Сейчас в России потребность в стабилизаторах переменного напряжения растет лавинообразно, особенно в сельской местности и пригородах крупных городов, а выбрать подходящую модель стабилизатора из огромного количества марок и конструкций куда сложнее, чем холодильник или, например, телевизор.
Имея, с одной стороны, многолетний опыт продавца стабилизаторов напряжения, а с другой стороны – немалый опыт использования стабилизаторов на собственной даче, и зная многочисленные отзывы клиентов об опыте эксплуатации, хочу поделиться некоторыми соображениями, полезными широкому кругу потенциальных пользователей, а также монтажникам, электрикам и другим заинтересованным читателям.
Основную массу предлагаемых на российском рынке бытовых стабилизаторов напряжения можно разделить на следующие типы.
1. Электромеханические стабилизаторы (рис. 1), в составе которых имеется электромотор, являющийся приводом токосъемника собственно силового автотрансформатора, непосредственно питающего нагрузку, либо автотрансформатора, стоящего в схеме регулирования напряжения в обмотке силового трансформатора.
Рис. 1. Электромеханический стабилизатор напряжения
Основными особенностями этих стабилизаторов являются: плавное регулирование напряжения, низкая скорость стабилизации (иными словами, большое время регулирования, которое может достигать несколько секунд), относительно высокий уровень шума и необходимость периодического обслуживания токосъемного механизма (обычно, раз в полгода).
Из этого следует, что такие стабилизаторы эффективны для сетей с постоянно или длительно заниженным или завышенным напряжением, а также для нагрузок, не боящихся кратковременных скачков напряжения (насосов, холодильников, нагревательных приборов, ламп накаливания). А вот для электронных приборов эти стабилизаторы не особенно эффективны.
2. Электронные стабилизаторы напряжения со ступенчатым регулированием. К ним относятся стабилизаторы с регулированием напряжения за счет коммутации отводов автотрансформатора с разными коэффициентами трансформации, где в качестве ключей используются полупроводниковые приборы – симисторы или тиристоры.
Основными особенностями стабилизаторов этого типа являются: ступенчатое регулирование напряжения (рис. 2), высокая скорость стабилизации (малое время регулирования – несколько десятков миллисекунд), наличие охлаждающих вентиляторов (за исключением маломощных моделей, в некоторых моделях вентиляторы включаются по перегреву) и относительно низкий уровень шума. Следует отметить, что для обеспечения долговечности полупроводниковых ключей требуются грамотные схемотехнические меры защиты от мощных импульсных помех, перегрузок и коротких замыканий.
Рис. 2. График ступенчатого регулирования напряжения (по материалам ГК «Штиль»)
Такие стабилизаторы эффективны для любых электропитающих сетей и любых нагрузок, за исключением ламп накаливания из-за их сильной чувствительности даже к незначительному изменению напряжения (меняется яркость свечения) в отличии, например, от энергосберегающих ламп.
3. Электронные стабилизаторы с плавным регулированием пока не получили широкого распространения из-за своей дороговизны. В этом классе представлены как стабилизаторы с высокочастотным импульсным регулированием напряжения, так и источники бесперебойного питания с топологией on-line (выпрямитель-инвертор) без аккумуляторной батареи.
Основными особенностями таких стабилизаторов являются: плавное регулирование напряжения, практически мгновенная стабилизация (нулевое время регулирования), наличие охлаждающих вентиляторов и относительно низкий уровень шума.
Такие стабилизаторы эффективны для любых электропитающих сетей и любых нагрузок.
4. Релейные стабилизаторы (рис. 3) с регулированием напряжения за счет коммутации отводов автотрансформатора с разными коэффициентами трансформации, где в качестве ключей используются электромеханические реле.
Рис. 3. Релейный стабилизатор напряжения с тороидальным силовым трансформатором
Основными их особенностями являются: ступенчатое регулирование напряжения (рис. 2), высокая или средняя скорость стабилизации (время регулирования от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекунд), относительно высокий уровень шума в процессе регулирования. В отличии от полупроводниковых ключей реле не требуют принудительного охлаждения, не боятся мощных импульсных помех, перегрузок и коротких замыканий, однако у них могут залипать или подгорать контакты.
Специфика применения релейных стабилизаторов схожа со спецификой применения электронных стабилизаторов со ступенчатым регулированием.
Приведенный перечень конструкций стабилизаторов переменного напряжения не является исчерпывающим, однако стабилизаторы с иными схемотехническими решениями (например, феррорезонансные) в настоящее время находят, в основном, промышленное применение.
Есть и другие аспекты, которые стоит учитывать при выборе оптимальной модели стабилизатора напряжения, которые не зависят от их типа.
К таким аспектам, во-первых, можно отнести существование двух основных схем защиты с помощью стабилизаторов: централизованную и распределенную. В первом случае устанавливается один мощный стабилизатор на весь дом, а во втором – каждый прибор, требующий защиты, подключается через персональный стабилизатор.
Распределенная защита более эффективна, поскольку в случае питания всей домашней техники от одного мощного стабилизатора напряжения конкретный прибор (например, холодильник при включении) может влиять на остальные приборы, подключенные к этому стабилизатору. Кроме того, в уже построенном и оборудованном доме иногда бывает сложно подключить мощный стабилизатор напряжения и найти для него подходящее место, при этом большинство моделей стабилизаторов мощностью более 2 кВА имеют клеммную колодку для подключения к сети и к нагрузке, что часто влечет за собой необходимость вызова электрика для подключения такого стабилизатора (далеко не все потребители самостоятельно готовы подключить к сети электроприбор, не оснащенный шнуром с вилкой на конце). Соответственно, гораздо проще разместить и подключить модель, оснащенную шнуром с вилкой и розетками.
Во-вторых, нужно определиться, покупать однофазный стабилизатор напряжения или остановить свой выбор на трехфазной модели. Причем, наличие в доме трехфазного ввода не является определяющим фактором такого выбора. Большинство трехфазных моделей состоит из трех однофазных стабилизаторов (блоков), размещенных в одном общем или трех отдельных корпусах. Если трехфазный стабилизатор выполнен в одном корпусе, то при поломке одного однофазного блока в ремонт придется отправлять все изделие, оставив таким образом без защиты нагрузки во всех фазах. Поэтому, если в доме имеется трехфазный ввод, более рационально приобрести три однофазных стабилизатора (по одному на каждую фазу), тем более, что в этом случае можно выбрать однофазные стабилизаторы разных мощностей в зависимости от пофазного потребления; а внешний блок байпаса (схема, позволяющая подключить нагрузку напрямую к сети, минуя стабилизатор в случае его поломки), который имеется в составе некоторых трехфазных стабилизаторов напряжения, можно реализовать непосредственно в вводном электрическом щите дома.
Более того, в некоторых трехфазных стабилизаторах имеется схема защитного отключения нагрузки в случае пропадания напряжения в одной из фаз, актуальная для трехфазных электродвигателей, а при домашнем использовании зачастую вредная, так как в случае её срабатывания отключается нагрузка во всех фазах, а не только в той, где пропало напряжение.
В-третьих, при выборе стабилизатора очень важно правильно определить требуемую мощность, причем как полную, измеряемую в кВА, так и активную, измеряемую в более привычных кВт. У некоторых стабилизаторов номинальная выходная мощность в кВА и кВт совпадает, у других (это характерно для большинства китайских изделий) активная мощность в кВт меньше полной (например, для модели на 5 кВА активная мощность может быть равна 3,5 кВт). Кроме того, ряд производителей указывает мощность нагрузки стабилизаторов для всего допустимого диапазона входного напряжения, даже для самого низкого его значения, а другие производители (тоже, как правило, китайские) допускают подключение нагрузки заявленной мощности только при номинальном входном напряжении, а при снижении входного напряжения требуют снижения мощности нагрузки. Поэтому при покупке таких стабилизаторов требуется выбирать модель с существенным запасом по мощности.
Не следует забывать и про необходимый дополнительный запас по мощности в случае наличия оборудования с большими пусковыми токами, такого как холодильники, насосы и т.д., особенно для стабилизаторов, имеющих быстродействующую электронную защиту от перегрузки; в противном случае стабилизатор будет периодически отключаться из-за перегрузки вместе со всем, подключенным к нему оборудованием.
В-четвертых, следует помнить, что большинство стабилизаторов бытового применения рассчитаны на эксплуатацию в помещении при положительной температуре окружающей среды, что может накладывать определенные ограничения при их размещении.
В-пятых, полезно знать, что в стабилизаторах напряжения со ступенчатым регулированием встречаются как тороидальные силовые трансформаторы, так и трансформаторы с шихтованными сердечниками. При этом, при сопоставимой мощности, уровень шума у стабилизатора на базе тороидального трансформатора, как правило, существенно ниже.
Но есть и еще важный момент, не зная которого, вы рискуете, купив стабилизатор напряжения, просто «выбросить деньги на ветер». Дело в том, что иногда пониженное напряжение в доме (или в одном из его помещений) связано с тем, что подходящий к дому (помещению) силовой кабель имеет не соответствующее потребляемой мощности сечение, т.е. сечение меньшее, чем это необходимо для питания установленных в доме (помещении) приборов.
Такая ситуация приводит к значительному падению напряжения на вводном кабеле, которое тем сильнее, чем больше потребляемый нагрузкой ток. В этом случае установка стабилизатора, скорее всего, не решит проблему пониженного напряжения, так как при пониженном входном напряжении и неизменной мощности нагрузки стабилизатор будет пытаться потреблять больший ток, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему увеличению падения напряжения на вводном кабеле и падению входного напряжения, и «круг замкнется».
Вот далеко не полный перечень особенностей применения стабилизаторов напряжения, которые необходимо учитывать при их выборе. Надеюсь, что данная статья хоть немного этот выбор для вас облегчит.
© Леонид Сохор (ООО «Новые энергетические технологии»)
