Какие бывают стабилизаторы напряжения? Какой стабилизатор напряжения лучше: основные виды и их особенности Разновидности стабилизаторов напряжения.

Каждый год в период зимы и лета наша электросеть начинает работать с перебоями, даже если это не ощущается. Зимой - в период активного пользования электроприборами и средствами для дополнительного обогрева. Летом - в период дождей и гроз. В такие периоды регулярно происходят скачки напряжения. Несмотря на то, что напряжение в наших розетках должно равняться 220 вольтам, а частота - 50 Гц, реальная ситуация не всегда соответствует норме. От стабильного напряжения напрямую зависит, как долго прослужат вам ваши электрические приборы. Именно поэтому огромной популярностью обладают стабилизаторы напряжения. Они представляют собой электронно-механические устройства, преобразовывающие электрическую энергию, благодаря чему на выходе она соответствует всем нормам. Однако недостаточно просто сходить и купить стабилизатор, необходимо сначала определиться с выбором подходящего прибора. В этой статье мы расскажем о том, на какие параметры обращать внимание.

Стабильно ли ваше напряжение?

Определить, стабильно ли напряжение в помещении очень легко. Достаточно заметить, как часто у вас мигает лампа в светильнике. Если мигание заметить практически невозможно, то всё в порядке. Если же оно присутствует, то пора задуматься о стабилизаторе. Ещё вы можете проверить напряжение в розетке самостоятельно при помощи мультеметра. При чересчур резком скачке напряжения 70-80% техники может выйти из строя. Несмотря на то, что во многих современных приборах находятся встроенные предохранители, они не справляются с такой нагрузкой.

Фото: www.stabilizator-iek.ru

Главные критерии выбора

Значение напряжения

Сперва вы должны определиться с тем, для какого количества приборов будет трудиться стабилизатор напряжения. Будет это, к примеру, один газовый котел отопления или целый загородный дом. Важно узнать, какие значения напряжения у вашей сети, его номинал и максимум.

Наибольшую популярность имеет однофазный (220 В) стабилизатор - обычно он используется в городских квартирах. Ещё существуют трёхфазные (380 В) приборы - они используются в цехах производства и рассчитаны на большую нагрузку. Но если стабилизатор планируется устанавливать в загородном доме, то сеть может быть и однофазная, и трёхфазная. Определить это можно несколькими способами.

• Если жил в проводе, идущем в квартиру два или три; если на электросчетчике один мигающий светодиод; если автоматический переключатель в электрощите одно- или двухклавишный - вы пользуетесь однофазной сетью.
• Если жил в проводе минимум четыре; если мигающих светодиодов на счетчике целых три; если автоматический переключатель в щитке трех- или четырехклавишный - вам доступна двухфазная сеть.

Типы стабилизаторов напряжения

Существует несколько разновидностей стабилизаторов. Именно от типа зависит сложность производства прибора и его конечная стоимость.

• Релейный стабилизатор . На сегодняшний день самый популярный вид на территории РФ, вопреки своей небольшой цене. Можно отнести к классу автоматических трансформаторных стабилизаторов. Благодаря электромеханическим силовым реле, путем ступенчатого регулирования сети, он переключает обмотку автотрансформатора. увеличение или уменьшение напряжения на выходе в таком приборе происходит синхронно напряжению на входе. Одной из главных заслуг такого устройства является высокий темп стабилизации напряжения (порядка 20 мс).
• Ступенчатый стабилизатор напряжения почти аналогичен релейному. В нём переход трансформатора происходит с помощью тиристоров и симисторов. Вот именно поэтому на устройства такого типа распространяется большая гарантия от производителей - до 10 лет. Ещё этому способствует отсутствие механических делалей и, соответственно, износа.
• Электромеханический стабилизатор представляет собой вольтодобавочный трансформатор. Регулировка происходит с помощью поворотного щеточного контакта. Параметры щеточного узла определяют технические характеристики устройства - такие, как скорость обработки, провалы и всплески в напряжении. Однофазные электромеханические стабилизаторы для дома представляют собой, как правило, однощеточный узел, мощностью три тысячи вольт-ампер. Стабилизаторы из двух щеток из-за высокой стоимости не очень популярны. Периодически щетки придётся менять, а заодно чистить сам трансформатор, однако в домашних условиях это сделать не очень сложно. При относительно небольшой стоимости электромеханические приборы показывают высокую точность стабилизации и плавную регулировку напряжения. Приемлемо применение в тех условиях, когда напряжение меняется периодически и в одностороннем порядке. Идеальны для подключения к персональным компьютерам, бытовой, офисной технике. Такие стабилизаторы нельзя подключать к сварочным аппаратам, так как их конструкция не позволяет среагировать на чрезвычайно быстрые скачки в электросети. Соотношение цены и качества - самое лучшее.
• Более надёжными считаются электродинамические стабилизаторы - одна из разновидностей электромеханических. Вместо щеток в них встраиваются ролики, за счёт чего их износ почти исключён. Однако вместе с надежностью возросла и цена.
• Относительно недавно был представлен ещё один тип стабилизаторов - гибридный или, как его ещё называют, комбинированный . Отличие состоит в том, что в дополнение к электромеханике добавлена релейная часть. Она начинает свою работу тогда, когда напряжение в сети падает или поднимается до аномальных значений. К примеру, если напряжение в сети "плавает" в диапазоне от 144 до 256 В, то гибридный стабилизатор работает аналогично электромеханическому. Но стоит напряжению выйти за эти значения в пределы 105-280 В, как гибридное устройство возвращает его в нормальное состояние с погрешностью ±10%.
• Стабилизаторы двойного преобразования - достаточно дорогостоящие устройства, но в них есть ряд очень привлекательных возможностей. Такие стабилизаторы необходимо использовать совместно с высокочувствительными устройствами, мощность которых колеблется от 1 до 30 кВт. Обладают быстрым подключением, во время работы почти не шумят. Имеют на выходе широкий диапазон напряжения и минимальную погрешность. Работа такого устройства зависит от существующей нагрузки на электрооборудование. Нижний диапазон напряжения растет с 118 В до 160 В, когда нагрузки на электрооборудование поднимаются на 50% или 70% соответственно.
• Новая линейка в списке стабилизаторов - это приборы с широтно-импульсной модуляцией. Принцип их работы состоит в регулировании напряжения вышеназванной модуляцией. То есть, аналоговые фильтры, находящиеся на входе и выходе сети в устройстве, стабильно выравнивают все помехи в сети. Очень быстродейственный, точность корректировки - не ниже 99%. Такой стабилизатор помогает при сильных скачках электроэнергии, например, при сварочных работах. Как правило, такие устройства имеют небольшой размер и минимальную массу. Объясняется это тем, что тяжелые и крупные трансформаторы в них отсутствуют. Но и цена на них не маленькая. Без недостатков не обошлось - верхний порог на входе стабилизатора не превышает 245 В.
• Электромагнитный стабилизатор напряжения - это тот, регулировка напряжения на выходе которого происходит за счет регулирования магнитных потоков. Подмагничивание происходит за счет полупроводникового регулятора. Данный вид имеет много недостатков - таких, как гул при работе, узкий диапазон напряжения на входе, высокая чувствительность при переходе на частоты сети в 50 Гц.

Фото: electro.lg.ua

Что надо знать

Едва ли не первым делом вам нужно определиться с типом подключения стабилизатора. Вы можете подключить его сразу к сети у электрощита, дабы обезопасить всю технику. Либо возможно стационарное подключение домашнюю технику непосредственно к стабилизатору - прибор же просто подсоединяется к розетке.

Если у вас трёхфазная сеть, но все приборы однофазные, то необходимо брать три однофазных преобразователя. Но если в такой сети есть хотя бы один трехфазный прибор, то преобразователь должен быть только трехфазный. Это правило актуально для стабилизации всех электроприборов в доме, а не индивидуально для одного.

Выбирая стабилизатор, вы должны представлять, какая суммарная мощность ваших приборов будет подключена к нему, из этого параметра и будет выходить мощность вашего устройства. Прибавьте 20-30% к вышедшему значению, чтобы не произошло внештатной перегрузки.

Чтобы вам было легче определить, какая же суммарная мощность ваших устройств, вы можете воспользоваться нашей таблицей с примерными значениями.

Для уточнения мощности необходимо обратиться к инструкции вашего оборудования.

Самые популярные производители

Сегодня существует более десятка российских и зарубежных компаний, успешно производящих стабилизаторы напряжения. Продукты каждой из них отличаются по дизайну, производительности, типу питания и способу стабилизации. У каждой компании есть схожие по параметрам продукты. Но лишь во время использования их в деле мы узнаём как о плюсах, так, к сожалению, и о минусах. Некоторые компании уже потеряли квоту доверия, но остальные, благодаря качественной продукции, стараются держать марку.

Вот какие производители популярны в нашей стране у потребителей:

Российские бренды - Полигон , Норма М , Стабвольт , Каскад ;

Китайские бренды: Solby, Fnex , Sassin , Вольтрон , Вото ;

Западные бренды: Ortea , Orion .

Зарубежные бренды хотя и качественнее, но уступают по уровню спроса китайским и российским продуктам. Причина нелюбви российских потребителей кроется в ценах. Если отечественный продукт весьма неплох и значительно дешевле, то зачем переплачивать?

Фото: www.elvs.su

Распространённые ошибки покупателей

• Если в вашем доме напряжение хорошее, то нет смысла покупать стабилизатор для всего дома. Достаточно купить маленький аппарат, подключив к нему лишь очень чувствительные приборы.
• Чтобы не совершить ошибку при покупке стабилизатора напряжения, нужно знать все критерии для выбора устройства. Подойдя к этому вопросу ответственно, вы не будете сожалеть о сделанном выборе.
• Посоветуйтесь со специалистом или мастером по электрооборудованию. Установка стабилизаторов напряжения определённых типов требует профессионального контроля.

Для того чтобы справляться с помехами в сети, необходимы стабилизаторы тока. Данные устройства могут сильно отличаться по своим характеристикам, а связано это с источниками питания. Бытовые приборы в доме являются не сильно требовательными в плане стабилизации тока, однако измерительное оборудование нуждается в стабильном напряжении. Благодаря беспомеховым моделям у ученых появилась возможность получать достоверную информацию в своих исследованиях.

Как устроен стабилизатор?

Основным элемент стабилизатора принято считать трансформатор. Если рассматривать простую модель, то там имеется выпрямительный мост. Соединяется он с конденсаторами, а также с резисторами. В цепи они могут устанавливаться различных типов и предельное сопротивление они выдерживают разное. Также в стабилизаторе имеется конденсатор.

Принцип работы

Когда ток попадает на трансформатор, его предельная частота изменяется. На входе данный параметр находится в районе 50 Гц. Благодаря преобразованию тока предельная частота на выходе составляет 30 Гц. Высоковольтные выпрямители при этом оценивают полярность напряжения. Стабилизация тока в данном случае осуществляется благодаря конденсаторам. Снижение помех происходит в резисторах. На выходе напряжение вновь становится постоянным, и в трансформатор поступает с частотой не выше 30 Гц.

Принципиальная схема релейного устройства

Релейный стабилизатор тока (схема показана ниже) включает в себя компенсационные конденсаторы. Мостовые выпрямители в этом случае используются в начале цепи. Также следует учитывать, что транзисторов в стабилизаторе имеется две пары. Одна из них устанавливается перед конденсатором. Необходимо это для поднятия предельной частоты. В данном случае выходное напряжение постоянного тока будет находиться на уровне 5 А. Чтобы номинальное сопротивление выдерживалось, используются резисторы. Для простых моделей свойственны двухканальные элементы. Процесс преобразования в таком случае происходит долго, однако коэффициент рассеивания будет незначительным.

Устройство симисторного стабилизатора LM317

Как видно из названия, основным элементом LM317 (стабилизатор тока) является симистор. Он дает устройству колоссальную прибавку в предельном напряжении. На выходе данный показатель колеблется в районе 12 В. Внешнее сопротивление системой выдерживается в 3 Ом. Для высокого коэффициента сглаживания используются многоканальные конденсаторы. Для высоковольтных устройств применяются транзисторы только открытого типа . Смена их положения в такой ситуации контролируется за счет изменения номинального тока на выходе.

Дифференциальное сопротивление LM317 (стабилизатор тока) выдерживает 5 Ом. Для измерительных приборов этот показатель обязан составлять 6 Ом. Неразрывный режим тока дросселя обеспечивается за счет мощного трансформатора. Устанавливается он в стандартной схеме за выпрямителем. Диодные мосты для низкочастотных приборов применяются редко. Если рассматривать приемники на 12 В, то для них свойственны резисторы балластного типа. Это необходимо для того, чтобы снизить колебания в цепи.

Высокочастотные модели

Высокочастотный стабилизатор тока на транзисторе КК20 отличается быстрым процессом преобразования. Происходит это за счет смены полярности на выходе. Частотозадающие конденсаторы устанавливаются в цепи попарно. Фронт импульсов в такой ситуации не должен превышать 2 мкс. В противном случае стабилизатор тока на транзисторе КК20 ждут значительные динамические потери. Насыщение резисторов в цепи может осуществляться при помощи усилителей. В стандартной схеме их предусмотрено не менее трех единиц. Для уменьшения тепловых потерь используются емкостные конденсаторы. Скоростные характеристики ключевого транзистора зависят исключительно от величины делителя.

Широтно-импульсные стабилизаторы

Широтно-импульсный стабилизатор тока отличается большими значениями индуктивности дросселя. Происходит это за счет быстрой смены делителя. Также следует учитывать, что резисторы в данной схеме применяются двухканальные. Ток они способны пропускать в различных направлениях. Конденсаторы в системе используются емкостные. За счет этого предельное сопротивление на выходе выдерживается на уровне 4 Ом. В свою очередь, максимальную нагрузку стабилизаторы способны держать 3 А.

Для измерительных приборов такие модели используются довольно редко. Источники питания в данном случае предельное напряжение должны иметь не более 5 В. Таким образом, коэффициент рассеивания будет находиться в пределах нормы. Скоростные характеристики ключевого транзистора в стабилизаторах данного типа не сильно высокие. Связано это с низкой способностью резисторов блокировать ток от выпрямителя. В результате помехи с высокой амплитудой приводят к значительным тепловым потерям. Спады импульсов в данном случае происходят исключительно за счет снижения нейтрализации свойств трансформатора.

Процессом преобразования занимается только балластный резистор, который располагается за выпрямительным мостом. Полупроводниковые диоды в стабилизаторах используется редко. Необходимость в них отпадает из-за того, что фронт импульсов в цепи, как правило, не превышает 1 мкс. В результате динамические потери в транзисторах не являются фатальными.

Схема резонансных устройств

Резонансный стабилизатор тока (схема показана ниже) включают в себя малоемкостные конденсаторы и резисторы с различным сопротивлением. Трансформаторы в данном случае являются неотъемлемой частью усилителей. Для увеличения коэффициента полезного действия используется множество предохранителей. Динамические характеристики резисторов от этого возрастают. Низкочастотные транзисторы монтируются сразу за выпрямителями. Для хорошей проводимости тока конденсаторы способны работать при различной частоте.

Стабилизатор переменного тока

Стабилизатор тока данного типа является неотъемлемой частью источников питания с мощностью до 15 В. Внешнее сопротивление устройствами воспринимается до 4 Ом. Напряжение переменного тока на входе в среднем составляет 13 В. В данном случае коэффициент сглаживания контролируется за счет конденсаторов открытого типа. Уровень пульсации на выходе зависит исключительно от схемы построения резисторов. Пороговое напряжение стабилизатор тока должен быть способным выдерживать 5 А.

В таком случае параметр дифференциального сопротивления обязан находиться на отметке в 5 Ом. Максимально допустимая мощность рассеивания в среднем составляет 2 Вт. Это говорит о том, что стабилизаторы переменного тока имеют существенные проблемы с фронтом импульсов. Понизить их колебания в данном случае способны только мостовые выпрямители. При этом в обязательном порядке учитывается величина делителя. Для снижения тепловых потерь в стабилизаторах применяются предохранители.

Модель для светодиодов

Для регулировки светодиодов большой мощностью стабилизатор тока не должен обладать. В данном случае задача состоит в том, чтобы максимально снизить порог рассеивания. Сделать стабилизатор тока для светодиодов это может несколькими способами. В первую очередь, в моделях применяются преобразователи. В результате предельная частота на всех этапах не превышает 4 Гц. В данном случае это дает значительную прибавку к производительности стабилизатора.

Второй способ заключается в использовании усилительных элементов. В такой ситуации все завязывается на нейтрализации переменного тока. Для уменьшения динамических потерь транзисторы в схеме используются высоковольтные. Справиться с излишним насыщением элементов способны конденсаторы открытого типа. Для наибольшего быстродействия трансформаторов применяются ключевые резисторы. В схеме они располагаются стандартно за выпрямительным мостом.

Стабилизатор с регулятором

Регулируемый стабилизатор тока является востребованным в промышленной сфере. С его помощью пользователь имеет возможность проводить настройку устройства. Дополнительно многие модели рассчитаны на дистанционное управление. С этой целью в стабилизаторах монтируются контроллеры. Предельное напряжение переменного тока такие устройства выдерживают на уровне 12 В. Параметр стабилизации в этом случае должен составлять не менее 14 Вт.

Показатель порогового напряжения зависит исключительно от частотности прибора. Для изменения коэффициента сглаживания регулируемый стабилизатор тока использует емкостные конденсаторы. Максимальный ток системой поддерживается на уровне 4 А. В свою очередь, показатель дифференциального сопротивления допускается на уровне 6 Ом. Все это говорит о хорошей производительности стабилизаторов. Однако мощность рассеивания может довольно сильно отличаться. Также следует знать, что неразрывный режим тока дросселя обеспечивается за счет трансформатора.

На первичную обмотку напряжение подается через катод. Блокировка тока на выходе зависит только от конденсаторов. Для стабилизации процесса предохранители, как правило, не используются. Быстродействие системы обеспечивается за счет спадов импульсов. Быстрый процесс преобразования тока в цепи приводит к понижению фронта. Транзисторы в схеме применяются исключительно ключевого типа.

Стабилизаторы постоянного тока

Стабилизатор постоянного тока работает по принципу двойного интегрирования. Преобразователи во всех моделях отвечают за этот процесс. Для увеличения динамических характеристик стабилизаторов используются двухканальные транзисторы. Чтобы минимизировать тепловые потери , емкость конденсаторов должна быть значительной. Точный расчет значения позволяет сделать показатель выпрямления. При выходном напряжении постоянного тока в 12 А предельное значение максимум должно составлять 5 В. В таком случае рабочая частота устройства будет поддерживаться на отметке в 30 Гц.

Пороговое напряжение зависит от блокировки сигнала от трансформатора. Фронт импульсов в данном случае не должен превышать 2 мкс. Насыщение ключевых транзисторов происходит только после преобразования тока. Диоды в данной схеме могут использоваться исключительно полупроводникового типа. Балластные резисторы приведут стабилизатор тока к значительным тепловым потерям. В результате коэффициент рассеивания очень возрастет. Как следствие - амплитуда колебаний увеличится, процесс индуктивности не произойдет.

Параметрический стабилизатор напряжения - это устройство, в котором стабилизация выходного напряжения достигается за счет сильной нелинейности вольт-амперной характеристики электронных компонентов , использованных для построения стабилизатора (т.е. за счет внутренних свойств электронных компонентов, без построения специальной системы регулирования напряжения).

Для построения параметрических стабилизаторов напряжения обычно используются стабилитроны, стабисторы и транзисторы.

Из-за низкого КПД такие стабилизаторы находят применение в основном в слаботочных схемах (с нагрузками до нескольких десятков миллиампер). Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения (например, в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения).

Параметрические стабилизаторы напряжения бывают однокаскадными, многокаскадными и мостовыми.

Рассмотрим простейший параметрический стабилизатор напряжения, построенный на основе стабилитрона (схема приведена ниже):

1. Iст - ток через стабилитрон
2. Iн - ток нагрузки
3. Uвых=Uст - выходное стабилизированное напряжение
4. Uвх - входное нестабилизированное напряжение
5. R 0 - балластный (ограничительный, гасящий) резистор

Работа стабилизатора основана на том свойстве стабилитрона, что на рабочем участке вольт-амперной характеристики (от Iст min до Iст max) напряжение на стабилитроне практически не изменяется (на самом деле конечно изменяется от Uст min до Uст max, но можно считать, что Uст min = Uст max = Uст).

В приведенной схеме, при изменении входного напряжения или тока нагрузки - напряжение на нагрузке практически не меняется (оно остаётся таким же, как и на стабилитроне), вместо этого изменяется ток через стабилитрон (в случае изменения входного напряжения и ток через балластный резистор тоже). То есть, излишки входного напряжения гасятся балластным резистором, величина падения напряжения на этом резисторе зависит от тока через него, а ток через него зависит в том числе от тока через стабилитрон, и таким образом, получается, что изменение тока через стабилитрон регулирует величину падения напряжения на балластном резисторе.

Уравнения, описывающие работу данной схемы:

Uвх=Uст+IR 0 , учитывая, что I=Iст+Iн, получим

Uвх=Uст+(Iн+Iст)R 0 (1)

Для нормальной работы стабилизатора (чтобы напряжение на нагрузке всегда было в пределах от Uст min до Uст max) необходимо, чтобы ток через стабилитрон всегда был в пределах от Iст min до Iст max. Минимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки. Зная это, найдём сопротивление балластного резистора :

R 0 =(Uвх min-Uст min)/(Iн max+Iст min) (2)

Максимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном токе нагрузки и максимальном входном напряжении. Учитывая это и сказанное выше относительно минимального тока через стабилитрон, с помощью уравнения (1) можно найти область нормальной работы стабилизатора:

Перегруппировав это выражение, получим:

Или, по другому:

Если считать, что минимальное и максимальное напряжение стабилизации (Uст min и Uст max) отличаются незначительно, то первое слагаемое в правой части можно считать равным нулю, тогда уравнение, описывающее область нормальной работы стабилизатора , примет следующий вид:

Из этой формулы сразу виден один из недостатков такого параметрического стабилизатора - мы не можем сильно менять ток нагрузки, поскольку это сужает диапазон входного напряжения схемы, более того, можно увидеть, что диапазон изменения тока нагрузки не может быть больше, чем диапазон изменения тока стабилизации стабилитрона (поскольку в этом случае правая часть уравнения вообще становится отрицательной)

Если ток нагрузки постоянен или изменяется незначительно , тогда формула для определения области нормальной работы становится совсем элементарной:

Далее, давайте рассчитаем КПД нашего параметрического стабилизатора. Он будет определяться отношением мощности, отдаваемой в нагрузку к входной мощности: КПД=Uст*Iн/Uвх*I. Если учесть, что I=Iн+Iст, то получим:

Из последней формулы видно, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, а также чем больше ток через стабилитрон - тем хуже КПД.

Чтобы понять, что значит «хуже» и насколько вообще плохо обстоит дело с КПД у этого стабилизатора - давайте, используя формулы выше, попробуем прикинуть, что будет, если понижать напругу скажем с 6-10 Вольт до 5-ти. Возьмём самый обычный стабилитрон, скажем КС147А. Ток стабилизации у него может меняться в пределах от 3-х до 53-х мА. Чтобы при таких параметрах стабилитрона получить область нормальной работы шириной в 4 Вольта - нам нужно взять балластный резистор на 80 Ом (воспользуемся формулой 4, как будто ток нагрузки у нас постоянный, поскольку если это не так, то всё будет ещё хуже). Теперь из формулы 2 можно посчитать на какой именно ток нагрузки мы можем в этом случае рассчитывать. Получается всего 19,5 мА, а КПД в этом случае будет, в зависимости от входного напряжения, в пределах от 14% до 61%.

Если для этого же случая посчитать на какой максимальный выходной ток мы можем рассчитывать при условии, что выходной ток не постоянный, а может меняться от нуля до Imax, то решив совместно системы уравнений (2) и (3), получим R 0 =110 Ом, Imax=13,5 мА. Как видите, максимальный выходной ток получился почти в 4 раза меньше максимального тока стабилитрона.

Более того, выходное напряжение, полученное на таком стабилизаторе, будет обладать значительной нестабильностью в зависимости от выходного тока (у КС147А на рабочем участке ВАХ напряжение меняется от 4,23 до 5,16В), что может оказаться неприемлемым. Единственный путь борьбы с нестабильностью в данном случае - взять более узкий рабочий участок ВАХ - такой, на котором напряжение меняется не от 4,23 до 5,16В, а скажем от 4,5 до 4,9В, но в этом случае и рабочий ток стабилитрона будет уже не 3..53мА, а скажем 17..40мА. Соответственно, и без того небольшая область нормальной работы стабилизатора станет ещё меньше.

Итак, единственный плюс такого стабилизатора - это его простота, тем не менее, как я уже говорил, такие стабилизаторы вполне себе существуют и даже находят активное применение в качестве источников опорного напряжения для более сложных схем.

Простейшая схема, позволяющая получить существенно больший выходной ток (или существенно более широкую область нормальной работы, или и то и другое) - .

Лекция 8

Стабилизаторы напряжения и тока.

Принцип стабилизации. Виды стабилизаторов.

Величина напряжения на выходе выпрямителей, предназначенных для питания различных РТУ, может колебаться в значительных пределах, что ухудшает работу аппаратуры. Основными причинами этих колебаний являются изменения напряжения на входе выпрямителя и изменение нагрузки. В сетях переменного тока наблюдаются изменения напряжения двух видов: медленные, происходящие в течение от нескольких минут до нескольких часов, и быстрые, длительностью доли секунды. Как те, так и другие изменения отрицательно сказываются на работе аппаратуры. Например, ЛБВ вообще не могут работать без стабилизации напряжения. Для обеспечения заданной точности измерительных приборов (электронных вольтметров, осциллографов и др.) также необходима стабилизация напряжения.
Стабилизатором напряжения называется устройство, поддерживающее напряжение на нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.
Стабилизатором тока называется устройство, поддерживающее ток в нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.
Стабилизатор одновременно со своими основными функциями осуществляет и подавление пульсаций.
Качество работы стабилизатора оценивается коэффициентом стабилизации, равным отношению относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора:

Качество стабилизации оценивается также относительной нестабильностью выходного напряжения

Внутреннее сопротивление

(3)

Коэффициент сглаживания пульсаций

(4)

где Uвх~, Uвых~ - амплитуды пульсации входного и выходного напряжений соответственно. Для стабилизаторов тока важны следующие параметры:

Коэффициент стабилизации тока по входному напряжению

(5)

Коэффициент стабилизации при изменении сопротивления нагрузки

(6)

Коэффициент полезного действия определяется для всех типов стабилизаторов по отношению входной и выходной активных мощностей

Существуют два основных метода стабилизации: параметрический икомпенсационный .
Параметрический метод основан на использовании нелинейных элементов, за счёт которых происходит перераспределение токов и напряжений между отдельными элементами схемы, что ведёт к стабилизации.
Структурная схема параметрического стабилизатора состоит из двух элементов - линейного и нелинейного.

При изменении напряжения на входе стабилизатора в широких пределах () напряжение на выходе изменяется в значительно меньших пределах ()

Параметрические стабилизаторы напряжения строятся на основе кремниевых стабилитронов. В кремниевом стабилитроне при определённом Uст развивается лавинный пробой p-n перехода (см. рисунок (а)). Обычно рабочую ветвь изображают при ином расположении осей (см. рисунок (б)). Рабочий участок ограничен предельно допустимым по тепловому режиму Imax.

В параметрическом стабилизаторе переменного напряжения линейным элементом служит конденсатор, а нелинейным - дроссель насыщения.
Компенсационный стабилизатор отличается наличием отрицательной обратной связи , посредством которой сигнал рассогласования усиливается и воздействует на регулируемый элемент, изменяя его сопротивление, что ведёт к стабилизации. Компенсационные стабилизаторы, в которых регулируемый транзистор постоянно (непрерывно) находится в открытом состоянии, называются линейными или с непрерывным регулированием. В импульсном стабилизаторе регулируемый транзистор работает в ключевом режиме.

Нормальная работа электронной аппаратуры возможна при поддержании напряжения питания в заданных допустимых пределах . Например, для питания измерительных устройств, работающих с точностью 0,1%, требуется стабильность напряжения питания 0,01%. Большинство выпрямителей не обеспечивают заданной стабильности напряжения. Изменение питающего напряжения может произойти из-за изменения напряжения в сети переменного тока или из-за изменения постоянного тока в аппаратуре. С изменением сопротивления нагрузки изменяется ток и падение напряжения на внутреннем сопротивлении выпрямительных устройств, что приводит к изменению питающего напряжения.

Для поддержания напряжения питания в допустимых пределах между фильтром и нагрузкой включается устройство, называемое стабилизатором напряжения. Стабилизатор напряжения поддерживает напряжение питания аппаратуры с заданной точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в заданных пределах. После стабилизатора включается устройство защиты стабилизатора от перегрузок.

Параметрические стабилизаторы постоянного напряжения

В качестве нелинейных элементов в них применяются кремневые или газоразрядные стабилитроны (рисунок 5).

Рисунок 5 – Принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения

Так как при использовании кремневых стабилитронов используется участок обратной ветви вольтамперной характеристики, то стабилитрон включается анодом к минусу, а катодом к плюсу входного напряжения. Сопротивление гасящего резистора R Г и нагрузки R Н выбираются таким образом, чтобы ток в цепи I вх = I ст.ср.

При увеличении (уменьшении) входного напряжения U вх ток стабилитрона I ст увеличивается (уменьшается) в пределах от I ст минимум до I ст максимум, а ток I н остается постоянным. Этим обеспечивается стабильность напряжения на нагрузке.

Параметрические стабилитроны напряжения просты и надежны, однако имеют существенные недостатки:

Малый коэффициент стабилизации, малый коэффициент полезного действия, малая мощность, невозможность регулирования выходного напряжения, хорошо работают на постоянную нагрузку.

Компенсационные стабилизаторы напряжения

Принцип стабилизации напряжения сети можно рассмотреть на примере схемы (рисунок 6). Схема состоит из регулирующего элемента Р, измерительного элемента U(PV) и оператора (У). При изменении напряжения сети U вх или тока нагрузки I н в заданных пределах выходного напряжения U вых должно оставаться постоянным. Согласно второго закона Кирхгофа U вых = U вх -U р =const. Для поддержания постоянства выходного напряжения оператор должен изменять положение движка переменного резистора с учетом показаний вольтметра.

Рисунок 6 – Прнцип работы стабилизатора напряжения

Рассмотренная схема (рисунок 6) приемлема при медленных изменениях U вх и I н. В реальных устройствах U вх и I н могут изменяться в импульсном режиме или с большой скоростью. Поэтому стабилизаторы должны изготовляться на элементах с большим быстродействием, т.е. с использованием транзисторов и микросхем.

Стабилизаторы могут быть выполнены с последовательным (рисунок 7 а) и параллельным (рисунок 7 б) включением регулирующего элемента относительно нагрузки.

В последовательной схеме регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой и постоянство выходного напряжения достигается за счет изменения падения напряжения на самом регулирующем элементе. В параллельной схеме регулирующий элемент включен параллельно с нагрузкой, а постоянство выходного напряжения поддерживается за счет изменения тока через регулирующий элемент, в результате изменяется падение напряжения на гасящем (балластном) сопротивлении R r , включенном последовательно с нагрузкой.

Схема с параллельным включением регулирующего элемента применяется лишь в маломощных стабилизаторах из-за низкого КПД, так как мощность расходуется на гасящем резисторе R r и включенном параллельно нагрузке регулирующем элементе Р. Достоинством этой схемы является то, что такой стабилизатор не боится перегрузок и коротких замыканий.

Стабилизаторы с последовательным включением регулирующего элемента обладает более высоким КПД и находит более широкое применение. Принцип работы такого стабилизатора следующий. Пусть напряжение U вх возросло, что в первый момент приведет к некоторому увеличению напряжения U вых.

На измерительный элемент И поступит повышенное напряжение (или часть его). Измерительный элемент автоматически сравнивает напряжение U вых с эталонным напряжением (источник эталонного напряжения находится в самом измерительном элементе) и вырабатывает сигнал рассогласования U v . Этот сигнал усиливается усилителем У и поступает на регулирующий элемент Р. Под воздействием напряжения U у регулирующий элемент увеличивает сопротивление. На возросшем сопротивлении регулирующего элемента увеличивается падение напряжения U р настолько, насколько произошло увеличение входного напряжения, и выходное напряжение будет почти неизменным. Таким образом, насколько увеличится (уменьшится) выходное напряжение, настолько увеличится (уменьшится) падение напряжения на регулирующем элементе (т.е. произойдет компенсация входного напряжения), и выходное напряжение U вых = U вх -U р останется постоянным. Поэтому такие стабилизаторы получили название компенсационных.

Принцип работы стабилизатора с параллельным включением регулирующего элемента описывается уравнением U вых =U вх -U R г =const. При изменении входного напряжения или тока нагрузки в заданных пределах ток регулирующего элемента I р (т.е. падение напряжения U R г) изменяется таким образом, что выходное напряжение U вых остается постоянным.

При напряжениях до 150 В применяются полупроводниковые стабилизаторы, так как они имеют малые габариты и массу, высокую надежность и большую долговечность. В последовательном полупроводниковом компенсационном стабилизаторе (рисунок 8) в качестве регулирующего элемента используется транзистор VT1, усилителя постоянного тока ─ транзистор VT2 и резистор R2. В качестве измерительного элемента применен мост, состящий из резисторов R4… R6 и параметрического стабилизатора, состоящего из стабилитрона VD5 и ограничительного резистора R3. К диагонали моста вг приложено выходное напряжение стабилизатора, а к диагонали аб присоединен участок эмиттер ─ база транзистора VT2.

При подключении к стабилизатору входного напряжения в нем протекают токи: ток делителя (плюс ─R6─ R5─ R4─ эмиттер VT1 ─ коллектор VT1 ─ минус); ток параметрического стабилизатора (плюс VD5─ R3─эмиттер VT1─ коллектор VT1 ─минус); ток коллектора VT2 (плюс ─ VD5 ─ VT2─коллектор VT2─ R2─минус); ток нагрузки (плюс ─ R н (R8, R7) ─ эмиттер VT1─ коллектор VT1─ минус).

При уменьшении выходного напряжения, вызванного возрастанием тока нагрузки или уменьшением входного напряжения, уменьшается ток делителя. Падение напряжения на резисторе R6 и части резистора R5 уменьшится, что приведет к уменьшению напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT2. Так как к эмиттеру транзистора VT2 приложено эталонное напряжение U оп, то ток коллектора транзистора R6уменьшится пропорционально уменьшению входного напряжения. Падение напряжения на резисторе R2, приложенное плюсом к базе транзистора VT1, уменьшится, а следовательно, потенциал базы станет более отрицательным по отношению к эмиттеру. Напряжение U ЭБ1 возрастает, и сопротивление транзистора уменьшится. При правильно выбранных параметрах схемы падение напряжения на транзисторе уменьшится настолько, насколько увеличится входное напряжение. Выходное напряжение при этом стремится к прежнему значению.

При увеличении входного напряжения или уменьшении тока нагрузки процесс регулирования происходит таким образом, что напряжения U ЭБ1 регулирующего транзистора понижается, сопротивление регулирующего элемента увели­чится и выходное напряжение стремится к прежнему значению.

Процесс регулирования происходит практически мгновенно.

При повороте оси переменного резистора R5 изменяется напряжение U ЭБ1 , что обеспечивает плавную регулировки выходного напряжения в заданных пределах от номинального значения . Для улучшения сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения и подавления импульсных помех сопротивление верхнего плеча делителя шунтируется конденсатором С2.

При коротком замыкании нагрузки резко увеличивается ток в регулирующем транзисторе и возрастает падение напряжения на нем. Это может привести к выходу из строя транзистора VT1 как из-за увеличения мощности потерь, так и из-за возможного пробоя переходов.

Для защиты стабилизатора от перегрузок и коротких замыканий в его схему вводятся дополнительные элементы, которые в режиме перегрузки и короткого замыкания вырабатывают напряжение, запирающие транзистор VT1. В простейшем случае защита от коротких замыканий в стабилизаторах малой мощности может быть выполнена подбором сопротивления резистора R1 таким, чтобы выходной ток в режиме короткого замыкания не превышал максимально допустимого тока коллектора транзистора VT1 и выпрямительного моста.

В этой статье пойдёт речь о стабилизаторах постоянного напряжения на полупроводниковых приборах. Рассмотрены наиболее простые схемы стабилизаторов напряжения, принципы их работы и правила расчёта. Изложенный в статье материал полезен для конструирования источников вторичного стабилизированного питания.

Начнём с того, что для стабилизации любого электрического параметра должна быть схема слежения за этим параметром и схема управления этим параметром. Для точности стабилизации необходимо наличие "эталона", с которым стабилизируемый параметр сравнивается. Если в ходе сравнения оказывается, что параметр больше эталонного значения, то схема слежения (назовём её схемой сравнения) даёт команду на схему управления "уменьшить" значение параметра. И наоборот, если параметр оказывается меньше эталонного значения, то схема сравнения даёт команду на схему управления "увеличить" значение параметра. На этом принципе работают все схемы автоматического управления всех устройств и систем, которые нас окружают, от утюга, до космического аппарата, разница лишь в способе контроля и управления параметром. Точно так же работает стабилизатор напряжения.

Структурная схема такого стабилизатора изображена на рисунке.

Работу стабилизатора можно сравнить с регулировкой воды, бегущей из водопроводного крана. Человек подходит к крану, открывает его, а потом, наблюдая за потоком воды, регулирует его подачу в большую, или меньшую сторону, добиваясь оптимального для себя потока. Сам человек выполняет функцию схемы сравнения, в качестве эталона выступает представление человека о том, какой поток воды должен быть, а в качестве схемы управления выступает водопроводный кран, который управляется схемой сравнения (человеком). Если человек изменит своё представление об эталоне, решив, что поток воды, бегущий из крана недостаточный, то он откроет его больше. В стабилизаторе напряжения точно так же. Если у нас появляется желание изменить выходное напряжение, тогда мы можем изменить эталонное (опорное) напряжение. Схема сравнения, заметив изменение эталонного напряжения, самостоятельно изменит и выходное напряжение.

Резонным будет вопрос: Зачем нам такое нагромождение схем, если можно на выходе использовать источник уже "готового" эталонного напряжения? Дело в том, что источник эталонного (далее по тексту – опорного) напряжения – слаботочный (низкоамперный), поэтому не способен питать мощную (низкоомную) нагрузку. Такой источник опорного напряжения можно использовать в качестве стабилизатора для питания схем и устройств, потребляющих малый ток – КМОП-микросхем, слаботочных усилительных каскадов и др.

Схема источника опорного напряжения (слаботочного стабилизатора) изображена ниже. По своей сути – это специальный делитель напряжения, описанный в статье, отличие его в том, что в качестве второго резистора используется специальный диод – стабилитрон. В чём особенность стабилитрона? Простыми словами , стабилитрон, это такой диод, который в отличие от обычного выпрямительного диода, при достижении определённого значения обратно приложенного напряжения (напряжения стабилизации) пропускает ток в обратном направлении, а при его дальнейшем повышении, уменьшая своё внутреннее сопротивление, стремится удержать его на определённом значении.

На вольтамперной характеристике (ВАХ) стабилитрона режим стабилизации напряжения изображен в отрицательной области прикладываемого напряжения и тока.

По мере увеличения обратного напряжения, прикладываемого к стабилитрону, он сначала "сопротивляется" и ток, протекающий через него минимален. При определённом напряжении, ток стабилитрона начинает увеличиваться. Достигается такая точка вольтамперной характеристики (точка 1 ), после которой дальнейшее увеличение напряжения на делителе "резистор – стабилитрон" не вызывает увеличения напряжения на p-n переходе стабилитрона. На этом участке ВАХ происходит увеличение напряжения лишь на резисторе. Ток, проходящий через резистор и стабилитрон продолжает расти. От точки 1 , соответствующей минимальному току стабилизации, до определённой точки 2 вольтамперной характеристики, соответствующей максимальному току стабилизации стабилитрон работает в требуемом режиме стабилизации (зелёный участок ВАХ). После точки 2 вольтамперной характеристики стабилитрон теряет свои "полезные" свойства, начинает греться и может выйти из строя. Участок от точки 1 до точки 2 является рабочим участком стабилизации, на котором стабилитрон выступает в качестве регулятора.

Зная, как рассчитывается простейший делитель напряжения на резисторах можно элементарно рассчитать цепь стабилизации (источник опорного напряжения). Как и в делителе напряжения, в цепи стабилизации протекают два тока – ток делителя (стабилизатора) I ст и ток нагрузочной цепи I нагр . В целях "качественной" стабилизации последний должен быть на порядок меньше первого.

Для расчётов цепи стабилизации используются значения параметров стабилитронов, публикуемые в справочниках:

• Напряжение стабилизации U ст ;
• Ток стабилизации I ст (обычно - средний);
• Минимальный ток стабилизации I ст.min ;
• Максимальный ток стабилизации I ст.max .

Для расчёта стабилизатора, как правило, используются только два первых параметра - U ст , I ст , остальные применяются для расчёта схем защиты по напряжению, в которых возможно значительное изменение входного напряжения.

Для повышения напряжения стабилизации можно использовать цепочку из последовательно соединённых стабилитронов, но для этого, допустимый ток стабилизации таких стабилитронов должен быть в пределах параметров I ст.min и I ст.max , иначе существует вероятность выхода стабилитронов из строя.

Следует добавить, что простые выпрямительные диоды также обладают свойствами стабилизации обратно приложенного напряжения, только значения напряжений стабилизации лежат на более высоких значениях обратно приложенного напряжения. Значения максимального обратно приложенного напряжения выпрямительных диодов обычно указывается в справочниках, а напряжение при котором проявляется явление стабилизации обычно выше этого значения и для каждого выпрямительного диода, даже одного типа, различно. Поэтому, используйте выпрямительные диоды в качестве стабилитрона высоковольтного напряжения только в самом крайнем случае, когда не сможете найти необходимый Вам стабилитрон, или сделать цепочку из стабилитронов. В этом случае, напряжение стабилизации определяется экспериментально. Необходимо соблюдать осторожность при работе с высоким напряжением.

Порядок расчёта стабилизатора напряжения (источника опорного напряжения)

Расчет простейшего стабилизатора напряжения мы проведём с рассмотрением конкретного примера.
Исходные, предъявляемые к схеме параметры:

1. Входное напряжение делителя - U вх (может быть стабилизированным, а может и нет). Допустим, что U вх = 25 вольт;

2. Выходное напряжение стабилизации - U вых (опорное напряжение). Допустим, что нам необходимо получить U выx = 9 вольт. Решение:

1. Исходя из необходимого напряжения стабилизации, по справочнику подбирают необходимый стабилитрон. В нашем случае это Д814В .

2. Из таблицы находят средний ток стабилизации - I ст . По таблице он равен 5 мА.

3. Вычисляют напряжение, падающее на резисторе - U R1 , как разность входного и выходного стабилизированного напряжения. U R1 = U вx - U выx ---> U R1 = 25 – 9 = 16 вольт

4. По закону Ома делят это напряжение на ток стабилизации, протекающий через резистор, и получают значение сопротивления резистора. R1 = U R1 / I ст ---> R1 = 16 / 0,005 = 3200 Ом = 3,2 кОм

Если полученного значения нет в резистивном ряде, выберите ближайший по номиналу резистор. В нашем случае это резистор номиналом 3,3 кОм .

5. Вычисляют минимальную мощность резистора, помножив падение напряжения на нём на протекающий ток (ток стабилизации). Р R1 = U R1 * I ст ---> Р R1 = 16 * 0,005 = 0,08 Вт

Учитывая, что через резистор кроме тока стабилитрона протекает ещё и выходной ток, поэтому выбирают резистор, мощностью не менее, чем в два раза больше вычисленной. В нашем случае это резистор мощностью не меньшей 0,16 Вт . По ближайшему номинальному ряду (в большую сторону) это соответствует мощности 0,25 Вт .

Вот и весь расчёт.

Как было написано ранее, простейшую цепочку стабилизатора постоянного напряжения можно использовать для питания схем, в которых используют малые токи, а для питания более мощных схем они не годятся.

Одним из вариантов повышения нагрузочной способности стабилизатора постоянного напряжения является использование эмиттерного повторителя. На схеме изображён каскад стабилизации на биполярном транзисторе . Транзистор "повторяет" приложенное к базе напряжение.

Нагрузочная способность такого стабилизатора возрастает на порядок. Недостатком такого стабилизатора, как и простейшей цепочки состоящей из резистора и стабилитрона, является невозможность регулировки выходного напряжения.

Выходное напряжение такого каскада будет меньше напряжения стабилизации стабилитрона на значение падения напряжения на p-n переходе "база – эмиттер" транзистора. В статье, я писал, что для кремниевого транзистора оно равно – 0,6 … 0,7 вольта, для германиевого транзистора – 0,2 … 0,3 вольта. Обычно грубо считают – 0,65 вольта и 0,25 вольта.

Поэтому, например при использовании кремниевого транзистора, напряжении стабилизации стабилитрона равном 9 вольт, выходное напряжение будет на 0,65 вольта меньше, т.е – 8,35 вольта.

Если вместо одного транзистора использовать составную схему включения транзисторов, то нагрузочная способность стабилизатора возрастёт ещё на порядок. Здесь также, как и в предыдущей схеме следует учитывать уменьшение выходного напряжения за счёт его падения на p-n переходах "база – эмиттер" транзисторов. В данном случае, при использовании двух кремниевых транзисторов, напряжении стабилизации стабилитрона равном 9 вольт, выходное напряжение будет уже на 1,3 вольта меньше (по 0,65 вольт на каждый транзистор), т.е – 7,7 вольта. Поэтому, при проектировании подобных схем необходимо учитывать такую особенность и подбирать стабилитрон с учётом потерь на переходах транзисторов.

Рассчитанное таким образом сопротивление позволяет более эффективно гасить реактивную составляющую выходного транзистора и полноценно использовать мощностные способности обоих транзисторов. Не забывайте производить расчёт требуемой мощности резисторов, иначе всё сгорит в неподходящий момент. Выход из строя резистора R2 может привести к выходу из строя транзисторов и того, что Вы подключите в качестве нагрузки. Расчёт мощности стандартный, описанный на страничке.

Как выбрать транзистор для стабилизатора?

Основные параметры для транзистора в стабилизаторе напряжения: максимальный ток коллектора, максимальное напряжение "коллектор-эмитер" и максимальная мощность. Все эти параметры всегда имеются в справочниках.
1. При выборе транзистора необходимо учитывать, что паспортный (по справочнику) максимальный ток коллектора должен быть не менее, чем в полтора раза больше максимального тока нагрузки, который вы хотите получить на выходе стабилизатора. Это делается для того, чтобы обеспечить запас по току нагрузки при случайных кратковременных бросках нагрузки (например короткого замыкания). При этом следует учесть, чем больше эта разница, тем менее массивный радиатор охлаждения требуется транзистору.

2. Максимальное напряжение "коллектор-эмитер" характеризует способность транзистора выдерживать определённое напряжение между коллектором и эмитером в закрытом состоянии. В нашем случае этот параметр должен также превышать не менее, чем в полтора раза напряжение подводимое к стабилизатору от цепи "трансформатор-выпрямитель-фильтр питания" вашего блока стабилизированного питания.

3. Паспортная выходная мощность транзистора должна обеспечивать работу транзистора в режиме "полуоткрытого" состояния. Всё напряжение, которое вырабатывается цепочкой "трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания" делится на две нагрузки: собственно нагрузка вашего блока стабилизированного питания и сопротивление коллекторно-эмитерного перехода транзистора. По обоим нагрузкам течёт один и тот же ток, поскольку они подключены последовательно, а вот напряжение делится. Из этого следует, что необходимо выбрать такой транзистор, который при заданном токе нагрузки способен выдерживать разницу между напряжением, вырабатываемым цепочкой "трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания" и выходным напряжением стабилизатора. Мощность вычисляется как произведение напряжения на ток (из учебника физики средней школы).

Например: На выходе цепи "трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания" (а значит на входе стабилизатора напряжения) напряжение равно 18 вольт. Нам необходимо получить выходное стабилизированное напряжение 12 вольт, при токе нагрузки 4 ампера.

Находим минимальное значение необходимого паспортного тока коллектора (Iк max):
4 * 1,5 = 6 ампер

Определяем минимальное значение необходимого напряжения "коллектор-эмитер" (Uкэ):
18 * 1,5 = 27 вольт

Находим среднее напряжение, которое в рабочем режиме будет "падать" на переходе "коллектор-эмитер", и тем самым поглощаться транзистором:
18 - 12 = 6 вольт

Определяем потребную номинальную мощность транзистора:
6 * 4 = 24 ватт

При выборе типа транзистора необходимо учитывать, что паспортная (по справочнику) максимальная мощность транзистора должна быть не менее, чем в два - три раза больше номинальной мощности падающей на транзисторе. Это делается для того, чтобы обеспечить запас по мощности при различных бросках тока нагрузки (а следовательно и изменения падающей мощности). При этом следует учесть, чем больше эта разница, тем менее массивный радиатор охлаждения требуется транзистору.

В нашем случае необходимо выбрать транзистор с паспортной мощностью (Рк) не менее:
24 * 2 = 48 ватт

Выбираете любой транзистор, удовлетворяющий этим условиям, с учётом, что чем паспортные параметры будут намного больше расчётных, тем меньше по размерам потребуется радиатор охлаждения (а может и вообще не нужен будет). Но при чрезмерном превышении этих параметров учитывайте тот факт, что чем больше выходная мощность транзистора, тем меньше его коэффициент передачи (h21), а это ухудшает коэффициент стабилизации в источнике питания.

В следующей статье мы рассмотрим. В нём используется принцип контроля выходного напряжения мостовой схемой. Он обладает меньшей пульсацией выходного напряжения, чем "эмиттерный повторитель", кроме того, он позволяет регулировать выходное напряжение в небольших пределах. На его основе будет рассчитана простая схема стабилизированного блока питания.

Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения, тиристорного и латерного

В статье рассказывается о том, как устройство стабилизатора напряжения влияет на его работу, обсуждаются виды стабилизаторов напряжения по типу и характеристикам, приводятся несколько примеров, относительно рекламных трюков производителей, а так же приводится принцип работы стабилизатора напряжения любого типа.

Из представленных на Российском рынке лучших стабилизаторов напряжения, можно выделить четыре основные группы по принципу действия, такой вот, своеобразный рейтинг стабилизаторов напряжения:

Типы стабилизаторов напряжения

Учимся выбирать лучшие стабилизаторы напряжения, учитывая целый ряд характеристик.

выбор стабилизатора напряжения

Магазины электроники наперебой предлагают защитные стабилизаторы для дома разных видов. Выбрать лучший стабилизатор напряжения, среди такого количества, довольно затруднительная задача, но возможная. Лучшим будет тот, который решит проблемы Вашей сети, будет надежным и долговечным.

Топ стабилизаторов напряжения по многим параметрам возглавляют Отечественные марки защитных устройств.

Рейтинг стабилизаторов напряжения для дома включает модели тиристорых устройств, латерных (электромехагических) и релейных. Можно с уверенностью сказать, что стабилизаторы напряжения российского производства с ключами на мощных, современных, электронных реле и контакторах по комплексу параметров являются лучшими. По "живучести", вне конкуренции. Тест стабилизаторов напряжения, выявляет слабые и сильные стороны схемотехники каждой модели.

Чтобы, понять какой вид стабилизаторов достоин внимания, рассмотрим из чего состоит любой из них.

Устройство стабилизатора напряжения

• Автотрансформатор
• Электронная управляющая схема
• Замыкающие ключи - реле, тиристоры (симисторы), латр

Хорошее знание устройства прибора подскажет, какой стабилизатор напряжения лучше из тех, что предлагают в магазине.

Автотрансформаторы устанавливают медного типа и алюминиевого. В дешевых стабилизаторах ставят алюминиевые, в качественных медные.

Электронная управляющая схема у стабилизаторов различных торговых марок индивидуальная, у некоторых уникальная. Из-за управляющей схемы, регуляторы, относящиеся к одному типу, например, релейные стабилизаторы разных производителей, выполняют свои функции НЕ ОДИНАКОВО. Качественно отличаются друг от друга.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения определяет алгоритм замыкания ключей и вносит довольно существенные различия в работе между двумя идентичными по типу стабилизаторами от разных производителей.

Замыкающие ключи определяют тип стабилизатора по способу коммутации.

По быстродействию стабилизаторы напряжения подразделяются на электронные и электромеханические.

Скорость срабатывания электронных стабилизаторов напряжения составляет 10-20 м.с. к ним относятся тиристорные модели и современные релейные. Электронный стабилизатор напряжения предпочтительнее электромеханического типа.

К электромеханическим стабилизаторам относятся модели латерного типа, скорость срабатывания замыкающих ключей у которых, может достигать 50 м.с.

Обзор стабилизаторов напряжения

Самые востребованные типы стабилизаторов напряжения ступенчатого и плавного регулирования с ключами на тиристорах (симисторах), реле и латерах.

Обзор феррорезонансных стабилизаторов напряжения

Один из самых старых типов стабилизаторов, был в Советском Союзе у наших дедушек и бабушек.

В настоящее время применятся редко из-за целого ряда существенных недостатков.

Недостатки:

• Высокая шумность
• Узкий диапазон входного напряжения (176-256В;)
• Искажение синусоидальности выходного напряжения
• Выдает большие помехи в сеть
• Большие габариты
• Ограничения по нагрузочной способности (недопустимость работы на холостом ходу и нагрузках менее 20%)
• Недопустимость перегрузки
• Ограничения по COS (F) нагрузки;

Преимущества:

Обзор латерных стабилизаторов напряжения

Сервоприводные (латерные) стабилизаторы напряжения с плавным регулированием (высокой точности, те самые 3-1 %), для коммутации используют латер. Приборы в основном изготавливаются на основе автотрансформаторов с серводвигателями - латр.

Преимущества:

• Широкий диапазон;

Латерный тип - самые дешевые стабилизаторы напряжения. На Российском рынке в большом кол-ве представлены модели Китайского, Тайваньского, Отечественного производства.

Недостатки:

• В режиме стабилизации теряет мощность
• Характеризутся низкой нагрузочной способностью, в паспорте любого из этих стабилизаторов, найдете шкалу, где указано, что в режиме стабилизации теряют 50% мощности.
• Фактически, покупая латрный стабилизатор напряжения мощностью в 5 квт, получаете только 2,5 квт.
• Большие ограничения по скорости регулирования - очень медленные
• Недолговечные. Выходит из строя моторчик. Токосъемное колесо - слабое место. Качество латерных стабилизаторов оставляет желать лучшего.
• Требуется регулярное обслуживание
• Высокая шумность
• Не выносят перегрузок. Горят часто и ломаются
• Большая масса
• ольшие габариты
• Ненадежные
• Опасные

Обзор релейных стабилизаторов напряжения

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения основывается на использовании высококачественных надежных реле и контакторах. Реле и контакторы - это самые популярные компоненты любой техники от бытовой до промышленной. Почему так? Да потому что они недороги по себестоимости, недороги в ремонте, ОЧЕНЬ надежны и долговечны, если спроектированы правильно и произведены не кустарно, а промышленно. Релейные стабилизаторы напряжения самые массовые и популярные. Цена за изделие вполне приемлемая, а ремонт весьма недорог. Они надежнее и долговечнее из представленных типов, и выпускаются дольше всех. Фавориты по соотношению качества, функциональных возможностей и цены.

Преимущества:

• Характеризуются малым временем регулирования 10-20 м.с.
• Не создают никаких искажений синусоиды и не излучают радиопомех, не дает "шумов" в сеть
• Релейные структуры, изначально, ничего не искажают и не вносят радиопомех, идеальный коммутационный ключ .
• Реле отлично справляются с перегрузками, недаром вся авиационная и машиностроительная техника работает на реле и контакторах, а не на тиристорах. Реле - "рабочая лошадь всего автопрома". Если реле качественные, спроектированы и расчитаны правильно, вы не станете частым посетителем гарантийной мастерской.
• Стабилизаторы напряжения для дома релейного типа целесообразно использовать для 98% техники, включая элитную аудио-видео технику, опять же, по причине, отсутсвия каких - либо искажений.
• Релейные стабилизаторы - имеют самые компактные размеры среди других типов, так как реле не нуждаются в охлаждении, радиаторы и вентилляторы не применяется, поэтому габариты умеренные.
• Небольшой вес, в сравнении среди други видов
• Увеличенный ресурс работы
• Диапазон может быть любой
• Работают при минусовой температуре

Недостатки:

Недостатков, как таковых нет.

Но, качество релейного стабилизатора напряжения сильно зависит от надежности реле.

Рабочие характеристики, так же, очень сильно зависят от микропроцессора схемы, который управляет замыканием и размыканием реле, устанавливает алгоритм работы всего устройства.

В общем, все зависит от "мозгов" стабилизатора.

У всех производителей электрические управляющие схемы разные.

Два релейных стабилзатора от разных производителей работают НЕ одинаково.

Правильно спроектированный релейный стабилизатор напряжения, много лет не доставит ни забот ни хлопот.

Стабилизаторы «Норма М» имеют безобрывную коммутацию, т.е. переключение обмотки происходит без обрыва фазы. Проверяется элементарно мультиметром (вольтметром) в момент переключения ступени просадки напряжения до нуля нет, обрыва фазы нет. Из отечественных компаний с такой характеристикой мы ЕДИНСТВЕННЫЕ. Для техники любой бытовой и профессиональной, безобрывная коммутация большой плюс.

Обзор тиристорных стабилизаторов напряжения

Тиристорные стабилизаторы напряжения, свое распространение получили сравнительно недавно, как только обнаружилось, что на этих элементах проще всего делается любая точность.

Производят тиристорные стабилизаторы напряжения многие предприятия, как зарубежные, так и Отечественные из-за простоты, быстроты сборки и настройки, не афишируя, однако, крупных недостатков в их принципе действия. Для тех, кто не знает или путает, симисторы - это вид тиристоров с симметричной структурой прибора.

Преимущества:

• Характеризуются малым временем регулирования
• В режиме стабилизации мощность не теряют. Четко выдерживают паспортные характеристики, т.е. в момент стабилизации выдерживают в точности только то, что написано в паспорте
• Высокая точность регулирования. Производители добиваются этого большим количеством переключающих ступеней

Сомнительный плюс высокой точности регулирования и средства ее достижения уже обсуждались не раз.

Плюс сомнительный потому, что на самом деле, аппаратуре абсолютно все равно будет ли в сети ± 3%, ± 7% или ± 10%, а, тем более, ±0,5%.

Нормальным напряжением бытовой сети считается Гостовский диапазон 220в ± 10%. Любые значения в диапазоне между 198 вольт - 244 вольт - ЭТО АБСОЛЮТНО НОРМАЛЬНО. 98% электробытовых устройств стабильно и без сбоев работает в этом диапазоне. Очень редко попадаются изделия, требующие более точную стабилизацию, чем ГОСТ. На моей памяти есть котел какой - то, название не помню. Но если вы, по загадочной причине, мечтаете иметь именно этот котел, тогда придется раскошелится на высокоточный стабилизатор-). Проще котел выбрать другой.

Корректная работа бытовой техники рассчитана на напряжение ГОСТ 220 ± 10%. Дорогие покупатели, не забивайте себе голову точностью регулирования. Она только на Ваш кошелек влияет, а на работу техники НЕТ.

Когда выяснилось, что на тиристорах можно делать любую точность, тогда и случился бум тиристорных стабилизаторов. Производители продают тиристорные модели гораздо дороже, придумывая небылицы, что высокая точность жутко необходима для Вашей аппаратуры. В принципе, больше, ничем таким выдающимся тиристорные стабилизаторы не обладают. Стоят дорого, ремонт дорогой, размеры огромные, шумные из-за активного охлаждения, боятся перегрузок любого типа, сильно греются.

Фактор точности регулирования напряжения влияет только на тесты в лабораторных условиях, на технику, у которой в паспорте написано требование высокой точности стабилизации сети (некоторые медицинские приборы и измерительная аппаратура лабораторного типа). В бытовом применении высокая точность, просто, не нужна, ей нет применения.

В общем - это просто психологический фактор, раскрученный рекламный трюк "чем точнее, тем лучше", который позволяет продавать изделия дороже.

Что касается точности, тут есть еще один подводный камень, о который можно и запнуться.

Человек не посвященный в основы принципиальной схемы стабилизаторов не знает, что точность достигается за счет большого количества переключающих ступеней. Да, тиристоры позволяют сделать большое количество ступеней и много шагов, но, что кроется за этими шагами? Многие удивляются, что, купив дорогущий тиристорный стабилизатор, в итоге, получили интересный, раздражающий эффект и замучились наблюдать моргание лампочек. Кроме лампочек, другая техника, чувствительная к обрыву фазы, дает сбой в работе, уходит в "перезагруз" (медицинская аппаратура, инкубаторы и т.д.).

Каждая ступень - обрыв фазы. И, что бы там не писали в рекламных статьях производители тиристорных стабилизаторов, просто, возьмите мультиметр и в момент переключения ступеней Вы сами зафиксируете отсутствие напряжения на своем приборе.

Если ступеней будет слишком много, их работа значительно замедляется.

Недостатки:

Большое количество регулирующих ступеней.

Каждая ступень - это обрыв фазы. Чем больше ступеней, тем больше провалов.

Каждая ступень - всплеск, скачек, "шум" в сеть. Чем больше ступеней, тем больше помех.

Моргание лампочек происходит по той же причине - большое количество повышающих ступеней.

Дорогая чувствительная аппаратура, особенно аудио-видео техника работает с помехами. Элитный аудио центр работает, как самый простой музыкаьный центр. Искажается звук. В целом срок службы бытовой техники сокращается.

Надо покупать с большим запасом по мощности, что чревато ценой.

Не выдерживают перегрузок по току и по напряжению, даже кратковременных.

По нижнему порогу отключаются.

Тиристорный стабилизатор всегда отключает нагрузку, когда перегрузки выходят за пределы рабочих характеристик в паспорте, так устроена электрическая схема, чтобы защитить нежные элементы, боящиеся перегрузок.

Например, напряжение опустилось ниже рабочего входного напряжения, стабилизатор тиристорного типа отключит всю бытовую технику. У многих напряжение частенько, кратковременно опускается ниже нижнего порога и каждый раз он будет дергать технику включением-выключением.

Вам это надо!? Вашей бытовой электронике это, точно, не надо. При включении-выключении происходят дополнительные провалы напряжения - это крайне не желательно, срок службы бытовых устройств, при таком режиме, значительно сокращается.

Тиристорные стабилизаторы отключаются не для того, чтобы сберечь электротехнику, а прежде всего, чтобы сам стабилизатор не вышел из строя. Для тиристоров и симисторов режим перегрузок вреден. Если допускать к ним перегрузки, то эти элементы быстро "горят".

Для Вашей техники было бы на много лучше, еслиб он не отключался, спасая себя самого.

Стабилизаторы «Норма М» допускают просадку напряжения ниже паспортных характеристик, не дергают аппаратуру вкл-откл.

Выходное напряжение сильно искажено у таких стабилизаторов.

Это связано прежде всего с особенностью работы самих тиристоров, симисторов.

Они излучают очень большой уровень радиопомех и по этим причинам не целесообразно запитывать от тиристоро-симисторных стабилизаторов аудио-видео технику и точные измерительные приборы, так как нормальная работа этих устройств будет искажена.

Очень большие габариты и вес, опять таки, по причине использования коммутирующих ключей на тиристорах (симисторах).

Тиристоры (симисторы) очень сильно греются, для нормальной работоспособности этих элементов, без перегрева, устанавливаются, в обязательном порядке, радиаторы для охлаждения, отсюда большой вес изделия. Дополнительно устанавливают в корпус вентиляторы, как активное охлаждение. Вспомните, что происходит в компьютере с вентилятором в блоке питания через непродолжительное время, без комментариев...

При наращивании числа ступеней происходит замедление их работы и существенное удорожание изделия в целом.

Неоправданно высокая цена относительно других типов стабилизаторов.

Тиристорный стабилизатор огромен, тяжел, дорогой при покупке и чрезмерно дорогой в ремонте. Единственное преимущество - поддерживает напряжение с заявленной точностью, но это его и недостаток.

В промышленности эти элементы не используются для производства устройств, где необходима повышенная надежность. Их используют только для коммутации в изделиях бытового типа, а стабилизаторы это и есть обычные, бытовые устройства.

Рекламные трюки производителей стабилизаторов

Небольшой ликбез

Многие производители тиристорных стабилизаторов напряжения, не оправданно, "козыряют" очень быстрым срабатыванием, широким диапазоном и микропроцессорным управлением.

Гонка за быстродействием - кто быстрее?

Современные, мощные, электронные реле не уступают в быстродействии тиристорам (симисторам).

Быстродействие реле и тиристоров составляет 10-20 м.с (они примерно равны), этого вполне хватает для скоростного реагирования на происходящие изменения в сети.

В этой гонке за быстродействием уступают только латрные модели. Скорость быстродействия этих стабилизаторов действительно оставляет желать лучшего.

"Утка" про микропроцессорное управление. Что это такое?

Давайте разберемся.

Сердце стабилизатора напряжения - электронная управляющая схема. Она есть у любого стабилизатора. Именно ее имеют ввиду, когда говорят о микропроцессорном управлении.

Так что, все абсолютно, стабилизаторы напряжения с микропроцессорным управлением.

Есть два типа управляющей схемы - монолитная и дискретная:

Первая , монолитного типа, где все электронные компоненты соединены в едином моноблоке. Если какой-то из элементов выйдет из строя, менять придется весь моноблок, а это 60% изделия и ремонт, только в гарантийной мастерской, потому что настройку моноблока без специального оборудования произвести нет возможности, монолитная структура которого, не позволяет ремонт отдельных электронных компонентов.

Вторая , дискретного типа, где электронные компоненты спокойно выпаиваются и меняются, как, например, транзистор, вышедший из строя. Стоит такой ремонт очень недорого.

На работе стабилизатора напряжения тип управляющей схемы никак не сказывается. НЕТ никакой разницы в том, какого вида микропроцессор. Стабилизатор напряжения "глупее" от типа не становится, а ремонт, для конечного покупателя, при дискретном типе, не влетает в копеечку. Заменить сгоревший конденсатор стоит на много дешевле, чем заменить моноблок.

Стабилизаторы «Норма М»
дискретного типа. Ремонт очень дешевый.

Разница есть только в цене для конечного покупателя и в последующем ремонте изделия. Дискретный тип проще, дешевле и выгоднее в обоих случаях.

SMD стабилизатор напряжения, что это?

Нет такого термина, как "SMD стабилизатор напряжения". Это, тоже рекламная уловка, выдумывание несуществующих названий, которые "круто" и по "буржуйски" звучат. До чего доходят рекламщики! SMD - это тип элементов и способ монтажа. Нет никакой разницы, будет ли монтаж и элементы SMD или другого типа, на работе стабилизатора это никак не отражается. SMD - это тип электронных компонетнов, они очень маленькие. Существует большое количество типов электронных компонентов. Производитель сам выбирает, что ему удобнее и выгоднее использовать. Себестоимость - штука беспощадная. На работе и качестве изделия тип электронных компонентов никак не сказывается.

Это, как две ложки, одна ваша, одна бабушкина, ложки не похожи друг на друга, но выполняют одну и ту же функцию, ВЫ ИМИ КУШАЕТЕ.

И еще, существует целый воз и маленькая тележка разных рекламных уловок, будьте внимательнее.

Теги: обзор стабилизаторов напряжения по типу, топ стабилизаторов напряжения, рейтинг стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы - устройства для устранения рывков и тряски, которые неизбежно появляются при съемке человеком. Стедикамы появились полвека назад и за это время кардинально изменили подход к профессиональной съемке. Благодаря модернизации стедикама, которая привела к появлению современных портативных стабилизаторов, любой человек имеет возможность создавать видеоролики и любительские фильмы с “киношной” плавностью картинки.

Профессиональные стедикамы

Профессиональные стабилизаторы, которые представлены в магазинах вроде http://goprocam.com.ua/stabilizatory/ - это громоздкие устройства, на которые крепятся не менее громоздкие кинокамеры. Оригинальный стедикам состоит из:

Жилета, который удерживает конструкцию;

Пантографа (стрелы);

Карданного шарнира;

Вертикальной штанги;

Противовеса.

Фиксация устройства в одном положении происходит благодаря рычажному механизму с калибровочными пружинами. Они гасят все линейные колебания, а шарнир не дает камере неконтролируемо вращаться. Стедикам позволяет оператору поворачивать камеру на 360 градусов по горизонтали и на 30-45 по вертикали, добиваясь требуемого угла съемки.

Стедикамы с жилетом оснащаются дополнительным экраном, который расположен под камерой. Также в комплекс входят крепления к автомобилю. Стабилизация, которую выдает стедикам в связке с тяжелой кинокамерой, невозможно переплюнуть. Легкие профессиональные стабилизаторы и их ручные аналоги не дают настолько хорошего эффекта.

Ручные профессиональные стедикамы

Ручной стедикам работает по аналогичному принципу, что и его жилетный визави. Карданов подвес стабилизирует угловые колебания, фиксируя видеокамеру на одном уровне. Профессиональный стедикам зачастую оснащен 3-5 килограммовой площадкой, которая предназначена для утяжеления конструкции при креплении легкой камеры. Благодаря этому достигается наибольшая компенсация колебаний.

Стабилизаторы для экшн-камер

В последние годы наблюдается всплеск активности вокруг портативных экшн-камер. Появляются новые аксессуары и дополнительные устройства для улучшения качества съемки. Производители стабилизаторов не остались в стороне и заполнили рынок аналогами стедикамов для ручных легких камер. Даже оригинальная компания-правообладатель бренда “SteadyCam” выпустила стабилизатор “Tiffen Smoothie”, который предназначен для портативных легких видеокамер.

Стоимость стабилизатора для экшн-камеры значительно ниже, чем цена профессионального аналога. При этом разница в степени стабилизации присутствует, но она заметна только на широкоугольном объективе и при макросъемке. Благодаря статической и динамической калибровке портативный стедикам выдает отличную стабилизацию.

Стабилизаторы для телефонов

Функционально стедикам для камерофонов почти не отличается от стабилизатора для экшн-камеры - это все тот же механизм карданового подвеса. Разница между ними только в креплении телефона к площадке стабилизатора. Крепления бывают проприетарными и универсальными. В первом случае стабилизатор подходит только под один телефон или определенный модельный ряд. Во втором случае - под разные телефоны.

В бюджетных моделях стабилизаторов для камерофонов может отсутствовать динамическая или статическая калибровка. Если вы планируете снимать контент для публикации, такие устройства покупать не рекомендуется.

Какой стабилизатор приобрести вам

Профессиональный стедикам - удел людей, которые трудоустроены в кинопроизводстве. Это слишком дорогие устройства, которые не нужны рядовому пользователю.

Покупайте стабилизатор для экшн-камеры, если вы планируете вести запись динамичных сцен. Стедикам для телефона целесообразно покупать при наличии устройства с хорошей камерой. Если у вас есть флагман, который делает качественную съемку, можно обратить внимание на стабилизатор для телефона.

Учтите, что смартфон чаше всего не подходит для съемки, связанной со спортом и активным видом отдыха. Его не прикрепишь к велосипеду перед спуском с горной трассы или к байдарке перед сходом по реке. Для этих целей используются экшн-камеры. Телефон со стабилизатором подходит для разговорных видео, в которых оператор идет куда-либо или что-то показывает.

Существует 4 основных вида стабилизаторов напряжения. Далее рассмотрим плюсы и недостатки каждого из видов.

Одно и трехфазные

Первое что вам нужно знать при выборе, они бывают однофазными и трехфазными. Выясните какая у вас сеть. Если однофазная, как правило в квартирах и частных домах именно она преобладает, значит покупайте аппарат на 220В.

Если же у вас «трехфазка», то нужно определиться, будете вы устанавливать один 3-х фазный стабилизатор, или три однофазный. Решайте исходя из экономических соображений и условий монтажа.

Хотя целесообразнее поставить именно три однофазных. Потому что при коротком замыкании и отсутствии одной из фаз, трехфазный аппарат работать не будет, пока не восстановится питание по всем фазам. С тремя однофазными таких проблем не возникнет. Главный минус при их выборе — габаритные размеры.

Режим транзит или байпас

При выборе стабилизатора напряжение того или иного вида, проверьте имеет ли он два режима работы:

• режим стабилизации напряжения
• режим транзита или «байпас»

Со стабилизацией все понятно — это обычный режим работы. А что такое «байпас»? Это когда входное напряжение идет мимо всей электроники и трансформатора без преобразования, то есть транзитом.

Для чего он может понадобиться:

• чтобы подключить мощную технику превышающую мощность стабилизатора, запустить большой эл.двигатель. Или при необходимости поработать сваркой.
• чтобы продлить срок службы устройства

Когда у вас в доме напряжение стабильно, например ночью, можно вручную переключиться на режим байпас. Тем самым отключается холостой ход.

Ведь стабилизатор даже не регулируя напряжение, сам потребляет энергию как простая лампочка до 40-60Вт.

Плюс не изнашиваются внутренние щетки и реле.

Режимом байпас оснащаются стабилизаторы подключаемые через клеммные колодки. При этом они имеют два автомата, которые одновременно включить невозможно или перекидной автомат-рубильник.

Важно запомнить: не переключайте автоматы из режима стабилизации в режим байпас под нагрузкой — это может повредить стабилизатор напряжения.

Защита стабилизаторов

Большинство современных моделей имеют защиту от перенапряжения. Они не способны бесконечно выравнивать сколь угодно большие или малые значения входного напряжения, и через определенное время отключат питание, тем самым сохранив ваше оборудование.

Более того, после нормализации входного напряжения, оно подается на выход не сразу, а с некоторой задержкой в несколько секунд. Данное время может быть установлено жестко или варьироваться и настраиваться самостоятельно, все зависит от модели и производителя.

Основные виды стабилизаторов широко представленные сегодня в магазинах можно подразделить на 4 типа:

• релейные
• электронные
• электромеханические
• инверторные

Вот сравнительная таблица по каждому из видов стабилизатора, включая примерные цены за 1квт:

Ознакомиться с текущими ценами на сегодняшний день и подобрать себе нужную модель можно .

Рассмотрим каждый из них более подробно.

Релейные стабилизаторы напряжения

При работе данного устройства вы реально будете слышать как переключаются внутренние реле. Это происходит при изменении ступеней регулирования. Если прибор стоит в тихом помещении (спальне), то это может существенно раздражать.

Ну а когда кто-то из ваших соседей решил немножко попользоваться электросваркой, то стабилизатор по звуковым эффектам попросту может превратиться в "балалайку".

Кроме того, если у вас в комнате стоят простые лампочки накаливания, не только по слуху, но и визуально можно будет различить переключения ступеней, так как лампы будут немного мигать. А это в свою очередь обязательно скажется на сроках их службы.

Что внутри

Внутренняя компоновка включает в себя:

Эти стабилизаторы не любят когда их перегружают.

Самая распространенная проблема выхода их из строя в 90% случаев - это перегруз по мощности.

Скорость срабатывания регулировки у качественных моделей составляет 20мс, зато у большинства дешевых доходит до 100мс.

• относительно небольшая цена
• более компактные размеры

Минусы:

• регулировка ступенчатая
• не высокое качество и точность регулирования напряжения
• используется с электроаппаратурой малой мощности
• искажает синусоиду выходного напряжения
• реле со временем могут выходить из строя (залипать, подгорать)

Как видим минусов здесь гораздо больше чем плюсов, за исключением конечно стоимости.

Симисторные, тиристорные стабилизаторы

Эти стабилизаторы относятся к электронным. Напряжение корректируется ступенями. В процессах переключения обмоток автотрансформатора задействованы симисторы или тиристоры.

Как видно из рисунка напряжение выравнивается, как только оно опустится ниже определенного значения. На рисунке это значение - 208В. Только после достижения напряжения данной величины, происходит его выравнивание до 220В. Поэтому эти стабилизаторы и называют ступенчатыми.

Грубо говоря регулировка осуществляется как бы перепрыгиванием с одной ступеньки напряжения на другую. Чем больше ступеней, тем более точно осуществляется регулирование.

Работу устройства в отличии от релейных собратьев практически не слышно. Благодаря этому его можно размещать в любом помещении, никаких неудобств по созданию шума он не создаст. Также практически не будет видно и изменения в освещении. Раздражающее мигание ламп будет еле заметным.

Что внутри

Внутреннее устройство очень похоже на схему релейного:

Трансформатор имеет несколько обмоток и среднюю точку, через которую подается напряжение на него. Одни ступени отвечают за понижение напряжение, другие за повышение. Благодаря плате управления и симисторам, стабилизатор может одновременно замкнуть как контакты повышающие так и понижающие выходное напряжение. Для чего это делается?

Например одна понижающая ступень изменяет напряжение в пределах 9 Вольт. А повышающая сразу на 27 Вольт. Замкнув одновременно обе ступени, мы изменим напряжение на +27-9=18 Вольт. Тем самым будем иметь очень широкий диапазон регулировок и относительно плавное изменение напряжения. Большое число ступеней почти помогает избежать различимого невооруженным глазом "мигания" лампочек.

Данный вид аппаратов менее подвержен перегрузкам. Может справиться с пусковыми токами на двигателях насосов, станков и т.д. Большинство моделей сохраняют свои качества и работоспособность при отрицательных температурах. Можете их монтировать в подсобных не отапливаемых помещениях.

За счет применения симисторов обеспечиваются следующие плюсы:

• малошумность при работе
• высокоскоростная коммутация до 20мс
• плавная регулировка
• большая надежность и долговечность из-за отсутствия механически подвижных элементов. Полупроводники по своим качествам и времени работы на отказ превосходят реле.

Минусами являются большая стоимость и низкая точность при регулировании. Еще они могут не подойти для поклонников музыки и радиолюбителей. Из-за создаваемых помех будет невозможно нормально ни послушать радио, ни включить музыкальную аппаратуру.

Сервоприводные или электромеханические стабилизаторы

Данный вид можно назвать золотой серединой между электронными и релейными стабилизаторами.

Сервопривод - это устройство из реверсивного (работающего в обе стороны) двигателя, расположенного внутри тороидального трансформатора. Двигатель получает команды от электронной платы управления и перемещая контакты, увеличивает или уменьшает количество витков на вторичной обмотке. Таким образом сервопривод, в отличии от двух других устройств рассмотренных выше, является бесступенчатым регулятором.

Это очень популярная модель, так как имеет относительно невысокую стоимость и обладает следующими плюсами:

• плавная регулировка по принципу реостата
• хорошая точность регулирования
• не искажает синусоиду
• способны выдерживать кратковременную перегрузку

Есть и минусы:

• за счет применения эл.привода, который управляет контактами создается низкая скорость регулировки
• так как применяются движущиеся механические детали, соответственно уменьшается надежность (графитовые щетки периодически требуется менять)
• применяются в основном в сетях, где не происходит резких скачков напряжения
• не рекомендуется использовать при низких температурах окружающего воздуха

Для стабильной и надежной работы хотя бы раз в три года производите его обслуживание - чистите щетки и смазывайте движущиеся механизмы.

От резких перепадов при электросварке, сервопривод с контактами будет крутиться как "белка в колесе". Что существенно снизит ресурс работы стабилизатора. Поэтому думайте при покупке об условиях его эксплуатации.

Феррорезонансные стабилизаторы

Это стабилизатор, который многие из нас использовали в советские времена для питания ламповых телевизоров. Он собирал обычно всю пыль в помещении, а гул от него из-за встроенных трансформаторов, можно было услышать в другой комнате.

• быстродействие на высоком уровне
• долгий ресурс работы до отказа
• хорошая надежность
• точно стабилизирует выходное напряжение

Минусы:

Он считается более эффективным в отличии от всех вышеприведенных. Если у остальных погрешность выходного напряжения может достигать 5-10% и это считается нормальной величиной, то у инверторного она не превышает 2%! Еще один плюс - более широкий диапазон входных напряжения для выравнивания.

Дело в том, что 90% всех стабилизаторов, предназначены для нормально работы и выравнивания напряжения начиная от 160В. Если у вас в розетках напряжение ниже этого значения, то инверторный вариант единственный выход из ситуации.

Стабилизатор преобразует нестабильный переменный ток пропуская его через фильтр в постоянный, после чего, проходя через инвертор, опять возвращает его в переменную величину с идеальной синусоидой.

Данное устройство уже не имеет внутри себя громоздкого тороидального трансформатора. А соответственно в разы меньше и легче.

При увеличении нагрузки выше 50% от номинальной, для инвертора начинается снижение его входных параметров напряжения. То есть он уже не будет способен выровнять напряжение 110В, а будет нормально работать только от 160В и выше.
Основной причиной выхода из строя таких устройств является именно перегрузка.

Чтобы защитить себя от перегрузки, более дорогие и качественные инверторные стабилизаторы при превышении мощности в автоматическом режиме могут переходить на байпас, то есть выдавать не преобразованное напряжение, а такое же, как и на входе.

Зато у инверторного стабилизатора нет такой болезни как у ступенчатых - мигание лампочек при переключении ступеней регулирования.

И он лучше всех справляется с характерными скачками напряжения при работе в питающей сети сварочного аппарата.

Хороший ролик наглядно показывающий разницу работы релейного и инверторного стабилизатора при резких скачках напряжения: