Как выбрать стабилизатор напряжения?
Стабилизаторы напряжения обеспечивают безопасную работу различной электронной аппаратуры при провалах и всплесках сетевого напряжения. Эти приборы поддерживают выходной сигнал в необходимых значениях и предотвращают повреждение оборудования повышенным или пониженным сетевым напряжением.
Какой стабилизатор напряжения лучше выбрать? В данной статье мы дадим ответ на этот вопрос, а также остановимся подробнее на описании его основных параметров.
По каким параметрам обычно выбирают стабилизатор напряжения?
Выбирая стабилизатор напряжения, обязательно уточните основные параметры его работы.
Название параметра Комментарий
Однофазный или трехфазный?
Однофазные приборы работают с характерными для бытового и офисного сектора потребителями однофазного тока (220 В): домашняя электроника, оргтехника, системы обогрева, вентиляции и сигнализации.
Трехфазные устройства используются преимущественно в промышленности с потребителями трехфазного тока (380 В): печи, насосы, электродвигатели и прочая технологическая инфраструктура крупных производственных объектов, центров связи, железных дорог. Использование трехфазного стабилизатора допускается и для комплексной защиты домашней электросети, если к месту инсталляции, например, загородному коттеджу, подведены три фазы с напряжением 380 В. Однако данное решение не всегда оправданно:
установка отдельного однофазного стабилизатора на каждую питающую фазу иногда обходится дешевле, чем использование одного трехфазного;
в случае отсутствия напряжения по любой из фаз, у трехфазного стабилизатора срабатывает защита, и он отключается. Установка независимых однофазных стабилизаторов позволяет избежать обесточивания всей энергосистемы при выходе из строя одной из питающих линий.
Внимание!
При наличии трехфазной сети и однофазных потребителей стоит рассмотреть вариант со стабилизацией по каждой фазе в отдельности. Если присутствует хотя бы один трехфазный потребитель 380 В - необходим трехфазный стабилизатор!
Выходная мощность
Вопрос выбора мощности стабилизатора заслуживает особенного внимания. Используя устройство меньшей мощности, чем это необходимо, вы рискуете получить частые отключения из-за перегрузки.
Актуальная мощность прибора определяется суммированием номинальных мощностей всех защищаемых электроприборов.
На большинстве электроприборов указывается активная мощность в Ваттах (Вт), для более точного расчета ее необходимо перевести в полную потребляемую мощность, в Вольт-Амперах (ВА). Особенно это важно для электродвигателей и устройств, имеющих в своём составе ёмкостные элементы!
Перевод осуществляется делением значения в Ваттах на коэффициент, учитывающий реактивную составляющую электрического тока - cos(φ): ВА=Вт/cos(φ). Сos(φ) указывается производителем в сопроводительной документации (встречается обозначение PF - Power Factor), при отсутствии данных допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7 - 0,8.
Внимание!
Рекомендуется подбирать стабилизатор напряжения с мощностью, превышающей полученное значение на 20-30%. Это связанно с тем, что при снижении входного напряжения выходные показатели прибора уменьшаются! Например, при 170 В на входе, большинство стабилизаторов вместо 500 ВА, будут выдавать около 400 - 420 ВА и не смогут обеспечить нагрузку заявленной мощностью.
Подобная ситуация возникает и при повышенных значениях сетевого напряжения. Кроме того, наличие запаса мощности позволит в процессе эксплуатации подключить к стабилизатору другие электроприборы.
Пример 1
Необходимо подобрать однофазный стабилизатор для защиты бытовой техники: персонального компьютера с мощностью 500 Вт, cos(φ) = 0,95, обогревателя – 1000 Вт, cos(φ) = 0,9 и телевизора – 400 Вт, cos(φ) = 1.
Рассчитаем полную потребляемую мощность для каждого случая:
VA=500/0,95=526,3 ВА;
VA=1000/0,9=1111,1 ВА;
VA=400/1=400 ВА.
Складываем полученные значения:
526,3+1111,1+400=2037,4 ВА;
Учитывая необходимый запас, выбираем стабилизатор на 2500 ВА
Внимание!
Приведённые в примере значения мощности и cos(φ) условны, при реальном расчете используйте данные актуальные только для вашего оборудования!
Выбирая устройство для централизованной защиты определённого объекта (загородного дома или офиса), необязательно суммировать мощности всех находящихся в помещении электроприборов. Обратите внимание на номинал вводного автомата:
если подведена однофазная сеть, необходимо умножить номинал на 220;
если трехфазная – на 380 и √3 .
Мощность стабилизатора определяется по полученному значению с округлением в большую сторону и учётом необходимого запаса (для данного метода расчета рекомендованный запас не менее 30%).
Пример 2
К коттеджу подведена трехфазная сеть, присутствуют трехфазные потребители. В электрощите стоит вводной автомат с номиналом 25 А. Необходимо подобрать трехфазный стабилизатор для комплексной защиты:
25*380*√3=16454,5 ВА =16,5 кВА.
В данной ситуации выбираем модель мощностью 20 кВА.
Пример 3
К коттеджу подведена трехфазная сеть, присутствуют только однофазные потребители, стоит вводной автомат с номиналом 20 А. Принято решение о стабилизации по каждой фазе в отдельности, рассчитаем необходимую мощность однофазных устройств:
20*220=4400 ВА =4,4 кВА
Выбираем три однофазных стабилизатора мощностью 8 кВА.
Отдельным категориям оборудования характерны высокие пусковые токи, превышающие штатные в несколько раз. Это касается, в первую очередь, всей техники, содержащей электродвигатели (насосы, привода конвейеров, компрессоры). В таком случае стабилизатор подбирается по максимальному, пусковому значению!
Диапазон стабилизации входного напряжения
Любой стабилизатор имеет два диапазона входного напряжения:
рабочий – границы сетевых значений, в которых обеспечивается номинальная величина стабилизации;
предельный – границы сетевых значений, в которых функционирует устройство, но выходное напряжение отличается от номинала на величину, зависящую от просадки/превышения рабочего диапазона.
Выход напряжения за предельный диапазон вызывает обесточивание нагрузки, стабилизатор при этом остается подключенным к сети.
Определить отклонения вашей электрической сети помогут контрольные замеры. Подключите вольтметр или мультиметр к розетке. Фиксируйте показатели в течение некоторого промежутка времени. На основании полученной амплитуды сетевых колебаний вы сможете самостоятельно или с помощью специалиста подобрать оптимальный для данного режима энергоснабжения стабилизатор.
Замеры рекомендуется делать во время максимальной загрузки электрической сети (обычно – утро, вечер) и включив все электроприборы, которые планируется защитить. Замеры под нагрузкой и без нее могут иметь значительные отличия.
Точность стабилизации
Допустимые отклонения питающего напряжения картинка
Точность стабилизации отражает максимально возможный перепад выходного напряжения, который согласно ГОСТу должен составлять не более 10% от номинального значения. Большинство стабилизаторов в зависимости от принципа работы имеют показатели от 3 до 8%.
При выборе устройства убедитесь, что точность его стабилизации соответствует требованиям к качеству электропитания ваших приборов. Допустимые отклонения питающего напряжения указываются в паспорте электрооборудования.
При отсутствии информации воспользуйтесь следующими рекомендациями:
для осветительной техники – 3%;
для измерительных приборов, точной и сложной аппаратуры (например, медицинского оборудования) – 1-3%;
для большинства бытовых приборов – 5-7%.
Внимание!
Если присутствуют несколько устройств с различной устойчивостью к колебаниям сети, стабилизатор либо выбирается по самому узкому диапазону, либо электроприборы делятся на группы с одинаковыми пределами значений. Каждую группу следует подключать к отдельному прибору с подходящей точностью стабилизации.
Способы установки стабилизатора
Способы установки стабилизатора картинка
По типу корпуса и способу монтажа стабилизаторы бывают нескольких видов.
Для настенно-навесного размещения
Навесное исполнение позволяет закреплять устройство на вертикальных поверхностях и характерно для моделей небольшой мощности. Удобство таких корпусов в их компактности и возможности фиксировать прибор в непосредственной близости от защищаемого оборудования (например, на стене рядом с газовым котлом).
Для монтажа в стандартные 19-дюймовые шкафы и стойки
Стоечные стабилизаторы – это решение с плоским корпусом и стандартной шириной, позволяющей экономить пространство, размещая прибор вместе с защищаемой техникой в одной металлической конструкции (шкаф/стойка).
Для установки на горизонтальную плоскость
Напольные корпуса – это самый распространенный конструктив, присущий большинству стабилизаторов. Модели малой и средней мощности выполняются в виде моноблоков. Промышленные стабилизаторы высокой мощности представляют собой вертикальные шкафы.
Индикация и средства мониторинга стабилизатора
Современные модели стабилизаторов оснащаются различными средствами индикации, позволяющими отображать и анализировать характеристики прибора.
Как правило, стабилизаторы имеют световую индикацию, реализованную на базе светодиодов. Некоторые модели снабжены ЖК-дисплеем, который отражает действующий статус устройства и значения основных входных и выходных параметров.
Для устройств, используемых в промышленном секторе, важно наличие удаленного мониторинга, который в режиме реального времени позволяет операторам получать данные о состоянии обслуживаемых систем и при необходимости менять настройки оборудования. Такие стабилизаторы должны иметь широкий выбор коммуникационных интерфейсов:
USB порт;
«сухие» контакты (неисправность, авария сети, байпас и др.);
Ethernet (протоколы: SNMP/Web/Modbus TCP/Telnet/SSH/ и др.);
RS-485 (протоколы: Modbus RTU/ASCII).
Индикация и средства мониторинга стабилизатора картинка
Дополнительные параметры выбора стабилизатора
Помимо вышеперечисленных характеристик, при выборе модели стабилизатора следует также уточнить его дополнительные параметры:
Время реакции на изменение входного напряжения (чем дольше будет происходить срабатывание, тем опаснее это будет для электроприборов);
значение КПД (чем он выше, тем, соответственно, больше энергосбережение);
уровень шума при работе (некоторые изделия сильно гудят или издают щелчки, из-за чего их работа в жилых помещениях будет некомфортной);
способ регулирования входного сигнала (в настоящее время самый эффективный способ коррекции напряжения у инверторных стабилизаторов напряжения – это двойное преобразование, которое обеспечивает на выходе чистый синус);
корпус изделия (необходимо подбирать приборы с металлическим корпусом, так как он более прочный, лучше в плане пожарной безопасности и надежнее защищен от механических повреждений).
Какой стабилизатор напряжения лучше выбрать? В данной статье мы дадим ответ на этот вопрос, а также остановимся подробнее на описании его основных параметров.
По каким параметрам обычно выбирают стабилизатор напряжения?
Выбирая стабилизатор напряжения, обязательно уточните основные параметры его работы.
Название параметра Комментарий
- Фазность Определите, на какую электросеть рассчитан прибор – на однофазную или трехфазную.
- Мощность Посчитайте мощность ваших электроприборов, которые будете защищать. Затем узнайте, какая выходная мощность у стабилизатора.
- Диапазон стабилизации Определите параметры сетевого напряжения в вашей электросети и границы сетевого напряжения, при которых работает устройство.
- Точность стабилизации Узнайте, какое у прибора максимально возможное отклонение значения выходного напряжения от номинального.
- Тип устройства Узнайте, какой принцип стабилизации имеет устройство.
- Система индикации Уточните, какой у прибора интерфейс для настройки и отслеживания его работы.
- Окружающая среда Выясните, в каких климатических условиях работает устройство.
Однофазный или трехфазный?
Однофазные приборы работают с характерными для бытового и офисного сектора потребителями однофазного тока (220 В): домашняя электроника, оргтехника, системы обогрева, вентиляции и сигнализации.
Трехфазные устройства используются преимущественно в промышленности с потребителями трехфазного тока (380 В): печи, насосы, электродвигатели и прочая технологическая инфраструктура крупных производственных объектов, центров связи, железных дорог. Использование трехфазного стабилизатора допускается и для комплексной защиты домашней электросети, если к месту инсталляции, например, загородному коттеджу, подведены три фазы с напряжением 380 В. Однако данное решение не всегда оправданно:
установка отдельного однофазного стабилизатора на каждую питающую фазу иногда обходится дешевле, чем использование одного трехфазного;
в случае отсутствия напряжения по любой из фаз, у трехфазного стабилизатора срабатывает защита, и он отключается. Установка независимых однофазных стабилизаторов позволяет избежать обесточивания всей энергосистемы при выходе из строя одной из питающих линий.
Внимание!
При наличии трехфазной сети и однофазных потребителей стоит рассмотреть вариант со стабилизацией по каждой фазе в отдельности. Если присутствует хотя бы один трехфазный потребитель 380 В - необходим трехфазный стабилизатор!
Выходная мощность
Вопрос выбора мощности стабилизатора заслуживает особенного внимания. Используя устройство меньшей мощности, чем это необходимо, вы рискуете получить частые отключения из-за перегрузки.
Актуальная мощность прибора определяется суммированием номинальных мощностей всех защищаемых электроприборов.
На большинстве электроприборов указывается активная мощность в Ваттах (Вт), для более точного расчета ее необходимо перевести в полную потребляемую мощность, в Вольт-Амперах (ВА). Особенно это важно для электродвигателей и устройств, имеющих в своём составе ёмкостные элементы!
Перевод осуществляется делением значения в Ваттах на коэффициент, учитывающий реактивную составляющую электрического тока - cos(φ): ВА=Вт/cos(φ). Сos(φ) указывается производителем в сопроводительной документации (встречается обозначение PF - Power Factor), при отсутствии данных допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7 - 0,8.
Внимание!
Рекомендуется подбирать стабилизатор напряжения с мощностью, превышающей полученное значение на 20-30%. Это связанно с тем, что при снижении входного напряжения выходные показатели прибора уменьшаются! Например, при 170 В на входе, большинство стабилизаторов вместо 500 ВА, будут выдавать около 400 - 420 ВА и не смогут обеспечить нагрузку заявленной мощностью.
Подобная ситуация возникает и при повышенных значениях сетевого напряжения. Кроме того, наличие запаса мощности позволит в процессе эксплуатации подключить к стабилизатору другие электроприборы.
Пример 1
Необходимо подобрать однофазный стабилизатор для защиты бытовой техники: персонального компьютера с мощностью 500 Вт, cos(φ) = 0,95, обогревателя – 1000 Вт, cos(φ) = 0,9 и телевизора – 400 Вт, cos(φ) = 1.
Рассчитаем полную потребляемую мощность для каждого случая:
VA=500/0,95=526,3 ВА;
VA=1000/0,9=1111,1 ВА;
VA=400/1=400 ВА.
Складываем полученные значения:
526,3+1111,1+400=2037,4 ВА;
Учитывая необходимый запас, выбираем стабилизатор на 2500 ВА
Внимание!
Приведённые в примере значения мощности и cos(φ) условны, при реальном расчете используйте данные актуальные только для вашего оборудования!
Выбирая устройство для централизованной защиты определённого объекта (загородного дома или офиса), необязательно суммировать мощности всех находящихся в помещении электроприборов. Обратите внимание на номинал вводного автомата:
если подведена однофазная сеть, необходимо умножить номинал на 220;
если трехфазная – на 380 и √3 .
Мощность стабилизатора определяется по полученному значению с округлением в большую сторону и учётом необходимого запаса (для данного метода расчета рекомендованный запас не менее 30%).
Пример 2
К коттеджу подведена трехфазная сеть, присутствуют трехфазные потребители. В электрощите стоит вводной автомат с номиналом 25 А. Необходимо подобрать трехфазный стабилизатор для комплексной защиты:
25*380*√3=16454,5 ВА =16,5 кВА.
В данной ситуации выбираем модель мощностью 20 кВА.
Пример 3
К коттеджу подведена трехфазная сеть, присутствуют только однофазные потребители, стоит вводной автомат с номиналом 20 А. Принято решение о стабилизации по каждой фазе в отдельности, рассчитаем необходимую мощность однофазных устройств:
20*220=4400 ВА =4,4 кВА
Выбираем три однофазных стабилизатора мощностью 8 кВА.
Отдельным категориям оборудования характерны высокие пусковые токи, превышающие штатные в несколько раз. Это касается, в первую очередь, всей техники, содержащей электродвигатели (насосы, привода конвейеров, компрессоры). В таком случае стабилизатор подбирается по максимальному, пусковому значению!
Диапазон стабилизации входного напряжения
Любой стабилизатор имеет два диапазона входного напряжения:
рабочий – границы сетевых значений, в которых обеспечивается номинальная величина стабилизации;
предельный – границы сетевых значений, в которых функционирует устройство, но выходное напряжение отличается от номинала на величину, зависящую от просадки/превышения рабочего диапазона.
Выход напряжения за предельный диапазон вызывает обесточивание нагрузки, стабилизатор при этом остается подключенным к сети.
Определить отклонения вашей электрической сети помогут контрольные замеры. Подключите вольтметр или мультиметр к розетке. Фиксируйте показатели в течение некоторого промежутка времени. На основании полученной амплитуды сетевых колебаний вы сможете самостоятельно или с помощью специалиста подобрать оптимальный для данного режима энергоснабжения стабилизатор.
Замеры рекомендуется делать во время максимальной загрузки электрической сети (обычно – утро, вечер) и включив все электроприборы, которые планируется защитить. Замеры под нагрузкой и без нее могут иметь значительные отличия.
Точность стабилизации
Допустимые отклонения питающего напряжения картинка
Точность стабилизации отражает максимально возможный перепад выходного напряжения, который согласно ГОСТу должен составлять не более 10% от номинального значения. Большинство стабилизаторов в зависимости от принципа работы имеют показатели от 3 до 8%.
При выборе устройства убедитесь, что точность его стабилизации соответствует требованиям к качеству электропитания ваших приборов. Допустимые отклонения питающего напряжения указываются в паспорте электрооборудования.
При отсутствии информации воспользуйтесь следующими рекомендациями:
для осветительной техники – 3%;
для измерительных приборов, точной и сложной аппаратуры (например, медицинского оборудования) – 1-3%;
для большинства бытовых приборов – 5-7%.
Внимание!
Если присутствуют несколько устройств с различной устойчивостью к колебаниям сети, стабилизатор либо выбирается по самому узкому диапазону, либо электроприборы делятся на группы с одинаковыми пределами значений. Каждую группу следует подключать к отдельному прибору с подходящей точностью стабилизации.
Способы установки стабилизатора
Способы установки стабилизатора картинка
По типу корпуса и способу монтажа стабилизаторы бывают нескольких видов.
Для настенно-навесного размещения
Навесное исполнение позволяет закреплять устройство на вертикальных поверхностях и характерно для моделей небольшой мощности. Удобство таких корпусов в их компактности и возможности фиксировать прибор в непосредственной близости от защищаемого оборудования (например, на стене рядом с газовым котлом).
Для монтажа в стандартные 19-дюймовые шкафы и стойки
Стоечные стабилизаторы – это решение с плоским корпусом и стандартной шириной, позволяющей экономить пространство, размещая прибор вместе с защищаемой техникой в одной металлической конструкции (шкаф/стойка).
Для установки на горизонтальную плоскость
Напольные корпуса – это самый распространенный конструктив, присущий большинству стабилизаторов. Модели малой и средней мощности выполняются в виде моноблоков. Промышленные стабилизаторы высокой мощности представляют собой вертикальные шкафы.
Индикация и средства мониторинга стабилизатора
Современные модели стабилизаторов оснащаются различными средствами индикации, позволяющими отображать и анализировать характеристики прибора.
Как правило, стабилизаторы имеют световую индикацию, реализованную на базе светодиодов. Некоторые модели снабжены ЖК-дисплеем, который отражает действующий статус устройства и значения основных входных и выходных параметров.
Для устройств, используемых в промышленном секторе, важно наличие удаленного мониторинга, который в режиме реального времени позволяет операторам получать данные о состоянии обслуживаемых систем и при необходимости менять настройки оборудования. Такие стабилизаторы должны иметь широкий выбор коммуникационных интерфейсов:
USB порт;
«сухие» контакты (неисправность, авария сети, байпас и др.);
Ethernet (протоколы: SNMP/Web/Modbus TCP/Telnet/SSH/ и др.);
RS-485 (протоколы: Modbus RTU/ASCII).
Индикация и средства мониторинга стабилизатора картинка
Дополнительные параметры выбора стабилизатора
Помимо вышеперечисленных характеристик, при выборе модели стабилизатора следует также уточнить его дополнительные параметры:
Время реакции на изменение входного напряжения (чем дольше будет происходить срабатывание, тем опаснее это будет для электроприборов);
значение КПД (чем он выше, тем, соответственно, больше энергосбережение);
уровень шума при работе (некоторые изделия сильно гудят или издают щелчки, из-за чего их работа в жилых помещениях будет некомфортной);
способ регулирования входного сигнала (в настоящее время самый эффективный способ коррекции напряжения у инверторных стабилизаторов напряжения – это двойное преобразование, которое обеспечивает на выходе чистый синус);
корпус изделия (необходимо подбирать приборы с металлическим корпусом, так как он более прочный, лучше в плане пожарной безопасности и надежнее защищен от механических повреждений).