Симисторный стабилизатор напряжения

Содержание:

Принцип работы
Походы к выбору стабилизатора
Основные части стабилизатора
Симисторный стабилизатор
Мощность
Виды стабилизаторов напряжения по классу напряжения
Какой лучше: релейный или симисторный
Устройство
Отличие тиристорных стабилизаторов от симисторных
Типы тиристорных стабилизаторов
- Преимущества и недостатки
- Как подключить?
  - Условия эксплуатации
Плюсы и минусы
Принцип работы
Отличие симисторных от тиристорных
- Плюсы и минусы
- Популярные симисторные стабилизаторы напряжения
Отличия тиристорных стабилизаторов от релейных
- Реле и тиристоры: в чём отличия?
- Надёжнее ли тиристоры?
Краткие выводы

Принцип работы

Симисторные стабилизаторы напряжения являются практически полными аналогами рассмотренных в предыдущей статье тиристорных стабилизаторов. Дело в том, что симистор является разновидностью тиристора. По-другому его называют симметричным тиристором (реже триаком).

Прибор сконструирован специально для коммутации цепей переменного тока и имеет двунаправленную проводимость в открытом состоянии. По сути, симметричный тиристор совмещает в одном корпусе два тиристора, обеспечивающих проводимость в противоположных направлениях.

Не все производители выпускают симисторные модели, но на рынке есть определенные лидеры, сравним их параметры в таблице.

Походы к выбору стабилизатора

Перечень параметров, по которым выбирают стабилизаторы, обязательно включает:

мощность нагрузки или отдаваемый номинальный ток;
выходное напряжение;
тип сети (однофазная – трехфазная).

Большую помощь окажет информация о стабильности сети, уровне импульсных помех в ней.

При определении номинальной мощности суммируют мощности всех потребителей защищаемой сети. Для оценки мощности номинальной нагрузки токовую нагрузочную способность входного автомата умножают на 220 В.

При прочих равных условиях выбирают однофазные модели линейных стабилизаторов, учитывают, что модульные конструкции более удобны в обслуживании.

Учитывают эстетические параметры и количество выходных розеток, рисунок 5.

Рис.5. Вариант исполнения однофазного стабилизатора

Окончательный выбор целесообразно выполнять с учетом производителя и места изготовления. Для определения качества техники юго-восточного производства, выпускаемой без контроля со стороны ведущих западных компаний, имеет смысл изучить профильные форумы. Такой подход позволяет сделать адекватный вывод о качестве прибора.

Кроме технических параметров обязательно принимают во внимание доступность сервисного обслуживания. Следует учесть, что в продаже имеется большой выбор 220-вольтовых однофазных и 380-вольтовых трехфазных устройств

Стабилизаторы с широким диапазоном регулировки и выходным напряжением других номиналов часто поставляются под заказ

Следует учесть, что в продаже имеется большой выбор 220-вольтовых однофазных и 380-вольтовых трехфазных устройств. Стабилизаторы с широким диапазоном регулировки и выходным напряжением других номиналов часто поставляются под заказ.

Промышленность выпускает широкую гамму бытовых стабилизаторов напряжения, что позволяет произвести выбор конкретной модели устройства с учетом конкретной области применения.

Массовый характер рынка стабилизаторов определяет большое количество работающих на нем производящих предприятий, предлагающих свою продукцию через партнерскую сеть. Поэтому перед покупкой следует выполнить тщательный многокритериальный отбор продукта.

Основные части стабилизатора

В конструкцию такого прибора входит:

Автотрансформатор с 2-мя обмотками, которые соединены напрямую.
Контроллер.
Силовые ключи – симисторы.

Контроллер регулирует напряжение входа путем сравнения его с номинальным значением. Благодаря этому симисторный стабилизатор напряжения функционирует так быстро.

Точность выравнивания напряжения зависит от числа ступеней регулировки. Чем меньше шаг регулировки и больше ступеней, тем стабилизация произойдет точнее. Сегодня в торговой сети можно приобрести симисторный стабилизатор напряжения с точностью регулировки меньше 1%. Это является очень высоким показателем.

Подобные стабилизаторы нашли широкую популярность в бытовых условиях и в промышленности. Наиболее распространены модели мощностью 40-50 кВт.

Преимущества симисторных стабилизаторов:

Быстродействие. Реагирование прибора на скачок напряжения составляет менее 1 секунды.
Способность к перегрузкам в 20% в течение 12 часов, в 100% в течение 1 минуты.
Бесшумность. При функционировании прибор не издает никаких звуков.
Абсолютная защита от любых непредвиденных ситуаций в сети.
Длительный срок службы. Симисторные стабилизаторы являются наиболее долговечными, по сравнению с другими видами. Наименьший срок работы составляет от 10 лет, при условии соблюдения условий работы.
Небольшие размеры корпуса. Его компактность находится на уровне электромеханических и релейных моделей стабилизаторов.

Недостатки симисторных стабилизаторов:

Высокая стоимость. Наименьшая цена такого прибора в России находится в пределах 5 тыс. рублей. Однако необходимо сказать, что средняя стоимость популярных моделей на симисторах колеблется в районе 20 тыс. рублей и выше.
Допускается изменение напряжения на выходе в виде скачков. Этот отрицательный фактор выявлен только у дешевых моделей стабилизаторов. На функционирование электрооборудования такой недостаток не влияет, однако на приборах освещения дискретное переключение можно увидеть.

Симисторный стабилизатор

В этом устройстве в качестве электронных ключей, управляющих переключением секций силового трансформатора, используются симисторы. Это полупроводниковые приборы, объединяющие в одном корпусе два тиристора. Симистор, или симметричный тиристор, проводит ток в двух направлениях, поэтому силовой ключ выполнен на одном полупроводниковом приборе.

Симисторный стабилизатор напряжения имеет ряд недостатков по сравнению с тиристорными устройствами. Стабилизатор очень критичен к выбросам напряжения при работе с индуктивной нагрузкой. Вместе с тем он обеспечивает высокую точность регулирования.

В отличие от электромагнитных реле, симисторы переключаются за короткий промежуток времени, а отсутствие контактов и других механических элементов делает такие стабилизаторы очень надёжными. Мощные электронные ключи сильно нагреваются в процессе работы, поэтому симисторы монтируются на радиаторы, что увеличивает габариты прибора. Для лучшего охлаждения электронных компонентов симисторный стабилизатор напряжения оборудуется вентилятором.

Мощность

Данный параметр является очень важным, поскольку он определяет степень нагрузки на изделие. Сразу стоит отметить, что покупать стабилизатор подобного типа для конкретного оборудования нецелесообразно, а значит, следует подсчитать потребление всех приборов. Для этого нужно найти на технике табличку с указанием параметров, где обычно и указывается мощность. Далее все полученные данные складываются и к ним добавляют 20 %. Данный запас просто необходим, поскольку он обеспечит плавную работу, позволит подключать дополнительное оборудование и увеличит срок эксплуатации устройства

Важно помнить, что электродвигатели и холодильники при своем пуске значительно превышают номинальную мощность, что тоже лучше учесть

Виды стабилизаторов напряжения по классу напряжения

Промышленность выпускает широкую гамму стабилизаторов.

Различают однофазные и трехфазные устройства.

По диапазону выходных напряжений электронное оборудование для однофазных сетей рассчитано на 220 – 240 В (популярна также промежуточная градация 230 В), доступны феррорезонансные стабилизаторы на 110 – 120 В.

Бытовое оборудование для трехфазных электросетей обеспечивает выходное напряжение 380 – 415 В вне зависимости от применяемых схемных решений и отдаваемого тока нагрузки.

Техника промышленного назначения может иметь более высокое выходное напряжение: вплоть до 6 – 10 кВ.

Какой лучше: релейный или симисторный

Если сравнить стабилизатор симисторный и релейный или тиристорный, то первый, несомненно, является более надежным, долговечным и безопасным устройством. Объясняется это отсутствием переключателей с подвижными контактами, наличием управляющей платы, мощного автотрансформатора и силовых ключей-симисторов. Единственным недостатком симисторных стабилизаторов, по сравнению с другими устройствами, является их высокая стоимость, которая со временем оправдывает себя длительным сроком эксплуатации и высокой надежностью.

Таким образом, описанное в данной статье устройство позволяет эффективно бороться с такой проблемой многих владельцев квартир, дачных и загородных домов, как скачки напряжения в электрической сети. Использование стабилизатора позволяет свести к нулю риск поломки электроприборов и последующего дорогостоящего их ремонта от кратковременных перепадов напряжения в сети. Большая разница в цене таких устройств, по сравнению с аналогами, в разы меньше, чем затраты на ремонт или приобретение новых приборов и оборудования, поврежденных скачками нестабильного сетевого электрического тока.

Устройство

Основными деталями самого простого бытового симисторного стабилизатора являются:

Автотрансформатор с несколькими обмотками, охлаждаемый специальным кулером (вентилятором);
Управляющая плата (контроллер);
4-7 силовых ключей – симисторов, располагающихся на входе и выходе из трансформатора и соединяемых с ним при помощи медных шинок (толстых проводников из меди).

Стабилизатор симисторного типа изнутри

Все данные детали компактно размещаются в металлическом корпусе с вентиляционными щелевидными отверстиями, благодаря чему вся тепловая энергия, накапливаемая при работе трансформатора, отводится наружу. Для контроля значений входного и выходного напряжения передняя панель корпуса оснащается небольшим дисплеем.

Подключают устройство к входной сети силовым кабелем, на конце которого находится евровилка. Включение и отключение стабилизатора производятся при помощи автоматического выключателя. Также в некоторых моделях на боковой или задней стенке имеется специальная розетка для подключения к нему электроприборов напрямую.

Отличие тиристорных стабилизаторов от симисторных

Тиристорные и симисторные модели стабилизаторов во многом схожи, в некоторых случаях их даже обобщают, называя оба варианта «тиристорными».
Однако есть некоторые различия между ними. Рассмотрим их подробнее.
основное отличие симисторных стабилизаторов — способность пропускать ток в обоих направлениях (как 2 тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно).
Симистор — симметричный тиристор (или триак — от англ. TRIAC — triode for alternating current).
симисторы занимают больше места (примерно в 4 раза), поэтому конструкция симисторных стабилизаторов более габаритная
симисторы менее устойчивы к резким всплескам входного тока, перегрузкам (например, при стартовых токах электромоторов в индуктивной нагрузке).
Для снижения риска выхода из строя электронных ключей нужно делать соответствующий запас по мощности при покупке симисторной модели (хотя бы на треть от номинальной мощности нагрузки).
симисторы нагреваются сильнее тиристоров, больше нуждаются в радиаторах охлаждения
симисторные стабилизаторы имеют более сложное микропроцессорное управление.
При плохой работе вентилятора охлаждения или чрезмерных импульсах напряжения контроллер может выйти из строя,
а его прошивка «слететь».
симисторы из-за своих особенностей обычно применяются в стабилизаторах небольшой мощности — до 10 кВт

Типы тиристорных стабилизаторов

Сегодня на рынке можно увидеть одно- и двухкаскадные тиристорные стабилизаторы напряжения. Однокаскадным стабилизатором является такой, который регулирует напряжение в один этап.

Двухкаскадные проводят нормализацию тока в два этапа. В течение первого происходит грубое выравнивание. На втором этапе выходной ток получает идеальные характеристики.

Двухкаскадная система регулирования позволяет использовать тиристоры с большей эффективностью, поскольку растет количество комбинаций их включения. Так, если на обоих каскадах находятся по четыре тиристоры, то их можно включать шестнадцатью способами.

Конечно, с ростом количества тиристоров на каскадах, растет количество их способов включения.

Двухкаскадный способ регулирования тока является несколько медленным однокаскадного. Он занимает до 20 миллисекунд, тогда как 1-каскадный длится 10 миллисекунд.

Преимущества и недостатки

Итак, зная детальное строение и особенности работы тиристорного стабилизатора можно определить, какими достоинствами и недостатками он обладает. К преимуществам относятся:

Отсутствие шума при нормализации тока.
Один тиристор может сработать более 1 млрд. раз, что является очень высоким показателем.
Во время размыкания не образуется дуговой разряд.
Небольшой уровень энергопотребления.
Небольшие габариты.
Высокая скорость выравнивания напряжения.
Высокий уровень точности нормализации напряжения (до ± 3 процентов).
Возможность работы при очень низких или высоких уровнях напряжения (120-300 вольт).

Что касается недостатков тиристорного стабилизатора, то они кроются:

в ступенчатом способе стабилизации тока;
в микрокотроллерном управлении. Его осуществляет электронная схема, которая является аналогом процессора компьютера. Соответственно она также требует стабильного тока и может «подвисать»;
в высокой цене (она является следствием дорогих тиристоров и электронных схем управления).

Как подключить?

Использование тиристорных стабилизаторов напряжения в доме позволит уберечь технику от изменений тока в течение многих лет. Однако перед использованием его нужно подключить.

В зависимости от назначения тиристорные стабилизаторы могут подключаться после счетчика и распределительного щитка (то есть будут подавать стабильный ток на весь дом), или же перед отдельным прибором.

В первом случае тиристорные приборы имеют большую мощность и их подключают через клеммы. В этом случае к клеммам подключаются входные, выходные провода, а также заземляющий. При подключении как входящих, так и выходных проводов соблюдается правило: к фазной клемме подсоединяют фазный кабель, к нулевой — нулевой кабель. Также необходимым условием является осуществление заземления.

Большинство моделей, которые предназначены для подачи питания для одного прибора, имеют кабель и розетки. Благодаря кабелю стабилизатор подключается к сети. Далее к розетке, расположенной на нем, подсоединяют вилки кабелей подключаемых приборов.

Полезный совет: для того, чтобы заземлить такой тиристорный стабилизатор, вилку его кабеля всего-то нужно вставить в трехполюсную розетку.

Условия эксплуатации

Тиристорные стабилизаторы выгодны не только тем, что не создают шума, но и тем, что являются неприхотливыми к окружающим условиям. Так, многие модели могут работать в условиях, когда температура воздуха превышает -40 градусов Цельсия и является меньшей +40 градусов Цельсия.

Полезный совет: будет лучше, если тиристорный стабилизатор не использовать при морозной температуре, даже если он может работать в таких условиях. Идеальной температурой для работы будет такая, которая превышает +5 градусов Цельсия.

Тиристорный стабилизатор может отлично работать в помещении, уровень влажности в котором не является большим 80-ти процентов. Некоторые производители предлагают стабилизаторы с устойчивостью к высшим уровням влажности. Однако их делают на заказ.

Конечно, близ тиристорного устройства не должно находиться легковоспламеняющихся предметы, а также вокруг него должно быть пространство в как минимум пять сантиметров.

Плюсы и минусы

К плюсам подобного устройства относятся:

Высокое быстродействие – устройство, благодаря наличию обладающих высокой скоростью переключения симситоров, способно очень быстро реагировать на скачки напряжения в сети, сглаживая их до необходимого значения;
Широкий диапазон входного напряжения – стабилизаторы данного типа способны работать при значениях входного наряжения от 95 до 275 В (для однофазной модели), от 260 до 470-471 В ( для трехфазных стабилизаторов);
Высокая точность стабилизации – выходное напряжение, выдаваемое такими устройствами, имеет максимальное колебание в пределах 1,5 % (3,3-5,7 В), что не оказывает отрицательного влияния на работу подключенных к нему приборов.
Контроль значений входной и выходной разности потенциалов с погрешностью не более 0,5%;
Высокое КПД – благодяря использованию симистора, значение данного показателя у большинства моделей достигает 95-97%;
Бесшумность – отсутствие в конструкции стабилизатора релейных переключателей и подвижных контактов позволяет работать ему практически бесшумно;
Небольшие размеры – собранные на симисторах стабилизаторы, по сравнению с релейными, имеют небольшие размеры и могут быть компактно размещены на полу или стене даже самого небольшого помещения;
Длительный срок эксплуатации – большинство современных качетвенных моделей могут нормально выполнять свои функции в течение 10 и более лет;
Большая мощность – разлиные модели способны обеспечить нормальную работу подключаемых приборов и оборудования суммарной мощностью от 3 до 10 кВт.

К минусам таких стабилизаторов относятся:

Высокая стоимость – качественные модели стабилизаторов имеют достаточно высокую, не всегда доступную для многих владельцев квартир и домов стоимость.
Скачкообразное изменение разности потенциалов на выходе устройства – данный недостаток характерен для недорогих моделей китайского производства. В более дорогостоящих аналогах правтически не проявляется.

На заметку. Несмотря на высокую стоймость таких устройств, их приобретение при проблемах с напряжением в сети будет очень выгодным и окупится достаточно быстро – при остуствии стабилизатора могут произойти серьезные поломки чувствительной бытовой техники, насосоного и отопительного оборудования. В некоторых случаях подобные скачки не просто портят подключенные к сети приборы, а выводят их из строя, что влечет их замену, приводя к незапланированным и занчительным финансовым расходам и другим неудобствам.

Принцип работы

Работает подобное стабилизирующее устройство следующим образом:

Поступающее из внешней сети на устройство напряжение замеряется управляющей платой (контроллером) при помощи специального датчика;
На основании полученных замеров контроллер принимает решение о корректировке напряжения;
Контроллер посылает соответствующий сигнал на вводные симисторы;
При помощи посланного на симисторы контроллером сигнала производится подача выровненного до определённого значения напряжения;
При помощи расположенного в корпусе автотрансформатора происходит выравнивание подаваемого из внешней сети напряжения до необходимого для нормальной работы электроприборов значения.

Данный многоступенчатый процесс занимает доли секунд. При этом, в отличие от релейных моделей, наличие симисторов позволяет сделать включение и отключение обмоток трансформатора бесшумным и очень быстрым делом.

Отличие симисторных от тиристорных

Использование в конструкции стабилизаторов симистора вместо комбинированного ключа, собранного из двух тиристоров, соединённых встречно-параллельно позволяет заметно снизить габариты приборов и их вес. Дело в том, что кроме лишнего тиристора в каждой ступени регулирования, отпадает потребность и в радиаторе для его охлаждения.

Но это не все, т.к. технология не относится к бюджетной, производители пытаются наделить свои продукты максимальными возможностями, т.е. комплектуют всеми вариантами защиты, что есть в арсенале, наделяют расширенным диапазоном, повышенной точностью и другими бонусами поменьше. Можно сказать, это премиальная комплектация массового стабилизатора. Кстати, как вы уже успели заметить из таблицы, один из представителей, так и называется — Энергия Premium.

Плюсы и минусы

В остальном, технические характеристики симисторных приборов, а так же плюсы и минусы относительно других технических аспектов совпадают с параметрами тиристорных стабилизаторов.

Отличия тиристорных стабилизаторов от релейных

Тиристорные и релейные стабилизаторы являются 2-мя самыми популярными типами стабилизаторов на российском рынке.
Они относятся к группе электронных устройств преобразования напряжения, наряду с симисторными, инверторными и феррорезонансными моделями.

Принцип работы и тиристорного и релейного стабилизатора аналогичен.
Эти полупроводниковые устройства используют для коммутации обмотки трансформатора различные ключи — тиристорные или релейные.

Какие же основные отличия в работе этих двух типов между собой?
Правда ли, что тиристорные модели дороже, но надёжнее релейных?

Реле и тиристоры: в чём отличия?

Итак, разберём основные отличия между релейными и тиристорными стабилизаторами.
Реле работают шумнее, щелкают при переключении контактов. Тиристоры работают бесшумно, подходят для установки в любых помещениях.
При переключении реле более заметны изменения в освещении, моргание ламп накаливания.
Реле занимают в разы больше места, чем компактные тиристоры, но не нуждаются в радиаторах охлаждения.
Реле менее термостойки, а тиристоры чаще применяются в морозоустойчивых стабилизаторах для работы в неотапливаемых помещениях.
К перегрузкам реле относятся более лояльно, чем тиристоры, критичные к перегрузкам.
Поэтому тиристоры ставят с большим запасом по характеристикам, разрабатывают разные схемотехнические ухищрения, чтобы режим их работы не нарушался и они массово не выгорали.
Цена из-за этого на тиристорные стабилизаторы еще больше увеличивается.
Реле имеют открытую коммутацию, сопровождающуюся искрением и подгоранием контактов.
Во многом по этой причине тиристоры многими считаются более надёжными, имеют длительную гарантию производителя.
Т.к. у тиристорных моделей ключи более компактные, то их можно больше разместить в одном стабилизаторе.
С увеличением количества ключей повышается точность стабилизации напряжения.
Например, стабилизатор с 36-ю ступенями регулировки позволяет снизить погрешность стабилизации до 1,5% — модели
Энерготех TOP 12000 и
Вольт ГЕРЦ Э 36-1/40.
Есть даже тиристорные стабилизаторы LIDER серии «SQ-DeLUXe».
Они имеют целых 120 ступеней стабилизации!
Это позволяет достичь максимальной точности напряжения — 220В ± 0,5%.

Надёжнее ли тиристоры?

Можно ли сказать, что тиристорный тип стабилизаторов в целом надёжнее релейного?
Да, если имеются ввиду релейные стабилизаторы китайского производства.
Многое зависит от качества непосредственно релейных и тиристорных ключей, системы их охлаждения и продуманности микропроцессорного управления.
Например, если производитель тиристорной модели сэкономил на её защите от импульсных скачков, то тиристоры может пробить высокое напряжение и они выйдут из строя.
У релейных моделей частой проблемой является подгорание релейных контактов из-за частого переключения под напряжением.
Для устранения указанной проблемы один производитель модернизировал конструкцию релейного стабилизатора, добавив в неё симисторы.
Получилась такая гибридная модель, симбиоз релейного и симисторного стабилизатора —
Вольт Гибрид Э 9-1/40А.
В результате реле не искрят при переключении, а симисторным ключам не требуются радиаторы охлаждения, т.к. задействованы они лишь на доли секунд.

Итак, нельзя однозначно утверждать, что релейные ключи менее надёжны, чем тиристорные или симисторные.
Есть релейные стабилизаторы российского производства, которые не уступают в надёжности тиристорным аналогом.
Кстати, стоимость их сравнима. Например, такие модели есть у производителя стабилизаторов Стабвольт и Штиль.

Например, релейные стабилизаторы Стабвольт имеют высокую перегрузочную способность, кратковременно — до 700%.
Это дает возможность работы с импульсной нагрузкой, с нагрузкой в составе которой есть двигатели с большими пусковыми токами.
К такой нагрузке относятся насосы, компрессоры, различные станки и т.п.

Краткие выводы

Теперь давайте обобщим вышесказанное.
В целом, тиристорные стабилизаторы российского производства обладают хорошим соотношением цены и надёжности в работе.
На аппараты такого типа часто даётся 5-ти летняя гарантия, как подтверждение их высокого качества.
Наибольшей популярностью пользуются тиристорные модели мощностью от 10 кВт. Одна из причин — меньшая разница в цене (в сравнении с маломощными аппаратами)
с китайскими релейными аналогами при несравнимо более высоком качестве и характеристиках.
Желание многих потребителей купить один раз надёжный стабилизатор и забыть о нём на долгие годы
и определяет стремительно растущую популярность тиристорных аппаратов.

Если вам необходима подробная консультация по выбору стабилизатора напряжения, то можете позвонить по телефону (495) 972-00-90 и получить ответы на интересующие вопросы.