Меню

Стабилизатор напряжения высокой мощности

Стабилизаторы напряжения для дома и дачи: 8 аппаратов, что «успокоят» вашу сеть

Всем привет. В этот раз решил отойти от привычной тематики станков в электрику, поскольку в силу горьких событий получил значительную экспертизу в стабилизаторах напряжения. Если подробнее – ранее не видел в них толк, пока из-за одного-единственного скачка напряжения кум не потерял всю бытовую технику на даче.

Ущерб оценили в 40 тысяч рублей. Его можно было избежать, имея надежный стабилизатор. Поэтому решил взять себе это чудо инженерной мысли на вооружение. Я погрузился в тему, сделал для себя выводы, как и что выбирать, и хочу передать знания в народ. Эта статья будет полезна:

  1. Хозяевам частных домов и дач, находящихся в поселках со старой электрической сетью;
  2. Тем, кто выбирает стабилизатор для газового котла.

Зачем нужен?

В первую очередь для защиты нежной орг- и бытовой техники. Чем хуже качество электроэнергии – тем меньше проживет ваш надежный холодильник и верный телевизор.

В России действует ГОСТ 32144-2013 от 01.07.14 на качество электроэнергии, согласно которому:

  • напряжение не должно выходить за пределы 220В (380В) +/- 10%;
  • частота 50 +/- 0,4 Гц;
  • доза фликера не превышает 1,0;
  • должны отсутствовать нечетные гармоники, составляющие обратной и нулевой последовательности и другие высокие материи ?

При снижении напряжения уменьшается электрическая мощность – лампочки горят хуже, двигатели могут остановиться и сгореть. При увеличении напряжения возможен электрический пробой изоляции.

А нужен ли?

Как понять, нужен ли вам стабилизатор напряжения? Если возьмете мультиметр и измерьте напряжение в сети, в 99% случаев там будут положенные 210-230 В. На первый взгляд, всё отлично, стабилизатор не нужен – я тоже так думал ?

Напомню, что стабилизатор защищает от резких скачков напряжения, которые случаются в момент включения/выключения мощных потребителей. На производстве качество электроэнергии определяют специальными приборами. Они непрерывно снимают показатели электроэнергии в течение семи суток, чтобы выявить критические скачки напряжения. На основе показаний принимается решение об установке стабилизаторов.

На производстве опасные скачки могут произойти из-за включения крупных промышленных печей, насосов, станков. В городской сети они практически исключены – стиральная машина или перфоратор соседа не просадят напряжение так сильно.

Для защиты квартиры достаточно реле напряжения или нелинейного ограничителя перенапряжения – об этом в отдельной статье. Для квартиры оправдан стабилизатор только для газового котла поквартирного отопления.

В частном секторе стабилизатор обязателен по двум причинам:

  1. Владельцы частных домов имеют привычку использовать опасные для сети сварочники, крупные циркулярки и другие мощные станки.
  2. В коттеджных поселках чаще всего старые сети: частный сектор быстро растет, поэтому потребление электроэнергии пропорционально увеличвается. Старая ТПшка начинает работать без запаса по мощности – отсюда и появляются скачки просадки напряжения.

Как работает стабилизатор напряжения

Коротко опишу принцип работы каждого типа стабилизаторов, чтобы вы лучше понимали сильные и слабые стороны каждого типа приборов.

Инверторные стабилизаторы

Классический инвертор напряжения состоит из двух фильтров, выпрямителя и корректора коэффициента. Они осуществляют два основных процесса: преобразование входного переменного тока в постоянный и наоборот.

Эти задачи решает выпрямитель и корректор коэффициента мощности. Говоря простыми словами, нестабильный ток входит в стабилизатор, где проходит через фильтр, превращается в постоянный и снова фильтруется.

На выходе ток имеет практически идеальную синусоидальную форму, характеризуется частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Главное преимущество такого типа работы – высокий коэффициент мощности, близкий к единице. Другие преимущества:

  1. Тихая работа.
  2. Точность нормализации напряжения.
  3. Малый вес и габариты.
  4. Поддерживает напряжение на входе от 115 до 300 В.

Инверторный стабилизатор является одним из лучших, поэтому его главный недостаток – высокая стоимость. Второй недостаток – снижение диапазона входных частот при увеличении нагрузки:

  1. 51-69% – 140-300 В.
  2. Больше 70% — 160-300 В.

Автотрансформаторные стабилизаторы

Наиболее популярный стабилизатор, заслуживший признательность народа из-за соотношения цены и качества. Принцип работы: электронные ключи коммутируют отводы автотрансформатора. Ключи – это симисторы или тиристоры, работающие под управлением микропроцессора.

Быстродействие на уровне 10-20 мс, точность поддержания выходного напряжения +/- 0,5% — главные преимущества автотрансформаторных стабилизаторов. По точности они не уступают плавно регулируемым собратьям. Форма сетевой синусоиды практически не искажается.

Более понятные вещи: бюджетный ценовой сегмент, компактность, высокий КПД в районе 98%, ресурс работы порядка 15-20 лет. Но модели этого типа не лишены и недостатков.

Главный из них – ступенчатость регулирования выходного напряжения. К примеру, из-за этого мерцают лампы накаливания и галогеновые лампы. Чем больше ступеней, тем меньшую роль играет этот недостаток. При 36 ступенях становится практически незаметным даже у ламп накаливания.

Релейные стабилизаторы

В основе релейного стабилизатора автоматический вольтодобавочный трансформатор. За работу устройства отвечает электронная схема. Работает в четыре этапа:

  1. На электронную схему подается и проверяется ток;
  2. На основании разницы входного и выходного напряжения подбирается число обмоток и их витков;
  3. Реле последовательно переключает витки;
  4. Ток с допустимыми параметрами подается на выход.

Отлично работает в российских климатических условиях благодаря диапазону рабочей температуры -40…+40оС. Работает около десяти лет, не шумит и обладает невысокой чувствительностью к искажениям входного тока. Среди недостатков:

    Низкая точность стабилизации –

8%;

  • Ступенчатое выравнивание напряжения;
  • Периодическое обострение скачков выходного напряжения.
  • Тиристорные стабилизаторы

    Состоит из автоматического трансформатора, тиристорных ключей, светодиодных индикаторов и электронных схем. За нормализацию тока отвечает автоматический трансформатор. Включение или выключение тиристорных ключей может искажать синусоидальную форму тока. Это решается встроенным микропроцессором, поэтому не является проблемой. Бывают одно- и двухкаскадными.

    1. Нормализация тока не вызывает шумов;
    2. Тиристоры работают более 1 млрд раз;
    3. Относительно низкое энергопотребление;
    4. Небольшие габариты;
    5. Высокая скорость выравнивания напряжения.

    Но присутствуют и недостатки: ступенчатая стабилизация тока, электронная схема микроконтроллера может подвисать, а стоят такие стабилизаторы недешево.

    Симисторные стабилизаторы

    Обязательно присутствуют контроллеры, ключи силового типа и автоматический трансформатор. Напряжение регулируется контроллерами. Работу можно разделить на четыре этапа:

    1. Замер напряжения внутри сети;
    2. Обработка информации по замерам;
    3. Формирование решения о преобразовании сигнала;
    4. Снижение или понижение показателей трансформаторной обмоткой.

    Такие стабилизаторы подходят для бытовой техники вроде телевизора и холодильника, потому что обладают высокой чувствительностью к помехам и быстрой реакцией. Но недостатки ограничивают его сферу применения:

    1. При заниженных входных напряжениях теряется мощность;
    2. Высокая цена;
    3. Сложный ремонт;
    4. Работа с реактивными нагрузками ограничена.

    Как подобрать стабилизатор напряжения

    При покупке стабилизатора напряжения обратите внимание на следующие характеристики:

    Источник

    Как выбрать стабилизатор напряжения (2018)

    Вместо привычного с детства числа 220 в маркировке современных электроприборов все чаще попадается 230. С недавних пор именно 230 В является стандартным напряжением в России и многих других странах. Впрочем, для большинства электроприборов разницы между 230 и 220 В нет никакой. Стандартом допускаются отклонения напряжения сети на ±10%, т.е. от 207 до 253 В. Производители бытовой техники ориентируются именно на эти показатели.

    Однако в реальности напряжение в этих рамках удерживается не всегда. В новых микрорайонах, в деревнях и поселках часто к старой подстанции, рассчитанной на определенную нагрузку, подключается много новых потребителей. Это приводит к падению напряжения до 190 В и даже ниже, что бывает хорошо заметно по горящим в полнакала лампочкам. К сожалению, снижением яркости лампочек проблема не исчерпывается. Возрастают токи в обмотках электродвигателей насосов, холодильников, стиральных машин, посудомоек и пр. Это может привести к выходу двигателя из строя.

    Бывает в сети и повышенное напряжение, также довольно частое в загородных домах – иногда подстанции намеренно подстраиваются на выдачу повышенного напряжения, чтобы на удаленных потребителях оно поднялось до нормального. При этом на потребителях, близких к подстанции, оно может быть около 250 В. Если при этом еще и нулевой провод окажется не заземлен, то из-за перекоса фаз напряжение может подняться еще выше – до 260 В и даже больше. Ну и не так уж редки случаи, когда электрики случайно подключают в щитке вместо нулевого провода – еще одну фазу, выдавая потребителям 400 В вместо 230. Повышенное напряжение вредно всем потребителям без исключения, поскольку ведет к увеличению выделения тепла, перегреву деталей, выходу их из строя и даже воспламенению.

    Читайте также:  Мощность 1000 вт для мясорубки

    Можно защитить все электроприборы в доме, установив во входном щитке реле напряжения, но это не решит проблему полностью – при выходе напряжения за установленные рамки оно просто обесточит потребителей. Чтобы защититься от длительных просадок или повышений напряжения, следует ставить стабилизатор.

    Конечно, можно поставить мощный стабилизатор на входе в дом и защитить всю технику скопом, но это будет стоить весьма недешево. Тем более что особой надобности в этом и нет – различные электроприборы по-разному реагируют на повышенное или пониженное напряжение. Вполне возможно, что не всей вашей технике нужна защита стабилизатором.

    Защита электроприборов

    Холодильники, морозильники и кондиционеры требуют защиты в первую очередь – пониженное напряжение в сети может стать причиной поломки компрессора и дорогостоящего ремонта.

    Но еще одна особенность этой техники в том, что многие модели могут выйти из строя при быстром выключении-включении. Дело в том, что при выключении компрессора давление в системе выравнивается в течение некоторого времени (1-3 минуты). Если запустить компрессор раньше, его двигатель будет работать с повышенной нагрузкой (или вообще не сможет запуститься), что может привести к поломке. Современные холодильники и кондиционеры большей частью имеют встроенное реле задержки, но если у вас есть сомнения, или в руководстве указано, что перед повторным пуском следует выждать некоторое время, то стабилизатор обязательно должен иметь функцию задержки запуска минимум на 1 минуту.

    Насосы, как погружные, так и поверхностные также требуют защиты от пониженного/повышенного напряжения и им тоже нужна задержка запуска. При пуске двигатель насоса в течение 1-2 секунд потребляет ток, в несколько раз превышающий номинальный. При этом обмотка двигателя нагревается. При обычном пуске излишки тепла снимаются прокачиваемой водой, но если напряжение в сети пропадает и появляется, то пусковые токи длятся дольше, а двигатель не успевает раскрутиться и прокачать воду. Контактирующая с насосом вода перегревается вплоть до закипания, что приводит к поломке насоса и перегоранию обмоток двигателя. Поэтому стабилизатор, защищающий насосы, должен также иметь задержку запуска в 5-10 секунд.

    СВЧ-печь не выйдет из строя при падении напряжения, но эффективность её при этом снизится многократно. Если отвезенная на дачу «микроволновка» перестала греть, не спешите везти её в ремонт – возможно, дело в низком напряжении сети. Стабилизатор легко устранит эту проблему.

    Электроника (компьютеры, современные телевизоры, аудиотехника), оснащенная импульсными блоками питания, пониженного напряжения не боится. Обычно это указывается в руководстве или прямо на блоке питания: «INPUT: 100-240 V». Так что, если ваша проблема состоит в пониженном напряжении, стабилизатор такой технике не нужен. Другое дело, если оно повышенное – при длительном воздействии напряжения от 240 В и выше, нагрузка (как тепловая, так и электрическая) на электронику БП сильно возрастает, что довольно быстро приводит к выходу его из строя.

    Энергосберегающие лампы (как люминесцентные, так и светодиодные) к пониженному напряжению довольно лояльны, а вот повышенного не любят. Если всплески напряжения в вашей сети не редкость, то их лучше защитить стабилизатором. Тем более что потребляют они немного, и одного недорогого стабилизатора мощностью в 300-500 ВА хватит на освещение частного дома.

    Нагревательным приборам, лампам накаливания, электрочайникам, утюгам и прочей подобной технике падения напряжения вообще не опасны – у них просто снизится эффективность. Повышенное напряжение может ускорить их износ, но в целом, напряжение, на 10-20% превышающее номинал, для большинства подобных приборов неопасно. Эти приборы можно включать в «проблемную» сеть без стабилизатора. Правда, это не относится ко многим современным моделям, оснащенным сложными электронными устройствами управления.

    Определившись с тем, какие приборы следует защитить, следует определиться с характеристиками стабилизатора.

    Характеристики стабилизаторов

    Тип стабилизатора напряжения

    Релейные стабилизаторы напряжения представляют собой трансформатор с несколькими отводами входной или выходной обмотки, коммутируемыми силовыми реле.

    При нормальном входном напряжении трансформатор работает как разделительный – не повышая и не понижая напряжение. При выходе входного напряжения за установленные границы, электроника включает соответствующее реле, превращая трансформатор в понижающий или повышающий.

    Преимущества релейных стабилизаторов:

    – Высокая перегрузочная способность – даже самые простые модели выдерживают 200% перегрузки в течение нескольких секунд. Модели же с мощными силовыми реле, рассчитанные на высокие пусковые токи, выдерживают непродолжительные десятикратные перегрузки.

    – Малое время переключения – напряжение полностью стабилизируется через 20-100 мс после выхода его за нормальные границы.

    – Ступенчатость регулирования. Трансформатор имеет ограниченное число отводов на обмотке, поэтому изменять напряжение может только ступенчато – по 5, 10, а на недорогих моделях – по 20 вольт на одну ступень регулирования. В целом это для техники неопасно, но на граничных напряжениях частые переключения реле, сопровождающиеся мерцанием ламп накаливания, могут раздражать.

    – Шумность. Реле при переключении щелкает довольно громко.

    – Износ контактов реле. Основной недостаток этого вида стабилизаторов – опасность прогара или пригара контактов реле. Если в первом случае напряжение на выходе стабилизатора просто пропадет, то второй вариант намного неприятнее. Если пригар случится во время пониженного входного напряжения, то при возврате напряжения в норму, реле останется включенным. Трансформатор продолжит работать, как повышающий и напряжение на выходе станет повышенным! Спокойный за свою электротехнику владелец стабилизатора даже не будет подозревать, что именно в этот момент он сжигает её высоким напряжением. Поэтому не стоит выбирать релейный стабилизатор, если в сети случаются частые перепады напряжения – чем чаще реле срабатывает, тем быстрее снижается его ресурс.

    Электромеханические (сервоприводные) стабилизаторы напряжения представляют собой тороидальный трансформатор с передвигающимся над внешней обмоткой токосъемником, контактирующим с обмоткой с помощью угольной щетки. При падении или превышении входного напряжения сервопривод перемещает токосъемник, нормализуя выходное.

    Преимущества электромеханических стабилизаторов:

    – Высокая перегрузочная способность – 200% перегрузки в течение 4-х секунд.

    – Высокая точность регулирования.

    – Низкий уровень шума при регулировании.

    – Большое время переключения – токосъемник движется по обмоткам довольно медленно. Чем больше перепад напряжения, тем медленнее стабилизатор его отрабатывает. Это может привести к появлению импульсных помех на выходе стабилизатора, вызывающих сбои в работе электротехники.

    – Износ токосъемника. Токосъемник желательно периодически смазывать графитовой смазкой. Но даже своевременная смазка не предотвращает полностью износа трущихся деталей.

    Инверторный стабилизатор сделан на основе инвертора – ток сначала выпрямляется, потом, с помощью инвертора, вновь преобразуется в переменный.

    Это позволяет достичь высокой точности регулирования и позволяет добиться полного отсутствия возмущений на выходе. Благодаря отсутствию движущихся контактов, у них низкий уровень шума, ресурс выше и опасности пригара контактов они лишены.

    Недостатки инверторных стабилизаторов:

    – Недорогие инверторы дают на выходе не чистую синусоиду, а ступенчатую. Некоторые электронные приборы (измерительные приборы, газовые котлы, аудио- и видеотехника) могут начать сбоить или вообще откажутся работать с такой синусоидой.

    – Низкая перегрузочная способность. Допускается перегрузка 25-50% от номинала, в течение 1-4 секунд. Для защиты приборов, имеющих высокий пусковой ток, стабилизатор такого типа потребуется брать с большим запасом по мощности.

    Читайте также:  Как рассчитать мощность водяного радиатора отопления

    – Высокая чувствительность к мощным импульсным помехам. Впрочем, в бытовых сетях такие помехи — явление маловероятное.

    Ступенчатые электронные стабилизаторы конструктивно схожи с релейными, однако коммутирование обмоток в них производится не с помощью реле, а с помощью мощных полупроводниковых приборов.

    Это позволяет добиться высочайшей скорости регулирования (5-40 мс на переключение) при достаточно низкой цене. Эти стабилизаторы тоже не имеют движущихся контактов, бесшумны и обладают высоким ресурсом.

    Но свои недостатки есть и у этого вида стабилизаторов:

    – Низкая перегрузочная способность. Допускается перегрузка 20-40% от номинала, и то весьма непродолжительное время.

    – Высокая чувствительность к мощным импульсным помехам. Если в сети нередки сильные кратковременные всплески напряжения, прослужит такой стабилизатор недолго.

    Необходимая полная выходная мощность стабилизатора рассчитывается исходя из мощностей всех подключенных к нему электроприборов. При подсчете полной мощности следует иметь в виду, что та мощность (в Ваттах), которая приводится в паспорте на электроприбор – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.

    Нагревательные приборы и лампы накаливания имеют полную мощность, равную активной. Но некоторые потребители, содержащие в себе электродвигатели или трансформаторы, создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку. Для определения их полной мощности следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте на электроприбор. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:

    Полные мощности всех потребителей следует сложить и добавить к получившейся сумме 30% — дело в том, что мощность стабилизатора приводится для напряжения 220В. При выходе напряжения за пределы нормального, мощность стабилизатора падает на 20-30%. Именно это падение и следует компенсировать.

    Но это еще не все – теперь полную мощность каждого потребителя следует помножить на пусковой коэффициент, также взяв его из паспорта или из таблицы. Сумма получившихся чисел (не забываем про 30%) – это пусковая мощность, и перегрузочная способность стабилизатора должна её обеспечивать.

    Например, нам следует защитить холодильник мощностью 150 Вт, погружной насос мощностью 500 Вт и линию освещения со светодиодными лампочками суммарной мощностью 500 Вт. Необходимая полная мощность в ВА будет равна:

    • 150/0,8=187,5
    • 500/0,7=714,3
    • 500/0,95=526,3

    Суммируем полученные данные и прибавляем 30%. Итого 1857 ВА.

    Пусковая мощность будет равна:

    • 187,5*3=562,5
    • 714,3*7=5000
    • 526,3*1,5=790

    Также суммируем, прибавляем 30%, получается 8258 ВА. Таким образом, нам нужен стабилизатор на 3000 ВА, способный выдержать перегрузку в три раза больше (релейный с усиленными реле), либо стабилизатор на 4500 ВА, способный выдержать в два раза больше перегрузки (релейный или электромеханический), либо электронный (ступенчатый или инверторный) на 9000 ВА.

    Если такой подбор выглядит слишком сложным, то можно просто сложить активные мощности электроприборов (в Ваттах) и подобрать стабилизатор также по активной выходной мощности. Но такой подбор будет грубее: во-первых, этот метод не учитывает индивидуальных особенностей электроприборов, во-вторых, все производители по-разному рассчитывают зависимость полной и активной мощностей. И здесь также следует быть уверенным, что перегрузочная способность стабилизатора поможет ему выдержать пусковую мощность потребителей.

    Разъем для подключения нагрузки может быть в виде клемм, либо в виде розеток. Если стабилизатор планируется использовать для защиты какой-либо линии электропитания (например, осветительной) предпочтительнее разъем в виде клемм.

    Если же защищать планируется отдельных потребителей, то удобнее подключать их напрямую в евророзетки (СЕЕ 7), обратите внимание, чтобы количество розеток соответствовало количеству потребителей.

    Некоторые стабилизаторы оснащены компьютерными розетками IEC 320 C13 – как правило, эти стабилизаторы предназначены для защиты персональных компьютеров и учитывают низкий коэффициент мощности этого вида техники.

    Задержка запуска, как указывалось выше, может потребоваться для защиты некоторых видов техники, не приемлющих частых включений-выключений: холодильников, кондиционеров, насосов и пр.

    Варианты выбора стабилизаторов

    Для защиты отдельного маломощного потребителя – газового котла или циркуляционного насоса – будет достаточно стабилизатора полной мощностью до 1000 ВА.

    Для защиты электроприборов, наиболее сильно подверженных влиянию пониженного или повышенного напряжения, будет достаточно стабилизатора в 3000-6000 ВА.

    С защитой всех домашних электроприборов справится мощный стабилизатор.

    Для защиты компьютера и периферии удобно использовать специализированный стабилизатор с компьютерными розетками.

    Релейные и электромеханические стабилизаторы обладают высокой перегрузочной способностью и хорошо подходят для защиты электроприборов с высокими пусковыми токами.

    Источник

    

    Какой мощности выбрать стабилизатор?

    Выбор стабилизатора напряжения по мощности картинка

    Мощность является важнейшим параметром любого стабилизатора напряжения. Если она подобрана неверно, то прибор, независимо от топологии, точности и быстродействия, не сможет нормально функционировать и не справится со своими задачами.

    В этой статье мы более подробно разберем вопрос правильного подбора стабилизатора напряжения по мощности.

    Содержание

    • Алгоритм расчёта мощности стабилизатора
    • Выясняем мощность подключенной к стабилизатору нагрузки
    • Прибавляем запас по мощности
    • Подбираем модель стабилизатора
    • Пример подбора стабилизатора по мощности
    • Подводим итог

    Алгоритм расчёта мощности стабилизатора

    При подборе необходимой модели стабилизатора напряжения его неправильно рассчитанная мощность может привести к следующим последствиям:

    • стабилизатор с выходной мощностью, меньшей, чем требуется, будет постоянно отключаться или вообще не запустится, а возможно и выйдет из строя;
    • приобретение устройства с мощностью, намного превышающей требуемое значение, будет бесполезной тратой средств. Прибор в процессе работы будет недозагружен, что снизит его КПД.

    Для определения актуальной мощности стабилизатора и правильного выбора подходящей модели рекомендуем придерживаться алгоритма, состоящего из трёх действий:

    1. Выяснить мощность нагрузки.
    2. Прибавить запас к значению мощности, потребляемой нагрузкой.
    3. Подобрать по итоговой величине подходящую модель стабилизатора.

    Разберём три указанных пункта и проанализируем наиболее распространённые ошибки, сопутствующие каждому из них.

    Выясняем мощность подключенной к стабилизатору нагрузки

    Мощность нагрузки равняется сумме мощностей всех подключённых к стабилизатору устройств. Перед расчетом суммарного значения мощности необходимо выяснить энергопотребление каждого из потребителей. Это сделать очень просто: мощность электроприборов обычно указывается в технической документации и дублируется на заводской табличке, прикреплённой к изделию.

    Несмотря на видимую простоту действия, на данном этапе можно совершить несколько серьёзных ошибок, которые повлекут за собой выбор стабилизатора, не подходящего под ваши задачи.

    Особое внимание стоит обратить на оборудование, для которого указывается несколько мощностей: насосы, обогревательная, звуковая, климатическая техника и т.д. Важно различать мощность электрическую и мощность, выдаваемую изделием при выполнении своих прямых задач, например, тепловую – для нагревательных котлов, охлаждения – для кондиционеров, звуковую – для аудиосистем.

    У электроприборов, конструкция которых содержит ёмкостные компоненты или электродвигатели, активная и полная мощности могут существенно различаться. Поэтому приобретение рассчитанного на 1000 ВА стабилизатора при нагрузке в 1000 Вт может стать неверным решением – прибор окажется перегружен со всеми вытекающими отсюда последствиями.

    Во избежание данной ошибки, следует перевести Ватты в Вольт-Амперы и проанализировать не только активную, но и полную мощность нагрузки. Перевод из Ватт в Вольт-Амперы осуществляется делением значения в Ваттах на специальный параметр – коэффициент мощности или cos(φ): ВА=Вт/cos(φ).

    Сos(φ) отражает зависимость активной мощности устройства от полной. Чем ближе величина cos(φ) к единице, тем меньше энергии рассеивается в виде электромагнитного излучения и тем больше преобразуется в полезную работу.

    Численное значение cos(φ) обычно (но не всегда) указанно в технической документации прибора, потребляющего переменный ток (может обозначаться как «cos(φ)», «Power Factor» или «PF»). Если производитель не предоставил информацию о коэффициенте мощности своего изделия, то для бытовой техники допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7-0,8, кроме устройств, преобразующих электроэнергию в свет и тепло (лампы накаливания, электрочайники, утюги и т.д.), для них интервал значений коэффициента мощности – 0,9-1.

    Современная техника, в первую очередь компьютеры, часто оснащается блоком питания с коррекцией коэффициента мощности, которая приближает данный параметр к единице – 0,95-0,99. Если уверенности в наличии такой функции (обозначается «PFC» или «ККМ») нет, то для cos(φ) рекомендуется применить значение из указанного в предыдущем абзаце типового диапазона.

    Читайте также:  Холодильники самсунг мощность потребления

    Полную мощность нагрузки следует рассчитывать с использованием только значения коэффициента мощности оборудования, соответствующего этой нагрузке, а не с использованием значения входного коэффициента мощности стабилизатора!

    Производители указанной техники иногда приводят максимальное энергопотребление непосредственно в характеристиках каждой модели, а иногда наоборот – дают только номинальное значение мощности, стараясь не привлекать внимание к неминуемым скачкам тока. Рекомендуем внимательно изучить сопутствующую любому оборудованию документацию и поискать информацию о фактической мощности, потребляемой устройством при пуске и в различных режимах работы. Мощность нагрузки определяется с использованием наибольшего из приведённых для каждого устройства значений!

    Помимо механизмов с электродвигателями, высокие пусковые токи характерны и осветительным приборам. Причем не только с галогенными лампами и лампами накаливания, но и с популярным в последнее время светодиодными. Светодиоды не имеют пусковых токов, но большинство светильников, реализованных на их базе, снабжены конденсаторами, включение которых вызывает резкое увеличение потребляемого тока.

    При выборе стабилизатора для защиты крупной светотехнической системы следует учесть, что значение мощности, возникающее при запуске такой системы, может многократно превышать номинальное.

    Прибавляем запас по мощности

    Правильно выбранный стабилизатор должен иметь выходную мощность, превышающую мощность, необходимую для электропитания нагрузки. Разница между мощностью стабилизатора и фактическим энергопотреблением нагрузки называется запасом мощности.

    Рекомендуемый запас составляет 30% от величины энергопотребления нагрузки. Данное значение позволит:

    • подключить к устройству в процессе эксплуатации дополнительные приборы, мощность которых не учитывалась при изначальном расчёте нагрузки;
    • избежать перегрузки в случае сильного падения напряжения в электросети.

    Дадим разъяснение по второму пункту. Дело в том, что мощность стабилизатора при выходе питающего напряжения из определённых пределов (рабочего диапазона) уменьшается. В частности, при 135 В в сети, стабилизатор вместо заявленных 500 ВА выдаст только 400 ВА и, соответственно, не сможет запитать предельную к его номиналу нагрузку.

    Для некоторого оборудования рекомендуется заложить запас мощности свыше 30%. Это, например, кондиционеры или IT-техника. В первом случае, данное решение объясняйся ростом потребляемой кондиционером мощности в процессе эксплуатации устройства (вызвано неизбежным загрязнением фильтрующей сетки). Во втором случае – тенденцией к постоянному увеличению мощностей телекоммуникационного оборудования.

    Подбираем модель стабилизатора

    Для определения подходящей по мощности модели необходимо сверить мощностной ряд предлагаемых производителем стабилизаторов с энергопотреблением нагрузки – ближайшее в большую сторону значение в мощностном ряду и будет необходимой мощностью стабилизатора.

    Пример подбора стабилизатора по мощности

    Стабилизатор приобретается для одновременной защиты трех однофазных потребителей. Не будем акцентировать внимание на конкретном виде устройств, назовем их просто: потребитель 1, потребитель 2 и потребитель 3.

    Согласно заводским паспортам:

    • номинальная мощность потребителя 1 составляет 600 Вт, потребителя 2 – 130 Вт, потребителя 3 – 700 Вт;
    • коэффициент мощности потребителей 1 и 2 равен 0,7, потребителя 3 – 0,95.

    Определяем мощность нагрузки. Пусть потребитель 1 относится к категории оборудования, характеризующегося наличием высоких пусковых токов. При расчёте используем не его номинальную мощность, а максимальную – пусковую, равную согласно технической документации 1800 Вт. Используя вышеуказанную формулу, переведём мощность каждого потребителя из Вт в ВА:

    • 1800 / 0,7 = 2571,4 ВА – для потребителя 1;
    • 130 / 0,7 = 185,7 ВА – для потребителя 2;
    • 700 / 0,95 = 736,8 ВА – для потребителя 3.

    Теперь определим суммарную потребляемую мощность планируемой нагрузки в Вт и ВА:

    • 1800 + 130 + 700 = 2630 Вт;
    • 2571,4 + 185,7 + 736,8 = 3493,9 ВА.

    Дальнейший выбор стабилизатора будем проводить, учитывая, что полная мощность нагрузки на устройство составит 3493,9 ВА, а активная – 2630 Вт (обратите внимание на разницу значений в Вт и ВА).

    Далее определяем запас мощности. Примем рекомендованную величину запаса мощности в 30% от энергопотребления нагрузки – для получения численного значения необходимого запаса умножим на 0,3 ранее рассчитанные суммарные мощности планируемой нагрузки:

    • 2630 х 0,3 = 789 Вт – запас активной мощности;
    • 34,939 х 0,3 = 1048,17 ВА – запас полной мощности.

    Следовательно мощность нагрузки с учётом запаса составит:

    • 2630 + 789 = 3419 Вт;
    • 3493,9 + 1048,17 = 4542,07 ВА.

    Теперь выберем модели однофазного стабилизатора с необходимой мощностью для электропитания нашей нагрузки (с учетом запаса), используя стандартный мощностной ряд однофазных инверторных стабилизаторов производства ГК «Штиль»:

    Полная мощность, ВА Активная мощность, Вт
    350 300
    550 400
    800 600
    1000 800
    1500 1125
    2000 1500
    2500 2000
    3000 2500
    3500 2750
    5000 4500
    7000 5500
    8000 7200
    10000 9000
    12000 11000
    15000 13500
    20000 18000

    Ближайшая с большей стороны к расчётным значениям мощность – 5000 ВА и 4500 Вт, следовательно, именно такой стабилизатор подходит для подключения потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3.

    Предположим, что потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3 необходимо подключить не к однофазному, а к трехфазному стабилизатору. Стандартный мощностной ряд ГК «Штиль» для подобных устройств следующий:

    Полная мощность, ВА Активная мощность, Вт
    6000 5400
    10000 8000
    15000 13500
    20000 16000

    Нагрузку со значением полной мощности в 4542,07 ВА и активной – в 3419 Вт, возможно подключить к одной фазе трехфазного стабилизатора с выходной мощностью 15000 ВА / 13500 Вт, в котором отдельная фаза выдаст максимально – 5000 ВА / 4500 Вт.

    Выбрать менее мощную модель стабилизатора позволит распределение нагрузки, то есть подключение каждого потребителя к отдельной фазе. Наибольшая нагрузка будет на фазе, питающей потребитель 1, энергопотребление которого – 1800 Вт / 2571,4 ВА.

    Рассчитаем необходимый потребителю 1 запас мощности (примем рекомендованное значение запаса в 30%):

    • 1800 х 0,3 = 540 Вт – запас активной мощности;
    • 2571,4 х 0,3 = 771,4 ВА – запас полной мощности;
    • 1800 + 540 = 2340 Вт – активная мощность потребителя 1 с учётом запаса;
    • 2571,4 + 771,4 = 3342,8 ВА – полная мощность потребителя 1 с учётом запаса.

    Значит, максимально возможная нагрузка на одну фазу стабилизатора при условии подключения трех потребителей к различным фазам может составить: 3342,8 ВА / 2340 Вт.

    Выберем модель стабилизатора с выходной мощностью 10000 ВА / 8000 Вт, в которой допустимая нагрузка на одну фазу приблизительно равна 3333 ВА / 2666 Вт. В данном случае допустимо выбрать стабилизатор с полной мощностью чуть меньшей, чем расчётная – фактически это снизит запас по мощности для потребителя 1 на 1-2%.

    Подробнее с модельным рядом инверторных стабилизаторов «Штиль» можно ознакомиться, перейдя по ссылке:
    Cтабилизаторы напряжения «Штиль» инверторного типа.

    Подводим итог

    Во избежание ошибок при определении мощности стабилизатора и траты денег на прибор, который в итоге окажется бесполезным, необходимо:

    • использовать при расчёте мощности нагрузки значение мощности, потребляемой электроприбором из сети, а не значение мощности, характеризующей полезную работу этого электроприбора;
    • использовать при расчёте полной мощности нагрузки коэффициент мощности, соответствующий этой нагрузке, а не входной коэффициент мощности стабилизатора;
    • рассчитывать мощность нагрузки с обязательным учётом пусковых токов для всех устройств, характеризующихся их высоким значением;
    • при необходимости переводить Вт в ВА и анализировать мощность нагрузки в единицах измерения соответствующих единицам, на основе которых выстроен мощностной ряд стабилизаторов;
    • выбирать мощность стабилизатора с учетом необходимого запаса;
    • выбирать стабилизатор с номинальной мощностью выше, чем расчётная мощность нагрузки (допустимо лишь небольшое округление нагрузочной мощности в меньшую сторону, при условии наличия предварительно заложенного запаса мощности);
    • выбирать трехфазный стабилизатор для однофазной нагрузки, анализируя не только номинальную выходную мощность устройства, но и мощность отдельной фазы.

    Внимательность при расчетах и соблюдение всех вышеприведённых правил поможет подобрать модель стабилизатора, отвечающую требованиям вашей нагрузки. В случае возникновения любых сложностей и вопросов рекомендуем проконсультироваться со специалистами!

    Источник