Инверторный стабилизатор — преимущества и недостатки
Содержание (ссылки кликабельны):
Практически каждый владелец различной электронной техники и любого бытового прибора хорошо осознает, каковым является электропитание в наших электрических сетях и как оно сказывается на работе и пригодности электроприборов.
Думаю, что нет смысла рассказывать о том, как скачки напряжения и недопустимые его уровни могут уничтожить нашу домашнюю технику. Однако есть смысл сделать сильный акцент на том, какой стабилизатор напряжения может произвести выравнивание тока на наиболее высоком уровне.
Многие люди могут сказать, что лучшим прибором для стабилизации напряжения является электронный стабилизатор, который использует симисторные или тиристорные ключи. Однако на рынке можно встретить более эффективный тип стабилизатора напряжения и он является инверторным.
Его еще называют стабилизатором двойного преобразования. Звание лучшего он заслуживает за то, что может подавать ток, который характеризуется одной и той же частотой, стабильным напряжением, которое может отклоняться максимум на полпроцента от нормированной величины.
Также он может работать и при очень больших отклонениях входного напряжения от нормированной величины.
Внутреннее строение
Благодаря чему инверторные стабилизаторы могут достигать такой эффективности и гордо носить звание лидера среди всех типов стабилизаторов? Это достигается благодаря иному принципу работы и, конечно, другому строению (оно изображено на рис. 1).
Классический инвертор стабилизатор состоит из: — входных фильтров (ВХ); — выпрямителя и корректора коэффициента мощности (ККМ-В); — конденсаторов (ВИП) — преобразователя постоянного напряжения в переменное (ИНВ); — микроконтроллера (МК).
Рис. 1. Схема инверторного стабилизатора.
Стоит отметить, что выпрямитель и преобразователь постоянного напряжения являются инверторами, которые построены на основе транзисторов IGBT, то есть на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором, и MOSFET, то есть на металл-оксид-полупроводнике.
Эти транзисторы могут коммутировать очень большие токи и во время их работы наблюдаются очень малые потери энергии.
Принцип работы
Во время работы инверторного стабилизатора осуществляется два основных процесса:
- Преобразование входного переменного тока в постоянный.
- Преобразование постоянного тока в переменный.
Первый процесс осуществляет выпрямитель и корректор коэффициента мощности. Другими словами, когда переменный и нестабильный ток входит в стабилизатор, он проходит через фильтр частот и в выпрямителе превращается в постоянный.
Он приобретает практически синусоидальную форму. Плюсом такого преобразования является достижение очень высокого коэффициента мощности. Этот коэффициент равняется почти единице. Далее этот ток накапливается в конденсаторах. Их еще называют вторичным источником энергии.
После этого постоянный ток продолжает движение к инвертору, который уже делает ток переменным и синусоидальным. Этот инвертор работает таким образом, что переменный ток получает частоту, равную 50-ти герцам, и напряжение, равное 220-ти вольтам.
Примечательным фактом является то, что кварцевый генератор, который является составной частью инвертора, делает это преобразование с очень высокой степенью точности. Конечно, работой каждой составной части стабилизатора, который относится к инверторному типу, управляет микроконтроллер.
Именно благодаря использованию инверторов и осуществлению двух процессов преобразования тока этот стабилизатор называют инверторным или же стабилизатором двойного преобразования.
Особенности инверторных стабилизаторов
Подведя некоторые итоги, можно сказать, что этот тип стабилизационных приборов совершенно отличается от электромеханических, релейных и симисторных стабилизаторов. Он не имеет в своем составе автоматического трансформатора.
Если сравнить процессы двойного преобразования и переключения обмоток трансформатора, то двойное преобразование характеризуется значительно большей степенью эффективности. Конечно, это преимущество делает инверторный стабилизатор более прогрессивным.
В этом стабилизаторе нет каких-либо подвижных элементов или реле. Такая особенность значительно уменьшает круг конкурентов. Собственно говоря, в некотором роде конкурентами инверторных приборов для стабилизации напряжения можно назвать симисторные или тиристорные стабилизаторы.
Стоит обратить внимание еще на таком конструктивном элементе инверторного стабилизатора как конденсатор. Именно благодаря ему происходит нивелирование любых скачков напряжения на входе.
Это потому, что в нем накапливается входная энергия, которая затем подается в нужных количествах и которая превращается в стабильный переменный ток.
Иными словами, какими бы частыми или какими бы большими ни были изменения в электропитании на входе, выходное напряжение никогда не будет изменяться, поскольку оно никак не зависит от этих изменений.
Хотя есть некоторый нюанс. Когда запаса энергии в конденсаторах не хватает, то очень сильные скачки напряжения могут отразиться на уровне выходного напряжения. Они могут «проскочить».
Преимущества
Рассмотрев устройство и принцип работы инверторного стабилизатора напряжения, который может использоваться в доме и любой квартире, отметим, какими преимуществами и недостатками он обладает.
Итак, к преимуществам относятся:
- Большой спектр напряжения на входе (от 115-ти до 300 вольт).
- Соблюдение стабильных параметров напряжения на выходе. Здесь стоит еще отметить то, что в тех случаях, когда напряжение очень сильно поднимается, ток накапливается в конденсаторах в большом количестве, но при этом выходит только то количество, которое является необходимым для обеспечения 220-ти вольт.
- Бесшумная работа.
- Использование транзисторов, конденсаторов и микросхем, а также отсутствие автоматического трансформатора является причиной того, что прибор получает небольшой вес и размеры.
- Осуществление фильтрации помех и высокочастотных выбросов в общей сети.
- КПД очень высокого уровня (более 90 процентов).
- Высокая скорость регулирования тока.
- Очень высокий уровень точности нормализации напряжения (не превышает одного процента).
Недостатки
Что касается недостатков, то самый главный недостаток кроется в цене. Каждый инверторный стабилизатор является дороже любого другого. Есть еще один важный недостаток, о котором большое количество производителей умалчивает.
По мере увеличения нагрузки, то есть мощности приборов, которые подключаются к таким стабилизационным устройствам, происходит уменьшение предельного диапазона входных вольт.
Другими словами, когда нагрузка меньше 50-ти процентов, диапазон входных вольт является таким, о котором мы уже отметили. Когда нагрузка превышает 50 процентов и является меньшей 70-ти, то диапазон входного напряжения составляет 140-300 вольт.
При нагрузке, которая превышает 70 процентов, выравнивание тока будет осуществляться только тогда, когда напряжение на входе будет не меньше 160-ти и не больше 300-х вольт.
Благодаря наличию большого количества преимуществ, инверторные стабилизаторы могут использоваться для защиты практически любого электроприбора. Наиболее острую потребность в стабилизаторах такого типа имеют сложная компьютерная техника, профессиональное аудио- и видеооборудование, медицинское оборудование.
Иными словами каждый прибор, который является чувствительным к изменениям и скачкам тока, «захочет», чтобы его защищал именно этот нормализатор.
Условия эксплуатации
Также каждого пользователя такого типа нормализатора сильно порадует и неприхотливость к условиям эксплуатации. В первую очередь это касается температуры и влажности.
Многие модели инверторных стабилизаторов могут работать при температуре не меньшей -40 градусов Цельсия и не высшей +40 градусов Цельсия. Уровень влажности в помещении не должен быть большим 95-ти процентов.
Во время эксплуатации не желательно, чтобы на стабилизатор попадала вода и любые горюче-смазочные материалы. Конечно, появление конденсата может вывести устройство из строя, поэтому такого состояния допускать не стоит.
В том случае, когда на внутренних деталях появился конденсат, нужно подождать до тех пор, пока он не испарится.
Полезный совет: во время проведения ремонтных и обслуживающих работ необходимо помнить, что одним из внутренних элементов является конденсатор.
Он способен накапливать электроэнергию и контакт с ним может закончиться поражением током и плохими последствиями. Устанавливать инверторные стабилизаторы можно в помещениях, в которых нет взрывоопасных или горючих материалов, повышенного уровня запыленности, насекомых и грызунов.
Многие модели нельзя устанавливать на открытых площадках. Важным условием эксплуатации инверторного стабилизатора напряжения является обеспечение свободного доступа воздуха к нему.
Для выполнения этого условия нужно сделать так, чтобы вокруг стабилизационного устройства было пространство как минимум в 5 сантиметров. Все вентиляционные отверстия должны быть открытыми.
Другими словами их нельзя накрывать или закрывать любыми предметами. Многие производители рекомендуют использовать устройство, которое сможет обеспечить разрыв цепей фазного и нулевого кабелей питания.
Благодаря наличию такого устройства во время ремонта или техобслуживания вам не нужно будет проводить отключение всей домашней сети. Конечно, во время использования этого стабилизатора не надо допускать ситуаций, когда подключенные приборы имеют большую мощность, чем сам прибор для стабилизации напряжения.
Для того, чтобы такой стабилизатор работал значительно дольше нужно проводить регулярное техническое обслуживание. Во время такого обслуживания проверяют то, насколько качественно прикрепляются провода к клеммам стабилизатора и не перетерлась ли изоляция на проводах.
Также определяют наличие каких-либо повреждений корпуса. Важным условием техобслуживание является очистка вентиляционных отверстий и защитных решеток от пыли.
Полезный совет: во время очистки этих отверстий стабилизатор должен быть выключенным. Очистку лучше делать с помощью пылесоса. Стабилизатор должен быть выключенным.
Особенности подключения
Что касается подключения стабилизатора, который относится к инверторному типу, то эту работу лучше поручить специалистам. Хотя сам процесс не является сложным и не займет много времени.
Перед подключением необходимо отключить электропитание во всей домашней сети. Подключение такого стабилизатора может происходить как после счетчика, так и перед отдельными приборами.
Большинство моделей инверторных стабилизаторов подключается с помощью клемм. Сначала нужно подключить входные провода, которые будут подавать ток с общей сети. Для этого в розетке или силовом щитке нужно определить, какой провод является нулевым, какой фазным, а какой заземляющий.
Далее фазный провод подключают к клемме, которая обозначается либо «фаза», либо L, либо L1. Нулевой входной провод подключают к нулевой клемме. Заземляющий провод к соответствующей клемме.
Полезный совет: заземление является обязательным условием эксплуатации таких приборов.
Каждый производитель клемму для заземления может обозначать по-разному. Поэтому для ее определения следует ознакомиться с инструкцией. Для подключения используют провода, сечение которых не должно быть меньшим 2,5 кв. миллиметров.
Чем большей мощностью обладает стабилизатор, тем большим должно быть сечение этих проводов. Подключение выходных проводов осуществляется аналогичным образом. Иными словами фазный провод подсоединяют к фазной клемме.
Нулевой кабель должен быть соединенным с нулевой клеммой. Также надо подсоединить и кабель заземления.
Полезный совет: если не уверены в своих силах и правильности подключения, лучше обратитесь к специалисту.
Это убережет от возможных негативных последствий.
Комментарии:
Не очень мне нравится такая техника. Инвертор легко выходит из строя, если к нему подключить больше, чем номинальная его мощность. С другими видами стабилизаторов такое не происходит, они просто отключаются. Весьма узкоспециализированная штука. Больше предназначена для подключения к солнечным батареям и ветрякам, чем к общей сети.
Агрноном, согласен, инверторы для солнечных батарей больше нужны, чтобы заряжать аккумуляторы, а не для общей сети 220 вольт. В этом случае лучше использовать обычный релейник или электромеханический стабилизаторы
Хорошо, что я не взял! Мне продавец в магазине так его расписывал, что и КПД у него высокий, и чувствительность, и беззвучный, и надежный. Взял обычный релейный Ресанта и не жалею. Инверторный стоит гораздо дороже, и как выяснилось, для других целей нужен. Спасибо за статью и за объяснения
я взял инверторный стабилизатор и не жалею , в сети было 105 В ,а уменя всё работало , а при привышении мощности он не выключается,а срезает напряжение на выходе до 212В и это отлично и надёжность отличная. механические и релейные ломаются,я убедился сам.
Бред старых пердунов. Инвертор это будущее. релейники также ломаются и контакты горят.
Ресанта служила 3 года верой и правдой.Пока не стал вырубаться газовый котёл.
Газовщик измучился искать неисправность пока не померяли выходное напряжение,оно то было нормальным ,то скакало, хотя индикатор показывал 220в.
Поставили другой(был запасной 10кв) ,котёл заработал как часы.
Сейчас рассматриваю более надёжный стабилизатор,чем релейный.
Прикупил инверторный стаб Электроника 6000 и пытал сезон 2016 на саду.Разброс 82-230в.Сварку на линии абсолютно не видит.Работают абсолютно все нагрузки,проверял даже на индукционной печи.Сварочник у меня Форсаж,работает примерно вольт со 140.Так вот:когда он у меня не включался напрямую,я подключал его через стаб и спокойно варил электродом 3мм.Вообщето мой стаб очень спорный.1 — ток по входу 22а вместо 30 по паспорту.2Соответственно мощность 4 квт.3.Ревут вентилляторы — пришлось менять.Но зато регулируются любые вообразимые и невообразимые параметры.Но когда не хватает дури — начинаются просадки.Ему бы монтаж получше и тогда предел мечтаний!Предыдущий поклеп на инверторы писали люди,которые слаще леденцов ничего не ели.Я заранее знал,что покупка Э-6000 это русская рулетка,но как говориться охота пуще неволи.Стаб компенсирует провалы во время запуска движков.До этого попробовал несколько стабов — лучше инвертора ничего не нашол.Всем привет!
Пара слов о релейных стабилизаторах. В момент переключения обмоток происходит кратковременное отключение приборов от сети. Это как быстро выдёрнуть прибор из розетки и воткнуть обратно. И в момент переключения реле происходит кратковременный скачёк напряжения, в зависимости от переключаемой обмотки может прыгать более 300 вольт. Замерял прибором. А теперь представьте себе, что происходит на выходе при серии переключений реле.
Поэтому от релейного стабилизатора больше вреда, чем пользы.
Чтобы что-то сломать, много ума не надо. Также как и для покупки стаба без предварительных расчетов. Что значит — «сгорел от превышения потребляемой мощности»? Достаем с полочки мозг, считаем возможную нагрузку, добавляем к ней процентов 30-40 и получаем вечный стаб и наслаждение качественным напряжением.
В дополнение к комменту ЛИПЧАНИНА — Электроника-6000 при падении входа до 60 вольт не ограничивает входной ток(30А), а просто уменьшает выходную мощность примерно до
1,5 кВА (закон физики,однако!), сохраняя при этом ЧЁТКО 220 вольт. Вентиляторы у меня включаются ,когда нагрузка начинает превышать 1,5-2 кВт, причём обороты сначала навсю, а потом-плавно уменьшаются, так что шума особо нет. А насчёт мощи-так новосибирцы уже новую модель выпускают 12кВА, но цена уже не 12000, а что-то под 30000. Но всё равно Электроника-6000 это ВЕЩЬ. Я себе ещё один-два лучше возьму и распределю нагрузки по дому равномерно.Короче — релейники и рядом не валялись с их треском и весом (мой весит 3,8 кг).
Живу в селе. На линии тайком кто то варит сварочным аппаратом. Сгорел холодильник Самсунг. Купил инверторный Штиль инстаб 1500 и проблема исчезла. Сварку стаб заткнул за пояс. При скачках держит 219-220 как вкопанный. Срок службы по паспорту 20 лет ! А релейные и прочие ломаються от сварки на линии. Да, цена кусаеться, но и бытовая техника стоит дорого. А спасёт её инверторный стабилизатор напряжения. Опыт. Срок эксплуатации уже 3 года и полёт нормальный.
«..когда нагрузка меньше 50-ти процентов, диапазон входных вольт является таким, о котором мы уже отметили. Когда нагрузка превышает 50 процентов и является меньшей 70-ти, то диапазон входного напряжения составляет 140-300 вольт.»
Отнесите, пожалуйста, Вашу статью к какому-нибудь редактору, тяжело читается. Ничего не сказано о качестве напряжения на выходе. Большинство спецов этот момент опускают. Речь идет о коэффициенте гармоник.
Люди приходят к своему участку нет ни дома, ни РЕСАНТЫ. Это не первый случай. Реле горят у всех, сколько мы их перечинили. У меня на даче инверторный PowerMan на 2 кВа работает уже 15 лет. Никаких проблем
Оставить комментарий Отменить ответ
Похожие записи
Последние записи
Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности
Плюсы и минусы вертикальных ветрогенераторов, их виды и особенности
Ветряк для частного дома — игрушка или реальная альтернатива
Power Bank с солнечной батареей — расчет на безграмотность
Как выбрать солнечную панель — обзор важных параметров
Источник
Виды и схемы стабилизаторов напряжения
Приборы для стабилизации напряжения сети применяются уже не одно десятилетие. Многие модели давно не используются, а другие пока не нашли широкого распространения, несмотря на высокие характеристики. Схема стабилизатора напряжения не является чем-то слишком сложным. Принцип работы и основные параметры различных стабилизаторов следует знать тем, кто ещё не определился с выбором.
Содержание:
Виды стабилизаторов напряжения
В настоящее время применяются следующие виды стабилизаторов:
- Феррорезонансные;
- Сервоприводные;
- Релейные;
- Электронные;
- Двойного преобразования.
Большой выбор стабилизаторов напряжения отечественного производства от компании «Энергия», вы найдете на сайте официального представителя ВольтМаркет.ру.
Феррорезонансные стабилизаторы конструктивно являются самыми простыми устройствами. Они состоят из двух дросселей и конденсатора и работают на принципе магнитного резонанса. Стабилизаторы такого типа отличаются высокой скоростью срабатывания, очень большим сроком эксплуатации и могут работать в широком диапазоне напряжения на входе. В настоящее время их можно встретить в медицинских учреждениях. В быту практически не применяются.
Принцип действия сервоприводного или электромеханического стабилизатора основан на изменении величины напряжения с помощью автотрансформатора. Устройство отличается исключительно высокой точностью установки напряжения. Вместе с тем скорость стабилизации самая низкая. Электромеханический стабилизатор может работать с очень большими нагрузками.
Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции трансформатор с секционированной обмоткой. Выравнивание напряжения осуществляется с помощью группы реле, которые срабатывают по командам с платы контроля напряжения. Прибор имеет относительно высокую скорость стабилизации, но точность установки заметно ниже за счёт дискретного переключения обмоток.
Электронный стабилизатор работает по такому же принципу, только секции обмотки регулирующего трансформатора переключаются не с помощью реле, а силовыми ключами на полупроводниковых приборах. Точность электронного и релейного стабилизатора приблизительно одинаковая, но скорость электронного устройства заметно выше.
Стабилизаторы двойного преобразования, в отличие от других моделей, не имеют в своей конструкции силового трансформатора. Коррекция напряжения осуществляется на электронном уровне. Устройства этого типа отличаются высокой скоростью и точностью, но их стоимость намного выше, чем у других моделей. Стабилизатор напряжения 220 вольт своими руками, несмотря на кажущуюся сложность, может быть реализован именно на инверторном принципе.
Электромеханический стабилизатор
Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов:
- Входной фильтр;
- Плата измерения напряжения;
- Автотрансформатор;
- Серводвигатель;
- Графитовый скользящий контакт;
- Плата индикации.
В основе работы электромеханического стабилизатора лежит принцип регулировки напряжения путём изменения коэффициента трансформации. Это изменение осуществляется перемещением графитового контакта по свободной от изоляции обмотке трансформатора. Перемещение контакта осуществляется серводвигателем.
Напряжение сети поступает на фильтр, состоящий из конденсаторов и ферритовых дросселей. Его задача максимально очистить приходящее напряжение от высокочастотных и импульсных помех. В плате измерения напряжения заложен определённый допуск. Если напряжение сети в него укладывается, то оно сразу поступает на нагрузку.
При отклонении напряжения сверх допустимого, плата измерения напряжения подаёт команду на узел управления серводвигателем, который перемещает контакт в сторону увеличения или уменьшения напряжения. Как только величина напряжения придёт в норму, серводвигатель останавливается. Если напряжение сети нестабильно и часто изменяется, сервопривод может отрабатывать процесс регулирования практически постоянно.
Схема подключения стабилизатора напряжения малой мощности не представляет ничего сложного, поскольку на корпусе установлены розетки, а включение в сеть осуществляется шнуром с вилкой. На более мощных устройствах сеть и нагрузка подключаются с помощью винтовой колодки.
Большой выбор стабилизаторов напряжения отечественного производства от компании «Энергия», вы найдете на сайте официального представителя ВольтМаркет.ру.
Релейный стабилизатор
В релейном стабилизаторе имеется почти такой же набор основных узлов:
- Сетевой фильтр;
- Плата контроля и управления;
- Трансформатор;
- Блок электромеханических реле;
- Устройство индикации.
В этой конструкции коррекция напряжения осуществляется ступенчато, с помощью реле. Обмотка трансформатора разделена на несколько отдельных секций, каждая из которых имеет отвод. Релейный стабилизатор напряжения имеет несколько ступеней регулирования, число которых определяется количеством установленных реле.
Подключение секций обмотки, а, следовательно, и изменение напряжения может осуществляться либо аналоговым, либо цифровым способом. Плата управления, в зависимости от изменения напряжения на входе, подключает необходимое количество реле для обеспечения напряжения на выходе, соответствующего допуску. Стабилизаторы релейного типа имеют самую низкую цену среди этих приборов.
Пример схемы релейного стабилизатора
Еще одна схема стабилизатора релейного типа
Электронный стабилизатор
Принципиальная схема стабилизатора напряжения этого типа имеет лишь небольшие отличия от конструкции с электромагнитными реле:
- Фильтр сети;
- Плата измерения напряжения и управления;
- Трансформатор;
- Блок силовых электронных ключей;
- Плата индикации.
Большой выбор стабилизаторов напряжения отечественного производства от компании «Энергия», вы найдете на сайте официального представителя ВольтМаркет.ру.
Принцип работы электронного стабилизатора не отличается от принципа работы релейного устройства. Единственное отличие заключается в применении электронных ключей вместо реле. Ключи представляют собой управляемые полупроводниковые вентили – тиристоры и симисторы. Каждый из них имеет управляющий электрод, подачей напряжения на который вентиль можно открыть. В этот момент и происходит коммутация обмоток и изменение напряжения на выходе стабилизатора. Стабилизатор отличается хорошими параметрами и высокой надёжностью. Широкому распространению мешает высокая стоимость прибора.
Стабилизатор двойного преобразования
Это устройство, называемое так же инверторный стабилизатор, по своей конструкции и техническим решениям, полностью отличается от всех других моделей. В нем отсутствует трансформатор и элементы коммутации. В основу его работы положен принцип двойного преобразования напряжения. Из переменного напряжения в постоянное, и обратно в переменное.
Схема инверторного стабилизатора напряжения 220в состоит из следующих узлов:
- Фильтр сетевых помех;
- Корректор мощности – выпрямитель;
- Блок конденсаторов;
- Инвертор;
- Узел микропроцессора.
Напряжение сети, пройдя через фильтр, поступает на корректор – выпрямитель, где осуществляется первое преобразование. В блоке конденсаторов запасается энергия, которая будет необходима при пониженном напряжении.
Обычно инвертор выполняется по схеме с использованием ШИМ контроллера. Дополнительное питание необходимо для питания микропроцессора, который управляет всей работой стабилизатора.
Большой выбор стабилизаторов напряжения отечественного производства от компании «Энергия», вы найдете на сайте официального представителя ВольтМаркет.ру.
Это устройство отличается уникальными параметрами, поскольку инверторный стабилизатор не изменяет величину напряжения сети, а заново его генерирует. Это позволяет получить напряжение высокого качества со стабильной частотой.
На базе инверторного принципа может быть реализована схема регулируемого стабилизатора напряжения. В этом случае можно на схемном уровне рассчитать величину напряжения на входе, которая может быть практически любой, а стабилизатор будет выдавать 220В.
Источник