Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Рейтинг стабилизаторов напряжения для дома по подгруппам

Все подобное оборудование можно разделить на подгруппы, согласно их мощности. Это устройства до 5 кВт, от 5 до 10 кВт и свыше 10 кВт. Именно так и расположим их в нашем сегодняшнем обзоре.

Стабилизаторы напряжения 5 кВт: наиболее популярные модели

Марка и модельМощность, кВтДиапазон стабилизацииТочность, %КПД, %Средняя стоимость, руб.
RUCELF SRFII-6000-L5110-2706989000
Ресанта ACH-5000/1-Ц5140-2608977000
RUCELF SDWII-6000-L5130-2801,59813000
Эра STA-W-50005140-2708959000
Ресанта ACH-5000/1-ЭМ5140-26029713000

Такое оборудование является маломощным и используется чаще в дачных домиках, где нет большого количества бытовых приборов. Однако оно вполне способно обеспечить стабилизированным питанием, к примеру, стиральную машину, холодильник и телевизор. При этом запаса мощности хватит еще и на освещение двух-трех комнат.

Стабилизаторы мощностью от 5 до 10 кВт

Марка и модельМощность, кВтДиапазон стабилизацииТочность, %КПД, %Средняя стоимость, руб.
RUCELF SRWII-9000-L7130-2803,59815000
Sven AVR PRO LCD 100008140-26089810500
Ресанта LUX АСН-10000Н/1-Ц10140-26089718000
Luxeon WDR-100007140-26069710700
Voltron PCH-10000795-280109826000
Энергия Classic 120008,460-26559834000
PROGRESS 10000TR8100-26039648000
Lider PS 10000W-508110-3204,59783000

Это уже более мощные однофазные модели, которые могут стабилизировать питание множества бытовых приборов. Обычный одноэтажный частный дом, при условии не слишком большого количества оборудования в нем, такие устройства вполне «потянут». Что же касается двухэтажных частных домов, то здесь уже потребуются более дорогостоящие стабилизаторы, мощность которых выше. Некоторые из них сейчас и рассмотрим.

Стабилизаторы напряжения для дома 220 В на 10 кВт и выше

Сеть у этих моделей та же: 220 В. Именно их мы берем за пример как наиболее популярные и распространенные.

Марка и модельМощность, кВтДиапазон стабилизацииТочность, %КПД, %Средняя стоимость, руб.
РЕСАНТА АСН-12000/1-Ц12140-26089711500
PROGRESS 12000T-2012150-2752,59637000
Полигон Каскад СН-О-1212141-2902,59843000
LIDER PS 12000 W-3012125-27559750000
ШТИЛЬ R 1200012135-27559562000
Полигон Каскад СН-О-1512147-2822,59855000

Примерно так распределяются цены в этом сегменте на прилавках российских магазинов. Особняком стоят стабилизаторы напряжения 2 кВт. Такие устройства рассчитаны на один бытовой прибор – много техники к нему не подключить. Устройство их ничем не отличается, разве что размеры немного компактнее.

Трехфазное оборудование будет стоить несколько дороже. К примеру РЕСАНТА АСН-15000/3-Ц китайского производства обойдется в 28 000-30 000 руб., но на то это и Китай. Если же говорить об оборудовании подобного типа производства России, то можно отметить Полигон Каскад СН-Т-15, стоимость которого составляет около 120 000 руб.

Расчёт параметрического стабилизатора

Для вычислений рабочих параметров применяют следующие формулы:

  • с учетом деления напряжения разницу потенциалов на отдельных компонентах определяют следующим образом: Uвх = Uн + I*Rогр = Uн + (Iст + Iн)*Rогр;
  • для поддержания стабильного напряжения необходимо поддерживать допустимую силу тока в соответствии с ограничениями по ВАХ (Imin, Imax);
  • с учетом отмеченных принципов определяют номинал ограничительного сопротивления: Rогр = (Uвх min – Uст min)/ (In max + Iст min);
  • функциональный диапазон схемы параметрического стабилизатора уточняют по допустимому диапазону изменения входного напряжения: ΔUвх = Uвх max – Uвх min = Uст max + ((Iст max + In min) * Rогр – (Ucт min + (In max + I cт min) * Rогр);
  • для упрощения можно применить математическое преобразование формулы: ΔUвх = (Uст max – Uст min) + (Iст max – I ст min) * Rогр – (In max – In min) * Rогр;
  • с учетом сделанного разделения: ΔUвх = ΔUст +ΔIст * R огр + ΔIn * Rогр;
  • если ток в нагрузке не изменяется: ΔUвх = ΔIст * R огр;
  • энергетическую эффективность созданного устройства рассчитать можно с учетом потерь: КПД = (Uст*In)/(Uвх * Iвх) = (Uст/Uвх)/(1+Iст/In).

К сведению. Последняя формула объясняет увеличение энергетических затрат при повышении разницы между напряжением на входе и выходе. Аналогичное условие соблюдается при прохождении большего тока через полупроводниковый прибор.

Исходные данные определяют по параметрам источника питания (нагрузки). В соответствии с результатами вычислений подбирают подходящий ограничительный резистор и стабилитрон. Располагать компоненты нужно в соответствии с показанной на рисунке схемой.

Принцип работы стабилитрона

Полупроводниковые приборы отличаются нелинейной реакцией при работе с разными токами (напряжениями). Для изучения функциональности пользуются вольтамперной характеристикой (ВАХ), которая наглядно демонстрирует взаимное влияние базовых параметров и особенности определенной конструкции.

ВАХ диода

Так как стабилитрон является одной из разновидностей диода, изучение принципов работы можно начать с рассмотрения типичного электронно-дырочного (n-p) полупроводникового перехода. В правой части показано включение диода в прямом направлении. Хорошо видно, как от порогового уровня Uп дальнейшее повышение напряжения сопровождается практически линейным увеличением тока в цепи. Определенные потери можно учесть при составлении электрической схемы.

При обратном включении источника питания (левая часть рисунка) увеличение напряжения до показанного значения незначительно изменяет ток. Далее (при значении Uпр) возникает пробой, который определяется особенностями перехода:

  1. тепловой,
  2. лавинный;
  3. туннельный.

Первый из отмеченных в перечне вариантов означает чрезмерное повышение температуры и разрушение полупроводникового прибора. Третий – сопровождается увеличением тока, образованного парными зарядами. Для стабилизации подходит лавинная реакция в переходе. Как показано на графике, напряжение в этом режиме изменяется незначительно.

Виды стабилизаторов напряжения

В зависимости от требований, предъявляемых к прибору, существует большое количество разновидностей. Это могут быть как компактные устройства для одной единицы техники, так и крупные системы. Обслуживающие цеха заводов и фабрик. По этому принципу бывает:

  1. Стабилизатор напряжения однофазный , который обслуживает простую электрическую сеть, состоящую из одной фазы. Такая проводка в основном используется в частных и квартирных домах, объектах социальной сферы.
  2. Трехфазный стабилизатор напряжения необходим на промышленных объектах, на которых сеть состоит из трех фаз и равняется 380 В. Он представляет собой три соединенных между собой единой схемой контроля однофазных девайса.

В зависимости от принципа работы, положенного в основу устройства, выделяют:

  • релейный;
  • электронный;
  • электромеханический;
  • феррорезонансный;
  • инверторный приборы.

Релейный стабилизатор напряжения

Одним из самых первых приборов, которые применялись в быту, являлся параметрический стабилизатор напряжения. Однако по современным меркам такой прибор плохо справляется с поставленными задачами, поэтому ему на смену пришел релейный стабилизатор постоянного напряжения. Он представляет собой автоматический трансформатор, снабженный коммутационным реле.

Стабилизация параметров электрического тока достигается за счет подбора управляющим блоком нужного количества обмоток и их витков, которые следует задействовать. Выравнивание происходит как бы ступенчато, поэтому возможно искажение синусоиды и ограниченность выходного напряжения. Стоят такие девайсы сравнительно недорого, поэтому для домашнего использования они вполне приемлемы.

Электронный стабилизатор напряжения

Другим типом приборов, выполняющих ступенчатую стабилизацию, считается электронный стабилизатор напряжения, который используют для телевизора и другой бытовой техники. Устройство еще называют дискретным. В его основе лежат проводники – тиристоры или симисторы, поэтому прибор имеет два подвида. Стоит стабилизатор несколько дороже релейного аналога. Оба вида имеют высокий коэффициент полезного действия, быстрое срабатывание и бесшумную работу. Все эти преимущества делают устройства одними из самых продаваемых в своем классе.

Электромеханический стабилизатор напряжения

В основе электромеханических моделей лежит принцип перемещения угольного электрода по обмоткам трансформатора с помощью электропривода. По другому девайсы еще называют сервоприводными или сервомоторными. Такой стабилизатор напряжения – это настоящая находка для загородных домов и дач. Устройство работает тихо, плавно изменяя параметры тока. Дополнительными плюсами являются компактные размеры и низкая стоимость.

Феррорезонансный стабилизатор напряжения

На ином принципе основан этот стабилизатор напряжения, энергия в котором преобразуется благодаря эффекту феррорезонанса между конденсатором и трансформатором. Устройство имеет внушительные размеры и вес, а также издает значительный уровень шума при работе. Прибор не способен работать при перегрузках, поэтому в частных домах его практически не используют. Основная область применения – помещения с повышенной влажностью или постоянными изменениями температуры воздуха.

Инверторный стабилизатор напряжения

Самым эффективным и одновременно дорогим считается инверторный стабилизатор напряжения, который используют для дома, офиса и на крупных предприятиях. При входе в прибор переменный ток преобразуется в постоянный и обратно на выходе. Он способен справляться с разным диапазоном от 115 до 290 В. Другими дополнительными плюсами являются быстрая работа, малые размеры и наличие дополнительных параметров и функций.

Принцип работы параметрического стабилизатора

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

При проектировании источников питания для радиоэлектронной аппаратуры предъявляются высокие требования к стабильности выходного напряжения.

Простейшими стабилизаторами напряжения являются схемы, использующие нелинейные элементы, вольт-амперная характеристика которых содержит участок, где напряжение почти не зависит от тока. Такую вольт-амперную характеристику имеет стабилитрон, работающий при обратном напряжении в области пробоя (рис. 3.1, б).

Схема простейшего стабилизатора напряжения, называемого параметрическим, приведена на рисунке 3.1, а.

В этой схеме стабильность выходного напряжения определяется в основном параметрами стабилитрона. Колебания входного напряжения или тока нагрузки приводят к изменению тока через стаби­литрон, однако напряжение на стабилитроне, подключенном

параллельно нагрузке, изменяется незначительно. Рис. 3.1.

а) схема параметрического стабилизатора;

б) вольтамперная характеристика стабилитрона

Действительно, входное напряжение распределяется между балластным резистором

и стабилитроном (рис. 3.1,б)

, (3.1)

где – падение напряжения на балластном резисторе

от протекания токов стабилитронаIст. и нагрузкиIстаб. .

Построение линии нагрузки ведем по двум точкам с координатами

1) I=0 U=Uвыпр;

2) I=Iст U=Uст.

Так как напряжение на стабилитроне Uст в соответствии с вольт-амперной характеристикой почти не зависит от тока стабилитрона в пределах участка от Iст.мин до Iст.мax, то приращение входного напряжения DUвх, равно приращению напря­жения DURб на резисторе Rб.

Так как ток нагрузки Iстаб = Uстаб/Rн = Uст/Rн остается при этом неизменным, то

DUвыпр=DURб=DIстRб, (3.2)

т. е. при изменении входного напряжения на значение DUвыпр, ток стабилитрона изменяется на значение DUвыпр/Rб.

При изменении входного напряжения изменяется ток стабилитрона, и линия нагрузки передвигается параллельно себе вниз или вверх. При этом напряжение на стабилитроне и на нагрузке изменяется в пределах Uст min до Uст max, а ток через стабилитрон от Iст min до Iст max.

Предположим, что нагрузка изменилась, например, умень­шилось сопротивление резистора Rн, что привело к увеличению тока нагрузки. Так как при неизменном входном напряжении должно сохраняться постоянство входного тока Iвыпр=Iст+ Iстаб=const, то увеличение тока Iстаб влечет за собой уменьшение на такое же значение тока стабилитрона.

3.2. Основные параметры стабилизаторов напряжения:

коэффициент полезного действия, равный отношению мощ­ности, выделяемой в нагрузке, к входной мощности, т. е.

(3.3)

коэффициент стабилизации, определяемый как отношение относительного приращения напряжения на входе стабилиза­тора DUвыпр/Uвыпр к относительному приращению напряжения на выходе DUстаб/Uстаб при постоянной нагрузке:

, (3.4)

выходное сопротивление, равное отношению приращения напряжения на выходе стабилизатора DUстаб к приращению тока нагрузки DIн:

. (3.5)

При питании усилителей выходное сопротивление стабили­затора создает паразитные обратные связи через источник, приводящие к изменению параметров усилителей и даже к самовозбуждению усилителей. Поэтому выходное сопротивление стабилизатора желательно снижать.

Выходное сопротивление параметрического стабилизатора (рис. 3.1,а) определяется дифференциальным сопротивлением стабилитрона Rд на рабочем участке вольтамперной характеристики:

(3.6)

поскольку выходным напряжением стабилизатора является напряжение на стабилитроне (Uстаб=Uст),

а изменение тока в нагрузке равно изменению тока через стабилитрон (DIстаб=DIст).

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора

. (3.7)

Коэффициент стабилизации параметрических ста­билизаторов напряжения не превышает 50. Параметрические стабилизаторы напряжения просты и на­дежны, однако обладают существенными недостатками, глав­ными из которых являются невозможность регулировки выход­ного напряжения и малое значение коэффициента стабилизации, особенно при больших токах нагрузки (

Iстаб > Iст.ном).

⇐ Предыдущая3

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все…

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? — задался я вопросом…

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между…

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор…

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Схема стабилизатора

Базой этого прибора является схема подключения стабилитрона, применяющаяся и в других видах приборов вместо источника питания.

Схема включает в себя делитель напряжения из балластного сопротивления и стабилитрона, к которому параллельно подключена нагрузка. Устройство выравнивает напряжение на выходе при переменном питании и нагрузочном токе.

Действие схемы происходит следующим образом. Напряжение, повышающееся на входе прибора, вызывает повышение тока, который проходит через сопротивление R1 и стабилитрон VD. На стабилитроне напряжение остается постоянным из-за его вольтамперной характеристики. Поэтому не меняется и напряжение на нагрузке. В итоге все преобразованное напряжение будет приходить на сопротивление R1. Такой принцип действия схемы позволяет сделать расчет всех параметров.

Калькулятор расчёта мощности стабилизатора напряжения

Как выбрать мощность стабилизатора напряжения для дома, дачи, холодильника или газового котла?

При выборе стабилизатора для дома важно учитывать то, что у некоторых электроприборов пусковой ток в несколько раз превышает номинальный. Примером таких электроустройств могут быть приборы с асинхронными двигателями — холодильники, компрессоры, вентиляторы, насосы. Для их нормальной работы потребуется стабилизатор напряжения, чья мощность в три-пять раз превышает потребляемую

Получается для устройства, которое имеет двигатель — его мощность нужно умножить (как минимум) на 3 (из-за использования большего тока при запуске двигателя)

Для их нормальной работы потребуется стабилизатор напряжения, чья мощность в три-пять раз превышает потребляемую. Получается для устройства, которое имеет двигатель — его мощность нужно умножить (как минимум) на 3 (из-за использования большего тока при запуске двигателя).

Для того, чтобы правильно выбрать мощность стабилизатора для дома, необходимо сложить мощность всех потребителей включаемых одновременно с учетом пусковых токов.

Например: холодильник на 600Вт x 3 = 1800Вт. Для подбора ему стабилизатора следует учитывать мощность не 600, а 1800 Вт. (Более подробное описание примера находится на странице ниже.)

В калькуляторе — мощность Ватт и количество приборов можно менять на свои .

ПОДОБРАТЬ СТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ГАЗОВОГО КОТЛА МОЖНО В КАЛЬКУЛЯТОРЕ МОЩНОСТИ ТУТ Стабилизаторы напряжения 220В >>>

Пример определение точной суммарной мощности однофазного и трехфазного напряжения

Прежде чем приобрести стабилизирующее устройство для сети с одной фазой, следует определить суммарную мощность всех энерго потребителей, которые будут подключены к стабилизатору. Допустим, планируется осуществить его установку прямо на входе, обеспечив энергией весь дом. В таком случае следует выяснить величину активной мощности каждого устройства, после чего все значения сложить.

Стандартный набор устройств:

(Мощность современных устройств может быть больше, в таком случае нужно делать подсчет исходя из ваших показателей)

• Телевизор — 300 В;

Общая активная мощность — 3000В.

При этом пылесос и холодильник имеют электродвигатели. Для запуска двигателей требуется ток, величина которого превышается номинальное значение в 3-5 раз. Поэтому их мощность (пылесоса 1000 и холодильника 400) нужно умножить на это число 3 = 4200В).

После этого необходимо найти полную мощность, которая отличается от активной на величину коэффициента мощности (cosф). Данное значение указывается в технических паспортах устройств, однако в среднем оно равняется 0,75, для утюгов и прочего нагревательного оборудования — 1, для энергосберегающих лампочек — 0,9. Для пересчета активную мощность нужно разделить на cosф.

• Телевизор — 300 / 0,75 = 400 ВА;

• Компьютер — 300 / 0,75 = 660 ВА;

• Холодильник — (400×3) / 0,75 = 1600 ВА;

• Пылесос — (1000×3) / 0,75 = 4000 ВА;

• Утюг — 550 / 1 = 550 ВА;

• Освещение — 450 / 0,9 = 500 ВА.

Общая мощность равняется 7450 ВА = 7,5 кВт.

На следующем этапе с помощью мультиметра необходимо определить величину минимального сетевого напряжения в наиболее загруженный период.

К примеру, это число равняется 180В.

Нормальное функционирование стабилизатора возможно лишь, если при его выборе учитывался нижний предел напряжения.

Бытовые электроприборы потребляют не только активную мощность, но и реактивную. Это возникает в результате индуктивности. Если электроприбор оборудован мощным двигателем, то при его включении резко возрастает напряжение. Учитывайте это. Если выбирать стабилизатор по мощности самого электроприбора, которая указана в документации, то в момент такого пика стабилизатор напряжения может попросту не справиться с нагрузкой. Также учитывается коэффициент трансформации. При идеальных условиях он равен нулю. Если происходит просадка или скачок в сети, то стабилизатор его выравнивает. Эта зависимость отображена в таблице.

В данном случае минимальное напряжение равняется 180В, что соответствует коэффициенту 1,2. Если же значение равняется 170В, используется коэффициент 1,3.

Определяем мощность:

7,5 умножить на 1,2 = 9 кВт

Однако всегда необходимо оставлять запас мощности. Поэтому полученное число умножаем на коэффициент запаса, который равняется 1,25:

9 умножить на 1,25 = 11,25 кВт

При таких показателях нужно выбирать стабилизатор с мощностью от 12 кВт.

Пример выбора стабилизатора напряжения для трехфазной сети

В результате из имеющегося ассортимента стабилизаторов выбирается наиболее подходящий вариант с мощностью выше полученного значения.

Мощность стабилизатора напряжения

Очень важная характеристика для надежной, долгой работы. Всем известно, если любое оборудование использовать на все сто процентов его возможностей, срок службы значительно сокращается. Мощность стабилизатора указывает максимальное значение нагрузки, которое можно подключить. Перед покупкой следует первым делом вычислить общее потребление бытовой техники дома, лишь после этого рассматривать модели, способные обеспечить соответствующий режим работы по нагрузке.

Как она влияет на работоспособность? Если неправильно подобрать мощность стабилизатора, периодически будет срабатывать защита — перегрузка. Результат, возникает дискомфорт от постоянных отключений. Работа будет в перегруженном режиме, последствия — перегрев трансформатора. Случай без гарантийный. Чтобы правильно рассчитать данный параметр электронного стабилизатора, существует несколько способов. Рассмотрим подробнее.

Основные неисправности стабилитрона

Работоспособность детали, расположенной в блоках аппаратуры, можно выявить, зная основные неисправности. К ним можно отнести следующие повреждения или отклонения от нормы:

  • пробой перехода;
  • обрыв;
  • неправильное напряжение;
  • неточный ток.

Если первые два пункта вопросов не вызывают, то вторые две позиции относятся к неявным повреждениям.

Внимание! Когда измеренное мультиметром на диоде зенера падение напряжения в прямом направлении совпадает с заявленным значением, это означает, что элемент исправен. При проверке стабилитрона подключают плюсовой щуп к аноду, а отрицательный – к катоду. В режиме проверки диодов на экране отобразится величина падения напряжения на тестируемом элементе

При переполюсовке щупов на дисплее не будет значений, высветится «1»

В режиме проверки диодов на экране отобразится величина падения напряжения на тестируемом элементе. При переполюсовке щупов на дисплее не будет значений, высветится «1»

При проверке стабилитрона подключают плюсовой щуп к аноду, а отрицательный – к катоду. В режиме проверки диодов на экране отобразится величина падения напряжения на тестируемом элементе. При переполюсовке щупов на дисплее не будет значений, высветится «1».

При пробое перехода при прямом и обратном прикасании измерительных щупов на дисплее тестера будут высвечиваться цифры. Когда в режиме проверки диода на тестере присутствует звуковое оповещение (пищалка), то оно сработает.

При обрыве перехода измерения ничего не покажут при любом прикладывании щупов тестера. В этом случае даже без выпаивания стабилитрона из платы можно определить его неисправность.

Неправильное напряжение стабилизации определяется только при включении питания схемы. В режиме вольтметра щупами касаются выводов детали и измеряют параметр. В случае отклонения от необходимой величины стабилитрон заменяется.

При определении исправности элемента с напряжением стабилизации до 20-30 В пользуются простым методом. Для этого нужно собрать небольшую макетную модель для испытаний, в неё входят:

  • панель для закрепления микросхем (любая);
  • ограничивающий резистор сопротивлением 4,7 кОм, мощностью до 0,25 Вт;
  • источник питания: подойдёт блок питания от ноутбука, в идеале – источник с регулировкой выходного напряжения.

Панель от микросхемы поможет закреплять в её пазах любой проверяемый элемент.

Осторожно. При подключении в схему проверяемого полупроводника подключают «плюс» к катоду, «минус» – к аноду. Неправильное включение выведет испытуемую деталь из строя

Неправильное включение выведет испытуемую деталь из строя.

Схема для проверки напряжения стабилизации

Стабилизация напряжения с использованием стабилитронов – успешное решение в электронных схемах. Правильное тестирование стабилитрона с помощью мультиметра поможет определить неисправную деталь и сберечь схему от повреждения.

Стабилизатор на микросхеме с 3-мя выводами

Инновационные варианты схем стабилизаторов последовательного вида выполнены на 3-выводной микросхеме. Вследствие того, что есть всего лишь три вывода, их проще использовать в практическом применении, так как они вытесняют остальные виды стабилизаторов в интервале 0,1-3 ампера.

  1. U вх – необработанное напряжение входа;
  2. U вых –напряжение выхода.

Можно не использовать емкости С1 и С2, однако они позволяют оптимизировать свойства стабилизатора. Емкость С1 применяется для создание стабильности системы, емкость С2 нужна по той причине, что внезапное повышение нагрузки нельзя отследить стабилизатором. В таком случае поддержка тока осуществляется емкостью С2. Практически часто применяются микросхемы серии 7900 от компании Моторола, которые стабилизируют положительную величину напряжения, а 7900 – величину со знаком минус.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookX
Напишите комментарий