Советы по использованию стабилизатора напряжения

Советы по использованию стабилизатора напряжения

Выбор стабилизатора

Одной из наиболее распространённых причин, приводящих к отказу или выходу из строя дорогостоящего электрооборудования, являются скачки напряжения. Защититься от этих и ряда других проблем не сложно — для этого необходимо приобрести подходящий стабилизатор.

В современном загородном доме, даче, квартире или офисе от электросети питается практически всё. При этом качество потребляемой электроэнергии оставляет желать лучшего. Каждый из нас и в особенности, те, кто живут в загородных домах, неоднократно сталкивался с перебоями электроснабжения, которые незамедлительно сказываются на работе электроприборов.

Подача тока в электросети может быть нестабильна по самым разным причинам — это и аварии на подстанциях и линиях электропередач, и старые трансформаторы и провода, а также множества других непредвиденных обстоятельств, способных вызвать отклонения величины подаваемого напряжения или отключение электроэнергии.

В случае падения напряжения тускло горит свет, происходит прерывание в работе бытовой техники, аппаратуре связи. Некоторые приборы, такие как стиральные машины, холодильники, СВЧ-печи и компьютеры в условиях пониженного напряжения вообще не могут работать. При повышенной подаче электричества приборы попросту перегорают, причём порой вне зависимости от того, работают они в момент аварии, или нет. А сбой в работе автономного тепло- или водоснабжения загородных домов и коттеджей, а также водяных насосов, водонагревательных котлов, охранных систем может привести к их остановке и поломке.

Чтобы избежать вышеперечисленных потерь и чувствовать себя независимым от подобных электросюрпризов, необходимо установить стабилизатор напряжения сети (и/или мощный источник бесперебойного питания / инвертор, последний позволит иметь необходимое напряжение 220 В и при полном его отсутствии в сети). Стабилизатор включается между "скачущей" сетью и потребителем электроэнергии, позволяя поддерживать в электрической сети заданное напряжение. Иначе говоря, прибор защищает оборудование от перенапряжения, высоковольтных импульсов, бросков и "просадок" питающего напряжения. Стабилизатор автоматически поддерживает на нагрузке уровень напряжения в 220 В при отклонениях от нормы величины входного напряжения питающей сети. Он надежно защищает любую, даже самую капризную аппаратуру от внезапного значительного изменения в электросети, например, от скачка до 380 В.

Ступенчатые стабилизаторы

Это самый быстродействующий и универсальный тип стабилизаторов. Схема основана на коммутации отводов автотрансформатора с помощью электронных коммутаторов. Напряжение на выходе стабилизатора изменяется ступенчато. Прерывание напряжения при переключении у разных моделей составляет от 2 до 12 мс (для реле 5—7 мс). Корректоры напряжения имеют широкий диапазон входного напряжения, высокую точность поддержания выходного напряжения, не вносят искажений во внешнюю сеть и надежно работают при любых изменениях нагрузки, обеспечивают эффективную защиту от перегрузки, короткого замыкания и импульсных помех.

Данный тип стабилизаторов напряжения хорошо подходит для реальных российских условий и может быть использован для стабилизации напряжения питания и защиты бытовой и промышленной техники, в том числе компьютеров, аппаратуры связи, дорогой видеотехники, торгового и медицинского оборудования, а также для комплексного питания промышленного оборудования, коттеджей, квартир и офисов.

Электромеханические следящие системы

Это самый дешевый тип стабилизаторов. Основу схемы составляет регулируемый автотрансформатор, включенный в первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора. Вторичная обмотка включается в разрыв фазы сети. Данная схема позволяет плавно регулировать напряжение без прерывания фазы и без искажения синусоиды. Стабилизаторы достаточно компактны и пригодны для любого типа нагрузки. Среди преимуществ стабилизаторов напряжения на основе электромеханической системы можно выделить высокую точность удержания выходного напряжения 220 (2%, плавность регулировки со скоростью от 20 до 50 В/сек, отсутствие помех при работе и искажений формы напряжения, хорошая нагрузочная способность, широчайший диапазон коррекции 100—280 В, возможность организации систем с широким рядом номинальных мощностей. Некоторые модели предназначены для работы в условиях очень низкого напряжения (100—130 В вместо 220 В, где никакой другой стабилизатор не работает).

Однако, есть у подобных устройств и серьёзный недостаток — время установления необходимого напряжения обычно составляет около 0,5—1 сек. Это довольно долго, особенно, если скачок напряжения произошел в сторону увеличения, например, за 260 В. Чувствительная аппаратура, за это время может успеть перегореть. Что же касается точности установки напряжения 2% — особого смысла в ней нет, т.к. все приборы и устройства прекрасно работают и при разбросе напряжения в 10%.

Стоит установить стабилизаторы (и/или инверторы) на множестве самых различных объектов — от городской квартиры до крупных жилых и производственных комплексов. Установка этих приборов обеспечит вам стабильную независимую жизнь, позволяя контролировать напряжение в сети, не подвергая опасности дорогостоящие электроприборы.

О неполадках и сбоях в электросетях

Электрооборудование, изготавливаемое в России, естественно рассчитано на российскую электрическую сеть и обязано работать при напряжении от 198 до 242 В и частоте от 49.5 до 51 Гц. Как правило диапазон напряжений и частот, в котором может работать оборудование, ещё несколько шире (характерны например 187—242 В). Для большинства работающих от сети устройств допустимы изменения частоты на 2 Гц (или даже более) по сравнению с номинальным значением. По данным Bell Labs в США наблюдаются следующие наиболее часто встречающиеся сбои питания.

  1. Провалы напряжения — кратковременные понижения напряжения, связанные с резким увеличением нагрузки в сети в связи с включением мощных потребителей, таких, как промышленное оборудование, лифты и т.д. Является наиболее частой неполадкой в электрической сети, встречается в 87 % случаев.
  2. Высоковольтные импульсы — кратковременное (на наносекунды или единицы микросекунд) очень сильное увеличение напряжения, связанное с близким грозовым разрядом или включением напряжения на подстанции после аварии. Составляет 7.4 % всех сбоев питания.
  3. Полное отключение напряжения согласно этому исследованию является следствием аварий, грозовых разрядов, сильных перегрузок электростанции. Встречается в 4.7 % случаев.
  4. Слишком большое напряжение — кратковременное увеличение напряжения в сети, связанное с отключением мощных потребителей. Встречается в 0.7 % случаев.

Эту картину видимо можно считать типичной для большинства развитых стран. (Заметим в скобках, что и источники бесперебойного питания, производимые в этих странах, в большинстве случаев ориентированы именно на такую электрическую сеть).

К сожалению и эта картина не всегда соответствует нашей действительности. Фирмой "А и Т Системы" по заказам разных клиентов проводились обследования электрической сети на предприятиях в разных местах России и за рубежом. Кроме того, к нам также поступала косвенная информация о состоянии электрической сети в разных местах бывшего СССР. Таких обследований было не так много, чтобы можно было делать профессиональные статистические выводы, но всё же кое-что просто бросается в глаза.

Наиболее часто встречающейся неполадкой в электрической сети, так же, как и в США, можно считать пониженное напряжение в сети. Однако этот вид сбоя питания вовсе не так доминирует над остальными видами сбоев. 

Начнём с того, что повышенное напряжение в сети встречается почти так же часто, как и пониженное. Причём для разных мест (городов, районов, предприятий) обычно характерен определенный уровень напряжения в сети. Где-то оно может быть в основном пониженное, в других местах в основном нормальное или в основном повышенное. Этот уровень сохраняется примерно одинаковым всё время. На его фоне происходят циклические изменения напряжения, связанные с изменением нагрузки в электрической сети.

Самый короткий цикл изменения напряжения — дневной. На рис. приведены реальные графики изменения напряжения в двух точках России (отстоящих друг от друга на полторы тысячи километров) в течение суток.

Суточный цикл изменения напряжения в сети
Суточный цикл изменения напряжения в сети

Нижняя кривая на рисунке получена в сети с пониженным напряжением. Стабильное ночью напряжение около 215 В снижается с началом дня и вновь возрастает вечером, когда большинство потребителей отключаются.

Средняя кривая на рис. получена в электрической сети с повышенным напряжением. Здесь наблюдается более характерная зависимость напряжения от времени суток. Стабильное ночью напряжение понижается утром, достигая минимума в середине рабочего дня, и плавно нарастает к его концу. Оба описанные графика получены в рабочие дни недели. Верхний график на рис. получен в праздничный день в том же месте, что и средний график. В этом случае напряжение остается стабильно повышенным в течение суток.

Особенно часто такие случаи бывают весной и осенью, когда заканчивается или начинается отопительный сезон. Если отопление уже отключили или ещё не включили, и вдруг похолодало, то люди реагируют стандартно: они включают электрические подогреватели. Если электрическая сеть сильно нагружена, то подключение дополнительных (и мощных) потребителей может привести к срабатыванию автоматического предохранителя. 

Совершенно особенным случаем перегрузки является временная перегрузка, связанная со стартовыми токами, возникающими при запуске почти любого оборудования. Стартовый ток может превышать номинальный ток потребления электрического прибора в единицы, десятки и (к счастью очень редко) в сотни раз. В зависимости от величины стартового тока, временная перегрузка может распространиться на больший или меньший участок сети. Чаще всего включение оборудования вызывает местные перегрузки, но известны случаи, когда включение одного очень мощного агрегата вызывает перегрузку энергосистемы целой страны.

Виды сбоев электропитания

Вид сбоя электропитанияПричина возникновенияВозможные следствия
Пониженное напряжение, провалы напряженияПерегруженная сеть, неустойчивая работа системы регулировнаия напряжения сети, подключение потребителей, мощность которых сравнима с мощностью участка электрической сетиПерегрузки блоков питания электронных приборов и уменьшение их ресурса. Отключение оборудования при недостаточном для его работы напряжении. Выход из строя электродвигателей. Потери данных в компьютерах.
Повышенное напряжениеНедогруженная сеть, недостаточно эффективная работы системы регулирования, отключение мощных потребителейВыход из строя оборудования. Аварийное отключение оборудования с потерей данных в компьютерах.
Высоковольтные импульсыАтмосферное электричество, включение и отключение мощных потребителей, запуск в эксплуатацию части энергосистемы после аварии.Выход из строя чувствительного оборудования.
Электрический шумВключение и отключение мощных потребителей. Взаимное влияние работающих неподалеку электроприборов.Сбои при выполнении программ и передаче данных. Нестабильное изображение на экранах мониторов и в видеосистемах.
Полное отключение напряженияСрабатывание предохранителей при перегрузках, непрофессиональные действия пересонала, аварии на линиях электропередач.Потери данных. На очень старых компьютерах — выход из строя жестких дисков.
Гармонические искажения напряженияЗначитальную долю нагрузки сети составляют нелинейные потребители, оснащенные импульсными блоками питания (компьютеры, коммуникационное оборудование). Неправильно спроектирована электрическая сеть, работающая с нелинейными нагрузками, перегружен нейтральный провод.Помехи при работе чувствительного оборудования (радио и телевизионные системы, измерительные комплексы и т.д.)
Нестабильная частотаСильная перегрузка энергосистемы в целом. Потеря управления системой.Перегрев трансформаторов. Для компьютеров само по себе изменение частоты не страшно. Нестабильная частота является лучшим индикатором неправильной работы энергосистемы или ее существенной части.




Материалы подготовлены по книге А.А.Лопухина

«Источники бесперебойного питания без секретов»