Стабілізатори напруги. Що таке стабілізатор і як підібрати потрібний.

Для того щоб вирішити питання про ступінь важливості використання стабілізаторів напруги, поговоримо спочатку про деякі нерідкі проблеми електропостачання.

У наш час важко уявити собі своє життя без електрики. Навіть неможливо. У квартирі, заміському будинку, офісі від наявності електроенергії залежить все. На жаль, коли електроенергія стабільно подається в наші будинки і квартири, це ще не означає, що розрахункові параметри електроенергії саме такі, які необхідні для живлення побутової техніки та різних електроприладів, від яких безпосередньо залежить якість нашого життя, а іноді і саме життя.

Неприємно, коли куплена й нормально працююча побутова техніка раптом відмовляється працювати через перепади напруги в електромережі. На жаль, такі випадки не рідкість. Напруга може різко відрізнятися від стандартних 220 Вольт у випадках, якщо хтось включив в мережу зварювальний апарат, або ще який-небудь потужний споживач електроенергії (наприклад, глибинний насос). Через присутність на лінії живлення потужного споживача, або не розрахованого на збільшення навантаження кабелю, зношеності розподільного електрообладнання – напруга в мережі може тривалий час бути менше 200 Вольт, що може призвести до виходу з ладу електроприладів. Понижена напруга в мережі в більшості випадків є основною причиною перегорання обмоток електродвигунів холодильників, насосів, компресорів. При низькій напрузі двигун працює в критичних умовах, через обмотку якоря електродвигуна протікає сила струму більше тієї, на яку він розрахований, і при тривалій роботі відмова електродвигуна тільки питання часу. Низька напруга живлення безпосередньо в кілька разів зменшує термін служби електроприладів. Наприклад, холодильник замість 20-30 років може пропрацювати лише 3-5, а далі – заміна компресора з електродвигуном. При підвищенні напруги електроприлади напевно вийдуть з ладу, навіть якщо вони тільки підключені в мережу, але не включені в цей момент.

Особливо неприємні поломки електродвигунів насосів опалювальних систем і систем водопостачання в заміських будинках. У холодну пору року це загрожує заміною всієї системи опалення та водопостачання.

Непрямимою ознакою неполадок у мережі є часте перегоряння ламп розжарювання і помітне людським оком блимання.

Ось у цих випадках для захисту техніки від тривалої зниженої або підвищеної напруги живлення, від різких змін або провалів і високовольтних імпульсів застосовуються стабілізатори напруги.

Стабілізатор напруги – прилад, функція якого полягає в тому, щоб автоматично з необхідною точністю підтримувати задану напругу (зазвичай 220V) на виході при будь-яких коливаннях напруги на вході. Стабілізатор напруги підключається до мережі живлення, в якій напруга може “скакати”, а всі електроприлади, що вимагають захисту, підключаються вже до стабілізатора напруги. Електроприлади, підключені до стабілізатора напруги, надійно захищені від неприємних сюрпризів і отримують електроживлення саме тієї якості, в розрахунку на яке вони були спроектовані і виготовлені. При виході напруги живлення за розрахункові кордони (наприклад, менше 150 вольт або більше 250) стабілізатор просто відключить навантаження і включить його тільки після закінчення аварійного стрибка.

Наступне питання, що встає перед потенційним покупцем стабілізатора напруги – який прилад вибрати? Питання серйозне, тому що для ухвалення рішення необхідно знати, по-перше, точні параметри мережі живлення, тобто наскільки сильні відхилення напруги від номінального значення 220 або 380 вольт, по-друге, визначити чи підлягають захисту електроприлади та їх параметри – активну і реактивну потужність , пускові струми, вимоги до точності стабілізації напруги. У разі трифазної мережі живлення в залежності від наявності трифазних споживачів приймається рішення про встановлення трифазного стабілізатора напруги або однофазних на кожну фазу. Далі необхідно врахувати розташування живильної електропроводки в приміщенні для прийняття рішення про можливість встановлення одного стабілізатора на всі прилади, тому що вартість одного більш потужного стабілізатора напруги менше ніж декількох менш потужних, хоча індивідуальний захист окремо стабілізуємого електроприладу ефективніше і в сумі надійність декількох стабілізаторів вище надійності одного.

Прийнято вважати, що встановлення стабілізатора напруги абсолютно виправдане в наступних випадках:
по-перше, якщо у зв’язку із зниженою напругою в мережі електроприлади не працюють без стабілізації напруги
по-друге, якщо вартість захищуваного обладнання більш ніж в 3 рази перевершує вартість стабілізатора напруги.

Наведемо деякі загальні рекомендації щодо вибору стабілізатора напруги.

Для оцінки якості живильної мережі необхідно кілька разів виміряти напругу в різні по навантаженню проміжки часу, наприклад, вранці і ввечері в робочі дні, вранці і ввечері у вихідні, взимку в періоди масового підключення опалювальних приладів або влітку в жаркі дні в період включення кондиціонерів. Для цього підійде простий побутовий мультиметр, але по можливості варто використовувати прилад, що має можливість виміряти діюче значення, в описі цифрових приладів це позначається True RMS. У результаті вимірів отримаємо верхню та нижню межі коливання напруги і, отже, мінімально рекомендований діапазон роботи стабілізатора.

Залежно від чисельного значення різниці напруги можливі наступні варіанти:
Якщо напруга у фазах не виходить за межі від 205 до 235 вольт, мигання джерел світла не помітні і не викликають роздратування, то установка стабілізаторів напруги доцільна лише для захисту відповідальних споживачів електроенергії і особливо цінних електроприладів. При відхиленні напруги тільки в одній фазі, і якщо це відхилення стабільно, можна встановити однофазний стабілізатор тільки на цю фазу і виставити на ньому “спільну” напругу.
Якщо напруга у фазах коливається від 195 до 245 вольт, коливання відбуваються різко, помітні мигання ламп, то установка стабілізаторів вкрай бажана для всіх електроприладів, а для джерел світла установка стабілізаторів напруги необхідна.
Якщо напруга у фазах, хоча б на короткий час, падає менше 195 вольт і піднімається більш 245 вольт, установка стабілізаторів напруги для всіх електроприладів необхідна.

Необхідно також оцінити стан живильної мережі на предмет того, чи є у неї і біля встановленого на ній обладнання резерв на збільшення переданого струму. Пояснимо сказане. Для того, щоб компенсувати зменшення напруги в живильної мережі на 25%, стабілізатор напруги для збереження переданої напруги повинен буде збільшити струм споживання у живильній мережі на ті ж 25%. Можливо, при встановленні стабілізатора буде потрібно замінити частину обладнання живильної лінії (наприклад, автоматичний вимикач), так як воно зазвичай розраховується за максимальним струмом. Якщо в захищуваному обладнанні присутні трифазні споживачі, то і стабілізатор напруги повинен бути трифазним. При наявності тільки однофазних споживачів, і якщо не планується підключення надалі трифазного, достатньо встановити однофазні стабілізатори на кожну фазу. Треба мати на увазі, що за відсутності в одній фазі напруги трифазний стабілізатор відключає навантаження у всіх фазах.

Перейдемо до аналізу захищуваного обладнання.

Необхідно визначити прилади, які обов’язково підлягають захисту. Є кілька варіантів: якщо дозволяє конфігурація живильної мережі, то можна встановити один стабілізатор напруги на всі прилади або встановити окремі стабілізатори на кожен електроприлад або окремі групи приладів. В останньому випадку частину електроприладів можна залишити без захисту. Після визначення “списку”, необхідно підрахувати сумарну споживану потужність електроприладів з урахуванням їх повної потужності і пускових струмів. Тут пояснимо, що таке повна потужність електроприладу. Повна потужність електроприладу складається з активної потужності і реактивної.

Активна потужність – це потужність, яка повністю переходить з електричної енергії в теплову. Це лампи розжарювання, обігрівачі, праски. Для них повна потужність дорівнює активній. Наприклад, для чайника 500 Вт повна потужність дорівнює 500ВА. Всі інші електроприлади поряд з активною потужністю мають і реактивну. Для них повна потужність визначається шляхом ділення вказаної на них активної потужності в Вт на cosФ. Для прикладу – потужність електродвигуна – 1200 Вт, cosФ = 0,6, повна потужність 1200 / 0,6 = 2000 ВА. Якщо cosФ не вказано, його приймають рівним 0,7. Якщо у навантаженні присутні електродвигуни, при розрахунку їх потужність необхідно помножити на 5, так як при пуску вони споживають великий пусковий струм. Далі підсумовуємо всю повну потужність, множимо на коефіцієнт 1.5 (цей коефіцієнт враховує знижену вхідну напругу), множимо на коефіцієнт запасу потужності стабілізатора 1.2 або 1.3 і отримуємо мінімально допустиму потужність стабілізатора. 20% або 30% запас необхідний для того, щоб стабілізатор не працював на межі можливостей і був запас для підключення додаткового навантаження у майбутньому.

Тут доречно доповнити розрахунок потужності одним словесним зауваженням, яке неможливо виразити цифрами. Мова піде про таке поняття, як одночасність включення електроприладів. Зрозуміло, що ймовірність мінімальна , коли всі прийняті для розрахунку прилади будуть включені одночасно. Швидше за все, навіть необхідно свідомо під час експлуатації уникати такої можливості. Наприклад, якщо два електроприлади одночасно не можуть бути використані, то прилад з меншою повною потужністю можна без шкоди для практичної цінності виключити з розрахунку. Те ж саме можна сказати і про електродвигуни в момент пуску. Використання вищесказаного дозволить застосувати стабілізатор напруги меншої потужності і, відповідно, менш дорогий.

Визначаємося з таким параметром, як необхідна точність стабілізації. Інформація звичайно міститься в паспортах на відповідний електроприлад. Для точних вимірювальних електронних приладів, складного медичного обладнання точність стабілізації порядку 1%, для більшості побутових приладів досить 5%. Точність, що видається стабілізатором напруги, не повинна бути грубшою, ніж точність, необхідна електроприладу.

Стабілізатор напруги необхідно встановлювати в місцях, відповідних його інструкції з експлуатації по температурі і вологості.

Ще раз хочемо звернути вашу увагу на такий факт – єдиний недорогий захист, здатний врятувати електрообладнання від більшості аварійних ситуацій в мережі, є стабілізатори напруги.