Чем заменить стабилизатор напряжения
Защита от перенапряжения: что лучше стабилизатор или реле контроля напряжения?
На вопрос, что лучше стабилизатор или реле контроля, трудно ответить однозначно. Для каждого случая проблему защиты следует решать с учетом конкретных факторов. Объективно сравнить данные устройства можно только, зная принцип их действия и отличительные особенности.
Отличия реле напряжения от стабилизатора
Современная квартира напичкана многочисленными электрическими и электронными приборами, многие из которых достаточно чувствительны к изменению напряжения. В то же время, даже в крупных городах электрическая сеть грешит нестабильностью, а что говорить о сельской местности. От любого скачка напряжения домашняя электроника может просто выйти из строя.
Защита бытовой техники от скачков напряжения и перенапряжения в сети обеспечивается в основном двумя типами устройств – стабилизатор и реле контроля максимального и минимального напряжения. Их работа основывается на различных принципах, и выбор проводится с учетом особенностей.
Стабилизаторы напряжения
Стабилизатор – это прибор, который поддерживает напряжение на заданном уровне при его колебании в сети в определенных пределах. Обычно в бытовых условиях применяется стабилизатор, удерживающий значение 220 В ±5% при колебании входного сигнала от 160 до 260 В. При скачке за пределы возможностей прибор просто отключает сеть.
Конструктивно стабилизаторы подразделяются на несколько типов. Наиболее распространены приборы ступенчатого типа, включающие трансформатор и силовые ключи (релейные или полупроводниковые). Плавная установка обеспечивается в электромеханических стабилизаторах, в которых трансформатор имеет регулировку первичной и вторичной обмотки. Этот прибор снижает нижний предел входного напряжения до 120-130 В.
Наиболее совершенным, но и самым дорогим, является инверторный стабилизатор, содержащий накопительную ёмкость. Она способна сгладить перепады напряжения в пределах 100-300 В, а выходной сигнал имеет значение 220 В ± (1-3)% с практически идеальной синусоидальной формой.
Реле напряжения
Реле контроля – это устройство, контролирующее нижнюю или верхнюю границу допустимого значения напряжения. Соответственно, существуют реле минимального и максимального напряжения. Для защиты от перенапряжений используется реле максимального напряжения. Если входное напряжение превысит установленное значение (например, 230 В), то нагрузка отключается. При возврате его величины в нужные пределы сеть снова включается.
Чаще используется принцип задержки включения. В таких реле есть настройка времени отключения. Например, если осуществлена установка 2 с, то после истечения этого времени сеть снова включится, и ток поступит на бытовое оборудование.
Надо отметить, что при коротких импульсах скачка реле может не сработать. Для таких случаев существует многофункциональное реле МР-63, которое выполняет роль максимального и минимального реле, а также реагирует на мгновенные импульсы значительной амплитуды.
В чем заключается различие
Предыдущий анализ показывает, что рассматриваемые устройства имеют принципиальные различия. Оба прибора отключают подачу электроэнергии, если напряжение превышает минимально или максимально допустимое значение. Однако, стабилизатор в пределах между экстремальными значениями еще и выравнивает напряжение, поддерживая его на заданном уровне. Реле осуществляет только контроль предельных величин, после чего отключает сеть, но включает снова при исправлении положения.
Таким образом, бытовая техника при использовании стабилизатора не только защищена от скачков напряжения и перенапряжения в сети, но и получает стабильный электросигнал, что повышает её работоспособность. В то же время, нельзя говорить о полном превосходстве стабилизаторов над реле. Для составления полной картины необходимо разобраться со всеми плюсами и минусами этих приборов.
Преимущества использования стабилизаторов
Стабилизаторы имеют ряд несомненных преимуществ:
Важно! Стабилизаторы имеют простое подключение, а потому для их установки не надо приглашать специалиста. При этом к прибору может подводиться любая фаза трехфазной цепи. При подключении автоматический автомат необходимо устанавливать до ввода в стабилизатор.
Недостатки стабилизаторов
Несмотря на выраженные преимущества стабилизаторов, они имеют серьезные недостатки, ограничивающие их использование:
Наиболее значительными недостатками стабилизаторов является громоздкость, большой вес и высокая цена. Особенно они чувствительны для устройств мощностью 3 и более кВт, которые необходимы для установки на входе квартиры. При мощности менее 1 кВт эти характеристики находятся в разумных пределах, а потому стабилизаторы чаще применяются в качестве индивидуальной защиты отдельных бытовых приборов. Некоторые современные бытовые электроприборы имеют встроенные стабилизаторы.
Преимущества реле
Несмотря на то, что реле не способны удерживать напряжение в нужных пределах, они достаточно часто применяются в схеме защиты от перенапряжения. Этому способствуют следующие их преимущества:
Важно! Для надежной защиты электроники важным параметром считается быстрота ее реакции на опасный импульс. Реле контроля напряжения относятся к специальным устройствам релейной защиты, а потому их срабатывание происходит практически мгновенно.
Недостатки реле
Основной недостаток реле контроля – неспособность выравнивать напряжение. Например, предельные его значения составляют 190-240 В. Если в сети длительно подается напряжение 195 В, то именно оно и будет питать все электроприборы, что, несомненно, скажется на качестве работы видеотехники и накале ламп в осветительной аппаратуре. Такое явление характерно для сельской местности. На долговечность приборов может отразиться и длительная подача напряжения 235 В. Отключение электроэнергии произойдет только при выходе напряжения за предельные значения.
Отсутствие стабилизации напряжения особенно сильно сказывается там, где электрическая сеть далека от идеальной. Нередко его колебания считаются обычным явлением, а это приводит, в частности, к миганию ламп накаливания, что резко снижает их срок службы, влияет на качество освещения и даже на человеческую психику.
Отмечается и другой недостаток. Для обеспечения полной защиты требуется установка, как минимум, двух максимальных реле – минимального и максимального. Схему такого подключения может разработать только человек с соответствующими навыками, а значит, необходимо привлекать специалиста.
Наконец, надежность работы всей бытовой техники в доме существенно зависит от правильности настройки реле контроля. Далеко не всякие скачки напряжения способны существенно повлиять на работу бытовой техники, а вот частое отключение электричества не пройдет незаметно. Пределы лучше устанавливать после консультации со специалистом и с учетом наличия конкретных приборов в доме.
Стабилизатор или реле напряжения — что выбрать?
Приветствую вас, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info!
Для защиты от скачков и перепадов напряжения в электрических сетях наших квартир и домов применяются два типа устройств — это стабилизаторы питающего напряжения и реле контроля максимального и минимального напряжения. В этой статье мы рассмотрим основные преимущества и недостатки каждого из этих устройств.
Стабилизаторы напряжения
Начнем рассмотрение со стабилизаторов питающего напряжения и по порядку рассмотрим вначале преимущества, а затем недостатки применения этого типа устройств.
Преимущества стабилизаторов напряжения
1. Обеспечивают постоянное стабильное напряжение для питания наших электроприборов 220 В. Стабилизаторы сглаживают скачки и небольшие колебания питающего напряжения, выдавая на выходе стабильное напряжение 220 В.
При снижении напряжения обычно ниже 160 В, либо при превышении им значения 280 В, стабилизаторы отключаются от внешней питающей сети и обесточивают внутренних потребителей. Тем самым предохраняя электроприборы от выхода из строя.
2. Подключенное через стабилизаторы напряжения оборудование остается работоспособным. Такие электроприборы, как аудио- и видеотехника очень чувствительны к отклонениям питающего напряжения. Повреждение этих приборов такие колебания напряжения не вызывают, но могут сказываться на качестве его работы. Применение стабилизатора обеспечивает надежную работоспособность такого оборудования.
3. При применении стабилизаторов напряжения прекращают мерцать электрические лампочки. Это существенно продлевает срок их службы.
Недостатки стабилизаторов напряжения
1. Большие габариты. В большинстве случаев стабилизаторы напряжения довольно громоздки, и для их установки необходимо выделять дополнительное место. Габариты зависят от мощности подключаемой нагрузки. Чем больше мощность, тем больше габариты применяемого стабилизатора.
Во время своей работы эти устройства нагреваются, поэтому им необходимо достаточное место для эффективного охлаждения корпуса самого стабилизатора, и его внутренних элементов.
В трехфазных электрических сетях обычно применяют три отдельных стабилизатора напряжения, установленных в каждую фазу. Если устанавливать один трехфазный стабилизатор, то в случае короткого замыкания или пропадания одной из фаз, стабилизатор отключится.
Все однофазные потребители, подключенные к любой из фаз будут обесточены до тех пор, пока не восстановятся нормальные условия работы стабилизатора. Это очень неудобно, поэтому чаще применяется установка трех отдельных стабилизаторов напряжения в каждую из фаз. А это в свою очередь значительно увеличивает габариты.
2. Цена. Покупка хорошего стабилизатора напряжения может обойтись в приличную сумму денег.
Стабилизаторы намного дороже, чем реле контроля напряжения. В большинстве случаев стоимость является решающим фактором при выборе устройств защиты, и большинство пользователей склоняются в стороны приобретения реле напряжения.
3. Стабилизаторы чувствительны к пыли и влажности помещения, в котором они установлены. Внутри стабилизатора находится трансформатор, большое электромагнитное поле, которое притягивает пыль. Поэтому место установки должно быть хорошо защищено от пыли и влаги.
4. Чувствительность стабилизаторов напряжения к различным электрическим помехам. Если в электрической сети часты электрические помехи, это приведет к тому, что электроника стабилизаторов начнет «глючить», они могут отключиться, обесточивая тем самым всю квартиру.
Реле контроля напряжения
Следующий вид устройств для защиты от скачков и перепадов питающего напряжения — реле контроля напряжения, которые еще называют «барьерами» напряжения.
Преимущества реле контроля напряжения
1. В отличие от стабилизаторов напряжения, реле напряжения имеют малые габариты и в большинстве случаев предназначены для установки на DIN-рейку.
Также реле напряжения выпускаются для подключения в розетку. Это дает возможность защитить отдельный электроприбор (или группу приборов), не изменяя конфигурацию электропроводки. А это очень удобно.
2. Стоимость. Реле контроля напряжения намного дешевле, чем стабилизатор напряжения. Даже если мы используем несколько реле напряжения, их стоимость оказывается ниже, чем стабилизатора напряжения.
3. Автоматичность. Основная функция стабилизаторов — стабилизация питающего напряжения, в то время, как реле контроля напряжения является прибором автоматики и предназначены именно для защиты от скачков и перепадов напряжения. Их схемотехника лучше реагирует на скачки и перепады, она более быстродействующая.
Реле контроля напряжения лучше лучше справляются с защитой потребителей от выхода из строя электроприборов при превышении, либо понижении питающим напряжением допустимых пределов.
Недостатки реле контроля напряжения
1. Не устраняет колебания напряжения.
2. Для максимальной защиты необходима установка нескольких устройств.
Резюме
Как видно из выше рассмотренного, нет какого-то одного способа, который бы дал наилучший результат.
Максимальную защиту электроприборов в наших квартирах обеспечивает совместное применение стабилизаторов напряжения и реле контроля напряжения.
В этом случае наши потребители будут иметь максимальную защиту от возможных критических изменений напряжения в наших питающих электрических сетях.
Более подробно преимущества и недостатки каждого из устройств я рассмотрел в видео:
Стабилизатор или реле контроля напряжения?
Также рекомендую посмотреть
Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы
Перепады напряжения в электрической сети — дело обычное. Такие изменения допустимы, но только в определенных пределах: позволительны отклонения в 10%: как в сторону увеличения, так и уменьшения. Эти условия в сети электропитания идеальны, однако они большая редкость. Чаще показатель меняется значительно, что очень «не нравится» довольно чувствительным бытовым электроприборам. Самая большая опасность, подстерегающая их, — выход техники из строя. Сейчас на рынке представлено множество различных моделей корректоров параметров электросети, однако цены на них не слишком радуют потенциальных покупателей. По этой банальной причине многие решаются собрать стабилизатор напряжения своими руками.
Стабилизаторы и их роль
Наиболее уязвимы частные дома, находящиеся в небольших населенных пунктах, где практически невозможно обеспечить электроприборам качественное питание. Причина — «допотопные» советские подстанции, которые давно не в состоянии выдерживать сегодняшние нагрузки на сеть. Выход напряжения за «законные» пределы нередко провоцирует несколько неприятностей:
Этих последствий и чрезмерных трат можно избежать, если сделать стабилизатор напряжения своими руками. Перед тем как принять окончательное решение о том, быть или не быть самодельному устройству, с ним и его видами лучше познакомиться поближе.
Разновидности приборов
Задача стабилизатора — поддерживать выходное напряжение в узких рамках, независимо от того, насколько сильны изменения входных значений. Помимо допустимых пределов надо учитывать максимальный ток, мощность имеющегося оборудования.
Главный элемент любого стабилизатора-корректора напряжения — трансформатор, вернее, автотрансформатор. Он имеет обмотку и отводы от нее (от 2 до 20). За коммутацию после команды блока управления (датчика) — «отключить» либо «подключить» какую-либо обмотку — отвечают силовые ключи: ролики, щетки, реле или тиристоры (симисторы, транзисторы).
Прежде чем начать обдумывать, как создать стабилизатор напряжения своими руками, нужно познакомиться с ассортиментом этих приборов, узнать их особенности, преимущества, а также недостатки.
Сервоприводные (электромеханические)
В этом случае в корректировке выходного напряжения главную роль играет движущийся контакт, который изменяет параметры вторичной обмотки. Перемещается этот ползунок с помощью электромеханического привода. Самые большие преимущество этого стабилизатора — точность корректировки, плавность регулировки, способность выдерживать высокую нагрузку, если все его элементы качественны. Вполне приемлемую цену тоже можно отнести к плюсам.
Нельзя замолчать существенные минусы. К ним относится:
Повышенный шум может стать причиной дискомфорта, особенно ночью. Открытый контакт может начать искрить из-за попавшей пыли. Заклинивание электропривода приведет к его разрушению либо к возгоранию, поэтому обслуживание устройства, замена токосъемных элементов прибора необходима как минимум раз в год.
Релейные (цифровые) стабилизаторы
Эти устройства часто называют ступенчатыми. Релейный корректор — трансформатор, имеющий несколько выходов вторичной обмотки, где один из них принимается за общий. Регулировку выходного напряжения производит датчик, отслеживающий состояние электросети, переключающий реле. Если срабатывают несколько приборов, то нагрузка переключается на тот вывод, где она в данный момент отличается от заданного значения минимально.
Преимущества этого типа:
Эти приборы не требуют регулярного обслуживания, поэтому достаточно популярны. Но они, как и все другие, не лишены недостатков. В этом списке:
Если сравнить минусы и плюсы, то можно сделать логичный вывод, что релейный стабилизатор справляется с большинством задач, возложенных на него в бытовых условиях. Высокую скорость прибор обеспечивает, а в точности корректировки необходимость есть не всегда.
Электронные (симисторные, тиристорные)
Эта разновидность стабилизаторов отличается от других устройств полным отсутствием каких-либо механических, перемещающихся элементов. В этом случае за диагностику входного напряжения и управление отвечает микропроцессор или блок электронных схем. Работают они в автоматическом режиме.
Стабилизация напряжения электронных приборов тоже происходит благодаря подключению определенных обмоток, однако это делается с помощью полупроводниковых ключей — симисторных, тиристорных либо транзисторных. К плюсам электронного типа стабилизаторов можно отнести:
Недостатки у этих стабилизаторов есть:
К этой же категории относят недостаточную перегрузочную способность — от 20 до 40% в первые секунды. Преимущества выигрывают у недостатков, так как последние все же относительны. Из-за положительных качеств такие приборы предпочтительнее покупать, однако изготовить такой стабилизатор напряжения своими руками можно, но без навыков очень сложно.
Инверторные (бестрансформаторные)
В этих стабилизаторах используют схему двойного преобразования напряжения. Их основные отличия от конкурентов — отсутствие автотрансформаторов, любых подвижных деталей. Необходимости в анализе входного напряжения также нет. Интересен сам принцип работы таких приборов. Переменный ток сначала преобразуется в постоянный. Затем он снова превращается в переменный, но уже со стабильным значением — 200 вольт. Допустимая погрешность составляет всего 1%.
Главные достоинства моделей:
Недостаток у инверторных стабилизаторов один: это более высокая цена, чем у остальных приборов. Однако чтобы собрать стабилизатор напряжения своими руками, именно эту схему используют чаще остальных.
Феррорезонансные устройства
Если сравнивать эту конструкцию с приборами-конкурентами, то она отличается элементарностью. В составе ее два дросселя и конденсатор. В работе используется принцип магнитного резонанса. Для этих стабилизаторов характерна высокая скорость, точность корректировки, длительный срок эксплуатации, широкий диапазон входящего напряжения.
Недостатки — низкий коэффициент мощности, образование электромагнитных помех, довольно большие габариты и вес, шумность. Еще один минус — цена. Она нередко выше стоимости источника бесперебойного питания (ИБП). В быту эти устройства, как правило, не используют. Чаще всего их можно увидеть в медицинских учреждениях.
Стабилизатор напряжения своими руками
Если нет большого желания переплачивать, то можно самостоятельно собрать разные виды корректоров напряжения, однако одним из самых эффективных является симисторный стабилизационный прибор. Его характеристики:
Схема и ее элементы
Чтобы сделать подобный стабилизатор своими руками, необходимо сначала рассмотреть следующую схему:
Чтобы разобраться в схеме, надо представлять, каким образом прибор работает.
Принцип работы
После включения питания стабилизатора конденсатор (С1) находится в разряженном состоянии, один транзистор (VT2) открыт, другие (VT2, VT4) закрыты. Через последний элемент будет идти ток на все светодиоды, а также на симисторный оптотрон. Светодиоды не светятся, так как нагрузки нет. Ток, проходящий через резистор R1, попадает в конденсатор (С1), который заряжается.
Задержка составляет лишь 3 секунды: этого времени хватает, чтобы завершить все переходные процессы. Затем следует срабатывание несимметричного триггера — триггера Шмитта. Его основу составляют транзисторы — VT1, VT2. Потом открывается третий элемент цепи, включается нагрузка. Диод VD2 и конденсатор С2 выпрямляют напряжение, выходящее с третьей обмотки Т1.
Затем ток следует в делитель (R13-14). Из него он попадает к не инвертирующему входу компараторов. Их восемь, находятся они на микросхемах DA2, DA3. В тот же самый момент на их инвертирующий вход поступает образцовый постоянный ток. За его подачу отвечают резисторные делители (R15-23). Процесс завершает контроллер, обрабатывающий сигнал на входе компараторов.
Особенности прибора
При напряжении до 130 В транзистор VT4 остается открытым. В это время мигает первый светодиод, сообщающий о том, что в электросети слишком мал уровень напряжения, поэтому прибор функционировать не в состоянии.
При нагрузке от 130 до 150 В открывается другой транзистор — VT5 и загорается второй светодиод. Открываются симистор VS2 и оптосимистор U1-2. Через первый пройдет нагрузка, которая последует в верхний вывод обмотки автотрансформатора Т2.
Если напряжение находится в пределах 150-170 В, то открывается транзистор VT6, а загорается уже третий светодиод. Параллельно происходит открытие второго симистора VS2, а ток передается на тот вывод трансформатора Т2, который находится ниже первого.
Самодельный корректор будет переключать соединение и в том случае, если входящее напряжение достигнет 190-250 вольт. Чтобы изготовить функционирующий стабилизатор напряжения своими руками, необходима печатная плата, ее размеры — 90х115 мм. Подходящий материал для нее — стеклотекстолит, фольгированный, односторонний. Размещение показано ниже.
Чтобы не допустить ошибок, лучше эту схему скачать и распечатать на лазерном принтере, недавно заправленном. Для переноса используют утюг. Проще всего воспользоваться программой Sprint Loyout, ее предназначение — помощь в изготовлении печатных плат.
Стабилизатор напряжения своими руками
Чтобы собрать все необходимые элементы, придется отправиться в магазин, однако некоторые детали можно попытаться сделать самостоятельно.
Изготовление трансформаторов
Альтернатива — использование пары готовых трансформаторов — ТПК-2-2×12В, их соединяют последовательно:
Что потребуется купить еще?
Все остальные элементы необходимо приобрести в магазине. В набор входят:
Возможна полноценная замена: MOC3041 на MOC3061, КР1158ЕН6А на КР1158ЕН6Б, LM339N на К1401СА1. Подходящими диодами будут КЦ407А.
Еще потребуется покупка микросхемы КР1554ЛП5, она будет «исполнять обязанности» микроконтроллера. Необходимо приобрести 9 мигающих светодиодов, однако можно взять и обычные, выдающие яркий красный свет: например, АЛ307КМ или L1543SRC-Е. Трудностей с покупкой деталей обычно не бывает, а расходы на них можно считать разумным вложением средств, которые вскоре окупятся.
Целесообразность создания своими руками
Что лучше: сделать стабилизатор напряжения своими руками или все-таки лучше приобрести готовое устройство? Каждый решает сам.
Первый плюс — выгода, так как приборы стоят недешево. Второй положительный момент — знание «начинки» устройства, оно даст возможность найти и заменить неисправную деталь, которую легко найти в магазине. К недостаткам этого варианта относят невысокий уровень надежности изделий-самоделок, так как на заводах качество гарантирует специальное и измерительные оборудование, о котором в домашних условиях даже думать не приходится.
Если создание самодельного стабилизатора кажется довольно сложным, то лучше пойти традиционным, но нерациональным путем — приобрести готовый прибор. В этом случае в его надежности можно не сомневаться.
Тот, кто все же решился сделать стабилизатор напряжения своими руками, должен увидеть, какая работа ему предстоит. Лучше начинать с простых моделей, а полезную информацию можно почерпнуть из этого видео: