Какой стабилизатор напряжения 220 в выбрать для дома и дачи

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Самые популярные производители

Сегодня существует более десятка российских и зарубежных компаний, успешно производящих стабилизаторы напряжения. Продукты каждой из них отличаются по дизайну, производительности, типу питания и способу стабилизации. У каждой компании есть схожие по параметрам продукты. Но лишь во время использования их в деле мы узнаём как о плюсах, так, к сожалению, и о минусах. Некоторые компании уже потеряли квоту доверия, но остальные, благодаря качественной продукции, стараются держать марку.

Вот какие производители популярны в нашей стране у потребителей:

Российские бренды – Полигон, Норма М, Стабвольт, Каскад;

Китайские бренды: Solby, Fnex, Sassin, Вольтрон, Вото;

Западные бренды: Ortea, Orion.

Зарубежные бренды хотя и качественнее, но уступают по уровню спроса китайским и российским продуктам. Причина нелюбви российских потребителей кроется в ценах. Если отечественный продукт весьма неплох и значительно дешевле, то зачем переплачивать?

Фото: www.elvs.su

Что может и чего не может стабилизатор

Услышав название «стабилизатор напряжения», люди, не разбирающиеся в электротехнике, решают, что этот прибор создан для того, чтобы справляться с любыми проблемами электросети, то есть скачками напряжения, короткими замыканиями и так далее. На самом же деле это загадочное устройство всего лишь поддерживает параметры сети в рамках ГОСТ. Именно поэтому выбирать стабилизатор напряжения для квартиры практически не имеет смысла, так как в городских электросетях почти не бывает существенных отклонений от нормы. Мало кто знает, что в розетке может быть не только 220 вольт, но от 198 до 244, и это норма. Перегореть проводка и техника может только после 250 вольт.

А вот для загородного дома или дачи такой полезный приборчик является чуть ли не необходимостью, если вы не хотите после каждой грозы или замыкания на подстанции менять проводку и технику. А если учесть, что замыкания – причина пожаров, то становится ясно, что без описываемого прибора никак не обойтись.

Среднестатистический стабилизатор напряжения не умеет:

• исправлять форму сигнала входного напряжения и выправлять синусоиду;
• фильтровать помехи на высоких и низких частотах, это функция специализированного фильтра, но не стабилизатора;
• полностью защищать от коротких замыканий.

Так зачем же вообще выбирать стабилизатор напряжения? – спросите вы. Все просто, этот прибор может отрегулировать вольтаж сети, подняв его при слишком низких показателях и понизив – при слишком высоких. Кроме того, при слишком резком скачке напряжения гаджет отключает питание электроприборов. Этого вполне достаточно для того, чтобы чувствительная электроника не сгорела, а вам не пришлось выкладывать кругленькую сумму на ремонт или замену.

Виды стабилизаторов по фазам

Важно понимать, что в большинстве своём в обычной квартире применение трёхфазных стабилизаторов – излишество. Чаще всего достаточно однофазного прибора

Однако, в многоэтажных строения, коттеджах, офисных помещениях с высокой нагрузкой на сеть целесообразно применение трёхфазных устройств.

Трёхфазный счётчик прямого включения

Причём, для трёхфазных сетей возможно применение как одного трёхфазного, так и трёх однофазных стабилизаторов. Второй вариант имеет свои преимущества. Во-первых, трёхфазные стабилизаторы стоят значительно дороже. Во-вторых, если по каким-то причинам пропадёт одна из питающих фаз на входе, две другие останутся в рабочем состоянии (трёхфазный стабилизатор в этом случае отключит все фазы). Однако второй вариант возможен лишь при условии подключения к трёхфазной сети однофазных потребителей. Если же в сети имеется трёхфазная нагрузка, то этот вариант исключён.

Трёхфазный стабилизатор в обычных домах рекомендуется устанавливать в случае большой суммарной нагрузки во внутренней сети, а также при наличии трёхфазных потребителей

При этом следует обратить внимание на равномерное распределение нагрузки между фазами во избежание эффекта перекоса фаз

Почему происходят перепады напряжения, чем они опасны?

Причины

Скачки напряжения в бытовой электрической сети на 220 Вольт могут произойти по целому ряду самых разных причин.

Вот основные из них:

• Отключение от сети мощных приборов. Если один из потребителей электроэнергии отключает от сети мощные приборы, напряжение резко повышается. Такое обычно бывает при прекращении подачи электропитания на производственную или торговую технику.
• Некорректная работа трансформатора. Пожалуй, самая распространенная причина. Электроэнергия, выработанная электростанции, имеет напряжение от 150 до 1 150 Кв. Уменьшают его с помощью трансформаторов, находящихся на специальных распределительных подстанциях. Вследствие некорректной настройки трансформатора, его износа или производственного брака прибор может работать ненадлежащим образом и не стабилизировать напряжение, приводя к периодическим изменениям.
• Перегрузка сети. К повышению вольтажа может привести не только массовое отключение, но и массовое подключение к ней электроприборов. Это особенно актуально для домов советской постройки, в которых проводка не рассчитана на запитывание таких требовательных приборов как, например, сплит-системы. Сеть в таком случае обычно испытывает перегрузку и напряжение меняется в сторону уменьшения или увеличения.

Не менее распространенной причиной скачков является неграмотная работа электриков. При недостаточном заземлении или неправильном монтаже так называемого «нуля» перепады – обычное дело. Также нередко скачки вызывает подключение к сети сварочного аппарата.

Чем опасны?

Интенсивные перепады могут вывести из строя технику моментально.

Незначительные скачки напряжения электросети (повышение или понижение до 25%) существенно сокращают срок службы любой бытовой техники. Особенно опасны подобные явления для кристаллов центральных процессоров компьютера, видеоадаптеров.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Не стоит думать, что резкое повышение напряжения может сжечь только компьютер. Сегодня процессоры встроены почти во всю бытовую электронику. Они есть и в телевизорах, и в микроволновых печах, и в холодильниках, и в других электроприборах. Это означает, что резкие перепады опасны и для них.

Принцип работы и область применения

Релейные устройства функционируют на основе следующего принципа:

1. Входной ток подаётся на электронную схему, которая выполняет сравнение его параметров с требуемыми на выходе;
2. Вычислив разницу характеристик входного и выходного напряжения, управляющий блок подбирает необходимое для стабилизации число обмоток и количество их витков, которые нужно задействовать;
3. С помощью реле осуществляется последовательное переподключение витков каждой из трансформаторных обмоток;
4. В результате последовательного увеличения и уменьшения вольтажа на обмотках трансформатора на выход стабилизатора подаётся ток, параметры которого находятся в допустимых для нормальной работы подчинённой сети пределах.

Стабилизаторы релейного типа осуществляют переключение между обмотками достаточно быстро. Но чем интенсивнее будут скачки входного напряжения, тем заметнее будут отличаться от номинальных значений параметры выходного тока.

Релейные устройства стабилизации часто используется для защиты:

• Бытовых электроприборов;
• Систем освещения (кроме светодиодных);
• Инженерных сетей с автоматизированными системами контроля и управления;
• Лабораторного, медицинского, испытательного, электросварочного оборудования;
• Ретрансляционных и локационных станций;
• Систем навигации;
• Систем зарядки аккумуляторных батарей;
• Компьютерных и телекоммуникационных сетей.

Наиболее целесообразно использовать релейные стабилизаторы напряжения для дома или офиса, где к электросети подключены потребители с низкой чувствительностью к отклонениям выходных токовых характеристик. Во многих случаях вместе со стабилизаторами этого типа стоит дополнительно использовать блоки бесперебойного питания.

Принцип работы стабилизатора:

Стабилизатор это по сути трансформатор на обмотки которого подается «любое» напряжение а снимается 220 вольт. Чем ниже напряжение на входе тем больше обмоток включает стабилизатор.

Предположим в стабилизаторе 10 обмоток, на период пока ток в входящей сети 220 вольт, он не работает, как только мощность упала до 200 он включает одну обмотку и тем самым сохраняет на выходе 220 вольт, мощность упала до 180, стабилизатор подключил еще одну обмотку (вторую) и все равно на выходе 220 и так далее.  Я не буду писать про виды стабилизаторов (особенно прошлого века), к тому же отличие только: в принципе переключения обмоток.

В настоящий момент существует два основных принципа переключения: релейное и диодное. Первое от второго отличается медленной работой, отсутствием плавности переключения и низкой стоимостью. Вот низкая стоимость и играет значительную роль.

Порядок цен (февраль 2013 года): стабилизатор на 5 кВт релейного типа стоит порядка 6-10 тыс. рублей, диодного — 25-35 тыс рублей.

На что влияет принцип переключения: 

• Время срабатывания с момента понижения на входе до переключения как в плане отдачи команды на переключение обмоток, так и время необходимое для срабатывания устройства переключения (к примеру щелкнуть реле)
• Шаг — на сколько должно упасть напряжение, что бы стабилизатор включил следующую обмотку (релейный — 3-12 вольт, диодный — 1.5-8 вольт)

Как понятно из вышеизложенного — вопрос можно свести только к плавности, поскольку диодный быстро срабатывает, шаг небольшой и скорость переключения — мгновенная, в отличии от релейного, который более задумчив и будет щелкать реле вызывая перепады.

Итак подведя итог: лучший стабилизатор это тот, который имеет минимальное время срабатывания, переключает быстро и малым шагом.

Дополнительно: на релейном стабилизаторе может наблюдаться незначительное мигание света. Релейный стабилизатор не подходит для установки инвертора, инвертор такого не перенесет.

Отличия реле напряжения от стабилизатора

В чем же заключается принципиальная разница между реле и стабилизатором? Стабилизатор напряжения — это аппарат предназначенный для выравнивания входного напряжения до стандартной величины в 220 вольт. Он также как и реле имеет предельные максимальный и минимальные пороги. То есть при определенном повышенном напряжении, когда его уже невозможно выровнять, он отключается и перестает выдавать на выходе напряжение вообще.

Но все же главное его отличие от реле именно и заключается в том, что он стабилизирует напряжение до нужных параметров, поднимая или опуская его в зависимости от ситуации. А реле напряжения никоим образом его не изменяет и не корректирует.

Оно лишь контролирует напряжение в заданных вами или заводскими установками параметрах.

Основные характеристики релейного стабилизатора

Стабилизаторы релейного типа подбираются по следующим параметрам:

1. Пиковая мощность — суммарная активная (кВт) и реактивная (кВА) мощность потребителей;
2. Активная нагрузка — полезная мощность, потребляемая электрооборудованием, которое преобразовывает нагрузку в энергию другого типа – механическую, тепловую и т.д;
3. Допустимые отклонения входного напряжения и время срабатывания устройства — чем значительнее всплески или проседания входного тока, тем быстрее должен срабатывать стабилизатор;
4. Пороги защиты от всплесков и проседаний входного тока — при преодолении пороговых значений параметров тока на входе система защиты стабилизатора на несколько секунд отключает нагрузку, после чего возобновляет подачу тока при условии нормализации входного напряжения;
5. Наличие «байпаса» — режим «байпас» или «обход» позволяет подачу напряжения напрямую на выход стабилизатора в обход его схемы, что упрощает сервисное обслуживание устройства, которое в этом случае выполняется без отключения потребителей;
6. Наличие тепловой защиты — при нагреве трансформатора до критической температуры система отключает питание стабилизатора на время, необходимое для остывания трансформаторных обмоток;
7. Диапазон и временный интервал защиты от всплесков и проседаний выходного напряжения — если отклонения параметров выходного тока превышают допустимые пределы, срабатывает защитное реле, которое отключает питание нагрузки.

Релейные

Ступенчатые стабилизаторы на сегодняшний день пользуются высокой популярностью. Обычно их применяют в частном доме или на даче. Релейные модели для стабилизации напряжения переключают обмотки на трансформаторе с помощью силового реле. Это устройство способно срабатывать в автоматическом режиме.

Это устройство также может иметь и ряд недостатков. К основному недостатку относится то, что устройство регулирует напряжение ступенчатым типом. В результате этого может образовываться значительное искажение синусоиды на выходе. Если изучить отзывы, тогда можно понять, что это устройство считается достаточно популярным. Многие люди выбирают именно этот тип продукции. Популярным изготовителем этой продукции считается компания Ресанта.

Виды стабилизаторов напряжения

Различают всего 2 основных типа стабилизаторов напряжения:

• линейные
• импульсные

Линейные стабилизаторы напряжения

Например, микросхемы КРЕН или LM7805, LM1117, LM350.

Кстати, КРЕН — это не аббревиатура, как многие думают. Это сокращение. Советская микросхема-стабилизатор, аналогичная LM7805 имела обозначение КР142ЕН5А. Ну а ещё есть КР1157ЕН12В, КР1157ЕН502, КР1157ЕН24А и куча других. Для краткости всё семейство микросхем стали называть «КРЕН». КР142ЕН5А тогда превращается в КРЕН142.

Советский стабилизатор КР142ЕН5А. Аналог LM7805.

Стабилизатор LM7805

Наиболее распространенный вид. Недостаток их в том, что они не могут работать на напряжении ниже, чем заявленное выходное напряжение. Если LM7805 стабилизирует напряжение на 5 вольтах, то на вход ему подать нужно как минимум на полтора вольта больше. Если подать меньше 6,5 В, то выходное напряжение «просядет», и мы уже не получим 5 В. Еще один минус линейных стабилизаторов — сильный нагрев при нагрузке. Собственно, в этом и заключается принцип их работы — всё, что выше стабилизируемого напряжения, просто превращается в тепло. Если мы на вход LM7805 подадим 12 В, то 7 потратятся на нагрев корпуса, а 5 пойдут потребителю. Корпус при этом нагреется настолько сильно, что без радиатора микросхема просто сгорит. Из всего этого вытекает ещё один серьёзный недостаток — линейный стабилизатор не стоит применять в устройствах с питанием от батареек. Энергия батареек будет тратиться на нагрев стабилизатора. Всех этих недостатков лишены импульсные стабилизаторы.

Импульсные стабилизаторы напряжения

Импульсные стабилизаторы — лишены недостатков линейных, но и стоят дороже. Это уже не просто микросхема с тремя выводами. Выглядят они, как плата с детальками.

Один из вариантов исполнения импульсного стабилизатора.

Импульсные стабилизаторы бывают трех видов: понижающие, повышающие и всеядные. Наиболее интересные — всеядные. Независимо от напряжения на входе, на выходе будет именно то, которое нам нужно. Всеядному импульснику все равно, что на входе напряжение ниже или выше нужного. Он сам автоматом переключается в режим повышения или понижения напряжения и держит заданное на выходе. Если в характеристиках заявлено, что стабилизатору на вход можно подать от 1 до 15 вольт и на выходе будет стабильно 5, то так оно и будет. Кроме того, нагрев импульсных стабилизаторов настолько незначителен, что в большинстве случаев им можно пренебречь. Если ваша схема будет питаться от батареек или размещаться в закрытом корпусе, где сильный нагрев линейного стабилизатора недопустим — ставьте импульсный. Я использую настраиваемые импульсные стабилизаторы напряжения за копейки, которые заказываю с Aliexpress. Купить можно здесь.

Хорошо. А что со стабилизатором тока?

Не открою Америку, если скажу, что стабилизатор тока стабилизирует ток.
Токовые стабилизаторы ещё иногда называют светодиодным драйвером. Внешне они похожи на импульсные стабилизаторы напряжения. Хотя сам стабилизатор — маленькая микросхема, а всё остальное нужно для обеспечения правильного режима работы. Но обычно драйвером называют всю схему сразу.

Примерно так выглядит стабилизатор тока. Красным кружком обведена та самая схема, которая и является стабилизатором. Всё остальное на плате — обвязка.

Итак. Драйвер задаёт ток. Стабильно! Если написано, что на выходе будет ток в 350мА, то будет именно 350мА. А вот напряжение на выходе может меняется в зависимости от требуемого потребителем напряжения. Не будем пускаться в дебри теории о том. как всё это работает. Просто запомним, что вы напряжение не регулируете, драйвер сделает все за вас исходя из потребителя.

Для чего нужен стабилизатор напряжения

Пониженное и/или нестабильное напряжение в сети электропитания может необратимо повредить всю бытовую технику в Вашем доме!

И, при этом, в бесплатном гарантийном сервисе, вероятнее всего, Вам будет отказано, так как, гарантия имеет силу лишь при условии, что устройство эксплуатируется в условиях электропитания удовлетворяющих строгим техническим требованиям к напряжению питания — 220 вольт ±10%.

Бытовая техника, подключенная через стабилизатор, работает в щадящем режиме электропитания со стабилизированным входным напряжением питающей сети, что позволяет значительно продлить ее эксплуатационный ресурс и даже сэкономить на электроэнергии т.к. вся бытовая техника изначально проектируется на конкретное значение в сети.

Стабилизаторы также могут использоваться для защиты электродвигателей. Возможно, Вы замечали как трудно стартовать электродвигателю при пониженном питании в сети.

Если подано питание меньше нормы — двигателю не хватает пусковой мощности, он просто стоит и потребляет огромный пусковой ток, который раз в пять-семь больше рабочего. Двигатель очень быстро перегревается и выходит из строя.

А теперь представьте, что это двигатель Вашей новой стиральной машинки или нового холодильника — нужен стабилизатор.

Стабилизатор для частного дома или дачи — просто необходим для защиты от постоянных перепадов напряжения в сети.

Для корректного повышения/понижения напряжения в сети, для защиты то низкого/высокого значения питания необходим повышающий/понижающий стабилизатор от авторитетного производителя.

Значение вольтодобавки будет автоматически подбираться в зависимости от уровня просаженности во входной электросети, а в случае аварийного изменения входного напряжения вся аппаратура будет автоматически отключена от сети.

1. Зачем нужен стабилизатор:
2. Если у Вас в доме нет ничего более ценного, чем лампочки накаливания, однозначно, — стабилизатор Вам не нужен.
3. Есть смысл задуматься о покупке стабилизатора, если у Вас есть хотя бы холодильник или микроволновая печь и питание в сети периодически падает ниже 190 вольт.
4. Ну и если у Вас «полный фарш» бытовой техники и питание периодически отклоняется вверх выше 250 вольт и/или вниз ниже 190 вольт — Вам крайне необходимо защитить всю электросеть в доме мощным стабилизатором сетевого напряжения.

Вывод очевиден:

Принцип работы стабилизатора напряжения

• Принцип работы стабилизатора заключается в отслеживании изменений входного питания и корректировке в соответствии с ситуацией:
• При изменении входного напряжения, первую фазу (20 миллисекунд) стабилизатор использует для замера.
• После замера происходит реагирование на ситуацию. При изменении напряжения в пределах диапазона, происходит выравнивание до 220 В.
• При падении значения ниже диапазона, стабилизатор переходит в режим «вытягивания» — поднимает питание, на сколько хватает ресурса трансформатора.
• При скачке выше диапазона, происходит аварийное отключение.
• Импульсные скачки и скачки при отключениях и включениях электроэнергии не пропускаются.
• Регулировка напряжения в стабилизаторе организовано методом переключения добавочных обмоток специального трансформатора.

Переключение осуществляется электронными ключами в момент прохождения синусоиды напряжения через нулевую отметку. Электронные ключи управляются процессором по специальной программе.

Процессор собирает данные с датчиков и коммутирует ключи по заданному алгоритму. Также, процессор не допускает включения более одного ключа и следит за исправностью ключей.

Процессор также собирает данные с сопутствующих датчиков, не обозначенных на схеме (силы тока, нагрева трансформатора, питания процессора, и др.).

В алгоритм программы процессора заложены следующие режимы:
Транзит — режим, когда 220 В на входе нормальное и стабилизатор обеспечивает защиту только от внезапных скачков.
Повышение — режим, когда питание на входе ниже нормы, но в пределах диапазона регулирования, стабилизатор выравнивает его до номинального.
Вытягивание — аварийный режим, когда 220 В на входе ниже нормы и ниже диапазона

Обратите внимание! Стабилизатор не отключается, а поднимает питание, на сколько хватает ресурса трансформатора.
Понижение — режим, когда напряжение на входе выше нормы, но в пределах диапазона регулирования, стабилизатор выравнивает питание до номинального.
Авария — режим, когда 220 В на входе выше диапазона регулирования, стабилизатор отключается, переходя в дежурный режим и «ждет» падения питания.
Задержка включения — режим обеспечивает сглаживание скачка при включении электроэнергии.

Устройство и принцип работы стабилизатора напряжения

Устройство подобного оборудования может различаться, в зависимости от его вида. А вот принцип работы у всех идентичен. Поступающее входное напряжение сглаживается посредством различных узлов, в результате чего на выходе исчезают даже малейшие перепады, независимо от магистральной сети.

Многие современные стабилизаторы имеют и свой встроенный аккумулятор, который позволяет при отключении напряжения в сети еще какое-то время работать подключенному к нему оборудованию. Чаще всего к таким подключаются компьютеры для возможности сохранения информации из оперативной памяти. Подобное оборудование называется УБС (устройство бесперебойной сети). Но если требуется подключение нескольких бытовых приборов к одному стабилизатору, приобретать оборудование со встроенной аккумуляторной батареей смысла не имеет. Стоимость его достаточно высока, а заряда вряд ли хватит на долгое время.

Но если все упростить, выглядеть подобное оборудование будет так

Поняв в общих чертах, как работает стабилизатор напряжения, имеет смысл понять, на какие параметры стоит обратить внимание, если решено приобрести устройство для дома? Попробуем разобраться

Виды стабилизаторов напряжения для дома по конструктивному исполнению

Бытовые стабилизаторы можно разделить на три вида:

1. Релейные.
2. Электронные.
3. Сервоприводные.

Рассмотрим достоинства и недостатки каждого типа приборов.

Релейные стабилизаторы

Самый распространённый тип бытового стабилизатора. Напряжение выравнивается при помощи специальных реле, которые срабатывают благодаря сигналу с контрольно-измерительной платы. Устройство отличается довольно высокой скоростью стабилизации, однако точность установки заметно ниже за счёт дискретного переключения обмоток.

Схема простейшего релейного стабилизатора.

Релейный стабилизатор напряжения имеет несколько ступеней регулирования, число которых определяется количеством установленных реле. Среди минусов – необходимость тщательного ухода за прибором, очищение его от пыли, проверка надёжности ползунков и периодическая смазка подшипников.

Электронные стабилизаторы

Электронный стабилизатор 220 В для дома – дорогой, но более надёжный аппарат. Принцип работы электронного стабилизатора не отличается от принципа работы релейного устройства. Единственное отличие заключается в применении электронных ключей вместо реле. Ключи – это специальные полупроводники – тиристоры и симисторы. Каждый снабжён управляемым электродом, подачей напряжения на который его можно активизировать. Обмотки замыкаются, и напряжение стабилизируется.

Схема электронного стабилизатора на микропроцессорах

Электронные стабилизаторы более экономичные, обладают высокой точностью и скоростью срабатывания. Широкому распространению мешает высокая стоимость прибора.

Сервоприводные стабилизаторы

Или механические стабилизаторы. Такое оборудование не слишком долговечно за счёт большого количества узлов – они часто выходят из строя.

Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов: входной фильтр, плата измерения напряжения, автотрансформатор, серводвигатель, графитовый скользящий контакт и плата индикации

Наиболее частой поломкой можно назвать ситуацию, когда залипает медно-графитовый узел или же выходит из строя сервоприводный механизм. Именно по этой причине высокой популярностью такое оборудование не пользуется, несмотря на невысокую стоимость.