Система стабилизации напряжения

Стабилизатором напряжения называют электросиловой прибор, обеспечивающий подачу постоянных параметров напряжения на выходные клеммы, вне зависимости от колебаний и всплесков входного электропитания.

Стабилизатор напряжения предназначен для обеспечения работы в штатном режиме и надежной защиты бытовых электроприборов, а также промышленного оборудования от повреждений в результате импульсов, колебаний и коротких замыканий в питающей электросети.

Типы стабилизаторов напряжения и принцип их работы

Стабилизаторы напряжения, которые также могут обозначаться AVR (автоматический регулятор напряжения), могут использоваться не только для обеспечения бытового и офисного оборудования, питаемого от внешних электросетей. Зачастую автоматические регуляторы напряжения используются для обеспечения стабильным напряжением устройств, питающихся от автономных источников, таких как мобильные дизельные генераторы.

Актуальность использования стабилизаторов напряжения

Как известно, для всех электроприборов и оборудования предусмотрены определенные стандарты напряжения, обеспечивающие их максимальную эффективность. Эти параметры электропитания известны как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от типа и предназначения устройства, безопасный рабочий диапазон может колебаться в пределах от 5 до 10 и более процентов.

Не секрет, что стационарные электросети и автономные источники напряжения не обеспечивают стабильного электропитания, что приводит к постоянным колебаниям входного напряжения. Постоянно изменяющиеся параметры питания являются крайне негативным фактором, приводящим не только к снижению эффективности работы электроприборов, но и к их выходу из строя.

Как действует стабилизатор напряжения?

Все стабилизаторы напряжения, вне зависимости от принципа действия, выполняют две основные функции – понижение и повышение напряжения. Таким образом, работа стабилизатора представляет собой регулирование входного напряжения и обеспечение нагрузки стабильным электропитанием.

В зависимости от типа устройства, стабилизация может осуществляться в ручном режиме с использованием селекторных переключателей или автоматически, посредством электронного блока управления на базе микропроцессора.

Базовая функция стабилизатора напряжения

При возникновении в сети перенапряжения, стабилизатор обеспечивает снижение напряжения до установленных параметров. Аналогичным образом, при падении сетевого напряжения, работа стабилизатора направлена на повышение интенсивности напряжения. Таким образом, алгоритм действия стабилизатора направлен на поддержание заданных параметров выходного напряжения без каких-либо значимых перепадов.

Понижающая функция стабилизатора

На представленной схеме продемонстрирован принцип действия трансформатора при осуществлении функции понижения интенсивности напряжения.  При осуществлении данной функции, полярность вторичной обмотки трансформатора переключается таким образом, что прилагаемое напряжение к нагрузке становится результатом вычитания параметров напряжения первичной и вторичной обмоток.

В конструкции стабилизатора предусмотрена схема переключения. При фиксировании превышения допустимых параметров входного напряжения, устройство с помощью электронных ключей или регулирующих реле переключается в режим понижения, обеспечивая стабильные значения напряжения на выходных клеммах.

Повышающая функция стабилизатора

На следующей схеме продемонстрирован принцип работы стабилизатора в режиме повышения напряжения. Для выполнения данной функции полярность вторичной катушки автотрансформатора переключается таким образом, что приложенное к нагрузке напряжение становится результатом сложения значений напряжений первичной и вторичной катушек трансформатора.

Особенности конструкции сетевых стабилизаторов

Принципиальная схема устройств подобной конструкции базируется на собранных в определенном порядке транзисторах и диодах. При этом механизм замыкания в данной схеме отсутствует. Управление осуществляется посредством регуляторов обычной конструкции. Наиболее передовые модели оснащаются системой индикации параметров, позволяющей отслеживать значения импульсов напряжения в электросети. По характеристикам чувствительности модели могут в значительной мере отличаться друг от друга. Как правило, в цепях сетевых стабилизаторов наличествуют конденсаторы компенсационного типа, а система защиты в них не предусмотрена.

Модели стабилизаторов с регулятором

Для холодильных и морозильных установок наиболее востребованными являются регулируемые стабилизаторы напряжения. Их конструкция предусматривает возможность настройки устройства перед подключением. Подобная функция позволяет устранить высокочастотные помехи. При этом электромагнитное поле не создает каких-либо проблем для резисторов.

Схема регулируемых стабилизаторов включает конденсаторы, а также транзисторные мосты, соединение в которых осуществляется по коллекторной цепи. Устройства могут оснащаться регуляторами различных модификаций. Выбор того или иного типа регулятора, во многом, зависит от параметров предельного напряжения. Помимо того, определение типа регуляторов выполняется с учетом типа трансформатора, которым оснащен стабилизатор напряжения.

Стабилизаторы напряжения модели «Ресанта».

Конструкция стабилизаторов напряжения модели «Ресанта» базируется на транзисторах, сообщающийся  между собой по коллектору. В устройстве реализована принудительная система охлаждения посредством вентилятора. Для парирования  высокочастотных перегрузок используется конденсатор компенсационного типа.

Помимо того, в схеме стабилизаторов «Ресанта» присутствуют диодные мосты. Устройство комплектуется регуляторами стандартного типа. У стабилизаторов этой модели присутствуют ограничения по нагрузке. В числе недостатков устройств «Ресанта» следует отметить достаточно высокий уровень рабочих шумов.

Принципиальная схема моделей стабилизаторов с напряжением 220 вольт

Принципиальным отличием стабилизаторов напряжения 220 вольт от аналогичных устройств является наличие блока управления, напрямую соединенного с регулятором. Непосредственно за системой фильтрации помех расположен диодный мост. С задачей стабилизации колебаний справляется дополнительная транзисторная цепь, а на выходе после вторичной обмотки трансформатора расположен конденсатор.

Нейтрализация перегрузок в системе осуществляется посредством трансформатора, который также преобразует ток. В целом устройства данного типа имеют достаточно высокий диапазон мощности. Стабилизаторы адаптированы к работе при температуре ниже нуля градусов. Уровень рабочих шумов идентичен параметрам стабилизаторов других типов.

Характеристики чувствительности могут отличаться в зависимости от конкретной модели. Чувствительность устройства в значительной мере зависит от типа регулятора, которым оснащается стабилизатор.

Принцип действия стабилизаторов импульсного типа

Конструкция стабилизаторов импульсного типа, в целом, идентична релейным аналогам. Тем не менее, отличия в принципиальной схеме импульсных устройств имеются. Прежде всего, это наличие модулятора. Этот элемент предназначен для считывания параметров напряжения. Зафиксированные значения напряжения передаются на трансформатор, соответствующим образом реагирующий на колебания.

Изменение силы тока осуществляется посредством двух преобразователей. В некоторых моделях, данную задачу может решать один преобразователь. Нейтрализация электромагнитного полая выполняется выпрямительным делителем. При повышении параметров напряжения делитель снижает предельную частоту. Для обеспечения поступления тока на обмотку, сигнал посредством диодов передается на транзисторы. Стабилизированное напряжение поступает на выходные клеммы по вторичной обмотке трансформатора.

Высокочастотные стабилизаторы

В сравнении с релейными схемами, конструкция высокочастотных устройств выглядит достаточно сложно. Особенностью этих моделей, оснащенных двумя диодами, является высокая мощность.

Трансформаторы высокочастотных стабилизаторов способны гасить значительные помехи, благодаря чему эти устройства надежно защищают практически все типы электроприборов. Система фильтрации рассчитана на различные импульсы. Наличие системы контроля напряжения позволяет менять величины тока. При этом параметр предельной частоты может нарастать на входе и снижаться на выходе. В цепи стабилизаторов данного типа преобразование осуществляется в два этапа. На первом этапе работы выполняет транзистор с входным фильтром, а на втором – подключается диодный мост.

Для завершения процесса преобразования тока системе необходим усилитель. В большинстве случаев он устанавливается между резисторами. Помимо того, схема включает и источник питания, от которой зависит применение блока защиты.

Стабилизаторы 15 В

Устройства с напряжением 15 В подключаются к сетевым стабилизаторам напряжения с достаточно простой схемой. Параметры чувствительности этих устройств незначительные. В большинстве моделей не предусмотрена система индикации. С учетом того что колебания в их сети небольшие, они не оснащаются фильтрами.

Как правило, резисторы в большинстве моделей устанавливаются только на выходе, что обеспечивает ускоренный процесс преобразования. На входе устанавливаются простейшие усилители. Конструкция устройств может значительно разниться в зависимости от производителя. Чаще всего стабилизаторы данного типа применяются в процессе лабораторных исследований.

Модели стабилизаторов на 5 В

Устройства с напряжением 5 В подключаются к сетевым стабилизаторам, схема которых включает не более двух резисторов. Данные устройства используются в узкой нише – только для обеспечения нормального функционирования измерительной техники. Как правило, это малогабаритные бесшумные приборы.

Серия стабилизаторов напряжения SVK

Аппараты данной серии причисляются к стабилизаторам латерного типа. Их использование наиболее эффективно в промышленности для нейтрализации сетевых импульсов. Подключение стабилизаторов осуществляется посредством попарно расположенных четырех транзисторов. Благодаря такой конфигурации, ток преодолевает меньше сопротивления в цепи. Обратный эффект на выходе достигается посредством обмотки. Конструкция устройств предусматривает установку двух фильтров.

Отсутствие в схеме конденсатора обеспечивает быстродействие процесса преобразования. В числе недостатков – высокая чувствительность. Конструкция стабилизаторов SVK предусматривает наличие регулятора и системы индикации. Максимальное напряжение до 240 В, с отклонением, не более 10 %.

Автоматические стабилизаторы модели  «Лигао» 220 В.

Автоматические стабилизаторы «Лигао» 220 В чаще всего используются для питания систем сигнализации. Конструкция данной модели базируется на тиристорах и полупроводниковых компонентах различного типа. По уровню защищенности тиристоры подразделяются на статические и динамические. Статические компоненты оптимальны для использования с источниками электричества разной мощности, тогда как для динамических тиристоров определен предел.

Стабилизаторы напряжения производства компании «Лигао» комплектуются активным элементом, обеспечивающим нормальное функционирование регулятора. Активный элемент представляет собой комплект контактов, способных соединяться. Это позволяет повышать или понижать показатели предельной частоты в системе. В некоторых моделях присутствует несколько тиристоров, коннектирующих посредством катодов. Благодаря этому можно заметно поднять коэффициент полезного действия устройства.

Низкочастотные стабилизаторы

Низкочастотные стабилизаторы предназначены для подключения устройств с частотой ниже 30 Гц. Их конструкция во многом совпадет с устройством релейных стабилизаторов. Исключением являются транзисторы, действующие в паре с эмиттером. Некоторые модели оснащаются специальным контроллером, обеспечивающим подачу сигнала на блок управления. Схема устройств данного типа значительно разнится в зависимости от конкретной модели и компании-производителя.

Для обеспечения качественного соединения в схеме присутствует усилитель, устанавливаемый в большинстве моделей на входе. На выходе монтируется обмотка.

У устройств этого типа достаточно малый коэффициент передачи тока, причиной чему малая предельная частота в результате действия контроллера Тем не менее, параметр насыщения является довольно высоким, благодаря транзисторам, взаимодействующим с эммитерами.