Внезапни и значителни колебания в променливотоковото напрежение в мрежата водят до нестабилна работа на електронното оборудване и електрическите домакински уреди. В екстремни случаи такива пренапрежения могат да причинят повреда и повреда на електрониката. В този случай използването на стабилизатори на захранващото напрежение е незаменимо. Все по-често потребителите избират инверторни стабилизатори на напрежение за дома.
Преглед на стабилизаторите на напрежение
Стабилизаторите на напрежението в мрежата за променлив ток са се развили исторически, използвайки различни дизайни на схеми. В момента има няколко вида стабилизатори:
- релейни стабилизатори на напрежение;
- електромеханични серво стабилизатори;
- електронен тиристор или триакстабилизатори;
- инверторни регулатори на напрежение.
Изходното напрежение на релейните стабилизатори се променя поетапно чрез превключване на намотките на мрежовия трансформатор чрез контакти на мощни електромагнитни релета. Точността на стабилизиране се определя от броя на превключените намотки. Такива намотки могат да бъдат от 5 до 10. При превключване от една намотка към съседна, изходното напрежение променя стойността си с приблизително (15-20) V.
В електромеханичните стабилизатори, DC серво задвижване движи графитната четка на тококолектора по завоите на намотката на автотрансформатора. Стойността на управляващия сигнал зависи от разликата между входното напрежение и референтното напрежение, съответстващо на 220 V. Когато разликата бъде елиминирана, устройството за управление на сервомотора влиза в режим на проследяване.
При електронните стабилизатори превключването на намотките на трансформатора, използвани от задвижващите механизми, се управлява от контролера.
Превключващият блок е направен на полупроводникови триаци или тиристори. Работата на контролера се определя от софтуера, инсталиран във фабриката на продукта.
Принципът на работа на инверторния стабилизатор
Работата на инверторния стабилизатор на напрежението се основава на принципа на двойно преобразуване. Първо, входното променливо напрежение се преобразува в DC и след това се извършва обратното преобразуване. Осигуряване на стабилност на изхода на устройствотопроменливото напрежение 220 V се осъществява от електрониката на инверторните стабилизатори на напрежение.
Не разполага с обемисти силови трансформатори. Съставът на стабилизаторите включва следните електронни компоненти:
- входен мрежов LC филтър;
- полупроводников диоден пълновълнов токоизправител;
- устройство за корекция на фактора на мощността;
- блок от кондензатори за съхранение;
- инверторен конвертор;
- кварцов часовник осцилатор със стабилна честота;
- високочестотен изходен филтър;
- микропроцесорен контролер.
Пасивният входен мрежов филтър се използва за елиминиране на високочестотни смущения и изглаждане на кратки пренапрежения в мрежовото напрежение. Токоизправителят преобразува променливото напрежение в директно, част от електрическата енергия на което се съхранява в блок от електролитни кондензатори с голям капацитет. Те са резервен източник, който влиза в действие в случай на прекъсване на мрежовото напрежение или неговото краткосрочно изключване.
Задачата на коректора е да нормализира мощността, взета от мрежата, предотвратявайки претоварването на стабилизатора по време на неговата работа. Инверторът-преобразувател възстановява променливотоковото напрежение от DC. Поради участието на кварцов осцилатор в неговата работа, изходното напрежение има формата на чиста синусоида с честота 50 Hz с грешка не повече от 0,5%.
Контролерът контролира работата на веригите за стабилизиране на изходното напрежение и оценява състоянието на отделните блоковеустройства с издаване на резултати към елементите на дисплея. Той издава команди за автоматично изключване на работата на стабилизатора в случай, че стойността на входното напрежение надхвърли диапазона на регулиране, определен от техническите характеристики.
Спецификации на стабилизаторите
При избора на стабилизатор на променливо напрежение за домашна мрежа трябва да се обърне голямо внимание на основните му технически характеристики, които включват следното:
- максимално допустима мощност на натоварване, която стабилизаторът може да осигури, като същевременно поддържа параметрите за качество на мрежовото напрежение;
- допустими колебания на напрежението в мрежата, при които напрежението на изхода на стабилизатора запазва стойността си, като се вземат предвид изискванията на стандартите за качество;
- скорост на изравняване, която определя времето за реакция на регулатора на краткотрайни бързо променящи се промени в мрежовото напрежение, за да запази изходното напрежение непроменено;
- форма на изходния сигнал, идеално приближаваща се до синусоида;
- точност на параметрите на стабилизираното напрежение;
- степен на защита, която определя способността на стабилизатора да работи в условия на екстремни температури и високи нива на относителна влажност;
- формов фактор, който определя размерите на стабилизатора;
- Нивото на смущения, създадени от устройството към околното оборудване.
Допълнителен фактор, влияещ върху избора на стабилизатор може да бъде наличието на елементи за визуална индикация и сигнализация.
Трябва да информира потребителя изцяло за стойностите на входните и стабилизираните параметри и да предупреждава за възникване на критични ситуации.
Характеристики на инверторните стабилизатори
Липсата на обемисти феромагнитни трансформатори със сложна структура на намотките в тях значително улесни дизайна. Инверторните стабилизатори на напрежението не съдържат движещи се части на серво задвижвания, което не изисква тяхната периодична поддръжка по време на работа и прави работата на стабилизаторите почти безшумна. Като захранващи елементи се използват IGBT или MOSFET полупроводникови устройства, произведени по съвременни технологии.
Използването на кварцови часовникови генератори ви позволява да получите изходно променливо напрежение, чиято форма се доближава до чист синус. Решенията на веригата ви позволяват да коригирате неидеалната форма на входното мрежово напрежение. Всички функции се управляват от микроконтролер.
Ефективност на инверторния стабилизатор
Схемите и техническите решения, внедрени в инверторните стабилизатори на напрежението, позволяват да се произвеждат готови продукти, чието изпълнение се различава значително от това на други видове стабилизатори към по-добро. Водещи местни и чуждестранни производители създават продуктови линии, предназначени за различни нива на мощност на потребителите. Те започват от 300 VA. Инверторният регулатор на напрежение 10 kW (kVA) не е последният в тази серия.
Що се отнася до други индикатори. Инверторните стабилизатори на напрежението с двойно преобразуване поддържат стабилизирано напрежение от 220 V на изхода с отклонение не повече от 1% с промени в мрежовото напрежение в диапазона 90-310 V. Грешката при отчитане на честотата не надвишава 0,5%. Скоростта на стабилизиране е на ниво 10 ms, което ще позволи използването на прецизни измервателни уреди като товар. В този случай се извършва пълно потискане на импулсния шум.
Заключение
Инверторните стабилизатори на напрежението постепенно завладяват пазара на мрежови стабилизатори. След като прочетете материалите на статията, читателите ще разберат, че това е заслужено. Техническите и схемни решения, използвани в такива продукти, позволяват да се постигне производителност, която е недостижима за други видове стабилизатори. Тяхната постепенно намаляваща цена оправдава предимствата, които потребителите на такива устройства получават след закупуването им.
