Стабилизаторы переменного напряжения

Стабилизаторы напряжения — это устройства, предназначенные для поддержания постоянного значения напряжения.

Идеальный стабилизатор при любом значении напряжения на входе, будет выдавать постоянное значение на выходе. Кроме того, при искажении синусоиды, возникновении всплесков и провалов на входе, на выходе должен выдавать правильную синусоиду без помех. Идеальный стабилизатор способен пропускать через себя любую мощность, при этом качество стабилизации не должно снижаться. Погрешность выходного напряжения должна быть 0 %.

В реальности стабилизатор напряжения — это законченный блок, состоящий из совокупности технических элементов, выполняющих определенные функции. Однако определить содержание устройства по названию «стабилизатор напряжения» однозначно нельзя. В настоящее время существует большое количество разнообразных приборов для выполнения функции стабилизации напряжения.

По физике процесса стабилизаторы можно разделить на два больших вида:

1. Cтабилизаторы, накапливающие энергию и далее заново генерирующие ее в виде стабильного напряжения.
2. Cтабилизаторы, корректирующие напряжение, добавляя дополнительный потенциал, приводящий величину напряжения к номинальному значению.

Стабилизатор переменного напряжения для ламповых цветных телевизоров. СССР, начало 1980-х годов.

Стабилизаторы напряжения, накапливающие энергию

Стабилизатор напряжения системы «двигатель — генератор»

Данное устройство работает по принципу преобразования электроэнергии в кинетическую и далее генерированию ее обратно в электрическую. Накопление кинетической энергии происходит при разгоне тяжелого диска — маховика, находящегося между двигателем и генератором. Такие системы применяются при трехфазном напряжении.

Даже при сильных скачках и провалах напряжения, скорость вращения маховика остается неизменной. Импульсные скачки гасятся за счет большой инерции шатуна. Скорость же вращения маховика зависит не от величины входного напряжения, а от периодичности фаз.

Данные системы широко использовались для питания БЭВМ. В настоящее время используются редко. В основном на объектах стратегического значения.

Феррорезонансные стабилизаторы

Физические процессы в таких стабилизаторах можно сравнить с качелями. Раскачанные до определенной силы качели сложно остановить или резко заставить качаться быстрее. Катаясь на качелях не обязательно отталкиваться каждый раз — энергия колебания делает процесс инерционным. Увеличить или уменьшить частоту колебаний тоже сложно — качели имеют свой резонанс.

В феррорезонансных стабилизаторах происходят электромагнитные колебания в колебательном контуре ёмкости и индуктивности.

Данный вид стабилизаторов может применяться в комплексе с механизмами, вносящими сильные помехи в электросеть.

Стабилизаторы инверторного типа

Стабилизаторы напряжения инверторного типа преобразуют переменное напряжение в постоянное и накапливают энергию, заряжая промежуточные ёмкости. Далее с помощью электронного генератора преобразуют постоянное напряжение опять в переменное, но уже с устойчивыми характеристиками.

Данные устройства успешно применяют для обеспечения работы медицинского и спортивного оборудования.

Источники бесперебойного питания

Основная статья: Источник бесперебойного питания

Подобно стабилизаторам инверторного типа, источники бесперебойного питания также накапливают энергию, но не в ёмкости, а в аккумуляторы. После этого также, с помощью собственного генератора выдают напряжение с нужными характеристиками.

Устройства бесперебойного питания популярны для работы в комплексе с вычислительной техникой. Кроме обеспечения стабильного напряжения, устройства исключают сбои программного обеспечения при аварийных отключениях питания.

Корректирующие стабилизаторы напряжения

Ферромагнитные стабилизаторы

Ферромагнитные стабилизаторы используют свойство магнитного сердечника (магнитопровода трансформатора) насыщаться. Увеличивая напряжение на входе трансформатора, мы получаем увеличение напряжения на выходе, но до определенного уровня. При определенном напряжении сердечник насыщается, и дальнейшее повышение напряжения на входе уже не влияет на выходное напряжение, точнее говоря, влияет очень слабо. Трансформатор как бы тормозит рост напряжения. Именно в таком режиме работы трансформатор используют как стабилизатор.

Из-за своей простоты устройства популярны в быту для стабилизации напряжения отдельных устройств: холодильников, телевизоров и т. д.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Электромеханические стабилизаторы регулируют напряжение передвижением токосъемника по специальному трансформатору, подключая тем самым определенную обмотку. Работой механического устройства управляет процессор, замеряя напряжение и давая команды на смену позиции токосъемника.

Стабилизаторы успешно используются в жилых домах и на производствах, где приветствуется плавная регулировка и устойчивость к помехам.

Недостатком данного вида стабилизаторов является скорость передвижения токосъемника (в районе 10 V/с у релейных и около 5-7 миллисекунд у симисторных). Такая скорость передвижения не даёт возможность оперативно реагировать на резкие перепады напряжения на входе стабилизатора.

Электронные стабилизаторы напряжения

Электронные стабилизаторы регулируют напряжение, переключая обмотки специального трансформатора посредством электронных ключей. Ключи управляются процессором по специальной программе.

В настоящее время существует два типа электронных стабилизаторов напряжения: с полупроводниковыми и релейными ключами.

Стабилизаторы имеют большое быстродействие, поэтому применяются в комплексе с дорогостоящим оборудованием, требующем защиты от всех аномалий сети. Их также используют в жилых домах и на производствах. К преимуществам электронных стабилизаторов напряжения можно отнести их возможность работы при отрицательных температурах окружающей среды.

Ссылки

Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.