Nagłe i znaczne wahania napięcia AC w sieci prowadzą do niestabilnej pracy sprzętu elektronicznego i elektrycznego sprzętu gospodarstwa domowego. W skrajnych przypadkach takie przepięcia mogą spowodować awarię i awarię elektroniki. W takim przypadku nieodzowne jest zastosowanie stabilizatorów napięcia zasilającego. Coraz częściej użytkownicy decydują się na stabilizatory napięcia inwerterowego do domu.
Przegląd stabilizatorów napięcia
Stabilizatory napięcia sieciowego AC ewoluowały historycznie przy użyciu różnych konstrukcji obwodów. Obecnie istnieje kilka rodzajów stabilizatorów:
- przekaźnikowe stabilizatory napięcia;
- elektromechaniczne stabilizatory serwo;
- elektroniczny tyrystor lub triakstabilizatory;
- Inwerterowe regulatory napięcia.
Napięcie wyjściowe stabilizatorów przekaźnikowych jest zmieniane etapami poprzez przełączanie uzwojeń transformatora sieciowego przez styki potężnych przekaźników elektromagnetycznych. Dokładność stabilizacji zależy od liczby przełączanych uzwojeń. Takich uzwojeń może być od 5 do 10. Przy przełączaniu z jednego uzwojenia na sąsiednie napięcie wyjściowe zmienia swoją wartość o około (15-20) V.
W stabilizatorach elektromechanicznych serwonapęd prądu stałego porusza szczotką grafitową kolektora prądu wzdłuż zwojów uzwojenia autotransformatora. Wartość sygnału sterującego zależy od różnicy między napięciem wejściowym a napięciem odniesienia odpowiadającym 220 V. Po wyeliminowaniu różnicy urządzenie sterujące serwomotorem przechodzi w tryb śledzenia.
W stabilizatorach elektronicznych przełączanie uzwojeń transformatora używanych przez siłowniki jest kontrolowane przez sterownik.
Jednostka przełączająca jest wykonana na półprzewodnikowych triakach lub tyrystorach. Działanie sterownika jest określone przez oprogramowanie zainstalowane fabrycznie w produkcie.
Zasada działania stabilizatora falownika
Działanie stabilizatora napięcia falownika opiera się na zasadzie podwójnej konwersji. Najpierw napięcie wejściowe AC jest konwertowane na DC, a następnie wykonywana jest konwersja odwrotna. Zapewnienie stabilności wyjścia urządzenianapięcie przemienne 220 V jest realizowane przez elektronikę falownikowych stabilizatorów napięcia.
Nie ma nieporęcznych transformatorów mocy. W skład stabilizatorów wchodzą następujące elementy elektroniczne:
- filtr LC sieci wejściowej;
- prostownik pełnookresowy diody półprzewodnikowej;
- urządzenie do korekcji współczynnika mocy;
- blok kondensatorów magazynujących;
- przetwornica falownika;
- oscylator zegara kwarcowego o stabilnej częstotliwości;
- filtr górnoprzepustowy wyjściowy;
- kontroler mikroprocesorowy.
Pasywny wejściowy filtr sieciowy służy do eliminowania zakłóceń o wysokiej częstotliwości i wygładzania krótkich przepięć w napięciu sieciowym. Prostownik przekształca napięcie przemienne w napięcie stałe, którego część energii elektrycznej jest magazynowana w bloku kondensatorów elektrolitycznych o dużej pojemności. Stanowią zapasowe źródło, które uruchamia się w przypadku zaniku napięcia sieciowego lub jego krótkotrwałego wyłączenia.
Zadaniem korektora jest normalizacja mocy pobieranej z sieci, zapobiegająca przeciążeniu stabilizatora podczas jego pracy. Inwerter-konwerter przywraca napięcie AC z DC. Ze względu na udział w jego działaniu oscylatora kwarcowego napięcie wyjściowe ma postać czystej sinusoidy o częstotliwości 50 Hz z błędem nieprzekraczającym 0,5%.
Kontroler steruje pracą obwodów stabilizacji napięcia wyjściowego i ocenia stan poszczególnych blokówurządzenia z wydawaniem wyników na elementy wyświetlacza. Wydaje polecenia automatycznego wyłączenia działania stabilizatora w przypadku, gdy wartość napięcia wejściowego przekroczy zakres regulacji określony charakterystyką techniczną.
Specyfikacje stabilizatorów
Wybierając stabilizator napięcia AC do sieci domowej, należy zwrócić szczególną uwagę na jego główne parametry techniczne, które obejmują:
- maksymalna dopuszczalna moc obciążenia jaką może zapewnić stabilizator przy zachowaniu parametrów jakościowych napięcia sieciowego;
- dopuszczalne wahania napięcia sieci, przy których napięcie na wyjściu stabilizatora zachowuje swoją wartość z uwzględnieniem wymagań norm jakości;
- prędkość poziomowania, która określa czas reakcji regulatora na krótkotrwałe, szybko zmieniające się zmiany napięcia sieciowego w celu utrzymania niezmienionego napięcia wyjściowego;
- Kształt sygnału wyjściowego, idealnie zbliżony do sinusoidy;
- dokładność stabilizowanych parametrów napięcia;
- stopień ochrony określający zdolność stabilizatora do pracy w warunkach ekstremalnych temperatur i wysokiej wilgotności względnej;
- współczynnik kształtu, który określa wymiary stabilizatora;
- Poziom zakłóceń generowanych przez urządzenie na otaczający sprzęt.
Dodatkowym czynnikiem wpływającym na wybór stabilizatora może być obecność elementów wizualnej sygnalizacji i sygnalizacji.
Powinna w pełni informować użytkownika o wartościach wejściowych i stabilizowanych parametrach oraz ostrzegać o wystąpieniu sytuacji krytycznych.
Cechy stabilizatorów falownika
Brak dużych transformatorów ferromagnetycznych ze złożoną strukturą uzwojeń znacznie ułatwił projektowanie. Inwerterowe stabilizatory napięcia nie zawierają ruchomych części serwonapędów, co nie wymaga ich okresowej konserwacji podczas pracy i sprawia, że praca stabilizatorów jest niemal bezgłośna. Jako elementy mocy wykorzystywane są elementy półprzewodnikowe IGBT lub MOSFET wyprodukowane przy użyciu nowoczesnych technologii.
Zastosowanie generatorów zegarów kwarcowych pozwala na uzyskanie wyjściowego napięcia przemiennego o kształcie zbliżonym do czystego sinusa. Rozwiązania obwodów pozwalają skorygować nieidealny kształt wejściowego napięcia sieciowego. Wszystkimi funkcjami steruje mikrokontroler.
Wydajność stabilizatora falownika
Schemat i rozwiązania techniczne zastosowane w falownikowych stabilizatorach napięcia pozwalają na wytworzenie gotowych wyrobów, których wydajność znacznie różni się od innych typów stabilizatorów na lepsze. Czołowi producenci krajowi i zagraniczni tworzą linie produktów przeznaczone dla różnych poziomów mocy odbiorców. Zaczynają się od 300 VA. Regulator napięcia falownika 10 kW (kVA) nie jest ostatnim w tej serii.
Jak dla innych wskaźników. Inwerterowe stabilizatory napięcia z podwójną konwersją utrzymują ustabilizowane napięcie 220 V na wyjściu z odchyleniem nie większym niż 1% przy zmianach napięcia sieciowego w zakresie 90-310 V. Błąd odczytu częstotliwości nie przekracza 0,5%. Szybkość stabilizacji jest na poziomie 10 ms, co pozwoli na wykorzystanie jako obciążenia precyzyjnych przyrządów pomiarowych. W takim przypadku następuje całkowite wytłumienie szumu impulsowego.
Wniosek
Stabilizatory napięcia inwerterowego stopniowo podbijają rynek stabilizatorów sieciowych. Po przeczytaniu materiałów artykułu czytelnicy zrozumieją, że jest to zasłużone. Zastosowane w tego typu produktach rozwiązania techniczne i obwodowe pozwalają na osiągnięcie osiągów nieosiągalnych dla innych typów stabilizatorów. Ich stopniowo spadająca cena uzasadnia korzyści, jakie uzyskują użytkownicy takich urządzeń po ich zakupie.
