Náhle a výrazné výkyvy striedavého napätia v sieti vedú k nestabilnej prevádzke elektronických zariadení a elektrických domácich spotrebičov. V extrémnych prípadoch môžu takéto prepätia spôsobiť poruchu a zlyhanie elektroniky. V tomto prípade je nevyhnutné použitie stabilizátorov napájacieho napätia. Používatelia si čoraz častejšie vyberajú invertorové stabilizátory napätia pre domácnosť.
Prehľad stabilizátorov napätia
Stabilizátory sieťového napätia striedavého prúdu sa historicky vyvíjali pomocou rôznych konštrukcií obvodov. V súčasnosti existuje niekoľko typov stabilizátorov:
- stabilizátory napätia relé;
- elektromechanické servo stabilizátory;
- elektronický tyristor alebo triakstabilizátory;
- regulátory napätia meniča.
Výstupné napätie stabilizátorov relé sa mení v krokoch prepínaním vinutí sieťového transformátora kontaktmi výkonných elektromagnetických relé. Presnosť stabilizácie je určená počtom spínaných vinutí. Takýchto vinutí môže byť od 5 do 10. Pri prepínaní z jedného vinutia na susedné zmení výstupné napätie svoju hodnotu približne o (15-20) V.
V elektromechanických stabilizátoroch pohybuje jednosmerný servopohon grafitovou kefou zberača prúdu pozdĺž závitov vinutia autotransformátora. Hodnota riadiaceho signálu závisí od rozdielu medzi vstupným napätím a referenčným napätím zodpovedajúcim 220 V. Po odstránení rozdielu prejde riadiace zariadenie servomotora do režimu sledovania.
V elektronických stabilizátoroch je spínanie vinutí transformátora používané aktuátormi riadené ovládačom.
Spínacia jednotka je vyrobená na polovodičových triakoch alebo tyristoroch. Činnosť ovládača je určená softvérom nainštalovaným vo výrobe produktu.
Princíp činnosti invertorového stabilizátora
Fungovanie stabilizátora napätia meniča je založené na princípe dvojitej konverzie. Najprv sa vstupné striedavé napätie prevedie na jednosmerné a potom sa vykoná inverzná konverzia. Zabezpečenie stabilného výstupu zariadeniastriedavé napätie 220 V zabezpečuje elektronika stabilizátorov napätia meniča.
Nemá objemné napájacie transformátory. Zloženie stabilizátorov zahŕňa nasledujúce elektronické komponenty:
- filter LC vstupnej siete;
- polovodičový diódový celovlnový usmerňovač;
- zariadenie na korekciu účinníka;
- blok úložných kondenzátorov;
- konvertor meniča;
- oscilátor s kremennými hodinami so stabilnou frekvenciou;
- vysokopriepustný výstupný filter;
- mikroprocesorový radič.
Pasívny vstupný sieťový filter sa používa na elimináciu vysokofrekvenčného rušenia a vyrovnávanie krátkych rázov sieťového napätia. Usmerňovač premieňa striedavé napätie na jednosmerné, ktorého časť elektrickej energie je uložená v bloku vysokokapacitných elektrolytických kondenzátorov. Sú záložným zdrojom, ktorý prichádza do prevádzky pri výpadkoch sieťového napätia alebo pri jeho krátkodobom odstavení.
Úlohou korektora je normalizovať výkon odoberaný zo siete, čím sa zabráni preťaženiu stabilizátora počas jeho činnosti. Invertor-konvertor obnovuje striedavé napätie z jednosmerného prúdu. Vďaka účasti kremenného oscilátora na jeho činnosti má výstupné napätie podobu čistej sínusoidy s frekvenciou 50 Hz s chybou nepresahujúcou 0,5 %.
Radič riadi činnosť obvodov stabilizácie výstupného napätia a vyhodnocuje stav jednotlivých blokovzariadenia s vydávaním výsledkov na zobrazovacie prvky. Vydáva príkazy na automatické vypnutie činnosti stabilizátora v prípade, že hodnota vstupného napätia prekročí regulačný rozsah určený technickými charakteristikami.
Špecifikácie stabilizátorov
Pri výbere stabilizátora striedavého napätia domácej siete je potrebné venovať veľkú pozornosť jeho hlavným technickým charakteristikám, medzi ktoré patria:
- maximálny povolený záťažový výkon, ktorý môže stabilizátor poskytnúť pri zachovaní parametrov kvality sieťového napätia;
- prípustné kolísanie sieťového napätia, pri ktorom si napätie na výstupe stabilizátora zachováva svoju hodnotu s prihliadnutím na požiadavky noriem kvality;
- rýchlosť vyrovnávania, ktorá určuje čas odozvy regulátora na krátkodobé rýchlo sa meniace zmeny sieťového napätia, aby sa výstupné napätie udržalo nezmenené;
- tvar výstupného signálu, ideálne približujúci sa k sínusoide;
- presnosť parametrov stabilizovaného napätia;
- stupeň ochrany, ktorý určuje schopnosť stabilizátora fungovať v podmienkach extrémnych teplôt a vysokej relatívnej vlhkosti;
- faktor tvaru, ktorý určuje rozmery stabilizátora;
- Úroveň rušenia vytváraného zariadením s okolitým zariadením.
Dodatočným faktorom ovplyvňujúcim výber stabilizátora môže byť prítomnosť prvkov vizuálnej indikácie a signalizácie.
Mal by užívateľa plne informovať o hodnotách vstupných a stabilizovaných parametrov a varovať pred vznikom kritických situácií.
Funkcie invertorových stabilizátorov
Neprítomnosť objemných feromagnetických transformátorov so zložitou štruktúrou vinutia značne uľahčila návrh. Stabilizátory napätia invertorov neobsahujú pohyblivé časti servopohonov, čo si nevyžaduje ich pravidelnú údržbu počas prevádzky a činnosť stabilizátorov je takmer tichá. Ako výkonové prvky sa používajú polovodičové prvky IGBT alebo MOSFET vyrábané modernými technológiami.
Použitie generátorov quartzových hodín vám umožňuje získať výstupné striedavé napätie, ktorého tvar sa blíži čistému sínusu. Obvodové riešenia umožňujú korigovať neideálny tvar vstupného sieťového napätia. Všetky funkcie sú riadené mikrokontrolérom.
Výkon invertorového stabilizátora
Schéma a technické riešenia implementované v invertorových stabilizátoroch napätia umožňujú vyrábať hotové výrobky, ktorých výkon sa výrazne líši od ostatných typov stabilizátorov k lepšiemu. Poprední domáci a zahraniční výrobcovia vytvárajú produktové rady určené pre rôzne úrovne výkonu spotrebiteľov. Začínajú od 300 VA. 10 kW (kVA) invertorový regulátor napätia nie je posledný v tejto sérii.
Pokiaľ ide o ostatné ukazovatele. Stabilizátory napätia meniča s dvojitou konverziou udržujú na výstupe stabilizované napätie 220 V s odchýlkou najviac 1 % pri zmenách sieťového napätia v rozsahu 90-310 V. Chyba čítania frekvencie nepresahuje 0,5 %. Rýchlosť stabilizácie je na úrovni 10 ms, čo umožní použitie presných meracích prístrojov ako záťaže. V tomto prípade sa vykoná úplné potlačenie impulzného šumu.
Záver
Stabilizátory napätia invertorov postupne dobývajú trh sieťových stabilizátorov. Po prečítaní materiálov článku čitatelia pochopia, že je to zaslúžené. Technické a obvodové riešenia používané v takýchto produktoch umožňujú dosiahnuť výkon, ktorý je pre iné typy stabilizátorov nedosiahnuteľný. Ich postupne klesajúca cena ospravedlňuje výhody, ktoré používatelia takýchto zariadení získajú po ich kúpe.
