Как выбрать стабилизатор напряжения?

Перепады напряжения – частое явление в отечественной энергосистеме, особенно в условиях растущей нагрузки на электрические сети. Безопасное функционирование различной электронной аппаратуры при подобных провалах и всплесках обеспечивают стабилизаторы напряжения. Эти устройства поддерживают выходной сигнал в определённых пределах и предотвращают повреждение оборудования повышенным или пониженным сетевым напряжением.

Выбирая стабилизатор напряжения, необходимо уточнить следующие параметры устройства:

• количество фаз (одна или три);
  
• мощность (определяет допустимую нагрузку);
  
• диапазон стабилизируемого напряжения – границы сетевого напряжения, при которых устройство функционирует;
  
• точность стабилизации – максимально возможное отклонение выходного напряжения от установленного значения; 
  
• тип корпуса (правильный выбор позволит сэкономить полезное пространство на месте установки прибора);
  
• средства индикации и мониторинга (удобный и понятный интерфейс облегчает эксплуатацию);
  
• условия окружающей среды (необходимость соблюдения определённых климатических параметров для работы стабилизатора).

Группа компаний «Штиль», лидер российского рынка электрооборудования, предлагает широкий выбор инверторных стабилизаторов напряжения, обеспечивающих полную защиту подключаемого оборудования от всех возможных искажений в питающей сети. 

Как правильно и какой лучше выбрать стабилизатор стабилизатор напряжения? В данной статье будут даны общие рекомендации по подбору стабилизаторов. Мы остановимся подробнее на основных параметра, по которым осуществляется выбор устройства.

Количество фаз

Однофазные стабилизаторы работают с характерными для бытового и офисного сектора потребителями однофазного тока (220 В): домашняя электроника, оргтехника, системы обогрева, вентиляции, сигнализации и т.д. Трехфазные стабилизаторы напряжения применяются преимущественно в промышленности с потребителями трехфазного тока (380 В): печи, насосы, электродвигатели и прочая технологическая инфраструктура крупных производственных объектов, центров связи, железных дорог. 

Использование трехфазного стабилизатора допускается и для комплексной защиты домашней электросети, если к месту инсталляции, например, загородному коттеджу, подведены три фазы с напряжением 380 В! 

Однако данное решение не всегда целесообразно:

• установка отдельного стабилизатора на каждую питающую фазу иногда обходится дешевле, чем использование одного трехфазного;
  
• в случае отсутствия напряжения по любой фазе, у трехфазного стабилизатора срабатывает защита, и он отключается. Установка независимых однофазных стабилизаторов позволяет избежать обесточивания всей энергосистемы при выходе из строя одной из питающих линий.

Поэтому, при наличии трёхфазной сети и однофазных потребителей стоит рассмотреть вариант со стабилизацией по каждой фазе в отдельности. Если присутствует хотя бы один трехфазный потребитель 380 В - необходим трехфазный стабилизатор! 

Модельный ряд стабилизаторов Штиль серии ИнСтаб включает как однофазные, так и трехфазные модели, имеющие широкий спектр применения: от защиты электронных устройств в квартирах и загородных домах до обеспечения надежного электропитания критичных объектов в отраслях промышленности, энергетики, медицине. 

Кроме того, разработаны устройства топологии «3 в 1» (трехфазный вход − однофазный выход), позволяющие равномерно нагружать промышленную сеть, избегая перекоса одной из питающих фаз.

Мощность

Вопрос выбора мощности стабилизатора заслуживает максимального внимания. Используя устройство меньшей, чем необходимо, мощности, вы рискуете получить частые отключения из-за перегрузки. 

Актуальная мощность прибора определяется суммированием номинальных мощностей всех защищаемых потребителей. 

Обратите внимание - на большинстве электроприёмников указывается активная мощность, в Ваттах (Вт), для более точного расчета её необходимо перевести в полную потребляемую мощность, в Вольт-Амперах (ВА). Особенно это важно для электродвигателей и устройств, имеющих в своём составе ёмкостные элементы! 

Перевод осуществляется делением значения в Ваттах на коэффициент, учитывающий реактивную составляющую электрического тока - cos(φ): 

VA=W/cos(φ)

Сos(φ) указывается производителем в сопроводительной документации (встречается обозначение PF - Power Factor), при отсутствии данных, допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7 - 0,8. 

Рекомендуется подбирать стабилизатор с мощностью, превышающей полученное суммированием значение на 20 - 30%! 

Это связанно с тем, что при снижении входного напряжения выходные показатели прибора уменьшаются! Например, при 170 В на входе, большинство стабилизаторов вместо 500 ВА, будут выдавать около 400 - 420 ВА и не смогут обеспечить нагрузку заявленной мощностью. Подобная ситуация возникает и при повышенных значениях сетевого напряжения. Кроме того, наличие запаса мощности позволит в процессе эксплуатации подключить к стабилизатору дополнительное оборудование.

Пример 1
Необходимо подобрать однофазный стабилизатор для защиты бытовой техники: персонального компьютера с мощностью 500 Вт, cos(φ) = 0,95, обогревателя – 1000 Вт, cos(φ) = 0,9 и телевизора – 400 Вт, cos(φ) = 1. 

Рассчитаем полную потребляемую мощность для каждого случая:

VA=500/0,95=526,3 ВА;
VA=1000/0,9=1111,1 ВА;
VA=400/1=400 ВА. 

Складываем полученные значения:

526,3+1111,1+400=2037,4 ВА;

Учитывая необходимый запас, выбираем стабилизатор на 2500 ВА.

ВНИМАНИЕ! Приведённые в примере значения мощности и cos(φ) условны, при реальном расчете используйте данные актуальные только для вашего оборудования!

Выбирая устройство для централизованной защиты определённого объекта: загородного дома или офиса, необязательно суммировать мощности всех находящихся в помещении электроприборов. Обратите внимание на номинал вводного автомата

• если подведена однофазная сеть, необходимо умножить номинал на 220;
• если трехфазная – на 380 и √3 .

Мощность стабилизатора определяется по полученному значению с округлением в большую сторону и учётом необходимого запаса (для данного метода расчета рекомендованный запас не менее 30%).

Пример 2
К коттеджу подведена трехфазная сеть, присутствуют трехфазные потребители. В электрощите стоит вводной автомат с номиналом 25 А. Необходимо подобрать трехфазный стабилизатор для комплексной защиты: 

25*380*√3=16454,5 ВА =16,5 кВА.

В данной ситуации выбираем модель мощностью 20 кВА.

Пример 3
К коттеджу подведена трехфазная сеть, присутствуют только однофазные потребители, стоит вводной автомат с номиналом 20 А. Принято решение о стабилизации по каждой фазе в отдельности, рассчитаем необходимую мощность однофазных устройств: 

20*220=4400 ВА =4,4 кВА

Выбираем три однофазных стабилизатора мощностью 8 кВА.

Отдельным категориям оборудования характерны высокие пусковые токи, превышающие штатные в несколько раз. Это касается, в первую очередь, всей техники, содержащей электродвигатели (насосы, привода конвейеров, компрессоры и т.д.). В таком случае стабилизатор подбирается по максимальному, пусковому значению! 
Стабилизаторы Штиль серии ИнСтаб представлены широкой линейкой мощностей, позволяющей подобрать прибор для любой сферы применения:

• от 350 ВА до 20 кВА – однофазные модели;
  
• от 500 ВА до 14 кВА – модульные однофазные модели (серия ИнСтаб+); 
  
• от 10 кВА до 20 кВА – однофазные модели «3 в 1»;
  
• от 6 кВА до 20 кВА – трехфазные модели;
  
• от 30 кВА до 60 кВА – трехфазные модели в шкафном исполнении.

Диапазон стабилизируемого напряжения

Любой стабилизатор напряжения имеет два диапазона входного напряжения:

• рабочий – границы сетевых значений, при которых обеспечивается номинальная величина стабилизации;
• предельный - границы сетевых значений, при которых устройство функционирует, но выходное напряжение отличается от номинала на величину, зависящую от просадки/превышения рабочего диапазона.

Выход напряжения за предельный диапазон вызывает обесточивание нагрузки, стабилизатор при этом остаётся подключенным к сети. 

Определить отклонения вашей электрической сети помогут контрольные замеры. Подключите вольтметр или мультиметр к розетке и в течение некоторого промежутка времени записывайте показатели. На основании полученной амплитуды сетевых колебаний вы сможете самостоятельно либо после консультации со специалистом подобрать оптимальный для данного режима энергоснабжения стабилизатор. 

Замеры рекомендуется делать во время максимальной загрузки электрической сети (обычно – утро, вечер) и включив все электроприборы, которые планируется защитить. Учтите – замеры под нагрузкой и без неё могут сильно отличаться! 

Особенность инверторных стабилизаторов «Штиль» - идеальное синусоидальное напряжение с высокой точностью стабилизации во всём предельном диапазоне входного напряжения:

• 90 В - 310 В - для однофазных устройств;
  
• 156 В - 537 В - для трехфазных устройств (линейное).

Все модели оснащены многоуровневой электронной защитой и функцией автоматического восстановления питания при возвращении сетевых параметров в вышеуказанные пределы.

Точность стабилизации

Данный параметр отражает максимально возможный перепад выходного напряжения, который, согласно ГОСТу, должен составлять не более 10% от номинального значения. Большинство стабилизаторов, в зависимости от принципа работы, имеют показатели - 3 - 8%. 

При выборе стабилизатора убедитесь, что точность его стабилизации соответствует требованиям к качеству электропитания ваших приборов. 
Допустимые отклонения питающего напряжения указываются в паспорте электрооборудования, при отсутствии информации воспользуйтесь следующими рекомендациями:

• для осветительных приборов - 3%;
  
• для измерительных приборов, точной и сложной аппаратуры (например, медицинской) – 1 - 3 %;
  
• для большей части бытовой техники – 5 - 7%.

Если присутствуют несколько устройств с различной устойчивостью к колебаниям сети, стабилизатор либо выбирается по самому узкому диапазону, либо электроприборы делятся на группы с одинаковыми пределами значений. Каждую группу следует подключать к отдельному прибору с подходящей точностью стабилизации.

Инверторные стабилизаторы «Штиль» благодаря инновационному устройству гарантируют напряжение идеальной синусоидальной формы с отклонением от номинального значения не более 2%!

В устройствах реализована возможность настройки значения выходного сигнала:

• 220/230/240 В – для моделей 350 - 3500 ВА (настраивается на заводе производителе - по умолчанию 220 В); 
  
• 220/230/240 В – для модульных стабилизаторов серии ИнСтаб+ (настраивается на заводе производителе (по умолчанию 220 В) либо пользователем через контроллер); 
  
• 200 - 240 В с шагом 1 В – для моделей 6-20 кВА и 10-20 кВА «3 в 1» (свободно настраивается пользователем, по умолчанию 230 В);
  
• 380 – 415 В с шагом 1 В – для трёхфазных моделей всех серий (свободно настраивается пользователем, по умолчанию 400 В).

Тип корпуса

По типу корпуса и способу монтажа стабилизаторы бывают:

• навесные - для настенно-навесного размещения;
  
• стоечные – для монтажа в стандартные 19-дюймовые шкафы и стойки;
  
• напольные - для установки на горизонтальную плоскость.

Навесное исполнение позволяет закреплять стабилизатор на вертикальных поверхностях и характерно для моделей небольшой мощности. Удобство таких корпусов в их компактности и возможности фиксировать устройство в непосредственной близости от защищаемого оборудования (например, на стене рядом с газовым котлом).

Стоечные стабилизаторы - решение с плоским корпусом и стандартной шириной, позволяющей экономить пространство, размещая прибор вместе с защищаемой техникой в одной металлической конструкции (шкаф/стойка). 

Напольные корпуса - самый распространённый конструктив, присущий большинству стабилизаторов. Модели малой и средней мощности выполняются в виде моноблоков, промышленные стабилизаторы высокой мощности представляют собой вертикальные шкафы.

Инверторные стабилизаторы ИнСтаб мощностью от 350 до 3500 ВА выпускаются в металлических корпусах, допускающих, в зависимости от необходимости как настенное, так и настольное/напольное расположение прибора. 

Для корпоративного рынка разработаны стоечные исполнения высотой 2U: 1000, 1500, 2500, 3500 ВА.

Корпуса более мощных (от 6 до 20 кВА) однофазных стабилизаторов и стабилизаторов топологии «3 в 1» универсальны и могут устанавливаться как на вертикальную поверхность (напольно), так и в 19-дюймовую конструкцию.

Трехфазные стабилизаторы ИнСтаб имеют либо универсальное исполнение (для моделей 6 - 20 кВа), либо шкафное исполнение (для моделей 30 - 60 кВА). 

Однофазные модульные стабилизаторы серии ИнСтаб+ имеют 19-дюймовый конструктив (высотой от 1U до 4U – в зависимости от модели) с независимыми силовыми модулями. Один силовой модуль имеет высоту:

• для моделей 500 и 1000 ВА – 1U;
  
• для модели 2000 ВА – 2U.

Средства индикации и мониторинга

Современные модели стабилизаторов оснащаются различными средствами индикации, позволяющими отображать и анализировать характеристики прибора. 
Для устройств, используемых в промышленном секторе, важно наличие удаленного мониторинга, позволяющего операторам в режиме реального времени получать данные о состоянии обслуживаемых систем и при необходимости менять настройки оборудования. 

Инверторные стабилизаторы ИнСтаб мощности 350 - 550 ВА имеют световую индикацию, реализованную на базе четырёх светодиодов: норма, перегрузка/перегрев, входное напряжение <90 В, входное напряжение >310 В.

Модели мощностью 1000 - 3500 ВА снабжены ЖК-дисплеем и светодиодной индикацией, которые отражают действующий статус стабилизатора (нома/авария) и значения основных входных и выходных параметров. 

Стабилизаторы ИнСтаб стоечного исполнения мощностью 1000 - 3500 ВА имеют широкий выбор коммуникационных интерфейсов для организации локального и удаленного мониторинга:

• USB порт;
  
• «сухие» контакты (неисправность, авария сети, байпас и др.); 
  
• Ethernet (протоколы: SNMP/Web/Modbus TCP/Telnet/SSH/ и др.);
  
• RS-485 (протоколы: Modbus RTU/ASCII).

Однофазные стабилизаторы мощностей 6 - 20 кВА, линейка устройств «3 в 1» и трехфазные стабилизаторы всех исполнений имеют такие же коммуникационные интерфейсы удалённого/локального доступа с поддержкой вышеуказанных протоколов связи. 
Модульные стабилизаторы серии ИнСтаб+ оснащаются фирменным контроллером «Штиль», позволяющим организовать как локальное (с дисплея контроллера и USB), так и удаленное управление системой.

Особенности эксплуатации

При эксплуатации стабилизаторов следует помнить, что запыленность, воздействие влаги и резкие перепады температур оказывают негативное влияние на срок службы и качество работы изделия. Такую технику не рекомендуется устанавливать в сырых, запылённых помещениях и на улице.

Кроме того, при работе оборудование нагревается, следовательно, вентиляторы не должны иметь преград для свободного функционирования. 

Все инверторные стабилизаторы «Штиль» имеют заявленный срок службы – 10 лет при рабочей температуре от +5 до +40 0С (температура хранения -40 до +40) и относительной влажности воздуха от 0 до 90 % (без конденсата).

Дополнительные параметры

Помимо рассмотренных выше характеристик, при выборе модели стабилизатора следует также уточнить дополнительные параметры устройства:

• время реакции на изменение входного напряжения;
  
• значение КПД;
  
• уровень шума;
  
• способ регулирования входного сигнала.

Для инверторных стабилизаторов ГК Штиль характерны следующие значения указанных выше параметров:

• мгновенная реакция на изменение входного напряжения – 0 мс;
  
• значение КПД – до 97%;
  
• конвекционное, безвентиляторное охлаждение (т.е. абсолютно бесшумная работа) для моделей мощностью от 350 до 550 ВА, модели большей мощности имеют принудительное вентиляторное охлаждение с адаптивной скоростью вращения, управление привязано к температуре;
  
• непрерывное регулирование сетевого напряжения и корректировка входного коэффициента мощности, обеспечивающая синусоидальную форму потребляемого тока.

Инверторные стабилизаторы «Штиль» также обеспечивают бесперебойное питание нагрузки стабилизированным напряжением заданного уровня при кратковременном пропадании напряжения в сети (до 200 мс).