

Переменный ток попадает в устройство.
Входное электричество проходит через частотный фильтр.
Корректор и выпрямитель преобразует ток в постоянный.
Благодаря тому, что форма тока становится синусоидальной , получается высокий коэффициент мощности (обычно он равен 100%).
Происходит накопление тока в конденсаторах.
Электричество поступает к инвертору и кварцевому генератору , которые преобразуют ток в переменный и проводят его «сглаживание».
На выходе напряжение тока снижается до 220 В, а частота до 50 Гц.

Преимущества и недостатки

Как и любые другие изделия, инверторные стабилизаторы не лишены плюсов и минусов. Сравнение данных разновидностей будет проводиться с их «конкурентами», например, электронными устройствами.

Положительные стороны

У инверторных стабилизаторов имеется ряд ощутимых преимуществ:

Отрицательные моменты

Тем не менее эти замечательные устройства не лишены ряда недостатков:

Наиболее существенный минус данных изделий – это цена. В сравнении с другими разновидностями, инверторные агрегаты стоят намного дороже.
Сужение диапазона значений входного электричества. Чем больше подключено устройств, тем хуже стабилизатор обрабатывает входящее напряжение.
Относительная новизна. Как было сказано выше, многие предпочитают использовать проверенные электрические стабилизаторы, поэтому на инверторные разновидности обращают внимание в последнюю очередь.

Безусловно, такие дорогостоящие изделия требуют определённого ухода. Поэтому тем, кто недавно приобрёл инверторные стабилизаторы, рекомендуется запомнить несколько советов по использованию.

Исследовав источники и ряд сайтов в Интернете, я упростил стабилизатор переменного напряжения, описанный в статье . Число микросхем удалось сократить до четырёх, число оптосимисторных ключей — до шести. Принцип действия стабилизатора такой же, как у прототипа .

Основные технические характеристики стабилизатора напряжения:

Входное напряжение, В …..135…270
Выходное напряжение, В. . . .197…242
Максимальная мощность нагрузки, кВт ………………5
Время переключения или отключения нагрузки,мс …….10

Схема предлагаемого стабилизатора показана на рисунке. Устройство состоит из силового модуля и блока управления. Силовой модуль содержит мощный автотрансформатор Т2 и шесть ключей переменного тока, обведённых на схеме штрихпунктирной линией.

Остальные детали образуют блок управления. Он содержит семь пороговых устройств: I – DA2.1 R5 R11 R17, II -DA2.2 R6 R12 R18, III — DA2.3 R7 R13 R19, IV — DA2.4 R8 R14 R20, V — DA3.1 R9 R15 R21, VI — DA3.2 R10 R16 R22, VII -DA3.3 R23. На одном из выходов дешифратора DD2 присутствует напряжение высокого уровня, которое вызывает включение соответствующего светодиода (одного из HL1 — HL8).

Мощный автотрансформатор Т2 включён иначе, чем в прототипе. Напряжение сети подаётся на один из отводов обмотки или на обмотку целиком через один из симисторов VS1—VS6, а нагрузка подключена к одному и тому же отводу. При таком включении расходуется меньше провода на обмотку автотрансформатора.

Напряжение обмотки II трансформатора Т1 выпрямляют диоды VD1, VD2 и сглаживает конденсатор С1. Выпрямленное напряжение пропорционально входному. Оно используется как для питания блока управления, так и для измерения входного напряжения сети. С этой целью оно подаётся на делитель R1—R3. С движка подстроечного резистора R2 поступает на неинвертирующие входы операционных усилителей D

issyk.ru

Виды стабилизаторов напряжения. Их схемы, принцип работы, плюсы и минусы

13.04.2018

В настоящее время возрастает спрос на стабилизаторы напряжения. Это связано как с активным использованием этих электроприборов во всех сферах жизнедеятельности современного человека, так и с периодически возникающими в сетях проблемами с качеством электроэнергии.

Специализированные магазины и интернет-сайты предлагают большой выбор стабилизаторов отечественного и зарубежного производства, удовлетворяющих практически любые запросы покупателей. Однако следует понимать, что каждый стабилизатор, несмотря на его мощность и стоимость, построен по типовой схеме (топологии), в основе которой – определённый физический принцип стабилизации электрической энергии. Всего таких топологий пять:

феррорезонансная;
электромеханическая;
релейная;
полупроводниковая;
инверторная.

Практически все виды стабилизаторов напряжения имеют свои преимущества и недостатки, которые в основном обусловлены схемой их построения. Основные параметры устройств каждого типа требуют пристального изучения, так как именно от их значений зависит эффективность работы выбранной модели стабилизатора с различной современной аппаратурой.

Феррорезонансные стабилизаторы

Феррорезонансный стабилизатор

Это первые стабилизаторы, получившие широкое распространение в нашей стране. Начало их массового использования в 50-60-х годах ХХ века связано с появлением ламповых телевизоров и прочей бытовой техники, требующей защиты от сетевых колебаний.

Устройство и принцип работы. Стабилизаторы такого типа отличаются от большинства более современных моделей простотой электронной схемы и отсутствием автотрансформатора. Они понижают или повышают значение напряжения за счёт эффекта феррорезонанса – электромагнитного взаимодействия между двумя дросселями один из которых имеет ненасыщенный сердечник (входной), а второй насыщенный (выходной).

Преимущества. Феррорезонансные стабилизаторы не имеют склонных к поломкам подвижных компонентов, что обеспечивает их надёжность и большой ресурс безотказной работы – некоторые изделия советского производства до сих пор находятся в обиходе и исправно выполняют свою работу. Другие преимущества данной топологии:

надёжность и большой ресурс безотказной работы благодаря отсутствию склонных к поломкам подвижных компонентов;
высокая точность выходного напряжения за счёт плавного, безразрывного регулирования сетевого сигнала;
устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды;
быстродействие.

Недостатки. Отвечающее современному уровню комфорта бытовое использование феррорезонансных стабилизаторов осложняется рядом свойственных им недостатков:

шумность работы – гул от встроенных трансформаторов ощущается даже через стену;
повышенное тепловыделение;
большой вес и крупные габариты;
малый диапазон регулируемого входного напряжения – более узкий, чем предельные значения отклонений, встречающихся в отечественных сетях;
невысокий КПД вследствие значительных потерь энергии на нагрев;
неспособность работать при перегрузках и на холостом ходу;
искажения синусоиды.

Стоить отметить, что все указанные недостатки характерны в первую очередь для классических феррорезонансных стабилизаторов первых поколений, в устройствах нового образца они максимально снижены или полностью исключены. Существенный минус современных моделей этой топологии – это их высокая цена, превышающая не только стоимость изделий других типов, но и on-line ИБП соответствующей мощности.

Применение. Несмотря на серьезные сдвиги в разработке более производительных, мощных и надежных преобразователей напряжения, устаревшие феррорезонансные стабилизаторы все еще пользуются спросом при работе с неприхотливой техникой такого же старого поколения. Приборы этой группы – не самый удачный вариант для бытового пользования по причине высокого уровня шумов и громоздкости конструкции, однако вполне могут быть использованы в подсобных помещениях или на загородных усадьбах при плюсовых температурах.

Электромеханические стабилизаторы

Электромеханический стабилизатор

Устройство и принцип работы. Стабилизаторы данного типа появились практически одновременно с феррорезонансными, но имеют отличные от них конструкцию и принцип работы. Главные элементы любого устройства данной топологии – автотрансформатор и подвижный токосъёмный контакт, выполненный в виде ролика, ползунка или щетки. Указанный контакт перемещается по обмотке трансформатора, вследствие чего происходит плавное увеличение или уменьшение коэффициента трансформации и соответствующее изменение (коррекция) поступающего из сети напряжения. Первые электромеханические стабилизаторы имели ручную регулировку – специальный бегунок передвигался по катушке и отключал или подключал витки до количества, необходимого для достижения номинального значения выходного напряжения. В современных устройствах этот процесс автоматизирован: плата управления анализирует входной ток и в случае отклонения его параметров сигнализирует сервоприводу, перекатывающему коммутационный контакт на сегмент тороидальной обмотки автотрансформатора с напряжением, максимально приближенным к номинальному.

Рисунок 1 – Схема электромеханического стабилизатора напряжения

Преимущества. Основное достоинство электромеханического принципа стабилизации напряжения – непрерывное регулирование с высокой точностью и без искажения синусоидальной формы сигнала. Также ключевым преимуществом является самая низкая стоимость электромеханических стабилизаторов на отечественном рынке.

Недостатки. Эти устройства имеют и ряд существенных недостатков, делающих их не самым оптимальным решением для защиты многих видов нагрузки, а именно:

низкое (за исключением некоторых моделей) быстродействие – скорость реакции на изменение входного сигнала ограничивается временем, требуемым сервоприводу для срабатывания;
возникновение кратковременных скачков выходного напряжения при резких перепадах входного, что пагубно влияет на чувствительные электронные компоненты защищаемого оборудования и осложняет применение в сетях с сильными перепадами напряжения;
низкое качество фильтрации входных электромагнитных помех и трансляция возмущающего воздействия на выход устройства;
низкая надежность из-за механически движущихся деталей, что значительно сокращает срок эксплуатации устройства, из-за чего именно этот тип стабилизаторов чаще всего выходит из строя.

Дополнительные неудобства при эксплуатации электромеханических стабилизаторов в домашних условиях создают:

повышенный уровень шума и возможное искрение при работе – следствие движения сервопривода по виткам катушки;
громоздкая конструкция, большое количество механических узлов и деталей, и, соответственно, большой вес;
необходимость периодического обслуживания подверженного износу узла механического контакта, надёжность которого снижается пропорционально числу срабатываний.

Кроме того, приборы этой группы могут давать сбои при длительном использовании в условиях отрицательной температуры – такому оборудованию комфортнее в отапливаемых помещениях.

Применение. Перечисленные недостатки обуславливают ограниченную сферу применения электромеханических стабилизаторов – они все еще востребованы в сетях без молниеносных скачков напряжения. Разумеется, такие устройства не подходят для бытового использования в домашних условиях, но вполне удачно используются в качестве временной стабилизации напряжения в подсобном хозяйстве, гаражах, небольших мастерских – там, где снижение температуры незначительно. Хотя рассматриваемый тип преобразователей постепенно уходит в прошлое и уступает место более современным конструкциям на релейной и тиристорной основе.

Релейные стабилизаторы

Релейный стабилизатор

Устройство и принцип работы. Приборы этой топологии относятся к электронным устройствам, действие которых построено на базе дискретного (ступенчатого) принципа стабилизации электроэнергии. Он заключается в автоматическом переключении обмоток автотрансформатора и выбора той, напряжение на которой максимально близко к номинальному. Коммутация необходимых для повышения или снижения входного напряжения контуров происходит благодаря срабатыванию силовых электронных реле (отсюда и название данной разновидности стабилизаторов). Управление процессом осуществляет специальный блок. Он контролирует характеристики сетевого напряжения и при их отклонении от установленного значения включает в работу ту или иную ступень стабилизации (количество ступеней соответствует числу установленных реле).

Рисунок 2 – Схема релейного стабилизатора напряжения

Преимущества. Основное преимущество этих устройств перед электромеханическими аппаратами устаревших конструкций – повышенная скорость срабатывания (не более 10-20 мс). Кроме того, релейные стабилизаторы обладают простейшей структурой, в которой исключены сложные узлы и дорогостоящие компоненты, что упрощает их техническое обслуживание и ремонт. Ремонтные работы, как и сами приборы, отличаются низкой стоимостью. Релейные стабилизаторы не боятся перегрузок, чем и обусловлен их длительный срок эксплуатации. Также этот тип устройств выделяется сравнительно небольшими габаритами и малым весом. Они не требуют дополнительного охлаждения и отлично справляются со своими функциями в условиях отрицательных температур.

Недостатки. Главный недостаток релейных стабилизаторов напряжения – дискретное (неплавное) регулирование. Он обусловлен принципом работы и проявляется в виде мигания электрических ламп при переключении ступеней стабилизации. Cтупенчатая корректировка напряжения также:

снижает точность стабилизации (может достигать 10%), при этом рост быстродействия релейных устройств неминуемо повышает погрешность в их работе;
способствует трансляции искажений сетевой синусоиды на выход устройства.

Релейная топология сохраняет и ряд минусов присущих электромеханическим изделиям:

работа стабилизатора не бесшумна – срабатывание сопровождается звуковым эффектом подобным щелчку;
реле подвержены механическому износу, в меньшей степени чем элементы сервопривода, но тенденция к ухудшению качества работы с увеличением срока эксплуатации сохраняется.

Применение. Релейные стабилизаторы подходят для защиты маломощных приборов в сетях, характеризующихся небольшими колебаниями напряжения. Вышеперечисленные недостатки говорят о недостаточном соответствии приборов этой группы требованиям по защите современной электроники, чувствительной к малейшим отклонениям питающего напряжения.

Тиристорные стабилизаторы

Тиристорный стабилизатор

Устройство и принцип работы. Данные устройства можно рассматривать как результат развития и усовершенствования дискретного принципа стабилизации. Их конструкция и принцип работы схожи с аппаратами релейной топологии. Главное различие состоит в том, что переключение обмоток автотрансформатора выполняют не реле, а полупроводниковые силовые ключи – тиристоры, увеличивающие точность стабилизации и делающие работу устройства практически бесшумной.

Преимущества. Исполнительные блоки на базе полупроводниковых элементов не имеют механических деталей и обеспечивают минимальное время реакции на изменение входного напряжения (однако некоторая задержка всё-таки сохраняется). Кроме бесшумной работы, быстродействия и увеличенной (относительно релейных моделей) точности стабилизации тиристорные стабилизаторы обладают следующими преимуществами:

долговечность и надежность – полупроводниковые компоненты не подвержены механическому износу и имеют большой рабочий ресурс;
широкий диапазон сетевого напряжения – возможна работа с большинством предельных отклонений;
отсутствие генерации электромагнитных помех при работе;
устойчивость к низким и высоким температурам окружающей среды;
скромные габариты и небольшой вес;
высокий КПД – отсутствие обмоток, реле и движимых элементов снижает уровень собственного энергопотребления.

Недостатки. Применение тиристорных ключей не способно полностью исключить основной недостаток дискретного принципа работы – ступенчатые скачки напряжения. Они неминуемо возникают при переключении трансформаторных обмоток и снижают точность стабилизации, повышение которой, как и в релейных моделях, негативно влияет на быстродействие устройства. Даже самые современные стабилизаторы на полупроводниковых элементах не гарантируют безразрывное электропитание и сигнал идеальной синусоидальной формы. Определённые проблемы могут возникнуть, например, при работе с профессиональным аудио-видео оборудованием – помехи создаваемые при ступенчатом переключении отрицательно скажутся на качестве картинки и звука. Ещё один минус тиристорных стабилизаторов – чувствительность к перегрузкам, которые могут привести к выходу из строя электронных ключей и дорогостоящему ремонту.

Рисунок 3 – Схема электронного стабилизатора напряжения

Симисторные стабилизаторы

Симисторный стабилизатор

Поскольку симисторы являются одним из типов тиристоров, то и принцип работы стабилизаторов на их базе существенно не различаются. Разница заключается в том, что в отличие от тиристоров, симисторы способны пропускать ток в обоих направлениях, поэтому нет необходимости в параллельно-встречном подключении двух тиристоров. Также при подключении индуктивной нагрузки симисторы более уязвимы для скачков напряжения, нежели тиристоры, и требуют дополнительной защиты. Хотя этот недостаток компенсируется тем, что в симисторных устройствах применяется более простая электронная схема.

В целом же симисторные стабилизаторы обладают теми же преимуществами, что и тиристорные:

низкий уровень шума при работе;
быстрое реагирование на сетевые изменения, скорость составляет 10-20 мс;
высокий уровень КПД, достигающий 98%, что выделяет их среди конкурентов более старых поколений;
устойчивость к перегрузкам – например, тиристорные стабилизаторы способны проработать до 12 часов при перегрузке в 20%;
долговечность прибора при работе на износ, но в то же время дорогостоящий ремонт в случае выхода из строя одного из компонентов;
способность выдерживать температурные перепады, но уязвимость для повышенных уровней влажности.

Также устройства не лишены некоторых недостатков:

низкая точность регулирования, обусловленная ступенчатой стабилизацией;
более габаритная конструкция, по сравнению с тиристорными стабилизаторами;
высокая стоимость в сравнении с релейными моделями.

Подводя итог по тиристорным и симисторным моделям следует уточнить, что по параметрам они не намного превосходят релейные стабилизаторы, хотя их стоимость выше и в случае возникновения неисправности замена электронных компонентов обойдется дороже. Тем не менее, такие приборы пользуются спросом и в домашних условиях, и на даче, поскольку неприхотливы к окружающей среде и в то же время не создают шума. Однако крайне не рекомендуется подключать высокоточное оборудование к тиристорным/симисторным стабилизаторам.

Инверторные стабилизаторы

Современные инверторные стабилизаторы Штиль серии “Инстаб”

Это наиболее «молодой» вид стабилизаторов – серийное производство начато в конце 2000-х годов. Инновационная конструкция и характеристики, недоступные для моделей других топологий, делают данные устройства прорывом в стабилизации электрической энергии.

Устройство и принцип работы. Принцип действия данных устройств схож с on-line ИБП и построен на базе прогрессивной технологии двойного преобразования энергии. Сначала выпрямитель превращает входное переменное напряжение в постоянное, которое затем накапливается в промежуточных конденсаторах и подаётся на инвертор, осуществляющий обратное преобразование в переменное стабилизированное выходное напряжение. Инверторные стабилизаторы кардинально отличаются от релейных, тиристорных и электромеханических по внутреннему строению. В частности, в них отсутствует автотрансформатор и любые подвижные элементы, в том числе и реле. Соответственно, стабилизаторы двойного преобразования избавлены от недостатков, присущих трансформаторным моделям.

Преимущества. Алгоритм работы этой группы устройств исключает трансляцию любого внешнего возмущающего воздействия на выход, что обеспечивает полную защиту от большинства проблем электроснабжения и гарантирует питание нагрузки напряжением идеальной синусоидальной формы со значением максимально приближенным к номинальному (точность ±2%). Кроме того, инверторная топология устраняет все недостатки характерные другим принципам стабилизации электрической энергии и обеспечивает моделям, реализованным на её базе, уникальное быстродействие – стабилизатор реагирует на изменение входного сигнала мгновенно, без задержек во времени (0 мс)!

Другие важные преимущества инверторных стабилизаторов:

максимально широкие границы рабочего сетевого напряжения – от 90 до 310 В, при этом идеальная синусоидальная форма выходного сигнала сохраняется во всем указанном диапазоне;
непрерывное бесступенчатое регулирование напряжения – исключает ряд неприятных эффектов, связанных с переключением порогов стабилизации в электронных (релейных и полупроводниковых) моделях;
отсутствие автотрансформатора и подвижных механических контактов – повышает ресурс работы и снижает массу изделия;
наличие входного и выходного фильтров высоких частот – эффективно подавляют возникающие помехи (присутствуют не во всех моделях, характерны в частности для продукции ГК «Штиль» – ведущего производителя инверторных стабилизаторов).

Возникает закономерный вопрос – есть ли недостатки у инверторных устройств? Единственным и в то же время спорным недостатком является более высокая цена. Но учитывая технические требования современной бытовой техники и одновременно сохраняющуюся тенденцию перепадов сетевого напряжения, инверторные стабилизаторы сегодня являются самым экономически оправданным вариантом для постоянного пользования как в частных домах и загородных коттеджах, так и на промышленных объектах. Они гарантируют устойчивое, корректное функционирование дорогостоящей бытовой техники и чувствительных электронных устройств при любом качестве питающей электросети.

Рисунок 4 – Схема инверторного стабилизатора напряжения

Подробнее по этой теме читайте ниже:

Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль». Модельный ряд.

Технические преимущества инверторных стабилизаторов «Штиль»

www.shtyl.ru

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы со ступенчатым регулированием

Принцип работы

Основные детали стабилизаторов этого типа – автотрансформатор состоящий из нескольких обмоток и устройство коммутации, которое переключает эти обмотки.

На входе устройства находится электронная плата, которая анализирует сетевое напряжение и управляет переключателями, которые подают напряжение на выход от соответствующего вывода обмотки автотрансформатора.

Количество обмоток и , соответственно, ступеней может варьироваться от 4 до 9. Чем больше ступеней, тем точнее регулируется напряжение.

Быстродействие ступенчатых СН достигает 5-7 мсек.

Переключателями могут служить:

электромеханические реле
тиристоры, симисторы

Преимущество реле – отсутствие искажения формы напряжения, недостаток – ограниченная долговечность

Преимущества электронных переключателей – долговечность, недостатки – искажение формы напряжения, чувствительность к помехам в сети.

Недостатки

Так как СН этого типа регулируют напряжение ступенями, то на его выходе напряжение колеблется в определённых пределах, например, для стабилизатора с напряжение 220 В+/- 8% на выходе получим 203-237 В.

Это хорошо видно на графике:

Это основной недостаток ступенчатых ступенчатых преобразователей.

Основные преимущества:

небольшой размер
невысокая стоимость
возможность работы с перегрузкой
широкий диапазон входного напряжения
практически бесшумная работа

Все эти достоинства оценили потребители, и сейчас большинство пользуется именно этими ПН.

Схема ступенчатого стабилизатора

Схема релейного стабилизатора:

Схема тиристорного (симисторного) стабилизатора

Для увеличения точности регулирования напряжения применяют двухкаскадные схемы – первая грубая регулировка и второй каскад – для увеличения точности.

Вот как выглядит такой стабилизатор внутри:

Электромеханические стабилизаторы напряжения (сервоприводные)

Принцип работы

Главные детали в данных стабилизаторах – автотрансформатор и электромеханический переключатель, сервопривод.

Сервопривод представляет из себя бегунок, который движется по по виткам трансформатора и снимает с них нужное напряжение.

Недостатки

низкая надёжность
небольшой срок службы
низкая скорость реакции на изменение напряжения
шум при переключении

В качестве съёмного бегунка используют угольные щётки, поэтому срок службы и надёжность оставляют желать лучшего.

Во время работы слышен характерны звук искрения в щёточном механизме.

Скорость реакции примерно, 1 с на 10% изменения напряжения от номинала, поэтому при больших и резких скачках, например, работе сварочного аппарата, данный тип СН не сможет корректно стабилизировать напряжение.

Основные неисправности механических СН – залипание сервоприводного механизма и истирание бегунка-щётки.

Преимущества

низкая стоимость
точность регулирования
не вносит искажений на выходе

Сервоприводный двигатель отрабатывает колебания напряжения, с точностью 2-3%.

А стоимость из-за простоты конструкции невысокая, и такие стабилизаторы доступны по цене.

Стоит отметить, что сейчас появились роликовые механические СН, в которых вместо угольной щётки используется подвижный ролик – долговечность и надёжность таких стабилизаторов на порядок выше.

Схема электромеханического стабилизатора

Схема бегункового механизма:

Фото сервопривода в электромеханическом СН:

Инверторные стабилизаторы.

Ещё их называют стабилизаторы с двойным преобразованием или “онлайн стабилизаторы”

Принцип работы

СН этого типа преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, после чего из постоянного формируют переменное со стабильными параметрами частоты, уровня и формы.

Таким образом параметры выходного напряжения не зависят от параметров входного.

Схема инверторного стабилизатора

ВФ – входные фильтры

ККМ – корректор коэффициента мощности

ИНВ – преобразователь постоянного напряжения в переменное

ВИП – вторичный источник питания

МК – микроконтроллер, управляющий работой всей схемы

Преимущества инверторных стабилизаторов

широкий диапазон входного напряжения
стабильные параметры выходного напряжения
бесшумность
небольшие габариты и вес
фильтрация помех и высокочастотных выбросов из сети
высокий КПД
защита по превышению тока в нагрузке

Инверторы способны работать от 100 В! При этом имеется снижение отдаваемой мощности (до 50%). Но это всё равно отличный показатель по сравнению с другими типами СН. Верхний предел доходит до 300 В.

При этом форма выходного сигнала – чистая синусоида, со стабильной частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Эти параметры не зависят от параметров входного сигнала, а задаются внутренним генератором. Стабильность держится в пределах +/- 05-1%.

Преобразователи способны работать с небольшой перегрузкой – до 120%. При увеличении мощности нагрузки стабилизатор плавно ограничивает ток, не давая выходить мощности за опасные пределы. Также есть защиты от скачков напряжения и перегрева самого прибора.

Современный уровень развития электроники позволяет разместить довольно мощные стабилизаторы в небольшом корпусе, сравнительно маленького веса.

КПД, благодаря современной элементной базе и наличию встроенного корректора коэффициента мощности переваливает за 90 %.

Очень часто такие преобразователи совмещают с аккумуляторными батареями, получая ИБП – источник бесперебойного питания или UPS. Это позволяет питать потребителей электроэнергии даже при полном отключении электричества.

Недостатки инверторного стабилизатора

Недостатком таких СН является цена. Но всё равно их используют всё чаще. А стоимость данных приборов будет снижаться по мере развития электроники и элементной базы для неё.

masterxoloda.ru

Принцип работы инверторного стабилизатора напряжения

Резкие и значительные перепады напряжения переменного тока в сети приводят к нестабильной работе электронного оборудования и электротехнических бытовых устройств. В крайних случаях такие скачки могут стать причиной поломки электроники и выхода ее из строя. Незаменимым в этом случае оказывается применение стабилизаторов напряжения питающей сети. Все чаще пользователи останавливают свой выбор на инверторных стабилизаторах напряжения для дома.

Обзор стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения сети переменного тока исторически развивались, используя различные схемотехнические решения. В настоящее время существует несколько видов стабилизаторов:

релейные стабилизаторы напряжения;
электромеханические стабилизаторы с сервоприводом;
электронные тиристорные или симисторные стабилизаторы;
инверторные стабилизаторы напряжения.

Выходное напряжение релейных стабилизаторов изменяется ступенями за счет переключения обмоток сетевого трансформатора контактами мощных электромагнитных реле. Точность стабилизации определяется числом переключаемых обмоток. Таких обмоток может быть от 5 до 10. При переключении с одной обмотки на соседнюю выходное напряжение изменяет свое значение приблизительно на (15-20) В.

В электромеханических стабилизаторах сервопривод постоянного тока перемещает графитовую щетку токосъемника по виткам обмотки автотрансформатора. Значение управляющего сигнала зависит от разницы входного и опорного напряжения, соответствующего значению 220 В. При устранении разницы устройство управления двигателем сервопривода переходит в режим слежения.

В электронных стабилизаторах переключение используемых обмоток трансформатора исполнительными элементами происходит под управлением контроллера.

Узел переключения выполнен на полупроводниковых симисторах или тиристорах. Работа контроллера определяется программным обеспечением, установленном на заводе-изготовителе изделия.

Принцип работы инверторного стабилизатора

В основу работы инверторного стабилизатора напряжения положен принцип двойного преобразования. Сначала входное переменное напряжение преобразуется в постоянный ток, а затем производится обратное преобразование. Обеспечение на выходе устройства стабильного переменного напряжения 220 В осуществляется электроникой инверторных стабилизаторов напряжения.

Она не имеет громоздких силовых трансформаторов. Состав стабилизаторов включает следующие электронные блоки:

входной сетевой LC фильтр;
полупроводниковый диодный двухполупериодный выпрямитель;
устройство коррекции коэффициента мощности;
блок накопительных конденсаторов;
инвертор-преобразователь;
кварцевый тактовый генератор стабильной частоты;
высокочастотный выходной фильтр;
микропроцессорный контроллер.

Пассивный входной сетевой фильтр используется для устранения высокочастотных помех и сглаживания коротких выбросов напряжения питающей сети. Выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное, часть электрической энергии которого накапливается в блоке электролитических конденсаторов большой емкости. Они являются резервным источником, вступающим в работу при появлении провалов сетевого напряжения или его кратковременном отключении.

Задача корректора состоит в нормализации мощности, отбираемой от сети, не допуская перегрузки стабилизатора при его работе. Инвертор-преобразователь восстанавливает переменное напряжение из постоянного. За счет участия в его работе кварцевого генератора выходное напряжение имеет форму чистой синусоиды частотой 50 Гц с погрешностью, не превышающей 0,5%.

Контроллер управляет работой цепей стабилизации выходного напряжения и производит оценку состояния отдельных блоков устройства с выдачей результатов на элементы индикации. Он выдает команды на автоматическое отключение работы стабилизатора в случае выхода значения входного напряжения за диапазон регулирования, определяемый техническими характеристиками.

Технические характеристики стабилизаторов

При выборе стабилизатора переменного напряжения домашней сети большое внимание следует обратить на его основные технические характеристики, к которым относятся следующие:

максимально допустимая мощность нагрузки, которую может обеспечить стабилизатор при сохранении параметров качества сетевого напряжения;
допустимые колебания сетевого напряжения, при которых напряжение на выходе стабилизатора сохраняет свое значение с учетом требований стандартов качества;
скорость выравнивания, определяющая время отклика стабилизатора на кратковременные быстропеременные изменения сетевого напряжения для сохранения выходного напряжения неизменным;
форма выходного сигнала, приближающаяся в идеале к синусоиде;
точность параметров стабилизированного напряжения;
степень защиты, определяющая возможность эксплуатации стабилизатора в условиях экстремальных температур и повышенных значений относительного уровня влажности;
форм-фактор, определяющий габариты стабилизатора;
уровень помех, создаваемый устройством, для работы окружающего оборудования.

Дополнительным фактором, влияющим на выбор стабилизатора, может служить наличие элементов визуальной индикации и сигнализации.

Она должна информировать пользователя в полной мере о значениях входных и стабилизированных параметров и предупреждать о возникновении критических ситуаций.

Особенности инверторных стабилизаторов

Отсутствие в них громоздких ферромагнитных трансформаторов со сложной структурой обмоток значительно облегчило конструкцию. Инверторные стабилизаторы напряжения не содержат движущихся частей сервоприводов, что не требует их периодического обслуживания в процессе эксплуатации и делает работу стабилизаторов практически бесшумной. В качестве силовых элементов используются IGBT или MOSFET полупроводниковые приборы, изготовленные по современным технологиям.

Использование кварцевых тактовых генераторов позволяет получать выходное переменное напряжение, форма которого приближается к чистому синусу. Схемные решения позволяют исправлять не идеальную форму входного сетевого напряжения. Управление всеми функциями осуществляется под управлением микроконтроллера.

Показатели инверторных стабилизаторов

Схемные и технические решения, реализованные в инверторных стабилизаторах напряжения, позволяют производить готовые изделия, показатели которых существенно отличаются от показателей стабилизаторов других типов в лучшую сторону. Ведущие отечественные и зарубежные производители создают линейки изделий, рассчитанные на разные уровни мощности потребителей. Они начинаются от мощности 300 ВА. Инверторный стабилизатор напряжения 10 кВт (кВА) является не последним в этом ряду.

Что касается других показателей. Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием сохраняют на выходе стабилизированное напряжение 220 В с отклонением не более 1% при изменениях сетевого напряжения в диапазоне 90-310 В. Погрешность показаний по частоте при этом не превышает 0,5%. Скорость стабилизации находится на уровне 10 мс, что позволят в качестве нагрузки использовать прецизионные измерительные приборы. При этом производится полное подавление импульсных помех.

Заключение

Инверторные стабилизаторы напряжения постепенно завоевывают рынок сетевых стабилизаторов. После ознакомления с материалами статьи читатели поймут, что это вполне заслужено. Технические и схемные решения, используемые в таких изделиях, позволяют добиться показателей, недостижимых для других типов стабилизаторов. Их цена, постепенно снижающаяся, оправдывает те преимущества, которые получают пользователи таких устройств после их приобретения.

Инверторные стабилизаторы напряжения постепенно выходят на первое место по популярности. Они очень надёжны, компактны, обеспечивают идеальные характеристики выходного напряжения и не имеют механических деталей. Благодаря исключительно высоким параметрам, инверторный стабилизатор напряжения прекрасно подходит для питания любой бытовой и офисной техники. Он так же применяется в качестве источника питания на производстве, домашнего и дачного стабилизатора.

Содержание:

Технические особенности инверторного стабилизатора

Инверторный стабилизатор напряжения выполнен без применения силовых трансформаторов и электромагнитных реле, которые используются в источниках питания другого типа.

В инверторном стабилизаторе выполняются два процесса:

Преобразование переменного тока в постоянный;
Обратное преобразование.

Отсутствие электромеханических узлов повышает надёжность стабилизатора и обеспечивает отличные выходные характеристики. Подобный стабилизатор не требует технического обслуживания и корректно работает в широком диапазоне напряжения на входе.

Схема устройства состоит из следующих электронных блоков:

Входной L/C фильтр;
Диодный выпрямитель;
Корректор коэффициента мощности;
Блок конденсаторов;
Инвертор-преобразователь;
Микропроцессор.

Напряжение сети поступает на пассивный сетевой фильтр, выполненный на конденсаторах и катушках индуктивности. Он сглаживает пиковые выбросы сетевого напряжения и практически полностью убирает высокочастотные помехи. Затем напряжение попадает на выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный, где приобретает вид чистой синусоиды. Далее включается корректор коэффициента мощности, который равномернее отбирает мощность от сети и снижает значение потребляемого тока.

Часть напряжения поступает на блок конденсаторов. Конденсаторы накапливают энергию, которая аккумулируется в них при больших величинах входного напряжения и отдают её в линию, когда возникает её недостаток.

В конечном итоге энергия поступает к инвертору, который делает всю оставшуюся работу – преобразует постоянное напряжение обратно в переменное, и делает его синусоидальным. При этом на выходе мы получаем стабильную частоту в 50 Гц, и рабочее напряжение 220 Вольт.

Именно из-за двух ступеней преобразования и наличию инверторов данные стабилизаторы и получили название «инверторные» или «стабилизаторы двойного преобразования».

Особенности стабилизатора напряжения с двойным преобразованием:

Инвертор осуществляет преобразование постоянного напряжения в переменное. Он собран на MOSFET или IGBT полупроводниковых приборах, смонтированных на радиаторах;
Управление работой инвертора может осуществляться с помощью ШИМ-контроллера;
Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием имеют защиту нагрузки и самого стабилизатора от больших выбросов напряжения сети;
Управление функциями элементов инверторного стабилизатора выполняет микроконтроллер;
Кварцевый тактовый генератор обеспечивает высокое качество напряжения на выходе устройства.

Технические решения, применяемые в инверторных стабилизаторах, позволяют получить на выходе номинальное напряжение, необходимое для питания различных потребителей, с отклонением не более 1%. Инверторный стабилизатор напряжения является единственным устройством подобного типа, которое жёстко контролирует частоту.

Основные преимущества и недостатки

При сравнении технических характеристик инверторных стабилизаторов напряжения с характеристиками стабилизаторов других типов, хорошо заметно преимущество электронных устройств.

К достоинствам стабилизаторов двойного преобразования можно отнести следующее:

Работа в большом диапазоне сетевых напряжений;
Синусоидальная форма напряжения;
Высокая скорость стабилизации;
Точность выходных параметров;
Полное подавление импульсных помех;
Компактность устройства.

Электронная схема стабилизатора напряжения позволяет ему корректно работать при достаточно большом разбросе величины входного напряжения. Инверторные стабилизаторы напряжения для дома обеспечивают отличные выходные характеристики при колебаниях напряжения на входе в пределах 115-290 вольт. У разных моделей этот показатель может несколько отличаться.

Электронный стабилизатор для дома инверторного типа обеспечивает на выходе практически идеальную синусоиду, в то время как устройства другого типа могут выдавать аппроксимированную (ступенчатую) синусоиду или меандр, что категорически неприемлемо для работы многих устройств.

Поскольку в схеме устройства отсутствуют электромеханические узлы, автоматика инверторного стабилизатора обеспечивает практически мгновенную реакцию на изменения входного напряжения. Это время не превышает нескольких микросекунд и определяется только переходными процессорами в транзисторах.

Применение микроконтроллера с кварцевым генератором позволяет добиться исключительно высоких параметров напряжения и частоты на выходе стабилизатора. Отклонение напряжения от номинальной величины в 220В обычно не превышает 1%, а частоты не более 0,5%.

Индуктивно-ёмкостные фильтры практически полностью подавляют весь спектр импульсных помех, а так же устраняют кратковременные пиковые выбросы напряжения. Благодаря отсутствию мощного силового трансформатора удалось снизить до минимума вес и габариты устройства. От перегрузок стабилизатор защищает входной автоматический выключатель и быстродействующая электронная защита, иногда оснащённая звуковой сигнализацией.

Основными недостатками инверторных стабилизаторов можно считать высокую цену. Кроме того, электронные компоненты нагреваются в процессе работы и требуют воздушного охлаждения. Для этой цели применяются компактные вентиляторы, которые издают небольшой шум, но это трудно назвать существенным недостатком.

Выбор инверторного стабилизатора

При выборе электронного стабилизатора напряжения с двойным преобразованием следует обращать внимание на его основные характеристики:

Допустимая мощность нагрузки;
Скорость выравнивания;
Форма напряжения на выходе;
Точность параметров;
Допустимые колебания напряжения сети;
Условия эксплуатации.

Мощность. Мощность стабилизатора можно считать основным параметром при выборе данного прибора. Для определения необходимой мощности нужно подсчитать мощность всех бытовых устройств, которые будут питаться от этого стабилизатора, и прибавить 20-30% резерва.

Для квартиры вполне подойдёт стабилизатор, мощностью 3-5 кВт. Инверторный стабилизатор напряжения на 10 кВт подойдёт для частного загородного дома, особенно если в нём имеется отопительная система с циркуляционным насосом и собственная артезианская скважина, оборудованная погружным насосом.

Скорость выравнивания – это время, которое требуется стабилизатору, чтобы отреагировать на изменение напряжения на входе. Инверторные стабилизаторы обладают самой высокой скоростью выравнивания среди всех моделей стабилизаторов, поэтому на нее можно не обращать внимания. Стабилизаторы двойного преобразования (инверторные) выдают неискажённую синусоиду. Такая форма напряжения идеально подходит для электропитания любых бытовых устройств и газовых котлов.

Напряжение на входе и выходе. При оценке выходных параметров следует знать, что у инверторных стабилизаторов напряжения самые лучшие параметры как по отклонению напряжения от номинала на выходе, так и по частоте. Диапазон напряжения на входе, в зависимости от модели, может меняться в небольших пределах. Разброс входного напряжения, при котором способен работать стабилизатор, обычно находится в пределах от 115-120 до 280-290В, но некоторые модели способны покрыть больший разброс напряжения.

Степень защиты. В документации на стабилизатор обычно указывается интервал температур, при которых может эксплуатироваться устройство, а так же относительный уровень влажности, поэтому на это также стоит обращать внимание, особенно если планируется использовать стабилизатор в неотапливаемом помещении или в неблагоприятных для техники условиях.

Прочие параметры. Инверторный стабилизатор напряжения имеет небольшие габариты, а благодаря отсутствию мощного трансформатора и малый вес, поэтому большинство моделей имеет настенное крепление. Приборы имеют индикацию режимов работы и информационный дисплей.

Бытовой стабилизатор

Группа компаний «Штиль», которая уже более 25 лет считается одним из лидеров в производстве систем электропитания, предлагает линейку бытовых стабилизаторов двойного преобразования. Инверторный стабилизатор напряжения «Штиль» отлично подойдёт для квартиры или небольшого дома. Ряд стабилизаторов включает в себя модели с мощностью 500, 1000, 1500 и 3500 В/А. Выходное напряжение имеет синусоидальную форму, а точность установки составляет 220 ± 2%. Стабилизаторы уверенно работают при колебаниях сетевого напряжения от 90 до 300 вольт, и имеют защиту от перегрузки. Все модели, кроме стабилизатора 500В/А оборудованы жидкокристаллическим дисплеем, на который выводятся все нужные параметры.

Среди различных модификаций устройств, предназначенных для стабилизации напряжения, инверторный стабилизатор напряжения может считаться самым современным и перспективным. Он построен на современной элементной базе и обладает высокими техническими характеристиками. Бытует мнение, правда спорное, что в обозримом будущем эти устройства вытеснят все остальные модели.

Что такое инверторный стабилизатор?

Прежде всего, это полностью электронный прибор, в котором отсутствуют любые механические или электромеханические компоненты. В нём нет даже трансформатора. В этом устройстве осуществляется принцип двойного преобразования напряжения.

Инверторный стабилизатор состоит из ряда элементов:

Сетевой фильтр;
Выпрямитель;
Корректор коэффициента мощности;
Батарея конденсаторов;
Преобразователь-инвертор;
Контроллер;
Кварцевый генератор;
Блок индикации.

Принцип работы

Напряжение попадает на входной фильтр. Этот элемент используется для повышения надёжности и выполнен по двухзвенной схеме. Фильтр выполнен на пассивных элементах. Это конденсаторы и индуктивности, выполненные на ферритовых кольцах.

Задача фильтра убирать всё лишнее, что может из сети попасть на вход стабилизатора. Это импульсные помехи и выбросы высокой частоты. Очищенное напряжение попадает на мостовой выпрямитель, выполненный на кремниевых мощных диодах. Здесь осуществляется преобразование переменного напряжения в постоянное.

Преобразованное напряжение поступает на корректор мощности. Его задача поддерживать одинаковый уровень мощности, независящий от изменения напряжения на входе. Кроме того, он защищает сеть от проникновения в неё импульсных помех, которые могут возникать от работы стабилизатора. В его функцию входит также контроль заряда конденсаторов. Постоянное напряжение накапливается в конденсаторах, задачей которых является накопление электроэнергии при её избытке, и отдача оной в дальнейшую схему при её недостатке.

Следующий элемент схемы это преобразователь-инвертор, который осуществляет обратное преобразование постоянного напряжения в переменное. Это наиболее ответственный процесс. Фактически в этом элементе напряжение 220В формируется заново, поэтому оно имеет практически идеальные характеристики.

Инвертор представляет собой мультивибратор, собранный на мощных IGBT транзисторах. Эта схема обеспечивает минимальную потерю энергии. Работой инвертора управляет контроллер, кварцевый генератор которого способствует формированию и поддержанию стабильной частоты переменного тока.

Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием в обязательном порядке оснащаются электронными схемами защиты. Это может быть контроль напряжения на входе, при превышении порога выше критической величины, и защита от перегрузки.

Обычно стабилизаторы напряжения имеют блок индикации, выполненный на светодиодных матрицах. Они высвечивают напряжение на входе, напряжение на выходе и иногда частоту. Кроме того на передней панели находятся индикаторы режимов и аварийные индикаторы защиты.

Преимущества и недостатки

Иногда в отзывах об этой технике можно встретить высказывания, что инверторный стабилизатор вообще не имеет недостатков. Это не совсем так. Другое дело, что его достоинства значительно преобладают над недостатками.

К преимуществам стабилизатора двойного преобразования можно отнести следующее:

Большой диапазон напряжения на входе;
Высокая скорость стабилизации;
Минимальный процент отклонения от номинала на выходе;
Практически чистая синусоида;
Отсутствие тяжёлого железа;
Бесшумная работа;
Надёжность.

Поскольку напряжение сети сразу выпрямляется и корректируется, то стабилизатор инверторного типа менее критичен к разбросу входной величины. Отсутствие медленно работающей механики (как у электромеханического стабилизатора) позволяет устройству практически мгновенно реагировать на изменения напряжения на входе, поэтому скорость стабилизации здесь самая высокая и зависит только от характеристик полупроводниковых приборов.

В стабилизаторе двойного преобразования происходит даже не стабилизация, а генерация напряжения с высокими характеристиками, поэтому с выхода снимается неискажённая синусоида с очень маленьким отклонением.

Отсутствие мощного трансформатора, позволило снизить вес и габариты. Полупроводниковые приборы, конечно, нагреваются, но эта проблема решается установкой бесшумного кулера.

Надёжность инверторного стабилизатора обеспечивается отсутствием механических элементов, а у современных транзисторов и интегральных компонентов, на основе которых выполнен инверторный стабилизатор, очень большой срок службы.

Недостатков у инверторного стабилизатора совсем не много. Прежде всего, это его стоимость, которая заметно превышает цену любого другого стабилизатора. Следующим, более серьёзным недостатком, можно считать зависимость нагрузки от напряжения на входе. Это происходит в связи с нехваткой мощности накопительных ёмкостей.

Критерии выбора

Инверторные стабилизаторы напряжения для дома обычно выбирают по основным техническим характеристикам устройства.

К ним относятся следующие величины:

Мощность;
Скорость стабилизации;
Точность выходных параметров;
Диапазон сети.

Мощность, наверное, самый важный параметр. Выбор устройства по мощности зависит от общей мощности потребителей, которые будут к нему подключены. Здесь следует подсчитать все активные и реактивные нагрузки и приплюсовать 25-30% на резерв.

При выборе инверторного стабилизатора можно не обращать внимания на такой параметр, как скорость реакции, поскольку у этих приборов она всегда выше, чем у релейных, электронных стабилизаторов, и, тем более, сервоприводных.

Конечно, у приборов для стабилизации напряжения имеются менее важные параметры, такие как конструктивное исполнение. Обычно оно может быть настенным — у приборов небольшой мощности, и напольным — у более серьезных моделей.

Важным так же является наличие функции «Байпас» (обход). Суть её в следующем. Если напряжение на входе находится в допустимых пределах, то питание потребителя осуществляется напрямую, то есть, минуя электронную схему стабилизатора. Как только напряжение отклонилось выше или ниже определённых пределов – подключается стабилизатор. Переключение осуществляется автоматически и очень быстро.

Условия эксплуатации

При всей своей надёжности, стабилизаторы двойного преобразования требуют соблюдения некоторых правил. Инверторный стабилизатор напряжения может функционировать в условиях низких и высоких температур, но превышать эти пределы не следует.

Электронная схема достаточно чувствительна к появлению конденсата, поэтому если эта неприятность имеет место, следует подождать с включением стабилизатора в сеть. Прибор не любит, когда отсутствует свободная циркуляция воздуха, поэтому его следует располагать так, чтобы между каждой стенкой корпуса было расстояние 5-10 см. По этой же причине устройство нельзя чем-то накрывать. И конечно, нельзя самостоятельно вскрывать прибор.

Некоторые модели инверторных стабилизаторов

В качестве компактного бытового стабилизатора можно рассмотреть инверторный стабилизатор напряжения Штиль R 3500. Это однофазный стабилизатор, который прекрасно подойдёт для работы с потребителями небольшой мощности. Прибор работает при напряжении от 90 до 310В и обеспечивает на выходе гладкую синусоиду. Погрешность его составляет 220В ± 2%. Он может выдерживать перегрузку в 150% порядка 5 секунд.

Если требуется установить более серьёзную модель, то можно обратить внимание на инверторный стабилизатор напряжения 10 кВт Powercom AR-10K. Это устройство способно обеспечить работу мощной нагрузки. Выходные параметры данного стабилизатора соответствуют самым строгим критериям. Он имеет все виды защиты и информационный дисплей. Стоит достаточно дорого, и если нет жестких требований к выходным параметрам, то можно обойтись более дешёвыми моделями.

crast.ru

определяем преимущества, особенности и приводим в пример хорошие модели

Автор: Александр Старченко

Содержание:

Технические особенности инверторного стабилизатора
Основные преимущества и недостатки
Выбор инверторного стабилизатора
Бытовой стабилизатор

Технические особенности инверторного стабилизатора

В инверторном стабилизаторе выполняются два процесса:

Преобразование переменного тока в постоянный;
Обратное преобразование.

Схема устройства состоит из следующих электронных блоков:

Входной L/C фильтр;
Диодный выпрямитель;
Корректор коэффициента мощности;
Блок конденсаторов;
Инвертор-преобразователь;
Микропроцессор.

Особенности стабилизатора напряжения с двойным преобразованием:

Инвертор осуществляет преобразование постоянного напряжения в переменное. Он собран на MOSFET или IGBT полупроводниковых приборах, смонтированных на радиаторах;
Управление работой инвертора может осуществляться с помощью ШИМ-контроллера;
Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием имеют защиту нагрузки и самого стабилизатора от больших выбросов напряжения сети;
Управление функциями элементов инверторного стабилизатора выполняет микроконтроллер;
Кварцевый тактовый генератор обеспечивает высокое качество напряжения на выходе устройства.

Основные преимущества и недостатки

К достоинствам стабилизаторов двойного преобразования можно отнести следующее:

Работа в большом диапазоне сетевых напряжений;
Синусоидальная форма напряжения;
Высокая скорость стабилизации;
Точность выходных параметров;
Полное подавление импульсных помех;
Компактность устройства.

Выбор инверторного стабилизатора

Допустимая мощность нагрузки;
Скорость выравнивания;
Форма напряжения на выходе;
Точность параметров;
Допустимые колебания напряжения сети;
Условия эксплуатации.

Бытовой стабилизатор

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

nabludaykin.ru

Инверторный стабилизатор напряжения схема – Инверторный стабилизатор – выбираем вместе, плюсы и минусы этого типа, а также примеры использования дома

микросхема, импульсный, интегральный и простой

Принцип работы стабилизаторов

Принцип действия релейных моделей

Как работают сервоприводные приборы

Принцип работы инверторных устройств

Особенности расчета характеристик

Схема для компенсационного стабилизатора

Последовательная схема

Параллельная схема

Схема параметрического стабилизатора

Специфика импульсного устройства

Стабилизаторы на микросхемах

Последовательные стабилизаторы

Специфика параллельного стабилизатора

Особенности приборов с тремя выводами

Алгоритм самостоятельной сборки аппарата

Схема подключения стабилизатора

инверторный стабилизатор для дома 220в своими руками, частота 50 гц

Конструкция стабилизатора инверторного

Характеристики стабилизатора тока

Свойства электронного стабилизатора

Достоинства бытового выпрямителя

Недостатки стабилизирующего устройства

Условия работы прибора

Схема стабилизатора напряжения 220в для дома. Особенности инверторных стабилизаторов напряжения

Описание и строение инверторного стабилизатора

Принцип работы инверторного устройства

Преимущества и недостатки

Положительные стороны

Отрицательные моменты

Виды стабилизаторов напряжения. Их схемы, принцип работы, плюсы и минусы

Феррорезонансные стабилизаторы

Электромеханические стабилизаторы

Релейные стабилизаторы

Тиристорные стабилизаторы

Симисторные стабилизаторы

Инверторные стабилизаторы

Технические преимущества инверторных стабилизаторов «Штиль»

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы со ступенчатым регулированием

Схема ступенчатого стабилизатора

Электромеханические стабилизаторы напряжения (сервоприводные)

Схема электромеханического стабилизатора

Инверторные стабилизаторы.

Схема инверторного стабилизатора

Принцип работы инверторного стабилизатора напряжения

Обзор стабилизаторов напряжения

Принцип работы инверторного стабилизатора

Технические характеристики стабилизаторов

Особенности инверторных стабилизаторов

Показатели инверторных стабилизаторов

Заключение

Технические особенности инверторного стабилизатора

Основные преимущества и недостатки

Выбор инверторного стабилизатора

Бытовой стабилизатор

Что такое инверторный стабилизатор?

Принцип работы

Преимущества и недостатки

Критерии выбора

Условия эксплуатации

Некоторые модели инверторных стабилизаторов

определяем преимущества, особенности и приводим в пример хорошие модели

Технические особенности инверторного стабилизатора

Основные преимущества и недостатки

Выбор инверторного стабилизатора

Бытовой стабилизатор

С этим читают:

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ