Всем известно, что скачки напряжения плохо сказываются на электрических приборах, и могут без труда вывести их из строя. Стабилизаторы сетевого напряжения позволяют продлить срок службы промышленного оборудования и простых электроприборов, а так же уменьшить пагубные последствия нестабильного (повышенного) сетевого напряжения, такого рода как двигатели и трансформаторы.
Стабилизаторами корректируют скачки напряжений. Существуют несколько видов стабилизаторов, которые используются для защиты различного вида техники подключенной непосредственно к электросети.
Виды стабилизаторов сетевого напряжения
В зависимости от назначения и условий эксплуатации, все стабилизирующие устройства классифицируются следующим образом:
- Офисные сетевые стабилизаторы. При работе которых в сохранности останется электронная документация и оргтехника.
- Бытовые стабилизаторы. Использующиеся для обеспечения нормальной (бесперебойной) работы домашних электрических приборов.
- Промышленные стабилизаторы. Предотвращающие аварию на электрооборудовании, работающем в производственных цехах, агрокомплексах, строительных площадках и других объектах.
Промышленные стабилизаторы — используются в сетях с напряжением не более 380В, рассчитанные на значительные (увеличенные) нагрузки.
Бытовые стабилизаторы — используются в сетях с напряжением не более 220В в основном в квартирах, частных домах, и прочих небольших объектах.
Стабилизаторы переменного тока это приборы обеспечивающие стабильность работы электрических приборов при любых превышенных нагрузках на сеть.
Применение и назначение
Стандартом электричества в России является частота тока равная 50 Гц, а напряжение 220В, но из-за различных помех в энергосети, часто качество электричества страдает. Доставляют бытовые неудобства обычно непродолжительные помехи. Гораздо хуже, когда скачок в электричестве выводит из строя дорогостоящее оборудование и технику, вызывает пробой изоляции, замыкания и другие негативные последствия. При пониженном напряжении также возникают нарушения и сбои в запуске электродвигателей, установленных в различных устройствах. В результате, пускорегулирующая аппаратура подвергается дополнительному износу.
От неполадок с электричеством можно застраховаться, и оказывается этот процесс стоит дешевле, всех моральных и материальных потерь от перепадов напряжений в сети. Преодолеть возникающие проблемы поможет стабилизатор переменного тока он же сетевой стабилизатор напряжения, который служит и предназначен для регулирования скачков в автоматическом режиме.
Стабилизаторы переменного тока (ТСС) применяются по принципу электромеханического стабилизирования напряжения, обеспечивающего:
- Защиту электрооборудования в полном режиме от изменений скачков в сети.
- В условиях продолжительной по времени заниженной или завышенной входной мощности электрической сети обеспечивают стабильное (урегулирование) электропитания оборудования.
- В условиях нестабильности электрической сети стабилизаторы обеспечивают возможность бесперебойной работы (в течении нескольких суток) электрического оборудования.
Таким образом, универсальные стабилизирующие устройства поддерживают параметры электрической сети в пределах установленных норм, надежно защищают от скачков напряжения.
Схема стабилизатора сетевого напряжения
При перепадах в сети наиболее простым техническим решением считается установка в сеть дополнительного трансформатора. Напряжение, возникающее на его вторичной обмотке, в совокупности с сетевым, дает возможность получить, общее напряжение, приближенное к стандартному значению. Данное устройство не вызывает каких-либо негативных последствий для электросети, однако с его помощью невозможно выполнить более точные регулировки.
В другом случае для преодоления перепадов в сети используются электромеханические стабилизаторы. В этих устройствах скользящий контакт тороидального автотрансформатора изменяет свое положение под действием электропривода, в соответствии с входным напряжением. Однако, при потере контакта с роликом может подгореть обмотка. Кроме того, передача полной мощности нагрузки через автотрансформатор приводит к увеличению веса такого стабилизатора. Поэтому еще одним существенным недостатком является его высокая стоимость.
Наиболее оптимальным вариантом считается устройство с трансформатором невысокой мощности, составляющей до 10% от общей мощности нагрузки. Стабилизация напряжения достигается путем установки ключевого регулятора в цепь первичной трансформаторной обмотки. С этой целью подбираются полевые транзисторы с необходимой мощностью. Конечные параметры стабилизатора будут зависеть от трансформатора, используемого в конструкции.
В схему стабилизатора будут входить следующие элементы:
- Узел стабилизации напряжения, состоящий из трансформатора Т1, диодного моста повышенной мощности VD1 и ключевого транзистора VT1.
- Узел, выделяющий напряжение ошибки. Состоит из диодного моста VD2, оптической пары VU1 и RC-цепей установки режимов.
- В качестве входного фильтра защиты от помех используется конденсатор С1.
- Коммутирующим устройством является автоматический выключатель сети SA1.
Как видно из представленной схемы, напряжение от вторичной обмотки трансформатора Т1 поступает к клемме ХТ3 нагрузки и далее напрямую к клемме ХТ4. Питание первичной обмотки трансформатора осуществляется от сети с помощью диодного моста VD1. Режим его работы напрямую связан с состоянием, в котором находится ключевой транзистор в данный момент. В открытом положении напряжение на клеммах ХТ3 и ХТ4 будет максимальным. Для облегчения переходных процессов во время переключения диодного моста и транзистора используется конденсатор С3 и резистор R1.
Если на первичной обмотке трансформатора отсутствует напряжение или он неисправен, в схеме также перестанет добавляться напряжение. Ток нагрузки будет проходить по вторичной обмотке отключенного трансформатора, что приведет к незначительному падению напряжения в пределах нескольких вольт. Однако все подключенное оборудование продолжит стабильно работать, без каких-либо сбоев и нарушений.
С части вторичной обмотки трансформатора снимается напряжение ошибки, после чего происходит его выпрямление с помощью диодного моста. Затем через резисторы R3 и R4 это напряжение поступает к светодиоду оптической пары.
Избежать резких провалов сетевого напряжения помогает конденсатор С2. Когда напряжение в сети повышается, возрастает и ток светодиода оптической пары. Происходит открытие фототранзистора, и далее напряжение смещения шунтируется на затворе ключевого транзистора. Его закрытие приводит к снижению напряжения нагрузки. Начальное открытие происходит под действием стокового напряжения, поступающего к затвору через резистор R5.
У конденсатора С3 во время включения и зарядки от диодного моста VD1 имеется незначительное сопротивление, возрастающее несколько миллисекунд. В связи с этим для включения нагрузки рекомендуется использовать штатным выключателем сразу же после пуска стабилизатора.