Одной из основных причин выхода из строя бытовой техники, приборов и оборудования являются скачки напряжения, возникающие в электрической сети. Для того чтобы избежать негативных последствий применяются стабилизаторы, защищающие от помех и искажений напряжения, обеспечивающие все подключенные электроприборы номинальным током 220 вольт. Особенно часто проблемы с электричеством возникают вне городских условий, поэтому наиболее актуальной становится схема подключения стабилизатора напряжения в частном доме. С ее помощью отслеживаются параметры входного напряжения, выполняется отключение нагрузки при возникновении нештатных ситуаций.
Принцип действия и конструктивные особенности стабилизаторов
Принцип работы стабилизирующих устройств заключается в следующем: входящая электроэнергия трансформируется, и на выходе появляется напряжение с необходимыми параметрами, питающее все подключенные бытовые приборы и оборудование.
В процессе трансформации стабилизатор может работать в режимах понижения амплитуды, простой передачи или повышения напряжения. Во втором случае происходит преобразование электроэнергии без изменения амплитуды. При этом происходят бесполезные затраты энергии, вызывающей нагрев оборудования. В связи с этим, некоторые модели имеют функцию байпаса. На корпусах таких приборов размещается переключатель, с помощью которого из работы выводится вся силовая часть оборудования. Обратным действием производится включение всех устройств.
Все стабилизаторы различаются между собой конструктивными особенностями и техническими характеристиками. В первую очередь, это мощность, пропускаемая через них, минимальное и максимальное значение величин на входе и другие дополнительные функции. Таким образом, можно выбрать модель, которая лучше всего подходит для конкретных условий потребителя. Питающие цепи и нагрузки могут быть подключены к стабилизаторам разными способами, в зависимости от конструкции и назначения этих устройств.
В каждой модели имеются клеммные выводы, позволяющие изменять конфигурацию подключений. При наличии в схеме защитного нуля подключение РЕ-проводника выполняется к средней клемме. Рабочие нулевые проводники соединяются с соседними выводами, а для коммутации фазных проводов используются крайние клеммы. Входные цепи подключаются на левой стороне, а выходные на правой.
В случае отсутствия защитного нуля схема клеммника значительно упрощается. Рабочий ноль объединяется внутри корпуса, а цепи подключаются к трем контактам: фаза входа, общий рабочий ноль, фаза выхода. Самые простые модели малой мощности оборудуются шнуром и вилкой, а потребители подключаются напрямую к розетке, установленной на корпусе стабилизатора. Следует быть особенно внимательными, подключая провода в трехфазных стабилизаторах напряжения.
Выбор стабилизатора напряжения для частного дома
Выбор той или иной модели зависит от нескольких важных факторов. Прежде всего нужно выяснить сферу применения стабилизатора. Он может обеспечивать питание какого-то одного прибора или оборудования, установленного во всем доме. Следует выяснить значения верхнего и нижнего предела напряжения в электрической сети. И, наконец, немаловажную роль играет сумма, выделяемая на приобретение стабилизатора.
Выбор устройства зависит и от мощности, которую потребляют бытовые приборы и электрооборудование. Для ее определения рекомендуется воспользоваться номиналом автоматического выключателя, установленного на вводном щите. В соответствии с формулой, мощность представляет собой произведение значений тока и напряжения. Ток определяется по табличке, установленной на автомате, а напряжение известно заранее 220В. То есть, при номинале 16А значение допустимой мощности будет составлять 16 х 220 = 3520 Вт или 3,5 кВт. При более высоком токе, например, 25А, мощность также повысится до 5,5 кВт. Более точные данные можно получить из паспорта на каждый прибор и оборудование. Мощность стабилизатора должна быть на 30-50% выше, чем расчетная допустимая мощность. Это связано с тем, что в процессе стабилизации напряжения происходит падение выходной мощности.
После всех необходимых расчетов остается выбрать наиболее подходящий тип стабилизатора. Для домашних условий подойдут как сервоприводные модели, так и релейные. В первом случае изменения напряжения производятся с помощью токосъемника, передвигаемого электродвигателем. Управление осуществляется сравнивающей схемой. Токосъемник передвигается в разные стороны, соответственно, увеличивая или уменьшая напряжение. Таким образом, обеспечивается плавная регулировка, скачки напряжения при переключениях отсутствуют. Рекомендуется для применения в тех домах, где измененное напряжение удерживается на одном и том же уровне в течение длительного времени.
Принцип действия релейных стабилизаторов совершенно другой. Основой всего устройства является трансформатор, у которого имеются промежуточные выводы обмотки с собственным напряжением. С помощью логической схемы осуществляется управление блоком электромеханических реле. Под его действием выводы переключаются таким образом, чтобы на выходе стабилизатора получались требуемые 220 вольт. Данные устройства более долговечны, однако процессы переключений сопровождаются щелчками.
Существуют дорогостоящие модели стабилизаторов, использующих электронные ключи. Фактически, они представляют собой такую же релейную конструкцию, где обычные реле заменены полупроводниковыми ключами. Эти устройства считаются наиболее технологичными и долговечными, поскольку в них отсутствуют узлы, подверженные износу. Во время коммутации соблюдается полная тишина. С помощью современных стабилизаторов стало возможно не только управлять напряжением, но и выполнять ряд других функций. Большое значение имеет возможность включения задержки подачи напряжения. Встроенные вольтметры позволяют постоянно контролировать состояние сети. С этой целью вместо стрелочных, широко используются электронные приборы.
На что обратить внимание при выборе места установки
Размеры стабилизатора зависят от его выходной мощности. Использование небольших мобильных устройств вполне возможно непосредственно возле действующей электронной аппаратуры, прямо на столе. Для конструкций с большими размерами требуется стационарная установка в специально отведенных местах на полу, на стенах или в оборудованных нишах.
Следует учитывать нагрев работающего трансформатора, в связи с чем требуется отведение тепла. Поэтому стабилизатор должен располагаться таким образом, чтобы с помощью вентиляционных отверстий обеспечивался максимальный воздухообмен внутри корпуса.
Рабочие характеристики стабилизатора могут снизиться под действием пыли, влажного воздуха, расположенных рядом горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, а также повышенной температуры. Следует избегать вредных факторов и не устанавливать стабилизаторы в сырых подвалах, гаражах, неотапливаемых чердачных помещениях. Наиболее оптимальным вариантом расположения стабилизатора является место рядом с вводным распределительным щитком.
Подключение однофазных потребителей
Наиболее рациональным подходом к электроснабжению частного дома будет выделение из общего числа потребителей обособленную группу, для которой требуются стабильные параметры напряжения. Как правило, повышенная стабильность требуется для телевизора, холодильника, офисной техники и средств связи. Другие бытовые приборы, особенно с нагревательными ТЭНами, вовсе необязательно подключать к стабилизатору. Электрочайники и электрические котлы все равно будут работать, поскольку перепады напряжения для них не играют решающей роли в выполнении основных функций.
В домашнем щитке после электросчетчика устанавливается защитное оборудование дифференциальный автомат или УЗО с автоматическим выключателем. От них отдельными кабелями подводится фаза и ноль к входным клеммам стабилизатора. Корпус устройства также отдельным проводом подключается к шине РЕ, установленной в щитке. От выходных клемм стабилизатора к потребителю поступает фаза и рабочий ноль. Защитный ноль соединяется с шиной РЕ.
Следующий вариант предполагает подключение к стабилизатору сразу нескольких групп потребителей. В упрощенной схеме не используется защитное заземление, а стабилизатор подключается через одну клемму рабочего нуля. Работу схемы лучше всего рассматривать на примере трех групп потребителей.
Внутри распределительного щита, после всех защитных устройств, необходимо создать шину рабочего нуля, которая подключается ко всем потребителям, в том числе и к стабилизатору напряжения. Фазный провод ввода от защиты подключается к входной клемме устройства, а отходящий провод к выходу. Второй конец фазного провода заводится в распределительный щиток, чтобы выполнить параллельное соединение нагрузок. Подключение всех групп потребителей осуществляется через автоматические выключатели.
При наличии в стабилизаторе двух клемм под рабочий ноль, в схеме возникнут следующие изменения:
- Шина рабочего нуля остается соединенной с потребителями, но она уже не будет связана с защитными устройствами.
- Нулевой провод от защитных устройств будет соединяться с входной клеммой рабочего нуля стабилизатора.
Подключение стабилизатора в трехфазной сети
Конструкции трехфазных стабилизаторов отличаются поблочным исполнением, где для каждого блока предусмотрен собственный клеммник. При подключении должно соблюдаться равномерное распределение однофазных потребителей. Как правило, они подключаются к разным блокам стабилизатора, чтобы создаваемая в нем нагрузка была симметричной.
Стабилизаторы, питающиеся от трехфазного напряжения, защищаются от аварий и прочих негативных последствий с помощью автоматических выключателей. Такие схемы чаще всего используются в промышленности, а в частных домах используются очень редко, по причине высокой стоимости трехфазного стабилизатора. При выходе его из строя, все потребители будут получать электроэнергию напрямую из сети со скачками и перепадами.
Поэтому для бытовых условий существует схема, по которой трехфазные потребители подключаются через однофазные стабилизаторы. Они потребляют существенно меньшую мощность по сравнению с промышленными аналогами, поэтому для того чтобы нормализовать сетевые параметры, можно воспользоваться тремя одинаковыми стабилизаторами напряжения с нагрузкой, предусмотренной для однофазной сети.
Разводка рабочего нуля осуществляется к входным клеммам каждого стабилизатора. Параллельное подключение от выходов всех трех устройств, образует шину рабочего нуля. От этой шины рабочие нули направляются к каждому потребителю. У всех стабилизаторов имеются входные фазные клеммы, соединяющиеся с соответствующими клеммами защитных устройств. Выходные клеммы соединяются с группой автоматов, через которые питание поступает к потребителям. Конкретная схема подключения зависит от особенностей электропроводки, типа стабилизатора и других технических условий.