Table of Contents
Наличие в доме качественного электропитания сегодня трудно переоценить. Современное жилье оборудуется большим количеством бытовой техники, а следить за домом все чаще доверяют системам климат контроля, умному дому, а иногда и интернету вещей. Сбой электронных помощников приводит к весьма неприятным последствиям, а причиной этого события может стать пресловутый электрический скачек или даже просто слишком низкое или слишком высокое напряжение сети.
Стабилизатор напряжения — довольно известное всем устройство. Но только опытные хозяева знают, что за одним и тем же термином может скрываться, как современное устройство, так и китайская поделка, использующая технологии прошлого века.
Раньше для регулирования напряжения использовались механические способы. Стабилизатор 60-х годов представлял из себя огромный латор, по которому моторчиком передвигалась угольная щетка. Эти стабилизаторы хоть и были точные, но часто не подходили под решение задач из-за своей медлительности
Несмотря на то, что механические технологии значительно устарели, прилавки магазинов до сих пор завалены этим барахлом, выпускаемым под китайскими брендами. Купить и использовать такие стабилизаторы, конечно, можно. Но хороший хозяин не будет терпеть в своем доме изжившие себя технологии. Разве что временно, пока идет строительство или ремонт.
Для современного дома нужно и стабилизатор выбирать, соответствующий. Наиболее продвинутые технологии в этой области можно посмотреть здесь: стабилизаторы напряжения Volter.
В новых моделях не используются механические элементы — все силовые ключи электронные. Это не только существенно увеличивает скорость устройств, но и в десятки раз продлевает срок их службы. В отличие от механики, электронные компоненты не имеют износа, а их реакция практически мгновенна.
Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения
Использование тиристоров в качестве электронных ключей является классическим подходом. Принцип регулировки достаточно прост — тиристорные ключи коммутируют обмотки трансформатора в зависимости от входного напряжения.
Следует отметить, что симисторные и тиристорные стабилизаторы это почти одно и то же, так как симистор это деталь объединяющая в себе два противоположно подключенных тиристора. Отличие этих разновидностей в управлении — для симистора нужен один канал, а для двух тиристоров два.
Схема базовой однорядной модели тиристорного стабилизатора выглядит так:
Не трудно догадаться, что точность стабилизатора зависит от количества каналов (ступеней) регулирования, а так как их всего 9 (см. схему), стабилизация напряжения оставляет желать лучшего. Тем не менее, такие стабилизаторы достаточно популярны из-за своей надежности. Простота схемы делает устройство нечувствительным к помехам. В то же время большинство потребителей не требует лабораторного эталона и допускают отклонение напряжения в пределах 10% (базовые стабилизаторы имеют погрешность 6%).
Для повышения точности нужно увеличивать количество ступеней, но одновременно с этим растет и стоимость. Это особенно заметно, если производитель не обманывает покупателя и использует в конструкции качественные электронные модули Semicron — мирового лидера по производству тиристоров.
Тем не менее, повысить точность без увеличения стоимости стабилизатора можно. Это реализуется за счет применения двух каскадов регулирования. Схема стабилизатора с повышенной точностью выглядит так:
Первый каскад регулирует напряжение грубо, второй точно. В итоге количество ключей 8, а количество ступеней регулирования 16 (соответствует комбинациям каскадов: 4х4=16). Точность такого стабилизатора уже удовлетворяет европейским стандартам (2-5%).
Одну из популярных моделей, работающих по принципу двух каскадов можно посмотреть здесь: СНПТО-14ПТ.
Время реакции тиристорных стабилизаторов составляет 10-20 миллисекунд. Это существенно быстрее, механических аналогов.
В то же время это не самые быстрые стабилизаторы. Из-за своей особенности, тиристоры могут переключаться только в нулевой точке синусоиды, поэтому сделать стабилизатор быстрее не получится — синусоида переходит через ноль всего один раз за 10 миллисекунд.
Для увеличения скорости электронных стабилизаторов, вместо тиристоров производители используют IGBT-транзисторы.
Стабилизаторы напряжения на IGBT-транзисторах
С появлением IGBT технологий мир силовой электроники испытал настоящую революцию. Возможность переключения транзисторов в любой точке синусоиды, позволила перейти от инерционного регулирования к высокочастотному принципу моделирования, увеличив скорость стабилизаторов почти в 600 раз.
На рынке появились инверторные стабилизаторы. Генерируя синусоиду практически заново, эти устройства полностью избавляют потребители от внешних аномалий. Точность и правильность синусоиды стала зависеть только от возможностей силовых каскадов стабилизатора, и предел совершенства вроде бы достигнут, НО!
Обратите внимания на флагман производителя, использующего самые передовые технологии: Smart-14 — ведь это не инвертор!
Это действительно IGBT-стабилизатор, и в нем, как и в инверторе, тоже присутствует метод двойного преобразования, тем не менее, технология его построения существенно отличается.
Стабилизатор не моделирует синусоиду заново, а синхронизируясь с входящей синусоидой, лишь подправляет ее.
В чем выигрышь?
Ну во-первых такому стабилизатору не нужен промежуточный накопитель. Элемент, требующий периодической замены, исключен из конструкции.
Во-вторых, КПД передачи энергии при таком построении не менее 98%, в то время, как у инверторов редко когда доходит до 96, а хорошим результатом считается 85%.
И наконец, в третьих, для создания высокой точности и правильной формы синусоиды, здесь не требуются супер мощные выходные каскады — подправлять всегда проще, чем генерировать заново — именно поэтому обычные инверторы не могут выдавать такую высокую точность, как Smart (0,5%) — для инверторной технологии это было бы слишком затратно.
Схема стабилизатора выглядит так:
Принцип позаимствован у европейских производителей. В Европе он активно используется для генерации солнечной энергии. Ведь там тоже отказались от промежуточных накопителей — энергия солнца подмешивается к сетевой энергии и дополняет ее.
Генерируя требуемую вольтодобавку, стабилизатор Smart по аналогии с европейцами подмешивает ее к основной синусоиде. Делает он это только тогда, когда требуется. Если напряжение итак в норме, стабилизатор вообще не вмешивается в сеть. Итог — идеальная синусоида с идеальным напряжением, а КПД устройства не менее 98%.
IGBT-стабилизаторы не боятся помех, а в большинстве случаев полностью устраняют их. На сегодняшний день это самые удачные и самые популярные стабилизаторы среди владельцев частных домов.
