Что означает инверторный стабилизатор напряжения

Главные отличия релейных, электронных и инверторных стабилизаторов напряжения

Одним из самых эффективных способов защиты бытовой и специализированной электротехники от скачков и просадок сетевого напряжения является установка стабилизатора. Но все ли типы данных устройств способны одинаково справляться с проблемой некачественного напряжения? Сравним в нашей статье технические характеристики и особенности работы релейных, электронных и инверторных стабилизаторов и выясним, какие из них лучше всего использовать для ответственных потребителей.

Содержание

Какие бывают стабилизаторы и в чем их отличия?

Стабилизатор переменного напряжения является преобразующим устройством, которое корректирует поступающее из сети напряжение и доводит его до номинального значения (220/230 В для однофазной и 380/400 В для трехфазной сети), которое поддерживается в непрерывном режиме и поступает на подключенные электроприборы.

В настоящее время на российском рынке электропитания представлено несколько типов стабилизаторов напряжения, а именно: релейные, электромеханические, электронные и инверторные модели. В зависимости от типа они способны нивелировать сетевые перепады, просадки и перенапряжения в определенных диапазонах с различной скоростью и точностью, фильтровать сетевые помехи и защищать нагрузку от кратковременных пропаданий электросети.

Подробно разберем главные отличия самых распространенных на отечественном рынке стабилизаторов напряжения.

Характеристики и особенности релейных стабилизаторов

В данных устройствах применена трансформаторная технология коррекции сетевого напряжения. В своем составе приборы имеют автотрансформатор, блок силовых реле и электронную плату управления.

Процесс стабилизации напряжения в релейных моделях выполняется следующим образом: плата управления устройства непрерывно анализирует значение входного сигнала, поступающего из сети и, если возникает скачок или просадка напряжения, то силовое реле стабилизатора коммутирует необходимый сегмент трансформаторной обмотки, чтобы входное напряжение приобрело номинальное значение.

Поскольку регулировка напряжения в данных изделиях происходит ступенчато, то их реакция на изменение параметров сети происходит с некоторой задержкой, которая может доходить до 10-20 мс. Из-за недостаточного быстродействия такие стабилизаторы не могут обеспечить качественную защиту от резкого повышения напряжения или его просадок. Частые скачки, происходящие в электросети, снижают качество работы силового реле и значительно ускоряют его износ.

Точность выходного напряжения у релейных моделей зависит от количества ступеней регулировки и скорости их. Как правило, погрешность выходного сигнала у них может доходить до 10% от номинального значения, что не подходит для электрочувствительных приборов. Кроме того, из-за дискретности стабилизации происходят микроразрывы в электропитании и искажение формы выходного сигнала.

Также важно отметить, что реле в стабилизаторах во время своей работы издает характерные щелчки, из-за чего приборы, как правило, устанавливаются в нежилых помещениях.

Основные преимущества и недостатки релейных стабилизаторов приведены в таблице ниже:

Релейные стабилизаторы в основном выбирают для защиты нетребовательной к качеству электропитания нагрузки (например, кухонных электроприборов, систем освещения, телевизионной техники и некоторых электроинструментов) в относительно стабильных электросетях. Приборы могут устанавливаться в отдельных технических помещениях, не имеющих отопления.

Характеристики и особенности электронных стабилизаторов

По схеме своей работы данные устройства аналогичны релейным типам, только в своем составе вместо силовых реле они имеют электронные ключи – симисторы или тиристоры.

Процесс коррекции напряжения в электронных моделях управляется микропроцессором, который при обнаружении отклонения параметров сети активизирует силовой ключ, коммутирующий необходимую обмотку трансформатора для получения выходного напряжения, максимально приближенного к номинальному значению.

Электронные ключи имеют меньший размер по сравнению с силовыми реле, поэтому такие стабилизаторы более компактны в размерах. Кроме того, в схеме работы электронных моделей отсутствуют какие-либо подвижные элементы, поэтому они считаются более надежными и издают меньше шума при работе по сравнению с релейными типами.

Электронным стабилизаторам, как и релейным моделям, характерна дискретность (ступенчатость) коррекции напряжения. Хотя она может быть более плавной и проявляться в меньшей степени, но все-таки может вызывать помехи в работе некоторых электрочувствительных нагрузок.

Большое количество обмоток трансформатора и высокая скорость их переключения (быстродействие – в среднем составляет 10 мс) позволяет электронным моделям справляться с резкими скачками напряжения и корректировать входной сигнал с более высокой точностью по сравнению с устройствами релейного типа. В среднем диапазон входных напряжений в таких моделях составляет 130-270 В, а погрешность выходного сигнала – 5%. Однако устройства не способны справляться со значительными просадками сети, а точности стабилизации входного сигнала может быть недостаточно для потребителей, особо чувствительных к качеству напряжения, например, компьютерной техники.

Также важным недостатком электронных приборов является несинусоидальная форма выходного напряжения (трапециевидная или прямоугольная, в зависимости от модели), которая может быть вызвана работой силовых ключей – симисторов/тиристоров. Такая особенность функционирования накладывает ограничение на использование данных устройств для определенных типов нагрузок. Кроме того, некоторые электронные модели имеют небольшую перегрузочную способность, которая может составлять всего 40%. Частые и значительные перегрузки в таких устройствах могут приводить к раннему выходу из строя силовых ключей.

Основные преимущества и недостатки электронных стабилизаторов приведены в следующей таблице:

Электронные модели обладают более высокими техническими характеристиками по сравнению с релейными типами, что позволяет их применять в электросетях, в которых случаются резкие и значительные перепады напряжения. Однако для нагрузки с электродвигателями они не подойдут, так как искаженная форма напряжения может негативно сказаться на работе такой нагрузки. Также не рекомендуется использовать данный тип стабилизаторов с профессиональной аудио- и видеотехникой по причине помех, создаваемых в процессе коммутации обмоток трансформатора, которые могут испортить качество звука или изображения.

Характеристики и особенности инверторных стабилизаторов

Инверторные стабилизаторы являются устройствами нового поколения за счет совершенного иного принципа действия по сравнению с другими типами. Они основаны на технологии двойного преобразования энергии или Instant Reaction & Double Conversion (IRDC), предполагающей мгновенную реакцию и двойное преобразование.

В схеме работы инверторных моделей нет автоматического трансформатора и коммутационных элементов, а вместо них присутствуют такие элементы, как выпрямитель, конденсатор, инвертор и микроконтроллер.

Во время работы инверторных устройств входное нестабильное напряжение сначала выпрямляется и накапливается в конденсаторе, а затем с помощью инвертора переводится обратно в переменное, но уже с эталонными характеристиками. В результате на нагрузку непрерывно подаётся сигнал высокой точности (±2%) и идеальной синусоидальной формы независимо от сетевых параметров. За счет такого принципа действия инверторные модели способны мгновенно реагировать на скачки и просадки сетевого напряжения в достаточно широком диапазоне, который составляет 90-310 В.

Благодаря наличию конденсатора, который накапливает электроэнергию, инверторные модели обеспечивают надёжную защиту нагрузки от значительных и резких перепадов электроэнергии, а также кратковременных пропаданий сетевого напряжения (до 0,2 с). Поскольку инверторные модели в своем составе не имеют механических подвижных элементов, они не издают неприятных звуков во время своей работы. Однако в некоторых моделях, как правило, с выходной мощностью более 1 кВА, может присутствовать небольшой шум от системы охлаждения, сравнимый с работой кулеров персонального компьютера или ноутбука.

Инверторные стабилизаторы обладают самым большим количеством электронных защит по сравнению с релейными и симисторным/тиристорными устройствами. Они способны автоматически восстанавливаться после сетевых аварий (когда напряжение выходит за рабочий диапазон стабилизатора), короткого замыкания, перегрузки по выходу, перегрева и сбоев в работе. Кроме того, встроенные сетевые фильтры и варистор выполняют защиту от импульсных перенапряжений и высокочастотных помех.

Инверторные модели способны эффективно работать со многими бензиновыми и дизельными генераторами, корректируя не только значение напряжения, но и его форму. Высокая перегрузочная способность (до 150%) позволяет устройствам справляться с пусковыми токами оборудования, в составе которого присутствуют электромоторы.

Практически во всех моделях присутствует автоматический байпас, с помощью которого обеспечивается бесперебойная работа нагрузки в случаях, когда в работе стабилизатора происходит сбой или повреждение.

Единственный существенный недостаток, свойственный инверторным моделям, – это их высокая цена. Но это объясняется тем, что данные устройства обладают гораздо большим функционалом и возможностями по сравнению с другими типами стабилизаторов. Основные преимущества и недостатки инверторных стабилизаторов приведены в сравнительной таблице ниже:

За счет своих высоких технических характеристик и широкого функционала инверторные модели активно используются не только в быту, но и в коммерческих и производственных сферах. Они способны обеспечить надёжную защиту от нестабильного напряжения самых электрочувствительных приборов, к которым относятся системы отопления, насосное оборудование, холодильные установки, системы видеонаблюдения, мультимедийная техника, компьютерные устройства и др.

Сравнение основных характеристик разных типов стабилизаторов

Сравнение основных технических характеристик релейных, электронных и инверторных стабилизаторов приведено в таблице:

Модельный ряд инверторных стабилизаторов «Штиль»

Крупнейший российский производитель систем электропитания «Штиль» выпускает широкий модельный ряд однофазных и трехфазных инверторных стабилизаторов с выходной мощностью от 0,35 до 20 кВА, среди которых:

Основные технические характеристики инверторных стабилизаторов производства «Штиль» приведены в следующей таблице:

Где купить инверторные стабилизаторы «Штиль»?

Купить модели инверторных стабилизаторов можно в официальном интернет-магазине производителя «Штиль». На сайте представлены исчерпывающие сведения по каждому устройству, включая их технические характеристики, функционал, сферы применения и отзывы пользователей об их практическом применении в различных условиях.

При необходимости всегда можно обратиться за помощью в подборе оборудования к специалистам компании. Консультации по подбору, установке и эксплуатации стабилизаторов осуществляются в онлайн-чате, по электронной почте и телефону. Кроме того, на сайте опубликованы подготовленные инженерами компании тематические статьи, которые также помогут покупателям правильно подобрать необходимое устройство.

Представленные в интернет-магазине товары всегда есть в наличии и доступны для заказа как физическими, так и юридическими лицами. Для покупателей действует быстрая доставка в любой город России. При заказе можно выбрать удобный способ оплаты и оформить кредит на покупку необходимого оборудования.

Источник

Инверторный стабилизатор напряжения

С возникновением чувствительной электронной техники появилась потребность в защите источника электроэнергии от резких скачков напряжения. Неожиданные изменения параметров тока чреваты необратимыми разрушениями высокотехнологичных приборов. Устаревшие трансформаторы со ступенчатой регулировкой напряжения не могли гарантировать поддержание уровня напряжения питающего тока. На смену пришли инверторные стабилизаторы.

Что такое инверторный стабилизатор

Это лучшее решение прибора, который называют стабилизатором напряжения с двойным преобразованием. Главное достоинство инвертора заключается в том, что он способен снабжать потребителей всего дома током с напряжением одной частоты. Отклонение от стабильной характеристики не превышает 1 процент от норматива.

Инверторный стабилизатор напряжения (ИС) легко справляется с большими скачками входного напряжения, что востребовано в отдалённых районах и сельской местности, где местные сети электроснабжения не способны постоянно поддерживать напряжение на одном уровне.

Строение ИС

Схема ИС включает в себя входные фильтры, выпрямитель, корректор коэффициента мощности, конденсаторы, микроконтроллер и инвертор. Последний преобразует постоянный ток в переменное напряжение.

Принцип работы

Сетевой ток первоначально поступает во входной фильтр, затем в выпрямителе энергия переменного характера переходит в постоянное состояние. Характеристики электричества выравниваются корректором. Энергия с выровненными параметрами попадает в сам инвертор, где преобразуется в ток переменного напряжения.

Важно! Входной ток проходит две стадии преобразования. Поэтому прибор носит название – стабилизатор с двойным преобразованием напряжения.

Характерные особенности ИС

Главным отличием ИС от своих аналогов таких, как релейные, электромеханические и симисторные стабилизаторы, является отсутствие во внутреннем устройстве автоматического трансформатора.

Двойное преобразование напряжения не имеет резких переходов, которыми «страдает» переключение трансформаторных обмоток. Именно двойной эффект преобразования представляет ИС наиболее совершенным стабилизатором. Отсутствие подвижных деталей, различных реле оставляет далеко позади конкурентов ИС. Применение конденсаторов в схеме стабилизации электрического тока исключает скачки напряжения на выходе прибора.

Преимущества и недостатки ИС

Даже самые совершенные электрические приборы обладают, как рядом достоинств, так и определёнными недостатками.

Достоинства

Преимуществами инверторного стабилизатора напряжения являются следующие достоинства:

Недостатки

Главным недостатком ИС считается его высокая стоимость. Большое количество потребителей может существенно сузить диапазон величин принимаемого напряжения.

Обратите внимание! Нормальная работа ИС осуществляется при 50% нагрузке. При 70% загрузке нижний порог входного параметра будет ограничиваться 140 в. Более 70% нагрузки порог поднимется до 160 в.

Критерии выбора

При выборе модели инверторного стабилизатора напряжения надо руководствоваться следующими критериями, это:

Мощность

Перед приобретением ИС нужно произвести точный расчёт пиковой нагрузки, когда будет включено максимальное количество приборов. Для этого суммируют мощности потребителей и добавляют 15-20% к общему результату. Это будет мощность нужного инверторного стабилизатора.

Тип стабилизатора

ИС бывают трёх типов: это автономные инверторы, приборы с прямоугольным сигналом, стабилизаторы с синусоидальным сигналом. Автономные ИС устанавливают между общедомовой сетью и аккумулятором, что обеспечивает бесперебойное питание потребителей всего дома.

ИС с прямоугольным сигналом используются только для питания приборов освещения. Инверторные стабилизаторы с синусоидальным сигналом поставляют идеально чистый переменный ток. Именно такие приборы пользуются повышенным спросом.

Коэффициент полезного действия у всех ИС примерно одинаковый – около 90%. Это оптимальный показатель, присущий только стабилизаторам инверторного типа. У качественных приборов КПД равен 98%.

Габариты и тип установки

Габариты бытовых инверторных стабилизаторов обычно не превышают размеров 500х400х300 мм. ИС не занимает много места, поэтому его установка не вызывает никаких сложностей. Практически все бытовые ИС выпускаются в напольном варианте. При установке надо соблюдать одно правило: прибор не должен загромождаться посторонними предметами, и на него ничего нельзя ставить.

Контрольные и защитные системы

Приборы брендовых марок практически все оснащены системами контроля и защиты от перегрева. Внутренний датчик температуры при превышении допустимого уровня нагрева стабилизатора подаёт сигнал на автоматическое отключение ИС. При остывании прибор снова включается в работу.

Условия эксплуатации

Особенности подключения

Подключение стабилизатора инверторного типа зависит от его мощности и суммы мощностей потребителей (приборов). Если нужно стабилизировать напряжение во всём доме или квартире, то прибор включают в систему электроснабжения сразу после счётчика.

В случае потребности регулировки тока для нескольких приборов, таких как персональный компьютер, цифровой телевизор, аудиотехника и другие чувствительные приборы, подключение ИС ориентируют на несколько розеток. Иногда устанавливают один или несколько инверторов из расчёта количества кВт общего потребления тока определёнными приборами.

Дополнительная информация. Инверторный стабилизатор нужно периодически очищать от пыли. Делать это можно пылесосом через вентиляционные отверстия в корпусе прибора. Пред этим стабилизатор обязательно отключают от сети.

Применение инверторных стабилизаторов напряжения в общедомовой сети электроснабжения позволяет существенно продлить срок службы дорогой электроники. ИС сохранит в рабочем состоянии электрокотлы и различные системы обогрева в течение многих лет.

Видео

Источник

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения

Инверторные стабилизаторы напряжения сейчас на пике популярности, кто их производит, как они работают, и какие имеют достоинства и недостатки, расскажет СтабЭксперт.ру.

Принцип работы

Инверторные стабилизаторы коренным образом отличаются от всех ранее рассмотренных устройств. Центральное значение в принципе работы данных приборов имеет технология инвертирования. Процесс функционирования стабилизатора выглядит следующим образом. Сетевое питающее напряжение, поступая на вход прибора и проходя через высокочастотный фильтр, отсекающий импульсные помехи, гармоники высшего порядка, подаётся на выпрямитель. Затем переменный ток, через выпрямитель, попадает в корректор КМ (коэффициента мощности). В его задачу входит поддержание одинакового уровня мощности, который не будет зависеть от любых изменений входного напряжения. Переменный ток на этом этапе преобразуется в постоянный.

Далее постоянное напряжение поступает в преобразователь напряжения (инвертор), который преобразует его обратно в переменное, соответствующее необходимым нормам и характеристикам, т.е. формирует из него переменное синусоидальное напряжение требуемой частоты и амплитуды. Инвертор работает на мощных транзисторах, которые установлены на радиаторах. Такая схема преобразования способствует минимальным потерям энергии.

За работу транзисторов отвечает микроконтроллер, а входящий в его состав кварцевый генератор формирует и поддерживает стабильную частоту переменного тока. В стабилизаторах инверторного типа происходит двойное преобразование напряжения, что позволяет получать на выходе ток с практически идеальными характеристиками.

Смысл описанных преобразований заключается в следующем. Работой инвертора управляет микропроцессорный контроллер, благодаря которому напряжение приобретает строго синусоидальную форму, номинальную частоту и амплитуду. Таким образом, стабилизаторы инверторного типа обеспечивают нагрузку напряжением более высокого качества, чем стабилизаторы любого другого типа.

Если говорить о синусоидальности переменного напряжения, являющейся одной из важнейших показателей качества электроэнергии, то традиционные стабилизаторы в лучшем случае не ухудшают этот показатель сетевого напряжения, либо вносят некоторые помехи. Инверторные устройства формируют синусоиду самостоятельно, в соответствии с программой, прошитой в контроллере, поэтому на практике всегда происходит повышение качества электроэнергии. Другие технологии синусоиду исправить не могут, максимум не ухудшить.

Основные элементы прибора:

Принцип, лежащий в основе инверторных стабилизаторов, не содержит каких либо новых научных открытий последних лет и известен достаточно давно. Сравнительно недавний прорыв в этой области обусловлен началом массового выпуска мощных транзисторов, созданных по технологии IGBT и MOSFET. Именно транзисторы такого типа служат основными ключевыми элементами инверторных преобразователей.

На данный момент, схема реализована двумя производителями — это линейка Штиль ИнСтаб и отдельный стабилизатор Ресанта ACH-6000/1-И, сравним их параметры в таблице.

Сравнение представителей, цены у дилеров

Плюсы и минусы

Применение инверторной технологии позволило кардинально снизить вес и габариты стабилизирующих устройств. Главным образом это произошло за счёт отсутствия в инверторных схемах трансформаторов, являющихся самой тяжёлой и объёмной деталью приборов предыдущего поколения.

Инверторные стабилизирующие приборы превосходят все предыдущие модели, почти по всем основным показателям:

Данный прибор идеален для газового котла, так как тому критичен чистый синус, а инвертор выдает его в идеальном виде (при этом инвертора нет в других видах стабилизаторов).

К недостаткам можно отнести высокую цену, а так же возможное гудение у некоторых производителей, что, скорее всего, связано с экономией на компонентах. Если вам это мешает, то такой товар можно вернуть в течение 14 дней почти у всех продавцов.

Несмотря на то, что транзисторы установлены на радиаторах, при длительной работе и транзисторы, и радиаторы сильно нагреваются. Поэтому во многих инверторных стабилизаторах дополнительно ставят небольшие вентиляторы для охлаждения, как на персональных компьютерах. Этому типу стабилизаторов необходимо обеспечивать хорошую вентиляцию, и при установке не закрывать вентиляционные отверстия. Иначе, при перегреве будет срабатывать защита, и отключать весь стабилизатор, что будет обесточивать всю подключённую к нему нагрузку. А при длительных сильных перегревах, или выходе из строя вентиляторов охлаждения могут выйти из строя и сами транзисторы, или электросхемы. Что приведёт к последующему дорогостоящему ремонту. Но производители, например Штиль Инстаб, дают 2 года гарантии на всю линейку приборов, косвенно это говорит о том, что компоненты проверены и работа стабильна. К слову срок эксплуатации от 10 лет (зависит от индивидуальных условий).

Читайте по теме: полный обзор Штиль Инстаб + видео работы.

Вентиляторы охлаждения стабилизатора могут создавать некоторый шум при своей работе, что не делает его полностью бесшумным при эксплуатации.

И ещё, инверторные стабилизаторы критичны к качеству применяемых электронных компонентов и их монтажу. Плохое крепление транзистора к радиатору может вызвать быстрый его перегрев, и выход из строя всего прибора.

Стоимость хоть и не маленькая, но СтабЭксперт.ру считает, что постоянное совершенствование технологий производства основных электронных компонентов и увеличение их массового выпуска, безусловно, должны привести к удешевлению конечного продукта.

Для трехфазной сети

У Ресанты только одна модель на 6 кВт (в таблице) и можно составить комплект из трех стабилизаторов общей мощностью 18 кВт. У Штиль есть, как трехфазные инверторные модели, но так же можно составить комплекты из однофазных. Чтобы понять, чем такие подходы отличаются, читайте статью о том, как выбрать трехфазный стабилизатор для дома, и почему один трехфазный стабилизатор не равен трем однофазным.

Источник