Наш телефон

Стабилизаторы сетевого напряжения

1.В современном мире электричество заняло одно из самых важных мест в жизни человека. Заходя в темную комнату и, по-привычке, включая свет, мало кто задумывается о процессах, заставляющих лампу светиться. Одной из характеристик электрической сети является напряжение. Измеряется оно в вольтах (В). В промышленности применяется напряжение разного значения, обычно, стандартное - это 10;6;0,4 киловольт. А для нужд населения в нашей стране стандартным является 220В. Измерить его значение позволяет специальный прибор - вольтметр. Все электроприборы рассчитаны именно на это напряжение. Обычно, при создании любой электротехники, закладывается определенный запас прочности (10%). То есть, при расчетном напряжении в 220В, техника нормальных производителей может работать в диапазоне 198 - 242 В. В последнее время стали появляться устройства, способные работать даже при понижении до 100В, что отдельно указывается в паспорте. В большинстве случаев, эксплуатация оборудования при заниженном или завышенном значениях не запрещается, однако, не рекомендуется. Многие из распространенных электроприборов (но не все) нормально переносят понижение до 180 В. Повышение же сверх 240В более опасно и следует избегать пользоваться оборудованием при завышенном свыше 10% напряжении. 
Почему напряжение понижается? Дело в том, что во многих местах нашей страны до сих пор эксплуатируется старое постсоветское оборудование. Оно достаточно качественное для своего времени, но рассчитанное на намного меньшие электрические нагрузки. Например, обыкновенный современный утюг потребляет такую мощность, которую в советское время потреблял далеко не каждый частный дом. А, ведь, сейчас такой утюг есть почти в каждой семье. Кондиционеры, стиральные машинки-автоматы, электрические бойлеры и масляные обогреватели - это основные мощные потребители электроэнергии. В результате, установленное когда-то оборудование, служащее для обеспечения жителей качественным напряжением, уже не справляется с возросшими потребностями людей. Оно требует замены на более мощное, способное удовлетворить спрос. 
Вторым критерием, вызывающим понижение напряжение в сети, является удаленность потребителя от трансформатора. Трансформатор - это электрическое устройство, расположенное либо в специально оборудованном небольшом помещении (для сектора с высотными домами), либо прямо на улице на специальных столбах-колоннах (для частного сектора). Он преобразует (в данном случае уменьшает) высокое напряжение, подводящееся к нему по проводам или кабелям под землей, а выдает по другим проводам необходимые 220В. Эти, отходящие от него провода, тянутся по столбам, расположенным вдоль улицы, рядом с домами. От каждого дома к проводам идут свои два провода и именно по ним в дом попадает электроэнергия. Такая схема имеет свои особенности. А именно: ближайшие к трансформатору дома получают завышенное до 240В напряжение, а последние дома на линии, то есть, самые дальние от трансформатора, если следовать по отходящим проводам, имеют заниженное напряжение. В некоторых случаях уменьшение достигает 140В. Для понимания воспользуемся с аналогией с водопроводом. Трансформатор - это водяной насос, создающий давление. Провода на столбах - это труба с водой. К каждому дому подведена своя труба, в доме есть краны (розетки и выключатели). К общей трубе подключено много домов. Поэтому, чем больше людей откроют свои краны, тем меньшее давление воды (напряжение) будет у последнего дома, так как насос создает не бесконечное, а ограниченное давление. 
К причинам, вызывающим повышение напряжения сверх номинала (нормы) относится: 
Как уже было указано - близкое к трансформатору расположение потребителя. Трансформатор выдает заведомо немного завышенное напряжение, чтобы компенсировать понижение у последнего по линии дома (вспомните аналогию с водой). То есть, здесь важна "золотая середина" - если сильно поднять напряжение на выходе трансформатора, чтобы у последних домов не было понижения, то первые дома получат чрезмерное завышение и их электроприборы выйдут из строя. А если вообще не завышать выходное напряжение, чтобы первые на линии потребители получили нужные 220В, то у последних будет более чем существенное понижение. 
Также, повышение может быть вызвано неисправностью электросети, аварийным режимом работы.
Для решения вышеуказанных проблем служат устройства - стабилизаторы напряжения. Некоторые люди их называют нормализаторами, аргументируя это тем, что прибор делает напряжение нормальным, а не стабильно заниженным или стабильно завышенным. Особо одаренные даже придумали компромиссное название - нормализатор стабилизирующего типа. Однако, от названия суть не меняется. Итак, стабилизатор напряжения сети - это устройство, повышающее заниженное и понижающее завышенное напряжение до необходимого уровня. 
Как правило, большинство стабилизаторов выполняют те или иные функции защиты электрооборудования от аварийных режимов работы электросетей. То есть, если у соседей сгорит холодильник от резкого чрезмерного повышения напряжения, то в доме, оборудованном стабилизатором, всё будет нормально. Данная возможность относится к дополнительным и ее следует уточнять при выборе. 
Стабилизаторы характеризуются мощностью. То есть, прежде всего следует знать суммарную электрическую мощность, потребляемую оборудованием, напряжение для которого нужно нормализовать. Если стабилизатор ставится на всю домашнюю электросеть, то для правильного подбора модели не следует суммировать абсолютно все мощности домашних приборов, так как редко бывает одновременно включенным абсолютно всё. Прежде всего, важно учесть самые мощные приборы - электропечка, бойлер, кондиционер, утюг, пылесос и пр. Какие из них бывают включенными одновременно? Какая суммарная мощность их (мощность каждого можно узнать в соответствующем паспорте)? Например, часто одновременно работают кондиционер и пылесос. У первого мощность (смотрите по паспорту), допустим, 2 кВт, а у второго 1кВт. В сумме 3 кВт. Дополнительно следует прибавить мощность более экономных приборов, которые могут в этот момент находиться в работе. Это могут быть телевизор, компьютер, лампы освещения и пр. Обычно на "мелочь" приходится не более 1.5 кВт, но всё это очень индивидуально. В итоге получаем 3+1.5=4.5 кВт. Следует понимать, что мощность на стабилизаторах измеряется не в ваттах "Вт", а в "ВА" (вольт-амперах, или киловольт-амперах). Дело в том, что электрическая мощность разделяется на два типа - активная и реактивная. Активная - это полезная мощность, производящая работу. А реактивная - мощность, расходуемая на создание магнитных полей в электродвигателях, на намагничивание трансформаторов и пр. То есть, для выбора стабилизатора нужно рассчитанную мощность электрооборудования дома разделить на 0.8 (поправочный коэффициент) - это и будет необходимым минимумом в ВА (кВА). 
Также следует учесть, что при пониженном напряжении мощность стабилизатора также снижается. Отсюда следует, что запас по мощности является необходимым. Значит, к полученной минимальной мощности стабилизатора нужно добавить 20% запаса и, согласно полученному значению, подбирать модель. 
Всё вышеуказанное относится к случаю, когда стабилизатор ставится на весь дом. Провода с улицы подключаются к нему, а он, в свою очередь, выдает стабилизированное напряжение на дом. Существуют маломощные модели стабилизаторов. Они стоят намного дешевле своих мощных собратьев. Применяют их для стабилизации напряжения для отдельных устройств, например, для обеспечения нормальным напряжением только настенного котла отопления. Подключение к сети таких моделей достаточно простое - на корпусе есть розетка и сетевая вилка. Вилку включаем в обыкновенную домовую розетку, а в розетку на корпусе - вилку устройства, которое нуждается в нормальном напряжении. Мощность маломощного стабилизатора выбирают с учетом мощности прибора, для которого его планируют использовать. 
Теперь немного коснемся теории по устройству стабилизаторов. Рассматриваются только те модели, которые есть в продаже и подходят большинству. Описание древних и экзотических устройств можно найти в сети Интернет, если в этом есть необходимость. 
В основе любого стабилизатора (за исключением устройств с двойным преобразованием) лежит трансформатор - младший брат того самого вышеописанного, что установлен на улице. "Трансформатор", как более точное определение - это медная проволока (обмотка) определённой толщины (сечения) и длины, намотанная особым образом на металлическую основу. 
К самым дорогим и, соответственно, более качественным и технологичным, относятся стабилизаторы с тиристорным (симисторным) управлением. Тиристор и симистор - это электронные полупроводниковые элементы, электронные управляемые ключи. Качественно сделанный тиристор (симистор) очень долговечен, экономичен и не требует сервисного обслуживания, если используется в расчетных параметрах. Обмотка трансформатора имеет несколько выводов, что позволяет с помощью электронных ключей особым образом переключать её участки и, тем самым, уменьшать или увеличивать напряжение на выходе стабилизатора. Переключение ступенчатое. То есть, чем больше ключей в стабилизаторе и чем сложнее используемый трансформатор, тем менее заметным будет процесс регулирования напряжения. При малом количестве ступеней, моменты переключения секций обмотки могут быть заметны. Это хорошо видно по лампе накаливания - в момент переключения лампа на мгновение чуть ярче загорается (если происходит повышение заниженного напряжения), или немного тусклее горит (если стабилизатор понижает напряжение сети). Однако, следует отметить, что модели с большим количеством ступеней стоят существенно дороже и целесообразность их покупки каждый решает для себя сам. В любом случае, стабилизаторы на электронных ключах наиболее перспективные, однако стоят существенно дороже других типов. Работают они абсолютно бесшумно, что позволяет производить установку прямо в жилом помещении. Если напряжение часто изменяется, например, при работе электросварки, что часто бывает в частных секторах, то подобный тип стабилизаторов будет оптимальным выбором - быстрота срабатывания электронных ключей позволяет сгладить частые изменения напряжения. Однако, эксплуатация стабилизатора в подобных условиях (при сварке) не является штатным режимом и может послужить поводом для отказа, в случае появления неисправности. 
Следующий тип - релейные стабилизаторы. Принцип работы у них аналогичен тиристорным (симисторным), только для переключения обмоток используются не электронные ключи, а электромеханические реле. Так как в реле существуют подвижные части, то ресурс работы ограничен. Реле рассчитано на несколько тысяч срабатываний. При его включении-отключении происходит постепенный износ контактов. Из-за габаритов реле, стабилизаторы с подобным принципом работы не могут иметь слишком много ступеней. При равной с тиристорными стабилизаторами выдаваемой мощности, обладают более низкой стоимостью. При работе слышны характерные щелчки - звук включения-отключения реле, что затрудняет установку подобных устройств в жилых помещениях. Впрочем, шум не слишком сильный и если люди не находятся постоянно рядом со стабилизатором, то такие устройства являются неплохим выбором. Применение стабилизатора релейного типа в условиях работы электросварки сильно уменьшает его ресурс. 
Следующим типом являются электромеханические стабилизаторы. В подобных приборах применяется электродвигатель, а также трансформатор специального типа - так называемый автотрансформатор или латр. Изменение входного напряжения от номинального заставляет двигатель стабилизатора таким образом воздействовать на трансформатор, что на выходе получается необходимое напряжение. Ступени переключения отсутствуют, как следствие регулирование напряжения очень плавное. При соизмеримых с другими типами стабилизаторов мощностях, является самым недорогим. При работе может быть слышен небольшой шум, вызванный работой двигателя. Впрочем, уровень шума в разы меньше шума релейных моделей. Из-за наличия электродвигателя вес подобных стабилизаторов выше, чем у других типов. Если работает электросварка, использовать такие стабилизаторы нельзя - они наиболее уязвимые при частых изменениях напряжения. Если бюджет ограничен, то подобные устройства будут оптимальным вариантом.