Как выбрать стабилизатор напряжения. Его назначение и принцип действия.

Как выбрать стабилизатор напряжения. Его назначение и принцип действия.

Чтобы приступить к выбору стабилизатора в первую очередь нужно понимать - для чего нужен стабилизатор напряжения?

Этот вопрос возникает достаточно часто, а вместе с ним и другой – что нужно знать перед тем, как выбрать стабилизатор напряжения?

Целью использования стабилизатора является защита бытовых электроприборов от перепадов напряжения и других дефектов электроснабжения, к которым можно отнести импульсные помехи и искажения синусоидальности.

Несмотря на то, что поставщик электроэнергии обязан обеспечивать ее надлежащее качество, а именно частоту 50 Гц и напряжение 220 В ±10%, зачастую эти требования не соблюдаются. На это влияет множество факторов, и что касается частоты, то с ней все в порядке, поскольку ее стабильность является залогом нормального функционирования всей энергетической системы.

А вот с напряжением дело обстоит вовсе не так гладко – в наших сетях можно наблюдать его колебания, иногда в достаточно широких пределах, а также резкие скачки. Электроприборы при этом работаю в экстремальных для себя условиях, что в конечном итоге может привести к преждевременному выходу их из строя.

Какой выбрать стабилизатор – трехфазный или однофазный?

Этот вопрос может возникнуть, только если имеется трехфазная сеть, поскольку при однофазной сети ответ очевиден – стабилизатор также должен быть однофазным.

С трехфазной сетью не все так однозначно, поскольку во многих случаях можно обойтись однофазным стабилизатором.Это позволит избежать отключения всей системы при потере напряжения на одной из фаз.

Несмотря на то, что на каждую фазу нужен отдельный стабилизатор, как правило три однофазных стабилизатора обходятся дешевле, чем один трехфазный. Без последнего никак не обойтись лишь в случае наличия хотя бы одного трехфазного потребителя.

Выбор стабилизатора по мощности

Мощность – это основная характеристика стабилизатора, по которой и происходит его выбор. Совершенно понятно, что мощность стабилизатора должна быть немного больше, чем суммарная мощность всех потребителей. Таким образом, перед тем как выбрать стабилизатор напряжения нужно правильно определить суммарную потребляемую мощность приборов, которые предстоит защищать.

Стоит учитывать, что потребляемая мощность подразделяется на активную и реактивную, из которых состоит полная потребляемая мощность прибора. Обычно на приборах указывается активная потребляемая мощность (в ваттах, Вт), но в зависимости от типа нагрузки следует учитывать и реактивную мощность. Таким образом, при расчете мощности стабилизатора нужно учитывать полную потребляемую мощность, которая измеряется в вольт-амперах (ВА).

  • S - полная мощность, ВА;
  • P - активная мощность, Вт;
  • Q - реактивная мощность, ВАр.

Активная нагрузка непосредственно преобразуется в другие виды энергии – световую или тепловую. Примерами устройств с чисто активной нагрузкой могут служить обогреватели, утюги и лампы накаливания. При этом если устройство имеет потребляемую мощность в 1 кВт, то для его защиты достаточно стабилизатора мощностью 1 кВА.

Реактивная нагрузка имеет место в приборах с электродвигателями, а также в различных электронных устройствах. В приборах с вращающимися элементами говорят об индуктивной нагрузке, а в электронике – о емкостной.

На таких приборах кроме потребляемой активной мощности в ваттах обычно указывается еще один параметр – коэффициент cos(φ). С его помощью можно без труда вычислить полную потребляемую мощность.

Для этого активную мощность нужно разделить на cos(φ). К примеру, электродрель с активной мощностью в 700 Вт и cos(φ) равным 0,75 имеет полную потребляемую мощность в 933 ВА. На некоторых приборах коэффициент cos(φ) не указывают. Для примерного расчета его можно брать равным 0,7.

Немаловажно при выборе стабилизатора учитывать то, что у некоторых приборов пусковой ток в несколько раз превышает номинальный. Примером таких устройств могут быть приборы с асинхронными двигателями -   насосы. Для их нормального функционирования нужен стабилизатор, чья мощность в 2-3 раза превышает потребляемую.

Таблица 1. Приблизительная мощность электроприборов и их коэффициент мощности cos (φ)

 Бытовые электроприборы 

 Мощность, Вт 

 cos (φ) 

 Электроплита

1200 - 6000

1

Обогриватель

500 - 2000

1

 Пылесос

500 - 2000

0.9

 Утюг

1000 - 2000

1

 Фен

600 - 2000

1

 СВЧ-печь

700 - 2000

1

 Электрочайник

1500 - 2000

1

 Лампы накаливания

60 - 250

1

 Люминисцентные лампы

20 - 400

0.95

 Бойлер

1500 - 2000

1

 Компьютер

350 - 700

0.95

 Кофеварка

650 - 1500

1

 Стиральная машина

1500 - 2500

0.9

 Электроинструмент

 Мощность, Вт

 cos (φ)

 Электродрель

400 - 1000

0.85

 Болгарка

600 - 3000 

0.8

 Перфоратор

500 - 1200

0.85

 Компрессор

700 - 2500

0.7

 Электромоторы

250 - 3000

0.7 - 0.8

 Вакуумный насос

1000 - 2500

0.85

 Электросварка (дуговая)

1800 - 2500

 0.3 - 0.6 

Кроме того, сами изготовители настоятельно рекомендуют использовать стабилизаторы с 20-30% запасом мощности.

Точность стабилизации для оптимальной защиты приборов

При выборе стабилизатора следует также учитывать максимально допустимый диапазон перепада напряжения для приборов, которые предстоит защищать.

Если речь идет об защите осветительных приборов, то для них необходимо выбирать стабилизатор с точностью стабилизации напряжения не менее 3%. Именно такая точность обеспечит отсутствие эффекта мерцания освещения даже при достаточно резких скачках напряжения в сети.

Большинство бытовых электроприборов способны нормально работать при колебаниях напряжения в пределах 5-7%.

Как поступить – поставить один стабилизатор на всех потребителей, или на каждый отдельно?

Конечно, в идеале на каждый прибор, который необходимо защитить от скачков напряжения, следует ставит отдельный стабилизатор соответствующей мощности и точности стабилизации.

Однако с точки зрения материальных затрат такой подход не может быть оправданным. Поэтому чаще всего стабилизатор устанавливается на всю совокупность потребителей, и его мощность рассчитывается исходя из суммарной потребляемой мощности. Впрочем, возможен и другой подход.

К примеру, стабилизатором может быть защищен какой-либо один прибор. Кроме того, можно выделить группу электроприборов, защита которых от перепадов напряжения составляет насущную необходимость, и для их питания устанавливается стабилизатор, а остальные, не столь важные и чувствительные к перепадам, остаются без защиты.