Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности инверторных стабилизаторов напряжения

Особенности инверторных стабилизаторов напряжения

Инверторный стабилизатор напряжения ШТИЛЬ

Пожалуй, любой человек, знакомый с электротехникой знает, как напряжение и сила тока влияют на работу и долговечность электрических приборов. В качестве примера можно вспомнить «скачки напряжения», когда из-за них работающий прибор внезапно выходит из строя. Чтобы избежать подобных неприятностей, рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения.

На рынке подобных изделий существует две наиболее интересные разновидности: электронные и инверторные стабилизаторы напряжения. Многие предпочитают использовать первый вариант, однако далеко не все знают, что инверторные изделия намного эффективнее справляются со своей задачей.

Описание и строение инверторного стабилизатора

Инверторный синусоидальный стабилизатор напряжения

Как понятно из вышесказанного, стабилизаторы предназначены для «выравнивания» перепадов напряжения. Тем не менее определённые разновидности данных изделий справляются со своей работой лучше, чем другие. В эту группу как раз и относятся инверторные модели, которых ещё называют стабилизаторами с двойным преобразованием. Это значит, что в устройстве имеется двойной фильтр, благодаря которому отклонения выходного тока от нормы будут незначительными (около 0,5 %).

Такое преимущество достигается за счёт специфического строения, а также довольно интересного принципа работы. Так, классический инвертный стабилизатор имеет:

  • Несколько входных фильтров.
  • Выпрямитель напряжения.
  • Корректор мощности.
  • Несколько конденсаторов.
  • Преобразователь постоянного напряжения.
  • Микроконтроллер.

Однако стоит отметить, что преобразователи и выпрямители напряжения — это и есть инверторы, изготовленные на основе транзисторов IGBT. Благодаря им, происходит преобразование высоких значений тока в норму. При этом потери энергии очень и очень маленькие.

Принцип работы инверторного устройства

Инверторные стабилизаторы напряжения Электроника

Благодаря специфическому строению, преобразование тока осуществляется в 3 этапа.

  1. Переменный ток преобразуется в постоянный.
  2. Электричество проходит через всё устройство.
  3. На выходе ток снова становится переменным.

Теперь стоит описать данный процесс более подробно.

  1. Переменный ток попадает в устройство.
  2. Входное электричество проходит через частотный фильтр.
  3. Корректор и выпрямитель преобразует ток в постоянный.
  4. Благодаря тому, что форма тока становится синусоидальной, получается высокий коэффициент мощности (обычно он равен 100%).
  5. Происходит накопление тока в конденсаторах.
  6. Электричество поступает к инвертору и кварцевому генератору, которые преобразуют ток в переменный и проводят его «сглаживание».
  7. На выходе напряжение тока снижается до 220 В, а частота до 50 Гц.

Преимущества и недостатки

Как и любые другие изделия, инверторные стабилизаторы не лишены плюсов и минусов. Сравнение данных разновидностей будет проводиться с их «конкурентами», например, электронными устройствами.

Положительные стороны

У инверторных стабилизаторов имеется ряд ощутимых преимуществ:

Стабилизатор напряжения Штиль инверторного типа

  • Широкий диапазон входного напряжения — устройство может работать с электричеством мощностью от 105 до 300 Вт.
  • Бесшумность работы.
  • Стабильное выходное напряжение — вся «лишняя» мощность электричества остаётся в конденсаторах, при этом на выход подаётся только требуемые 220 В.
  • Быстрая регулировка тока.
  • Небольшие габариты.
  • Высокий КПД (более 90%).
  • Фильтрация высокочастотных выбросов и помех.
  • Превосходная точность нормализации напряжения.

Отрицательные моменты

Тем не менее эти замечательные устройства не лишены ряда недостатков:

  • Наиболее существенный минус данных изделий — это цена. В сравнении с другими разновидностями, инверторные агрегаты стоят намного дороже.
  • Сужение диапазона значений входного электричества. Чем больше подключено устройств, тем хуже стабилизатор обрабатывает входящее напряжение.
  • Относительная новизна. Как было сказано выше, многие предпочитают использовать проверенные электрические стабилизаторы, поэтому на инверторные разновидности обращают внимание в последнюю очередь.

Советы по эксплуатации

Безусловно, такие дорогостоящие изделия требуют определённого ухода. Поэтому тем, кто недавно приобрёл инверторные стабилизаторы, рекомендуется запомнить несколько советов по использованию:

Читайте так же:
Инструмент для контроля размеров

Источник бесперебойного питания Энергия ПН-500

  • Не стоит опасаться высокой и низкой температуры. Подобные устройства отлично себя чувствуют при низкой (от -40 °C) и высокой (до +40°C) температуре.
  • Чем меньше влажность, тем лучше. Стабилизаторы могут работать даже при критическом уровне влажности (95 %), однако их эффективность при этом снижается.
  • Не стоит устраивать «водные процедуры». Инверторные аппараты боятся воды и горюче-смазочных материалов. Поэтому, если на устройство всё же попала жидкость, его необходимо просушить. Аналогичная ситуация обстоит и с конденсатом.
  • Электроопасность. Во время работы конденсатор накапливает в себе ток. Поэтому при ремонте устройства не следует прикасаться голыми руками к этому компоненту. Кроме того, стабилизатор необходимо устанавливать в помещении, где отсутствуют контакты со взрывоопасными веществами.
  • Вентиляция. Важный момент — обеспечить устройство доступом к свежему воздуху. Поэтому рекомендуется устанавливать стабилизатор на расстоянии 5-10 см от других предметов.
  • Своевременное техническое обслуживание. Инверторные изделия время от времени необходимо разбирать, чистить от пыли и проверять контакты внутренних компонентов.

Инверторные стабилизаторы имеют существенные отличия от электрических, симисторных или релейных собратьев. Главное различие между этими изделиями заключается в качестве работы и стоимости устройства. Тем не менее используя инверторные разновидности можно не беспокоиться о том, насколько эффективно работает стабилизатор.

Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием для дома

Рынок перенасыщен изобилием выпрямителей напряжения, представленных не одним десятком мировых брендов. Каждый из них разнится по типу питания, функциональным возможностям и принципу стабилизации. Из-за такого разнообразия устройств пользователи не знают, какой модели отдать предпочтение. Самым эффективным является инверторный стабилизатор напряжения, именуемый в народе как нормализатор с двойным преобразованием.

Внутреннее строение

Инверторный стабилизатор – это автоматический регулятор сетевого напряжения, способный передавать ток с одинаковой частотой и постоянным показателем напряжения, с отклонением не более чем на 0,5% от нормированного значения.

Выпрямители инверторного типа неспроста считаются лучшими на рынке. Они выделяются своим принципом функционирования, основанным на ином строении, нежели электронные нормализаторы. Выходное напряжение всегда демонстрирует одинаковое значение.

Классический инвертор состоит из таких элементов:

  • входных фильтров – обозначение ВХ;
  • выпрямителя и корректора коэффициентного показателя мощности – В и ККМ;
  • блока конденсаторов – ВИП;
  • устройства преобразования напряжения постоянного типа в переменное – ИНВ;
  • микроконтроллера – МК.

Некоторые элементы данной схемы, такие как выпрямитель и преобразователь тока, относятся также к стабилизаторам на базе транзисторной группы IGBT. В их структуру интегрированы биполярные транзисторы с затвором изолированного типа. Вторая особенность – наличие проводника из металл-оксида модели Mosfet.

Принцип работы

Двойной выпрямитель во время функционирования исполняет всего лишь 2 ключевые функции:

  • преобразовывает ток переменного типа в постоянный;
  • вторая функция оборотная – преобразовывает ток постоянного типа в переменный.

Первая стадия функционирования включает в работу такие устройства, как корректор показателя мощности и непосредственный выпрямитель. Проще говоря, ток переменного типа является нестабильным и проникает в аппаратуру сквозь фильтр, выпрямляющий его и делающий постоянным. Также фильтрации поддаются и частоты. После таких манипуляций ток приобретает фактически безупречную форму синусоида.

Достоинство состоит в том, что в данной ситуации существенно повышаются мощностные показатели. Коэффициентное соотношение повышения мощности достигает отметки буквально 1,0. После того как фильтр пройден, ток скапливается в конденсаторном блоке – вторичный блок питания.

Далее инверторные нормализаторы функционируют по следующему принципу: постоянный ток, который был выпрямлен и преобразован, движется к инвертору, задача какого – преобразовывать его в ток переменного типа и формировать тот же синусоид. Под воздействием инвертора ток переменного типа обретает показатель напряжения 220 В и частоту со значением 50 Гц.

Читайте так же:
Как отремонтировать дрель своими руками видео

Особенности инверторных стабилизаторов

Инверторные стабилизаторы напряжения для дома существенно отличаются от выпрямителей электромеханического и релейного типов. Ключевое отличие – отсутствие автоматического трансформатора. Процедуру двойного преобразования можно также сопоставить с переключением обмотки трансформаторов у иных типов нормализаторов. Двухэтапный преобразовательный процесс значительно эффективнее, вследствие чего инверторы и считаются передовыми среди иных устройств.

Каждый скачок напряжения, который вероятен на входе в нормализатор, нивелируется посредством конденсатора. В этом компоненте накапливается энергия, а после передаётся в форме тока переменного типа.

Преимущества

Инверторный стабилизатор имеет массу достоинств, в сравнении с устройствами иного типа. Основные из них:

  • функционирование в широком спектре входного напряжения – 115-300 В;
  • стабильность напряжения поддерживается постоянно;
  • бесшумность функционирования;
  • габариты и масса инверторного оборудования существенно ниже, чему способствует отсутствие автоматического трансформатора;
  • высокочастотные выбросы и любые помехи фильтруются прибором;
  • высокий показатель КПД – от 90%;
  • быстрота регулирования входного и выходного тока.

Плюсы стабилизатора очень весомы. Встретить их все на приборах иного типа просто невозможно.

Недостатки

Невзирая на массу плюсов, даже однофазный стабилизатор имеет собственные недостатки. Основной из них – высокая цена. Ещё одним минусом можно назвать то, что инверторные приборы понижают диапазон входного вольтажа. Чем больше мощность устройств, подключённых к сети через нормализатор, тем меньше становится этот диапазон.

Условия эксплуатации

Выпрямители инверторного типа довольно неприхотливы в эксплуатации. Лучше всего это выражено на таких характеристиках, как стойкость к температуре окружающей среды и повышенной влажности. Практически все модели данных устройств без проблем функционируют в температурных режимах от -40/+40 градусов. Максимальный показатель выдерживаемой влажности равен 95%.

Однако на включённый стабилизатор не должна попадать вода и смазочные материалы различного типа. Прямое их проникновение внутрь устройства приведёт его в негодность. Даже малейший конденсат внутри способен вывести выпрямитель из строя.

Особенности подключения

Процедура подключения стабилизаторов инверторного типа не очень сложна и не занимает много времени. Тем не менее её лучше поручить мастеру.

Перед подсоединением прибора требуется обесточить всю домашнюю сеть. Подключать выпрямитель можно как перед конкретными устройствами, так и сразу за счётчиком.

Немало моделей инверторов подсоединяется к сети посредством клемм. Вначале подключается входная проводка, которая будет вести подачу тока. Для этого в силовом щитке требуется установить, какой кабель является «нулём», а какой «фазой». Про заземление также не стоит забывать.

Провод с «фазой» подсоединяется к клемме – обозначение L или L1. Провод с «нулём» соединяется с нулевой клеммой. Сечение входной проводки не должно быть меньше 2,5 мм.

Критерии выбора

При выборе выпрямителя инверторного типа нужно руководствоваться следующими его характеристиками:

  • мощность прибора;
  • уровень допустимой нагрузки;
  • быстрота выравнивания напряжения;
  • выходная форма напряжения;
  • точность указанных параметров;
  • значение допустимых колебаний;
  • эксплуатационные условия.

Мощность является самым важным критерием выбора стабилизатора. Данные характеристики прибора избираются в соответствии с тем фактором, какое число потребителей будет к нему подсоединено – одна квартира или весь многоквартирный дом.

Необходимо скрупулёзно подсчитать всю потенциальную нагрузку на выпрямитель. К полученному значению прибавляют 25% мощности на резерв, чтобы прибор не испытывал предельной нагрузки.

Инверторные стабилизаторы с двойным преобразованием

Инверторные выпрямители с двойным преобразованием обладают такими ключевыми особенностями:

  • Приборы выполняют преобразование напряжения постоянного типа в переменный. Производятся они с применением полупроводниковых элементов IGBT либо же Mosfet, которые устанавливаются на радиаторы.
  • Управлять выпрямителем можно посредством ШИМ-контроллера.
  • Приборы с двойным преобразованием имеют хороший уровень защиты от значительных выбросов напряжение электросети.
  • Управляет функциями прибора специальный микроконтроллер.
  • Стабилизатор оборудуется кварцевым генератором, благодаря чему гарантируется качественный выходной ток.
Читайте так же:
Компрессор передвижной технические характеристики

Благодаря новым техническим решениям инверторы для дома дают возможность обрести на выходе напряжение с номинальным значением, максимальное отклонение которого не превышает 1%. Стабилизаторы инверторного типа – это единственный прибор, жёстко контролирующий показатель частоты.

ИБП и стабилизаторы с двойным преобразованием

ИБП и стабилизаторы с двойным преобразованием картинка

Сегодня построенные на основе двойного преобразования энергии онлайн ИБП и инверторные стабилизаторы напряжения являются самыми востребованными изделиями в своих сегментах рынка электрооборудования. Высокий спрос на данные устройства объясняется их отличными техническими характеристиками, позволяющими обеспечивать качественным электропитанием даже самые требовательные нагрузки.

Содержание

Что же представляет собой технология двойного преобразования энергии, как она влияет на функционирование систем электропитания и почему на сегодняшний день считается одной из самых прогрессивных? Расскажем об этом в нашей статье.

Двойное преобразование

«С двойным преобразованием энергии» – такую фразу можно увидеть в описаниях, соответствующих многим источникам бесперебойного питания и всем инверторным стабилизаторам напряжения «Штиль». Что же она означает?

Технология двойного преобразования – один из способов повышения качества электроэнергии, заключающийся в двух последовательных трансформациях входного переменного напряжения: вначале оно переводится в постоянное (DC), а затем инвертируется обратно в переменное (AC). При этом вновь сформированное АС-напряжение имеет эталонные характеристики и избавлено от сетевых искажений.

Основное отличие данного способа от других, схожих по назначению, заключается в том, что преобразование (следовательно, и коррекция напряжения) осуществляется непрерывно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Это исключает влияние входных возмущений на выходное напряжение, которое абсолютно не зависит от состояния внешнего источника питания и имеет неизменно точное значение и синусоидальную форму. Иными словами, ни одна помеха или скачок напряжения не достигает нагрузки, подключенной к ИБП или стабилизатору с двойным преобразованием энергии. Такие устройства гарантируют надежную защиту любой, даже самой требовательной к качеству электропитания техники.

Отметим, что двойное преобразование энергии вошло в электротехнику сравнительно недавно – первые ИБП на его основе появились в конце XX века. Несколько позже – в начале XXI века данная технология нашла своё применение и в стабилизаторах напряжения. Номером один стали выпускаемые с 2015 года инверторные стабилизаторы «Штиль» серии «ИнСтаб». Они являются полностью отечественной разработкой (г. Тула), которая, выйдя на рынок, отлично зарекомендовала себя в практическом применении и быстро завоевала популярность у потребителей.

Конструктивные особенности

Изделия, использующие двойное преобразование энергии, имеют ряд специфических конструктивных особенностей. Разберем их на примере ИБП и стабилизаторов от бренда «Штиль», являющегося одним из лидеров среди российских производителей и поставщиков систем электропитания.

Главное отличие указанных приборов от устройств других типов – отсутствие автотрансформатора и каких-либо подвижных (электромеханических) частей в силовой цепи. Вместо них в состав онлайн ИБП и инверторного стабилизатора входят следующие компоненты:

КомпонентОписание
Входной и выходной фильтрыСглаживают электромагнитные помехи и обеспечивают выполнение требований ЭМС (электромагнитной совместимости).
Входной фильтр также защищает нагрузку от перенапряжений.
Выпрямитель со встроенным корректором коэффициента мощности (ККМ)Работает на основе выпрямительных диодов, благодаря которым подаваемое на вход переменное напряжение преобразуется в постоянное (назовем его – промежуточным).
Благодаря наличию ККМ компенсирует реактивную составляющую мощности подключенных приборов и обеспечивает синусоидальную форму потребляемого электрического тока при любом типе нагрузки.
Зарядное устройство
(используется только в ИБП)
Работает параллельно выпрямителю и преобразует входное переменное напряжение в постоянное напряжение необходимое для заряда аккумуляторов.

Ниже представлены структурные схемы инверторного стабилизатора и онлайн ИБП:

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения

Инверторные стабилизаторы напряжения сейчас на пике популярности, кто их производит, как они работают, и какие имеют достоинства и недостатки, расскажет СтабЭксперт.ру.

Принцип работы

Инверторные стабилизаторы коренным образом отличаются от всех ранее рассмотренных устройств. Центральное значение в принципе работы данных приборов имеет технология инвертирования. Процесс функционирования стабилизатора выглядит следующим образом. Сетевое питающее напряжение, поступая на вход прибора и проходя через высокочастотный фильтр, отсекающий импульсные помехи, гармоники высшего порядка, подаётся на выпрямитель. Затем переменный ток, через выпрямитель, попадает в корректор КМ (коэффициента мощности). В его задачу входит поддержание одинакового уровня мощности, который не будет зависеть от любых изменений входного напряжения. Переменный ток на этом этапе преобразуется в постоянный.

Напряжение постоянного тока накапливается в конденсаторной батарее, которая специально предназначена для накопления электроэнергии при её избытках. А когда электроэнергии не хватает, тогда конденсаторная установка наоборот — отдаёт её, компенсируя появившийся недостаток.

Далее постоянное напряжение поступает в преобразователь напряжения (инвертор), который преобразует его обратно в переменное, соответствующее необходимым нормам и характеристикам, т.е. формирует из него переменное синусоидальное напряжение требуемой частоты и амплитуды. Инвертор работает на мощных транзисторах, которые установлены на радиаторах. Такая схема преобразования способствует минимальным потерям энергии.

За работу транзисторов отвечает микроконтроллер, а входящий в его состав кварцевый генератор формирует и поддерживает стабильную частоту переменного тока. В стабилизаторах инверторного типа происходит двойное преобразование напряжения, что позволяет получать на выходе ток с практически идеальными характеристиками.

Смысл описанных преобразований заключается в следующем. Работой инвертора управляет микропроцессорный контроллер, благодаря которому напряжение приобретает строго синусоидальную форму, номинальную частоту и амплитуду. Таким образом, стабилизаторы инверторного типа обеспечивают нагрузку напряжением более высокого качества, чем стабилизаторы любого другого типа.

Если говорить о синусоидальности переменного напряжения, являющейся одной из важнейших показателей качества электроэнергии, то традиционные стабилизаторы в лучшем случае не ухудшают этот показатель сетевого напряжения, либо вносят некоторые помехи. Инверторные устройства формируют синусоиду самостоятельно, в соответствии с программой, прошитой в контроллере, поэтому на практике всегда происходит повышение качества электроэнергии. Другие технологии синусоиду исправить не могут, максимум не ухудшить.

Основные элементы прибора:

  • сетевой фильтр;
  • выпрямитель;
  • корректор КМ;
  • конденсаторная батарея;
  • преобразователь напряжения;
  • микроконтроллер;
  • кварцевый генератор;
  • блок индикации и управления;
  • системы защиты.

Принцип, лежащий в основе инверторных стабилизаторов, не содержит каких либо новых научных открытий последних лет и известен достаточно давно. Сравнительно недавний прорыв в этой области обусловлен началом массового выпуска мощных транзисторов, созданных по технологии IGBT и MOSFET. Именно транзисторы такого типа служат основными ключевыми элементами инверторных преобразователей.

На данный момент, схема реализована двумя производителями — это линейка Штиль ИнСтаб и отдельный стабилизатор Ресанта ACH-6000/1-И, сравним их параметры в таблице.

Сравнение представителей, цены у дилеров

    Параметры:
  • Рабочий диапазон — от 90 до 260 В.
  • Точность — 1%.
  • Настенное размещение. Мощность:
  • Только 6 кВт.
    Параметры:
  • Рабочий диапазон — от 90 до 310 В.
  • Точность — 2%.
  • Размещение: на пол, навесное. Мощность:
  • От 350 Вт до 20 кВт.

Плюсы и минусы

Применение инверторной технологии позволило кардинально снизить вес и габариты стабилизирующих устройств. Главным образом это произошло за счёт отсутствия в инверторных схемах трансформаторов, являющихся самой тяжёлой и объёмной деталью приборов предыдущего поколения.

Инверторные стабилизирующие приборы превосходят все предыдущие модели, почти по всем основным показателям:

  • самый широкий диапазон регулирования напряжения (от 90 до 310 Вольт);
  • мгновенная реакция на любые скачки питающего сетевого напряжения (задержка 0 мс — без аналогов);
  • идеальное качество выходного напряжения (выпрямляет синус — без аналогов);
  • самый маленький вес и габариты приборов (у других есть трансформатор, он самый тяжелый из компонентов).

Данный прибор идеален для газового котла, так как тому критичен чистый синус, а инвертор выдает его в идеальном виде (при этом инвертора нет в других видах стабилизаторов).

К недостаткам можно отнести высокую цену, а так же возможное гудение у некоторых производителей, что, скорее всего, связано с экономией на компонентах. Если вам это мешает, то такой товар можно вернуть в течение 14 дней почти у всех продавцов.

Несмотря на то, что транзисторы установлены на радиаторах, при длительной работе и транзисторы, и радиаторы сильно нагреваются. Поэтому во многих инверторных стабилизаторах дополнительно ставят небольшие вентиляторы для охлаждения, как на персональных компьютерах. Этому типу стабилизаторов необходимо обеспечивать хорошую вентиляцию, и при установке не закрывать вентиляционные отверстия. Иначе, при перегреве будет срабатывать защита, и отключать весь стабилизатор, что будет обесточивать всю подключённую к нему нагрузку. А при длительных сильных перегревах, или выходе из строя вентиляторов охлаждения могут выйти из строя и сами транзисторы, или электросхемы. Что приведёт к последующему дорогостоящему ремонту. Но производители, например Штиль Инстаб, дают 2 года гарантии на всю линейку приборов, косвенно это говорит о том, что компоненты проверены и работа стабильна. К слову срок эксплуатации от 10 лет (зависит от индивидуальных условий).

Читайте по теме: полный обзор Штиль Инстаб + видео работы.

Вентиляторы охлаждения стабилизатора могут создавать некоторый шум при своей работе, что не делает его полностью бесшумным при эксплуатации.

И ещё, инверторные стабилизаторы критичны к качеству применяемых электронных компонентов и их монтажу. Плохое крепление транзистора к радиатору может вызвать быстрый его перегрев, и выход из строя всего прибора.

Стоимость хоть и не маленькая, но СтабЭксперт.ру считает, что постоянное совершенствование технологий производства основных электронных компонентов и увеличение их массового выпуска, безусловно, должны привести к удешевлению конечного продукта.

Для трехфазной сети

У Ресанты только одна модель на 6 кВт (в таблице) и можно составить комплект из трех стабилизаторов общей мощностью 18 кВт. У Штиль есть, как трехфазные инверторные модели, но так же можно составить комплекты из однофазных. Чтобы понять, чем такие подходы отличаются, читайте статью о том, как выбрать трехфазный стабилизатор для дома, и почему один трехфазный стабилизатор не равен трем однофазным.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector