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Stabilizzatori di tensione di rete 220V - confronto di vari tipi, vantaggi e svantaggi
Ogni casa ha una massa di elettrodomestici, che costa da unità a decine e persino centinaia di migliaia di rubli. Affinché possa servire il più a lungo possibile, deve essere monitorata, curata ed eseguire tutti gli eventuali interventi di manutenzione. Tuttavia, solo i picchi di tensione rimangono un pericolo.
Nelle reti elettriche domestiche, si verificano frequentemente, possono essere causati dalla commutazione di potenti apparecchiature elettriche, nonché da problemi sulle linee, come scarso contatto, supporti fatiscenti e così via. Per ridurre il rischio di guasti alle apparecchiature a causa della scarsa alimentazione, è possibile utilizzare stabilizzatori di tensione 220V. In questo articolo considereremo cosa sono e in che modo differiscono.
Trasformatore automatico
Prima di iniziare una revisione dei tipi di stabilizzatori elettrici, considereremo cos'è un autotrasformatore, perché è alla base della maggior parte degli stabilizzatori moderni.
Autotrasformatore - differisce dal solito prefisso "auto" nel nome, sta per "se stesso". La differenza fondamentale rispetto a un trasformatore convenzionale è che ha un avvolgimento, è anche primario e secondario. Nella figura sotto vedi il suo diagramma.
Se l'autotrasformatore è convenzionalmente suddiviso in lati primario e secondario, la tensione viene fornita non alle estremità degli avvolgimenti, ma tra un'estremità e il rubinetto. Quindi tra le estremità estreme degli avvolgimenti la tensione sarà superiore all'ingresso.
Gli autotrasformatori possono essere eseguiti con più prese dall'avvolgimento, per l'implementazione della commutazione graduale della tensione di uscita. Ma la maggior parte degli autotrasformatori da laboratorio fornisce una regolazione regolare dell '"output", come è organizzato?
Per fare ciò, i terminali di uscita sono collegati a un contatto scorrevole - una spazzola di grafite, che allevia la tensione dai suoi giri. Questo nodo è mostrato nella foto sotto.
Tipi e caratteristiche
Innanzitutto, considera la classificazione per tipo e le loro caratteristiche. Gli stabilizzatori si distinguono per il metodo di stabilizzazione e regolazione della tensione:
1. Ferroresonant.
2. Relè.
3. Elettromeccanici o servocomandati;
4. Elettronica o inverter, con interruttori a semiconduttore.
Quando si sceglie uno stabilizzatore di qualsiasi tipo, è necessario innanzitutto esaminare le sue caratteristiche. Forse quello principale è la potenza, è indicato in VA - volt-ampere o kVA - kilovolt-ampere.
Nota:
I volt-ampere sono un'unità di misura della potenza apparente, che consiste nella somma delle potenze attive e reattive. Paghi per la potenza attiva, che viene misurata in watt (W) o kilowatt (kW) e il consumo di energia è rispettivamente di kW / h.
Oltre all'alimentazione, è necessario anche prestare attenzione all'errore nella regolazione della tensione di uscita e dell'intervallo di ingresso, nonché della velocità di reazione alle variazioni di tensione.
Questo dovrebbe essere preso in considerazione quando si sceglie un dispositivo, perché se si calcola la quantità di energia attiva consumata dai dispositivi e si acquista uno stabilizzatore "end-to-end", potrebbe non resistere. Per determinare la potenza totale, l'attivo dovrebbe essere moltiplicato per il phi del coseno - questo fattore di potenzaè uguale al rapporto tra potenza attiva e piena, quindi la potenza totale è uguale al quoziente attivo e al coefficiente:
Potenza lorda = Potenza attiva / cosF
È inoltre necessario considerare l'efficienza e le correnti di spunto. In ogni caso, prendi uno stabilizzatore con una riserva di carica totale del 30-40%, idealmente il 50% della capacità prevista per i consumatori.
Per esempio:
Se la potenza totale dei dispositivi protetti è di 3 kW, è meglio acquistare uno stabilizzatore per 4-4,5 kVA.
Distinguere tra stabilizzatori di tensione monofase e trifase, ma poiché l'ingresso monofase è più comune nelle reti elettriche domestiche, ci concentreremo su tali stabilizzatori.
Stabilizzatore ferroresonante
Uno stabilizzatore in ferroresonante proteggerà le apparecchiature elettriche dagli sbalzi di corrente. È costituito da due strozzatori e un condensatore, il cui circuito approssimativo è mostrato nella figura seguente.
Sono economici, ma non forniscono una reale stabilizzazione della tensione di uscita, sebbene forniscano una certa protezione per le apparecchiature elettriche. Attualmente, il mercato non è troppo comune. Per un funzionamento normale e sicuro delle apparecchiature, non devono essere prese in considerazione. La figura seguente mostra il suo aspetto.
Va ricordato che i suoi vantaggi sono la durabilità, poiché non ci sono attuatori e velocità.
Stabilizzatore relè
Lo stabilizzatore di relè si basa su un autotrasformatore e un sistema di controllo basato su relè e microcontrollore. Il principio di funzionamento è quello di commutare i rubinetti dai giri dell'autotrasformatore per ottenere una tensione stabile della rete di uscita. Di seguito è mostrato un diagramma approssimativo di tale stabilizzatore:
Il diagramma mostra che lo stabilizzatore del relè fornisce una regolazione passo-passo della tensione di uscita. Quindi c'è un errore nella regolazione della tensione di uscita di circa l'8%. In effetti, l'errore dipende dal numero di passaggi.
Come è stato detto, i rubinetti dell'avvolgimento del trasformatore sono commutati mediante relè elettromeccanici e per garantire sia il funzionamento su che giù, l'autotrasformatore è realizzato in modo tale da consentire 4 prese per abbassare la tensione di uscita e 3 prese per aumentare.
I relè funzionano abbastanza rapidamente, la velocità di reazione dello stabilizzatore. A seconda del tipo di relè specifici, funzionano in 2-7 millisecondi. Il dispositivo stesso fornisce fasi di commutazione e la reazione finale in 2-12 millisecondi.
Il trasformatore stesso e i relè di commutazione sono visibili nella foto: questi sono i blocchi nelle custodie nere dietro di esso.
Più relè sono installati, maggiore è l'accuratezza della regolazione e l'intervallo delle tensioni di funzionamento. Alcuni modelli funzionano nell'intervallo di tensione di 100-290 V.
I loro vantaggi:
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basso costo;
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affidabilità;
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non interferire con la rete;
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la maggior parte dei modelli ha funzioni aggiuntive, come la protezione da sovratensioni, l'alimentazione di tensione dall'ingresso all'uscita direttamente. questa modalità è chiamata bypass (bypass), è necessario ridurre le perdite sul trasformatore a un valore normale della tensione di alimentazione. È inoltre possibile integrare la protezione da cortocircuito e surriscaldamento;
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durata di 8-15 anni;
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eccellente manutenibilità - se i relè si guastano, possono essere sostituiti facilmente, rapidamente ed economicamente. critico è il guasto del trasformatore o della scheda di controllo;
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alta efficienza - 97-99%.
Lo svantaggio è la regolazione graduale. Alcuni potrebbero non essere soddisfatti dei clic regolari quando si cambiano i relè. Tuttavia, non sono troppo rumorosi.
Gli stabilizzatori di relè sono adatti per alimentare frigoriferi, lavatrici e altri apparecchi con motori e riscaldatori.
Stabilizzatori di tensione elettromeccanici o servocomandati
Gli stabilizzatori di tensione servoazionati assomigliano in linea di principio a un autotrasformatore di laboratorio, l'unica differenza è che la tensione viene regolata automaticamente, da servo.
Con un tale design, è impossibile fornire una forte reazione alle variazioni di tensione; la velocità di reazione è nell'intervallo di 10-15 volt al 1 secondo. Pertanto, è adatto per aree in cui si osserva costantemente bassa o alta tensione, o addirittura galleggia durante il giorno. Ciò accade spesso nei villaggi e nel settore privato. Risponderanno a cambiamenti regolari nella tensione di alimentazione e forniranno un'uscita stabile a 220 V.
vantaggi:
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regolazione regolare della tensione;
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regolazione di precisione.
svantaggi:
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usura delle parti mobili e necessità di una loro regolare prevenzione o sostituzione;
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il funzionamento dello stabilizzatore è piuttosto rumoroso a causa dei suoni del servoazionamento e del movimento del collettore di corrente lungo l'avvolgimento, il che significa che quando la tensione di ingresso cambia, sentirai un ronzio;
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polvere e umidità sono i nemici cattivi di qualsiasi apparecchio elettrico, ma nel caso di uno stabilizzatore servoazionato, questo è particolarmente critico, poiché in effetti l'unità funzionale principale all'interno è nello stato aperto.
Regolatore di tensione elettronico
In realtà, questo è lo stesso stabilizzatore di relè, ma al posto del relè vengono utilizzati interruttori a semiconduttore: tiristori o triac. Ciò fornisce una commutazione silenziosa e una risposta più rapida.
I modelli a tiristori hanno un dispositivo simile:
Se la tensione nella rete rientra nei limiti normali, il sistema di controllo elettronico dello stabilizzatore attiva la modalità bypass e inserisce la corrente in bypass del trasformatore. Ciò è necessario per aumentare l'efficienza.
Questo video confronta il funzionamento del relè e dello stabilizzatore di tensione elettronico:
vantaggi:
1. Affidabilità. Le chiavi a semiconduttore non sono caratterizzate dall'usura meccanica dei contatti.
2. Le prestazioni sono un ordine di grandezza superiore.
3. Silenziosità.
svantaggi:
1. Il costo è superiore a quello dei modelli di relè.
2. La capacità di sovraccarico a breve termine degli interruttori a semiconduttore è inferiore a quella dei relè elettromeccanici.
3. I simmistori possono anche fallire se si verifica un guasto ad alta tensione, ma i produttori riducono al minimo questi problemi.
Stabilizzatore Inverter
Un altro nome per questo tipo di strumento è stabilizzatori a doppia conversione. Lo schema a blocchi del dispositivo è mostrato nella figura seguente.
Cioè, in questo circuito, la tensione viene fornita al filtro di ingresso di interferenza elettromagnetica, quindi al correttore del fattore di potenza (potrebbe non essere nei modelli economici), quindi viene rettificato e alimentato all'inverter e al circuito di uscita al carico. Pertanto, la tensione di uscita non influisce sull'uscita e la velocità di reazione dello stabilizzatore con un doppio convertitore è superiore a quella di altri tipi.
L'unica limitazione è la gamma di tensione in ingresso, che è limitata dalle caratteristiche del circuito dell'inverter. L'inverter con il trasformatore è coinvolto nella doppia conversione, pertanto è previsto anche l'isolamento galvanico dei circuiti di ingresso e uscita. Ciò si riflette più chiaramente nello schema seguente, sebbene si tratti di un circuito di continuità, ma il significato è lo stesso.
Di seguito è riportato un esempio di un dispositivo simile principio elettrico.
Di conseguenza, il grafico della tensione condizionale all'ingresso e all'uscita dello stabilizzatore con doppia conversione.
vantaggi:
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Tranquillo;
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Precisione e regolazione della velocità;
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Ampio intervallo di tensioni di ingresso.
Lo svantaggio è il costo.
conclusione
Tutti gli stabilizzatori sono buoni a modo loro e l'installazione di uno di essi migliorerà le condizioni di lavoro degli apparecchi elettrici e ne prolungherà la durata. Tuttavia, è necessario tenere conto della velocità e trarre conclusioni se si verificano spesso picchi di tensione pulsata nella rete.
Per riassumere e fare la scelta giusta, leggi la tabella, ho raccolto diversi modelli di tipi diversi approssimativamente della stessa potenza. I prezzi sono presi da Yandex.Market e sono indicati per luglio 2018.
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