Выравниватель напряжения: инверторный стабилизатор для дома 220в своими руками, частота 50 гц

Содержание (ссылки кликабельны):

  1. Какое строение имеют инверторные стабилизаторы.
  2. О принципе их работы.
  3. Каковыми являются особенности этих стабилизаторов?
  4. О преимуществах стабилизаторов инверторного типа.
  5. А также о недостатках.
  6. Как эксплуатировать эти стабилизаторы?
  7. Как правильно подключить инверторный стабилизатор?

Практически каждый владелец различной электронной техники и любого бытового прибора хорошо осознает, каковым является электропитание в наших электрических сетях и как оно сказывается на работе и пригодности электроприборов.

Инверторный стабилизатор

Думаю, что нет смысла рассказывать о том, как скачки напряжения и недопустимые его уровни могут уничтожить нашу домашнюю технику. Однако есть смысл сделать сильный акцент на том, какой стабилизатор напряжения может произвести выравнивание тока на наиболее высоком уровне.

Многие люди могут сказать, что лучшим прибором для стабилизации напряжения является электронный стабилизатор, который использует симисторные или тиристорные ключи. Однако на рынке можно встретить более эффективный тип стабилизатора напряжения и он является инверторным.

Его еще называют стабилизатором двойного преобразования. Звание лучшего он заслуживает за то, что может подавать ток, который характеризуется одной и той же частотой, стабильным напряжением, которое может отклоняться максимум на полпроцента от нормированной величины.

Также он может работать и при очень больших отклонениях входного напряжения от нормированной величины.

Внутреннее строение

Благодаря чему инверторные стабилизаторы могут достигать такой эффективности и гордо носить звание лидера среди всех типов стабилизаторов? Это достигается благодаря иному принципу работы и, конечно, другому строению (оно изображено на рис. 1).

Классический инвертор стабилизатор состоит из: — входных фильтров (ВХ); — выпрямителя и корректора коэффициента мощности (ККМ-В); — конденсаторов (ВИП) — преобразователя постоянного напряжения в переменное (ИНВ); — микроконтроллера (МК).

Рис. 1. Схема инверторного стабилизатора.

Стоит отметить, что выпрямитель и преобразователь постоянного напряжения являются инверторами, которые построены на основе транзисторов IGBT, то есть на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором, и MOSFET, то есть на металл-оксид-полупроводнике.

Эти транзисторы могут коммутировать очень большие токи и во время их работы наблюдаются очень малые потери энергии.

Принцип работы

Во время работы инверторного стабилизатора осуществляется два основных процесса:

  1. Преобразование входного переменного тока в постоянный.
  2. Преобразование постоянного тока в переменный.

Первый процесс осуществляет выпрямитель и корректор коэффициента мощности. Другими словами, когда переменный и нестабильный ток входит в стабилизатор, он проходит через фильтр частот и в выпрямителе превращается в постоянный.

Он приобретает практически синусоидальную форму. Плюсом такого преобразования является достижение очень высокого коэффициента мощности. Этот коэффициент равняется почти единице. Далее этот ток накапливается в конденсаторах. Их еще называют вторичным источником энергии.

После этого постоянный ток продолжает движение к инвертору, который уже делает ток переменным и синусоидальным. Этот инвертор работает таким образом, что переменный ток получает частоту, равную 50-ти герцам, и напряжение, равное 220-ти вольтам.

Примечательным фактом является то, что кварцевый генератор, который является составной частью инвертора, делает это преобразование с очень высокой степенью точности. Конечно, работой каждой составной части стабилизатора, который относится к инверторному типу, управляет микроконтроллер.

Именно благодаря использованию инверторов и осуществлению двух процессов преобразования тока этот стабилизатор называют инверторным или же стабилизатором двойного преобразования.

Особенности инверторных стабилизаторов

Подведя некоторые итоги, можно сказать, что этот тип стабилизационных приборов совершенно отличается от электромеханических, релейных и симисторных стабилизаторов. Он не имеет в своем составе автоматического трансформатора.

Если сравнить процессы двойного преобразования и переключения обмоток трансформатора, то двойное преобразование характеризуется значительно большей степенью эффективности. Конечно, это преимущество делает инверторный стабилизатор более прогрессивным.

В этом стабилизаторе нет каких-либо подвижных элементов или реле. Такая особенность значительно уменьшает круг конкурентов. Собственно говоря, в некотором роде конкурентами инверторных приборов для стабилизации напряжения можно назвать симисторные или тиристорные стабилизаторы.

Стоит обратить внимание еще на таком конструктивном элементе инверторного стабилизатора как конденсатор. Именно благодаря ему происходит нивелирование любых скачков напряжения на входе.

Это потому, что в нем накапливается входная энергия, которая затем подается в нужных количествах и которая превращается в стабильный переменный ток.

Иными словами, какими бы частыми или какими бы большими ни были изменения в электропитании на входе, выходное напряжение никогда не будет изменяться, поскольку оно никак не зависит от этих изменений.

Хотя есть некоторый нюанс. Когда запаса энергии в конденсаторах не хватает, то очень сильные скачки напряжения могут отразиться на уровне выходного напряжения. Они могут «проскочить».

Преимущества

Рассмотрев устройство и принцип работы инверторного стабилизатора напряжения, который может использоваться в доме и любой квартире, отметим, какими преимуществами и недостатками он обладает.

Итак, к преимуществам относятся:

  1. Большой спектр напряжения на входе (от 115-ти до 300 вольт).
  2. Соблюдение стабильных параметров напряжения на выходе. Здесь стоит еще отметить то, что в тех случаях, когда напряжение очень сильно поднимается, ток накапливается в конденсаторах в большом количестве, но при этом выходит только то количество, которое является необходимым для обеспечения 220-ти вольт.
  3. Бесшумная работа.
  4. Использование транзисторов, конденсаторов и микросхем, а также отсутствие автоматического трансформатора является причиной того, что прибор получает небольшой вес и размеры.
  5. Осуществление фильтрации помех и высокочастотных выбросов в общей сети.
  6. КПД очень высокого уровня (более 90 процентов).
  7. Высокая скорость регулирования тока.
  8. Очень высокий уровень точности нормализации напряжения (не превышает одного процента).

Недостатки

Что касается недостатков, то самый главный недостаток кроется в цене. Каждый инверторный стабилизатор является дороже любого другого. Есть еще один важный недостаток, о котором большое количество производителей умалчивает.

По мере увеличения нагрузки, то есть мощности приборов, которые подключаются к таким стабилизационным устройствам, происходит уменьшение предельного диапазона входных вольт.

Другими словами, когда нагрузка меньше 50-ти процентов, диапазон входных вольт является таким, о котором мы уже отметили. Когда нагрузка превышает 50 процентов и является меньшей 70-ти, то диапазон входного напряжения составляет 140-300 вольт.

При нагрузке, которая превышает 70 процентов, выравнивание тока будет осуществляться только тогда, когда напряжение на входе будет не меньше 160-ти и не больше 300-х вольт.

Благодаря наличию большого количества преимуществ, инверторные стабилизаторы могут использоваться для защиты практически любого электроприбора. Наиболее острую потребность в стабилизаторах такого типа имеют сложная компьютерная техника, профессиональное аудио- и видеооборудование, медицинское оборудование.

Иными словами каждый прибор, который является чувствительным к изменениям и скачкам тока, «захочет», чтобы его защищал именно этот нормализатор.

Условия эксплуатации

Также каждого пользователя такого типа нормализатора сильно порадует и неприхотливость к условиям эксплуатации. В первую очередь это касается температуры и влажности.

Многие модели инверторных стабилизаторов могут работать при температуре не меньшей -40 градусов Цельсия и не высшей +40 градусов Цельсия. Уровень влажности в помещении не должен быть большим 95-ти процентов.

Во время эксплуатации не желательно, чтобы на стабилизатор попадала вода и любые горюче-смазочные материалы. Конечно, появление конденсата может вывести устройство из строя, поэтому такого состояния допускать не стоит.

В том случае, когда на внутренних деталях появился конденсат, нужно подождать до тех пор, пока он не испарится.

Полезный совет: во время проведения ремонтных и обслуживающих работ необходимо помнить, что одним из внутренних элементов является конденсатор.

Он способен накапливать электроэнергию и контакт с ним может закончиться поражением током и плохими последствиями. Устанавливать инверторные стабилизаторы можно в помещениях, в которых нет взрывоопасных или горючих материалов, повышенного уровня запыленности, насекомых и грызунов.

Многие модели нельзя устанавливать на открытых площадках. Важным условием эксплуатации инверторного стабилизатора напряжения является обеспечение свободного доступа воздуха к нему.

Для выполнения этого условия нужно сделать так, чтобы вокруг стабилизационного устройства было пространство как минимум в 5 сантиметров. Все вентиляционные отверстия должны быть открытыми.

Другими словами их нельзя накрывать или закрывать любыми предметами. Многие производители рекомендуют использовать устройство, которое сможет обеспечить разрыв цепей фазного и нулевого кабелей питания.

Благодаря наличию такого устройства во время ремонта или техобслуживания вам не нужно будет проводить отключение всей домашней сети. Конечно, во время использования этого стабилизатора не надо допускать ситуаций, когда подключенные приборы имеют большую мощность, чем сам прибор для стабилизации напряжения.

Для того, чтобы такой стабилизатор работал значительно дольше нужно проводить регулярное техническое обслуживание. Во время такого обслуживания проверяют то, насколько качественно прикрепляются провода к клеммам стабилизатора и не перетерлась ли изоляция на проводах.

Также определяют наличие каких-либо повреждений корпуса. Важным условием техобслуживание является очистка вентиляционных отверстий и защитных решеток от пыли.

Полезный совет: во время очистки этих отверстий стабилизатор должен быть выключенным. Очистку лучше делать с помощью пылесоса. Стабилизатор должен быть выключенным.

Особенности подключения

Что касается подключения стабилизатора, который относится к инверторному типу, то эту работу лучше поручить специалистам. Хотя сам процесс не является сложным и не займет много времени.

Перед подключением необходимо отключить электропитание во всей домашней сети. Подключение такого стабилизатора может происходить как после счетчика, так и перед отдельными приборами.

Большинство моделей инверторных стабилизаторов подключается с помощью клемм. Сначала нужно подключить входные провода, которые будут подавать ток с общей сети. Для этого в розетке или силовом щитке нужно определить, какой провод является нулевым, какой фазным, а какой заземляющий.

Далее фазный провод подключают к клемме, которая обозначается либо «фаза», либо L, либо L1. Нулевой входной провод подключают к нулевой клемме. Заземляющий провод к соответствующей клемме.

Полезный совет: заземление является обязательным условием эксплуатации таких приборов.

Каждый производитель клемму для заземления может обозначать по-разному. Поэтому для ее определения следует ознакомиться с инструкцией. Для подключения используют провода, сечение которых не должно быть меньшим 2,5 кв. миллиметров.

Чем большей мощностью обладает стабилизатор, тем большим должно быть сечение этих проводов. Подключение выходных проводов осуществляется аналогичным образом. Иными словами фазный провод подсоединяют к фазной клемме.

Нулевой кабель должен быть соединенным с нулевой клеммой. Также надо подсоединить и кабель заземления.

Полезный совет: если не уверены в своих силах и правильности подключения, лучше обратитесь к специалисту.
Это убережет от возможных негативных последствий.

Электромеханический стабилизатор напряжения пережиток прошлого или выгодное решение?

Настенный стабилизатор напряжения не займет полезного пространства в доме

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома

Трехфазный стабилизатор напряжения — если в сети 380. Видео.

Все права защищены © 2019

«Электрика в доме»

Любое электрооборудование проектируется с расчётом на стабильные параметры сетевого напряжения. Это необходимо по двум причинам:

  1. Подключённое к сети устройство должно обеспечивать стабильные параметры тока на выходе в соответствии со своим целевым предназначением;
  2. Электрическая схема оборудования нуждается в защите от аномалий входного тока, которые являются основной причиной сбоев в работе и выходе из строя потребителей электроэнергии вследствие перегорания их токопроводящих контактов и элементов.

Чтобы питающее сетевое напряжение оставалось неизменным, используется специальное устройство – стабилизатор напряжения. Он осуществляет выравнивание характеристик входного тока и обеспечивает отключение потребителей в случае возникновения короткого замыкания или других критических сетевых аномалий.

Виды стабилизаторов напряжения

Принципиальная схема стабилизатора напряжения включает 2 основных элемента, функции которых заключаются в сравнении входных параметров тока с требуемыми и регулировкой выходных характеристик. При выборе стабилизатора необходимо учитывать его основные параметры, которые должны соответствовать свойствам электросети и особенностям питающихся от неё потребителей.

В список главных характеристик любого стабилизирующего устройства входят:

  • Точность стабилизации;
  • Скорость реакции на изменения параметров входного тока;
  • Эксплуатационная надёжность;
  • Защищённость от помех;
  • Срок эксплуатации;
  • Стоимость.

Существует несколько технических решений, позволяющих обеспечить стабильные параметры тока в сетях электропитания различного назначения. Наиболее широкое применение получили следующие виды стабилизаторов напряжения:

Сервоприводные. Обеспечивают высокую точность стабилизации и обладают неплохой устойчивостью к сетевым перегрузкам, включая короткое замыкание. Схема стабилизатора напряжения сервоприводного типа имеет существенный недостаток – низкую скорость реакции на изменения характеристик входного тока, вследствие их целесообразно использовать для защиты потребителей, питающихся от сетей, исключающих резкие скачки напряжения на входе.

Релейные. Характеризуются завидным быстродействием, однако не способны обеспечить высокую точность и качество выравнивания выходного напряжения, вследствие чего применяются для защиты электрооборудования малой мощности.

Электронные. Работают по тому же принципу, что и релейные, но вместо коммутационных реле функцию регулировки выходного напряжения выполняют электронные ключи – симисторы или тиристоры. Устройства этого типа отличаются высокой скоростью стабилизации и надёжной защитой от резких скачков входного напряжения. К недостаткам можно отнести сравнительно большую погрешность при выравнивании выходного тока и высокую стоимость.

Электромеханические. Представляют собой разновидность сервоприводных стабилизаторов. В отличии от последних, в оборудовании этого класса вместо графитовых щёток используются ролики, обеспечивающие защиту от перегрева, высокую перегрузочную способность и продолжительный срок службы системы. Главным минусом электромеханического стабилизатора является сравнительно высокая стоимость.

В продаже встречаются гибридные (с двойной релейной схемой), а также инверторные и широтно-импульсные (ШИМ) стабилизаторы. Они обеспечивают высокую скорость выравнивания выходного тока с небольшой погрешностью и могут работать с широким диапазоном входных параметров напряжения. Стабилизаторы с подмагничиванием и дискретным высокочастотным регулированием являются узкоспециализированными, вследствие чего широкого применения на практике не получили.

Сервоприводные стабилизаторы

Схема стабилизатора напряжения сервоприводного типа включает:

  • Блок защиты от перегрузки;
  • Автотрансформатор;
  • Серводвигатель с редуктором;
  • Блок управления

Сервоприводные стабилизаторы напряжения осуществляют выравнивание выходного тока посредством сервопривода, который приводит в движение коммутационные контакты – графитовые щётки. Перемещение последних в нужную позицию обмотки трансформатора осуществляется плавно без прерывания фазы и искажений синусоиды выходного напряжения. При скачках или проседаниях входного тока в пределах 10 В блок управления выдаёт команду серводвигателю, который двигает коммутационные контакты до достижения требуемых на выходе 220 В.

Схема регулируемого стабилизатора напряжения сервоприводного типа включает подвижные элементы, что снижает его надёжность и долговечность. Кроме того, устройства этого класса поддерживают достаточно узкий диапазон входного напряжения (150-260 В) и допустимой нагрузки (в пределах 250-500 Вт). В то же время, работают они практически бесшумно и обеспечивают погрешность выравнивания параметров тока не более 2-3%.

Стабилизаторы релейного типа

Принцип работы устройств стабилизации релейного типа основан на ступенчатом регулировании напряжения. Осуществляется оно посредством силовых реле, которые выполняют коммутацию секций на вторичной обмотке автотрансформатора после вычисления необходимого числа трансформации контролирующим входные и выходные параметры тока процессором.

К основным достоинствам релейных стабилизаторов относят:

  1. Компактные габариты и небольшой вес;
  2. Широкий диапазон выравнивания;
  3. Возможность применения при температурном режиме -20…+40°C;
  4. Низкую стоимость.

Главные минусы этого оборудования – малая перегрузочная способность и снижение скорости стабилизации при увеличении точности последней.

Электронные стабилизаторы напряжения

Электронные устройства стабилизации работают по принципу ступенчатого регулирования напряжения посредством автоматической коммутации участков вторичной обмотки трансформатора, которая осуществляется силовыми электронными ключами, управляемыми процессорным блоком.

Отсутствие открытой коммутации исключает возникновение искр и окисление токопроводящих контактов схемы стабилизатора при избыточном токе на входе. Кроме того, оборудование этого класса обеспечивает малую инерционность срабатывания, отличается высокой конструктивной надёжностью и полностью бесшумной работой.

Можно собрать электронный стабилизатор напряжения 220В своими руками. Стоимость такое устройство будет иметь гораздо меньшую, чем произведённое на заводе, обеспечивая простоту в обслуживании. Основным недостатком самодельных решений является их низкая надёжность.

Инверторные стабилизирующие устройства

Всё более популярными становятся устройства стабилизации, работающие по принципу двойного преобразования напряжения. Они не имеют подвижных элементов и обеспечивают куда более высокое качество выравнивания тока, чем классические сервоприводные, релейные и электронные.

Схема инверторного стабилизатора напряжения 220В включает:

  • Входной частотный фильтр;
  • Выпрямитель напряжения;
  • Корректор коэффициента мощности;
  • Накопительный конденсатор;
  • Преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор) с требуемыми на выходе устройства характеристиками.
  • Микроконтроллер.

Входной ток проходит частотную фильтрацию, после чего выпрямитель превращает его в постоянный с правильной синусоидой. В результате значительно возрастает коэффициент мощности. Постоянное напряжение заряжает конденсаторы, с которых ток поступает на инвертор, где выравниваются его частота и напряжение до требуемых 50 Гц и 220 В соответственно.

Инверторные устройства стабилизации обеспечивают КПД выше 90% и практически нулевую инерционность, поддерживая широкий спектр входных параметров тока.

Схема подключения стабилизатора напряжения не представляет особой сложности. Очень важно при этом грамотно выбрать сечение кабеля:

  • Чем выше мощность устройства, тем большей должна быть площадь сечения;
  • При низком уровне входного напряжения сила тока будет большой, поэтому для сетей с преобладающими проседаниями напряжения следует выбирать сечение кабеля с запасом.

И главное: при подключении стабилизатора любого типа требуется неукоснительно соблюдать правила электробезопасности и рекомендации производителя, указанные в паспорте устройства.