Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием для дома

Как решить проблему с работоспособностью сварочного инвертора?

Падение подачи сети в общей системе не редкость в зимний период года. Если в сети есть данные подачи до 180 вольт, то будет проблематично запустить инвертор в работу. Зажечь электрическую дугу будет сложно, а если вы еще используете электроды диаметром свыше 3 мм, то для аппарата нужна рабочая сеть напряжения, не менее 220 Вольт. В противном случае качество шва будет отвратительным, и вы не сможете добиться желаемого результата работы, тогда вам на помощь придёт монтаж стабилизатора напряжения 220в для сварочного инвертора.

Входящее напряжение со стабилизатором перед сваркой

Входящее напряжение после начала сварки

Эксперты считают, что решить проблему можно будет несколькими путями, которые мы укажем детально.

Если вам позволяют финансы, то не обязательно нужно будет покупать стабилизатор напряжения для сварочного полуавтомата. Достаточно купить трансформаторное устройство и поставить его на входе в бытовую электросеть. Таким образом, вы не только сохраните в целостности ваши приборы, но и добьётесь необходимого режима энергопотребления в доме.
Нельзя подключать сварочный аппарат к стабилизатору напряжения, если он имеет различные функциональные характеристики эксплуатации сети. То есть, есть в продаже устройства для однофазной сети и отдельно устройства для трёхфазной сети.
Правильно определяем основные параметры мощности стабилизатора напряжения для сварочного аппарата инверторного типа. Нет необходимости выбирать устройство, которое рекомендовано по данным сварочного оборудования, то есть, не стоит полагаться на данные коробки, так производитель изначально даёт завышенные цифры в целях общей безопасности эксплуатации инверторного оборудования. Оптимальным выходом из данной ситуации станет замер потребления мощности в рабочем процессе нагрузки сварочного аппарата, то есть под максимальной нагрузкой. Чтобы правильно решить вопрос, какой стабилизатор напряжения выбрать для сварочного инвертора, рекомендуем для «слабеньких» аппаратов использовать данные из расчёта на 3 кВА, а для мощных инверторных устройств оптимальным показателем станет показание прибора из расчёта 8-10 кВА.
Определяем прибор по принципу действия, например, нам нужно решить вопрос моргает свет стабилизатора напряжения для сварочного аппарата. В данном случае нужно помнить, что устройство реагирует только на резкий скачок перепада сетевых данных. В этом ситуации рекомендуемым вариантом станет электронный вариант устройства, который имеет второе рабочее название – инверторный стабилитрон. Во втором случае, рекомендацией станет применение электромеханического стабилизатор, который имеет режим встроенного сервопривода.

Сферы применения электронных стабилизаторов напряжения

Такие преимущества электронных стабилизаторов перед релейными устройствами, как более высокая скорость и точность регулирования напряжения, бесшумность в работе, надежность и длительность ресурса работы, благодаря отсутствию механических элементов коммутации, обеспечивают их широкое применение в домашних условиях для защиты бытовой нагрузки, не имеющей в своем составе электромоторов, например, телевизионной и кухонной техники, а также приборов освещения.

Серьезным ограничением области применения электронных стабилизаторов является отличие формы выходного напряжения от синусоидальной, а также недостаточно высокая точность стабилизации.

Крайне не рекомендуется подключать высокоточное чувствительное оборудование к электронным стабилизаторам. Например, определенные проблемы могут возникнуть при работе c:

устройствами, в составе которых есть электродвигатель (насосами, системами отопления) – выходное напряжение стабилизатора, имеющее неправильную форму кривой, может привести к выходу двигателя из строя;
профессиональным аудио- и видеооборудованием – помехи, создаваемые при ступенчатом переключении, отрицательно скажутся на качестве картинки и звука;
компьютерной техникой – точности, которую дает ступенчатая регулировка напряжения, может оказаться недостаточно.

Таким образом, полностью обеспечить электропитание загородного дома или коттеджа с помощью электронного стабилизатора не получится, поскольку через него нельзя будет запитать часть чувствительного оборудования с электродвигателями, например, насосы системы водоснабжения.

ИНВЕРТОРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Развитие инверторной технологии привело к созданию стабилизирующих устройств принципиально нового вида. Инверторные стабилизаторы являются приборами двойного преобразования.

Принцип работы.

Сетевое напряжение, поступающее на вход стабилизатора, проходит через фильтр, задерживающий высокочастотные помехи и поступает на выпрямитель. Для сглаживания пульсаций, после выпрямителя устанавливается конденсатор большой ёмкости, который одновременно является накопителем энергии.

После этого выпрямленный сигнал поступает на инвертор, являющийся основной частью схемы. После инвертирования постоянного сигнала генерируется переменное синусоидальное напряжение заданной амплитуды.

Основными элементами инвертора являются IGBT – транзисторы, работа которых управляется микропроцессорным контроллером.

Стабилизатор инверторного типа не производит регулирования выходного сигнала в зависимости от уровня входного, он просто создает выходной сигнал требуемого вида и амплитуды.

Инверторные приборы превосходят стабилизаторы другого вида по всем основным техническим характеристикам:

точности стабилизации, обычно не превышающей 1%;
диапазону изменения напряжения на входе;
скорости реагирования на изменение параметров сетевого питания.

Иногда приходится сталкиваться с вопросами такого свойства: сетевой фильтр или стабилизатор напряжения, что лучше? Теперь, ознакомившись с принципами работы и параметрами основных типов стабилизаторов, каждому станет ясно, что такая постановка вопроса совершенно неправомерна.

Сетевой фильтр – это обычно набор нескольких пассивных элементов (конденсаторов и дросселей), служащих для защиты от высокочастотных помех, поступающих из сети.

То есть, сетевой фильтр не производит процесс стабилизации и не защищает оборудование от опасных скачков сетевого напряжения.

* * *

Основные преимущества и недостатки

При сравнении технических характеристик инверторных стабилизаторов напряжения с характеристиками стабилизаторов других типов, хорошо заметно преимущество электронных устройств.

К достоинствам стабилизаторов двойного преобразования можно отнести следующее:

Работа в большом диапазоне сетевых напряжений;
Синусоидальная форма напряжения;
Высокая скорость стабилизации;
Точность выходных параметров;
Полное подавление импульсных помех;
Компактность устройства.

Электронная схема стабилизатора напряжения позволяет ему корректно работать при достаточно большом разбросе величины входного напряжения. Инверторные стабилизаторы напряжения для дома обеспечивают отличные выходные характеристики при колебаниях напряжения на входе в пределах 115-290 вольт. У разных моделей этот показатель может несколько отличаться.

Электронный стабилизатор для дома инверторного типа обеспечивает на выходе практически идеальную синусоиду, в то время как устройства другого типа могут выдавать аппроксимированную (ступенчатую) синусоиду или меандр, что категорически неприемлемо для работы многих устройств.

Поскольку в схеме устройства отсутствуют электромеханические узлы, автоматика инверторного стабилизатора обеспечивает практически мгновенную реакцию на изменения входного напряжения. Это время не превышает нескольких микросекунд и определяется только переходными процессорами в транзисторах.

Применение микроконтроллера с кварцевым генератором позволяет добиться исключительно высоких параметров напряжения и частоты на выходе стабилизатора. Отклонение напряжения от номинальной величины в 220В обычно не превышает 1%, а частоты не более 0,5%.

Индуктивно-ёмкостные фильтры практически полностью подавляют весь спектр импульсных помех, а так же устраняют кратковременные пиковые выбросы напряжения. Благодаря отсутствию мощного силового трансформатора удалось снизить до минимума вес и габариты устройства. От перегрузок стабилизатор защищает входной автоматический выключатель и быстродействующая электронная защита, иногда оснащённая звуковой сигнализацией.

Основными недостатками инверторных стабилизаторов можно считать высокую цену. Кроме того, электронные компоненты нагреваются в процессе работы и требуют воздушного охлаждения. Для этой цели применяются компактные вентиляторы, которые издают небольшой шум, но это трудно назвать существенным недостатком.

Принцип работы

Во время работы инверторного стабилизатора осуществляется два основных процесса:

Преобразование входного переменного тока в постоянный.
Преобразование постоянного тока в переменный.

Первый процесс осуществляет выпрямитель и корректор коэффициента мощности. Другими словами, когда переменный и нестабильный ток входит в стабилизатор, он проходит через фильтр частот и в выпрямителе превращается в постоянный.

Он приобретает практически синусоидальную форму. Плюсом такого преобразования является достижение очень высокого коэффициента мощности. Этот коэффициент равняется почти единице. Далее этот ток накапливается в конденсаторах. Их еще называют вторичным источником энергии.

После этого постоянный ток продолжает движение к инвертору, который уже делает ток переменным и синусоидальным. Этот инвертор работает таким образом, что переменный ток получает частоту, равную 50-ти герцам, и напряжение, равное 220-ти вольтам.

Примечательным фактом является то, что кварцевый генератор, который является составной частью инвертора, делает это преобразование с очень высокой степенью точности. Конечно, работой каждой составной части стабилизатора, который относится к инверторному типу, управляет микроконтроллер.

Именно благодаря использованию инверторов и осуществлению двух процессов преобразования тока этот стабилизатор называют инверторным или же стабилизатором двойного преобразования.

Свойства электронного стабилизатора

Автоматический стабилизатор напряжения с двойным преобразованием обладает высоким потенциалом, эффективность процесса выравнивания тока заключается в отсутствии реле и других подвижных компонентов. Важным элементом конструкции является конденсатор, в задачу которого входит нивелирование перепадов силы входящего тока. Двойной преобразователь не позволяет изменяться выходному электропитанию от перепада в электрической сети.

В процессе сборки стабилизатора напряжения своими руками следует учесть рабочий процесс бытового устройства при входном возбуждении 130 V. Логическая величина фиксируется компенсаторами прибора, открытый транзистор VT 4 включает сигнальный светодиод, свидетельствующий о том, что стабилизатор не выполняет свою задачу из-за отсутствия нагрузки.

Когда сила тока колеблется в пределах 130−150 В, характеристики инверторного стабилизатора напряжения штиль падает, система открывает транзистор VT 5, включает второй сигнальный светодиод, оптосимистор U1.2 и симистор VS2. Рабочая нагрузка передается на обмотку верхнего вывода трансформатора T 2.

Инверторные стабилизаторы напряжения для газовых котлов

Инверторные стабилизаторы напряжения имеют свои особенности.

Устройство

Верное название этого вида устройств: стабилизаторы двойного преобразования. Первое преобразование — переменный ток в постоянный.

Второе: постоянный в переменный — из-за чего и возникло ещё одно наименование: инверторный стабилизатор.

На первом этапе трансформации нестабильный ток из сети поступает в выпрямитель и мощностной корректор устройства, где фильтруется и стабилизируется, после чего скапливается на пластинах большого числа конденсаторов.

Для стабильной и долгой работы котла нужен переменный ток с точной синусоидальной характеристикой — чем равномернее перепады от минимума к максимуму тока, тем лучше для дорогостоящего электрооснащения котла.

Идеальную синусоиду этот тип стабилизаторов даёт за счёт использования инвертора.

Заряд с конденсаторов (уже в виде постоянного тока) после первого этапа преобразования переходит сюда, где снова трансформируется — обратно в переменный ток с постоянной частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

Такая точность обеспечивается благодаря использованию кварцевого генератора. После двух этапов стабильный переменный ток с чёткими синусоидальными перепадами подаётся для питания отопительного котла.

Важно! Производитель может отказать в гарантийном ремонте котла, если электропитание подавалось к последнему напрямую — без использования стабилизатора

Характеристики

Мощность — основной показатель, от которого зависит эффективность работы стабилизатора. Чем больше электроэнергии потребляет газовый котёл, тем выше требуется уровень мощности стабилизирующей системы. На рынке представлены модели от 0,5 до 3,5 кВт.
Скорость реагирования. Подразумевается реакция на изменение уровня напряжения в сети. Чем быстрее устройство распознает скачок, тем меньше искривиться ток. Поскольку в инверторных стабилизаторах скорость реагирования мгновенная и ток проходит два этапа преобразования, котёл полностью защищён от перепадов напряжения.
Уровни защиты. Все стабилизирующие системы двойного преобразования защищены от короткого замыкания, неправильного подключения (неверной полярности) и переразряда батареи АКБ.
Вес. Тяжёлые изделия лучше не крепить к стене, поскольку они вряд ли выдержат падение с неё в случае плохого монтажа. Для этого стабилизирующие системы специально выпускают с ножками для горизонтальной установки.

Фото 1. Инверторный стабилизатор напряжения от производителя Штиль. Прибор достаточно большого размера, обычно устанавливается на пол.

Граница регулирования. От этой характеристики зависит градация мощности, необходимой для поддержания стабильной работы котла.

Внимание! Мощные стабилизаторы (на 2,5—3,5 кВт) нельзя использовать совместно с малыми котлами, поскольку нижние границы регулирования первых будут превышать необходимое значение мощности у котлов

Преимущества и недостатки

Единственный минус, присущий этому виду стабилизаторов — высокая стоимость, доходящая до цены среднего котла: около 50 000 рублей за крупный и мощный выпрямитель напряжения.

Но преимущества, которые получает домовладелец с приобретением этого изделия, перекрывают этот единственный, но порой существенный недостаток:

Мгновенная реакция на колебания напряжения. Она не может быть равна 0 мс, но в данных моделях близка к таковому значению — 5—6 мс.
На выходе сигнал имеет форму идеальной синусоиды, что значительно продлевает срок службы отопительного котла, а сама стабилизация происходит постоянно благодаря двойной трансформации тока.
На входе напряжение может быть как и относительно низкое — 90—100 В, так и высокое — 220—310 В. На выходе сигнал получается равномерного уровня напряжения, необходимого для конкретной модели котла (домовладелец сам регулирует это значение).
При соблюдении условий эксплуатации стабилизатор может служить 10—15 лет, что соответствует среднему сроку службы у отопительного котла.

Критерии выбора

При выборе модели инверторного стабилизатора напряжения надо руководствоваться следующими критериями, это:

мощность;
тип стабилизатора;
габариты и тип установки.

Мощность

Перед приобретением ИС нужно произвести точный расчёт пиковой нагрузки, когда будет включено максимальное количество приборов. Для этого суммируют мощности потребителей и добавляют 15-20% к общему результату. Это будет мощность нужного инверторного стабилизатора.

Тип стабилизатора

ИС бывают трёх типов: это автономные инверторы, приборы с прямоугольным сигналом, стабилизаторы с синусоидальным сигналом. Автономные ИС устанавливают между общедомовой сетью и аккумулятором, что обеспечивает бесперебойное питание потребителей всего дома.

ИС с прямоугольным сигналом используются только для питания приборов освещения. Инверторные стабилизаторы с синусоидальным сигналом поставляют идеально чистый переменный ток. Именно такие приборы пользуются повышенным спросом.

КПД

Коэффициент полезного действия у всех ИС примерно одинаковый – около 90%. Это оптимальный показатель, присущий только стабилизаторам инверторного типа. У качественных приборов КПД равен 98%.

Габариты и тип установки

Габариты бытовых инверторных стабилизаторов обычно не превышают размеров 500х400х300 мм. ИС не занимает много места, поэтому его установка не вызывает никаких сложностей. Практически все бытовые ИС выпускаются в напольном варианте. При установке надо соблюдать одно правило: прибор не должен загромождаться посторонними предметами, и на него ничего нельзя ставить.

Контрольные и защитные системы

Приборы брендовых марок практически все оснащены системами контроля и защиты от перегрева. Внутренний датчик температуры при превышении допустимого уровня нагрева стабилизатора подаёт сигнал на автоматическое отключение ИС. При остывании прибор снова включается в работу.