Основные типы стабилизаторов напряжения

09-03-2013

Общая классификация стабилизаторов сетевого напряжения по принципам действия

Существует следующая классификация стабилизаторов напряжения по принципам работы:

ступенчатые стабилизаторы напряжения релейного типа
стабилизаторы напряжения электромеханического типа
стабилизаторы напряжения электронного (симисторного и тиристорного) типа
феррорезонансные стабилизаторы
инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием энергии.

Наибольшую популярность в настоящее время имеют релейные, электромеханические и электронные стабилизаторы сетевого напряжения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа

Наибольшую популярность в настоящее время получили стабилизаторы напряжения релейного типа.

Основной принцип работы релейного стабилизатора — ступенчатая коммутация необходимого числа обмоток трансформатора посредством включения силового реле.

Количество ступеней регулирования напряжения определяется числом установленных силовых реле. Управление коммутацией осуществляется по аналоговой или цифровой микропроцессорной технологии.

К преимуществам стабилизаторов напряжения релейного типа можно отнести:

большой диапазон допустимых входных напряжений;
возможность работы при условии отсутствия нагрузки;
стабилизаторы релейного типа не вносят искажений в форму графика напряжения;
высокий уровень полезного действия;
высокую перегрузочную способность стабилизатора;
способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
высокую надёжность работы, длительный срок эксплуатации.

К недостаткам релейных стабилизаторов напряжения можно отнести:

ступенчатый вид сглаживания напряжения;
наличие шумов срабатывания реле;
генерирование электрических помех (в случае использования в конструкции стабилизатора некачественных силовых реле).

Стабилизаторы напряжения электромеханического типа

Большую популярность в настоящее время имеют и стабилизаторы напряжения электромеханического типа. Такая популярность объясняется более низкой ценой таких устройств при достаточно высокой мощности.

Принцип работы электромеханического стабилизатора напряжения основан на коммутации необходимого числа обмоток трансформатора путем механического перемещения токосъемника. Перемещение токосъемника осуществляется от сервоприводного мотора. В качестве токосъемника используются графитовые щетки или щетки со специальным напылением.

К преимуществам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

высокую точность регулирования значения напряжения;
высокую перегрузочную способность стабилизатора;
способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями.

К недостаткам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

низкую скорость срабатывания стабилизатора;
возможность некорректного снижения или повышения напряжения в случае быстрых изменений значения входного напряжения;
низкая надёжность конструкции стабилизатора и маленький срок эксплуатации;
генерирование электрических помех при перемещении подвижного контакта по обмоткам трансформатора;
наличие искрения, невозможность использования в опасных средах;
высокая аварийность работы стабилизатора напряжения.

Стабилизаторы напряжения симисторного или тиристорного типа

В настоящее время набирают популярность электронные стабилизаторы симисторного и тиристорного типа.

Основной принцип работы симисторных или тиристорных стабилизаторов заключается в ступенчатом переключении обмоток трансформатора посредством электронных ключей. В качестве электронных ключей могут быть использованы силовые симисторы или тиристоры.

К преимуществам электронных (семисторных и тиристорных) стабилизаторов сетевого напряжения можно отнести:

высокую скорость стабилизирования напряжения;
высокую степень защиты нагрузки от внешних электрических помех;
большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями;
высокую способность работы в условиях высоких реактивных токов (при качественной защите электронных ключей);
отсутствие электрических помех при работе устройства;
высокую надёжность устройства и длительный срок эксплуатации.

К недостаткам электронных стабилизаторов напряжения можно отнести:

низкую способность работы в условиях высоких реактивных токов (при низкой защите электронных ключей);
высокую стоимость изделия;
сложность в проведении ремонтных работ.

Стабилизаторы напряжения инверторного типа

В настоящее время имеют малое распространение стабилизаторы напряжения инверторного типа. Однако технические характеристики таких устройств достаточно уникальны.

Принцип работы инверторного стабилизатора напряжения основан на двойном преобразовании энергии. Входное напряжение на первом этапе преобразуется в постоянный ток и накапливается в промежуточных ёмкостях, на втором этапе постоянный ток преобразуется в переменный со стабилизированным напряжением и стабилизированной частотой тока.

К преимуществам инверторных стабилизаторов напряжения можно отнести:

высокую точность регулирования значения напряжения;
высокую скорость регулирования напряжения;
большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с очень низкими и высокими входными напряжениями;
возможность стабилизирования частоты выходного сигнала;
возможность работы без нагрузки;
эффективное подавление любых импульсных и частотных помех;
формирование правильного синусоидального выходного сигнала.

К недостаткам инверторных стабилизаторов напряжения можно отнести:

низкий коэффициент полезного действия;
высокую стоимость изделия;
сложность в проведении ремонтных работ.

Стабилизаторы напряжения феррорезонансного типа

Стабилизаторы напряжения феррорезонансного или ферромагнитного типа были широко распространены двадцать, тридцать лет назад, в настоящее время такие устройства практически не производятся.

Основной принцип работы феррорезонансного стабилизатора напряжения основан на эффекте резонанса напряжения в электрическом контуре, состоящем из трансформатора и конденсатора.

Феррорезонансный стабилизатор напряжения включает в себя два дросселя и конденсатор. Один дроссель имеет насыщенный магнитный сердечник, а второй дроссель не имеет насыщенного сердечника. Путем подбора характеристик этих дросселей и конденсатора можно изменять соотношение входящего и выходящего напряжения. Данное устройство имеет достаточно высокую стоимость из-за использования дорогих металлоемких комплектующих.

К преимуществам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

высокую скорость срабатывания, высокую скорость стабилизирования напряжения;
длительный срок эксплуатации;
широкий диапазон допустимого входного напряжения.

К недостаткам феррорезонансных и ферромагнитных стабилизаторов можно отнести:

высокую металлоёмкость и высокую стоимость устройства;
значительный уровень шумов в процессе работы устройства;
значительные искажения в форме графика напряжения выходного сигнала;
низкий коэффициент полезного действия стабилизатора;
существенные потери энергии на нагрев устройства;
недопустимость включения без полезной нагрузки;
низкая перегрузочная способность.

Выбор типа стабилизатора определяется следующими критериями:

качество действующего сетевого электропитания;
требования электрических потребителей к качеству электропитания;
показатели надёжности стабилизаторов напряжения данного типа;
стоимость приобретения данного оборудования;
срок эксплуатации прибора.

Основные преимущества и недостатки стабилизаторов сетевого напряжения сведены в общую таблицу.

Таблица параметров работы стабилизаторов напряжения различных типов

Тип стабилизатора напряжения	Скорость стабилизации	Точность стабилизации	Диапазон входного напряжения	Перегрузочная способность	Надежность	КПД
Стабилизаторы релейного типа	высокая	средняя	широкий	высокая	высокая	высокий
Стабилизаторы электромеханического типа	низкая	высокая	широкий	средняя	низкая	средний
Стабилизаторы симисторного и тиристорного типа	высокая	средняя	широкий	средняя	средняя	высокий
Стабилизаторы инверторного типа	высокая	высокая	широкий	средняя	средняя	средний
Стабилизаторы феррорезонансного типа	высокая	высокая	средний	низкая	низкая	низкий

При выборе типа стабилизатора напряжения необходимо подробно изучить параметры существующего сетевого электропитания, изучить требования подключаемых электрических приборов и оборудования, использовать лучшую комбинацию свойств стабилизаторов различных типов.

Товары из статьи

Стабилизаторы напряжения