Стабилизатором напряжения называется устройство, позволяющее получать на выходе электрический ток с напряжением, находящимся в заданных пределах, при подаче из сети питания тока со значительными колебаниями параметров.
Стабилизаторы напряжения делятся на стабилизаторы постоянного тока и стабилизаторы переменного тока, принципы работы которых несколько отличаются. Существуют конструкции стабилизаторов напряжения, преобразующие постоянный ток в переменный и наоборот, но они не типичны. Линейный стабилизатор постоянного тока конструктивно представляет собой обычный делитель напряжения параметрического или компенсационного типа. Стабилизация напряжения производится изменением сопротивления рабочего плеча делителя. Сопротивление изменяется согласно изменениям входного напряжения и удерживает выходное напряжение в заданных пределах. При значительных изменениях входного напряжения на радиаторе такого сопротивлении рассеивается много тепла, поэтому КПД подобных стабилизаторов напряжения достаточно низок. В более современных стабилизаторах в качестве регулятора напряжения применяются стабилитроны, биполярные транзисторы, операционные усилители компенсационного типа.
Однофазные стабилизаторы напряжения
Однофазные стабилизаторы напряжения применяются, в основном, для бытовых нужд. Даже если домашняя электрическая сеть запитана на трехфазную линию, но нет подключенных трехфазных потребителей, то можно применять однофазный стабилизатор, например СинПро. В настоящий момент широко применяются стабилизаторы напряжения трех типов – релейные, сервоприводные и тиристорные (симисторные). Релейные рассчитаны на сети с напряжением от 140 до 250 В и выдают на выходе 220В с погрешностью до 7%. Особенностью таких устройств является наличие некоторой задержки включения, достигающей у некоторых моделей 6-7 секунд.
Практически все современные стабилизаторы напряжения релейного типа снабжены контрольными приборами входного и выходного напряжения. Система защиты включает в себя защиту от скачков напряжения, автоматический выключатель, срабатывающий при коротком замыкании и автоматическую защиту от повышенного выходного напряжения. Сервоприводные устройства – стабилизаторы электромеханического типа, состоящие из автотрансформатора, управляющего контроллера и механизма сервопривода. Они позволяют производить очень плавное выравнивание показателей выходного напряжения в узких пределах. Синусоида переменного тока практически не искажается.
Некоторые модификации могут работать в прямоточном режиме, при отключенной стабилизации. Управление такого стабилизатора, как правило, производится с помощью микропроцессора. Симисторные стабилизаторы отличаются долговечностью, мгновенной реакцией на изменение входного напряжения (до 20 мс) и очень низким уровнем отклонения выходного напряжения от заданных параметров. Кроме того, они бесшумны и не нагреваются при работе. КПД симисторных моделей достигает 98%. Их можно применять как в быту, так и на производстве. Такие приборы получили название нормализаторов.
Трехфазные стабилизаторы напряжения
Трехфазные стабилизаторы напряжения – наиболее мощные и производительные. Они применяются для стабилизации выходного напряжения на производстве и в частных домах, где используется большое число потребителей электроэнергии, рассчитанных на напряжение 380 В. Применяются разные типы стабилизаторов – электродинамические (сервоприводные), электронные переключаемые, так называемые статические, электронные с плавной регулировкой (компенсационные) и стабилизаторы гибридных систем. Стабилизаторы напряжения различаются по мощности. Диапазон очень широк – от сотен ватт до десятков мегаватт.
Существуют модификации с регулировкой напряжения по каждой фазе отдельно и с общей регулировкой среднефазного выходного напряжения. Различаются модели и по возможностям регулировки выходного и входного напряжения. У разных модификаций выходное напряжение может отклоняться от 15 до 45%. Естественно, чем больше диапазон регулировки – тем дороже стабилизаторы напряжения. Время быстродействия (реакции на изменение параметров входного напряжения) тоже различно. От 0,75 мс у стабилизаторов компенсационного типа, до 12-14 мс у электродинамических. Соответствие параметров выходного напряжения у современных стабилизирующих устройств заданным находится в пределах 8%, что достаточно для надежной работы большинства видов бытовых и примышленных устройств.