Конструктивные особенности и принцип действия стабилизатора

0
522

Применение электроприборов привело к использованию различной вспомогательной техники, отвечающей за их работу. Таким выступает стабилизатор. Данный агрегат отличается конструкцией, способной принять напряжение и передать его потребителям. На входе модель получает ток несоответствующих характеристик, а на выходе его удается стабилизировать, что позволяет снабдить устройства устойчивой энергией без скачкообразных изменений напряжения. Принцип действия довольно прост, но это не дает ответа на вопрос о том, для чего требуется подобное устройство.

Модели, работающие с постоянным напряжением, применяют в случае, когда заданные характеристики электричества не отвечают требованиям оборудования, подключенного к устройству. Во время движения по поддерживающему устройству, энергия конвертируется под потребности потребителя, снижая или повышая напряжение. Устройство можно составить таким образом, чтобы энергия на выходе обладала полярностью, обратной той, которая была на входе.

Параллельный стабилизатор

Механизм, который отличается расположением контролирующего блока параллельно напряженной цели, оснащается стабилитронами. Они бывают двух типов:

  • полупроводниковыми;
  • газоразрядными.

Этот элемент пропускает ток, который превалирует над током в RL в 3-10 раз. По этой причине устройством пользуются в целях выровнять напряжение в случае с механизмами, требующими невысокий уровень энергии. Часто изделие является одним из узлов сложных преобразователей электричества.

Линейный стабилизатор

Устройства данного типа называют делителями. Отличительная черта агрегата заключается в том, что он работает при нестабильном токе. Но выходное напряжение отличается выровненными показателями. В основе работы устройства лежит перманентная конвертация сопротивления, благодаря чему выходные характеристики получаются стабильными.

Говоря о преимуществах применения оборудования, нужно отметить:

  • Простоту в конструкционно плане;
  • В ходе выполнения работ в штатном режиме помехи исключены.

Но устройство также имеет и некоторые недостатки. Так агрегат обладает невысоким КПД, что особенно заметно, если разница между входом и выходом значительная. В процессе работы образуется значительный объем тепловой энергии, что связано с процессом преобразований. По этой причине требуется дополнительно использовать блок управления, монтируемого на радиатор.

Последовательный стабилизатор

Разобраться в нюансах работы устройства можно благодаря изучению его чертежа. Как можно заметить, он включает в себя два компонента:

  • Стабилизирующее устройство со стабилитроном;
  • Транзистор биполярного класса, обеспечивающий приращение тока.

Последний также называют повторителем эмиттерного типа. Для вычисления напряжения используется формула — Uout = Uz — Ube. Uz. Разберемся с переменными, входящими в состав формулы. Так Uz выступает напряжением, которое поддерживается с помощью стабилитрона. Значение данного показателя не имеет отношения к току, который проходит по устройству. Переменная Ube показывает различия между входящим и исходящим вольтажом. Эта разница определяется тем, какой компонент используется. Так для германия показатель составляет 0,25 В, в то время как у кремния он увеличивается до 0,6 В.

Читайте также:  Подключение вызывной панели к видеодомофону

Во время движения по трехслойному транзистору энергия, получаемая на выходе, повышается. При применении единственного транзистора удовлетворить требования потребителей удается не всегда, поэтому приходится пользоваться вспомогательными устройствами с целью получить энергию требуемых параметров.

Компенсационный стабилизатор

Подобные устройства отличаются применением обратной связи. Во время преобразования энергии ток на выходе будет соразмерным тому, который указан в требованиях. Разница между значениями напряжения нужна для импульса, поступающего на устройство, отслеживающее вольтаж. Резистор теряет часть напряжения, которое необходимо для сравнения со значением Uz. Разница между величинами подается усилителю, после чего направляется на управляющий транзистор.

Импульсный стабилизатор

Если энергия отличается нестабильными характеристиками, то подать ее на устройство можно в виде коротких импульсов. Для построения подобного стабилизатора потребуется включить накопитель, в качестве которого можно взять индуктивную катушку. Накопленный заряд транспортируется к нагрузке, приобретая в процессе новые показатели. Агрегаты данного типа представлены двумя способами действия:

  • Регулировкой длины импульсов;
  • Посредством соотношения выходящего напряжения при максимальных и минимальных характеристиках.

В зависимости от того, какая из схем используется, устройство способно выполнить преобразование напряжения до оптимальных показателей. Поэтому устройства бывают:

  • Понижающими;
  • Повышающими;
  • Инвертирующими.

Среди преимуществ агрегата стоит отметить невысокий уровень потерь в ходе преобразования электричества. Минусы также присутствуют и заключаются в помехах на выходе.

Переменные стабилизаторы

Такое устройство используется для того, чтобы сохранять указанные значения выходной энергии, которая зависит от характеристик входного тока. Для описания выходного тока используется синусоида, которая сохраняется даже при скачках. Устройства данного типа бывают накопительными и корректирующими.

Существуют и накопительные агрегаты, особенность которых в том, что они вначале аккумулируют электричество, поступающее от источника. После этого происходит повторная генерация, при которой напряжение становится стабильным, и энергию направляют потребителям.

Устройства типа «двигатель – генератор»

Особенность работы оборудования состоит в том, чтобы произвести трансформацию тока, в которой задействован электрический мотор. В дальнейшем генератором заново преобразовывается энергия, но полученный ток уже будет обладать требуемыми параметрами.

В состав такого оборудования входит механизм, называемый маховиком. Устройство выполняет функцию накопителя, а также отвечает за стабилизацию энергии на выходе. Механизм отличается жесткой фиксацией и сопряжен с мотором и генератором. Изделие имеет массивные размеры, а также демонстрирует повышенную инерцию. Все это приводит к сохранению скорости, определяемой фазной частотой. Вращается маховик с практически стабильной скоростью, поэтому и энергия приобретает устойчивые характеристики даже в случае со значительными скачкообразными перепадами.

Для того, чтобы подобное устройство демонстрировало высокую производительность, его следует использовать вместе с трехфазным напряжением. Изделие можно встретить на объектах стратегического назначения. Первоначально такие стабилизаторы применялись в ранних ЭВМ.

Феррорезонансный стабилизатор

В состав агрегата входят:

  • Катушки индукции (с насыщенным и ненасыщенным сердечником);
  • Конденсаторный элемент.

Первая катушка отличается постоянными рабочими характеристиками, поэтому посредством методики подбора рабочих показателей можно настроить вторую катушку (с ненасыщенным сердечником), что в итоге приведет к стабилизации энергии.

Читайте также:  Как правильно выбрать генератор

По своим особенностям оборудование можно сравнить с качелями, которые довольно сложно остановить при развитии механизмом высоких скоростей. Так как колебательные действия представляют собой инерционный процесс, то прикладывать дополнительную энергию при наборе скорости не требуется. В результате в процессе эксплуатации такого агрегата возможны значительные провалы. Частота не поддается изменению, так как изделие обладает собственными устойчивыми показателями. Пик популярности подобных стабилизаторов приходится на советский период. Они применялись для того, чтобы обеспечить питание для ТВ.

Инверторный стабилизатор

Такое устройство дополняется:

  • Конденсаторами;
  • Контроллером;
  • Преобразователем;
  • Выпрямителем;
  • Входными фильтрами.

В основе работы оборудования лежат два технологических процесса. Первый заключается в том, чтобы полученную энергию трансформировать в постоянный ток, для чего энергию нужно пропустить сквозь выпрямитель. После этого заряд аккумулируется конденсаторами. После этого происходит преобразование до переменного тока, который и поступает на выход. Конденсаторный элемент направляет энергию на инвертор, где происходит задание устойчивых параметров. Устройство обладает высоким показателем КПД, что делает его востребованным. Используют инверторные модели для производства медицинского оснащения.

ИБП

В конструкционном плане такое изделие полностью повторяет особенности инверторных аналогов. Различия начинаются только в том, что аккумуляция заряда имеет место не в конденсаторном элементе, а в отдельной батарее, после прохождения через которую характеристики подстраиваются под идеальные.

Сегодня применение подобных устройств связано с питанием ПК, так как агрегат не только придает энергии устойчивые показатели, но и позволяет исключить перебои в работе потребителей в случае отключения электропитания. При обрыве линии энергия, которая сохраняется в аккумуляторных батареях, будет использована для штатного отключения потребителей без перегрузок. Поэтому ИБП позволяет правильно сохранить информацию и исключить повреждение комплектующих ПК.

Корректирующий стабилизатор

Данная категория устройств представлена оборудованием, которое меняет свои первоначальные показатели путем использования вспомогательного потенциала. Последнего и было недостаточно для того, чтобы получить заданные характеристики, требуемые для работы потребителей

Ферромагнитный стабилизатор

Устройства данной категории также называют электромагнитными. Разница между ферромагнитным и феррорезонансным заключается в том, что первом нет конденсаторного элемента, а также сниженных эксплуатационных показателях.

Стабилизаторы электродинамического и электромеханического типа

Обе разновидности обладают соотносимыми особенностями и строением и выполняют роль вольтодобавочных устройств. Они отличаются тем, что для трансформации требуется переместить узел, который получает входную энергию, с помощью обмотки трансформатора. Результатом выполнения этой последовательности становится получение заданных параметров, которые и требовались для подачи энергии на потребителей.

Электромеханический тип оснащается специальными щетками, дополняющими выравниватель. Устройства часто приходят в негодность по причине активной эксплуатации, что приводит к снижению производительности. Для повышения долговечности подвижных компонентов в электродинамических стабилизаторах устанавливают ролики. Данные разновидности оборудования являются единственными, которые обеспечивают конвертацию энергии, а также создают синусоиду из тока. Так выходные показатели остаются стабильными, а разница от эталонного значения ниже 3 процентов. Данный тип стабилизаторов идеально подходит для снабжения бытового или промышленного оборудования. Достоинства агрегата многочисленные:

  • Обладает широким спектром напряжения на входе;
  • Устойчивость перед помехами приближена к идеальной;
  • Способен выдерживать кратковременные перегрузки;
  • Демонстрирует нулевые помехи на выходе;
  • Звук отсутствует вне перегрузок.
Читайте также:  Инструкция по созданию ветрогенератора своими руками

Существует и несколько минусов и ограничений:

  • Невозможно пользоваться при низких температурах;
  • Недостаточная скорость выравнивания энергии.

Стоит дополнить, что электродинамические агрегаты могут выдерживать перегрузки значительно дольше, чем их электромеханические аналоги.

Релейный стабилизатор

Устройство работает по схеме, которая заложена в другие преобразователи автоматического типа. В нем реализована возможность настроить ступени благодаря включению-отключению обмотки, что осуществляется при помощи реле.  В итоге повысить или снизить напряжение на выходе удается путем параллельного процесса увеличения или уменьшения на входе. Изменение выходного тока происходит в диапазоне ступени. К примеру, есть ограничения в пределах 215-220В. Значит, изменение энергии будет происходить в этом диапазоне, хотя на входе значения могут достигать и 230В. Шаг будет зависеть от числа обмоток. Если их будет много, то и рамки будут меньше, но и выходной ток будет ровнее.

К преимуществам применения релейного оборудования стоит отнести:

  • Компактность;
  • Скорость преобразований;
  • Широкий рабочий диапазон;
  • Температурные рамки в пределах -20 до +40;
  • Незначительную восприимчивость;
  • Работоспособность под нагрузками;
  • Низкий уровень шума.

Недостатками можно назвать то, что стабилизировать ток удается ступенчато, а не плавно, что сказывается на стабильности приборов освещения. Показатели скорости определяются точностью входного напряжения. От того, насколько точным будет вольтаж, зависит снижение временных затрат на стабилизацию.

Электронный стабилизатор

Благодаря устройству удается трансформировать энергию с непостоянными характеристиками. Электронное оборудование напоминает релейные преобразователи. Различия между этими аналогами состоят в том, как изменяются трансформаторные обмотки во время работы. Электронное устройство предполагает смену с помощью тиристоров, в то время как релейные модели использовали одноимённые модули.

Электронный прибор не имеет механических элементов, что приводит к увеличению длительности эксплуатации. Отметить нужно и доступную стоимость, что делает данный вариант наилучшим решением. Прочие особенности работы, как и недостатки, совпадают с релейными аналогами.

Гибридный стабилизатор

Данная модель только недавно появилась в продаже. По своей конструкции агрегат можно отнести к электромеханическим моделям, но с учетом использования вспомогательных релейных преобразователей. Эти элементы задействуются только в момент, когда электромеханический агрегат не способен сгенерировать 220В выходного напряжения. Такая ситуация наступает в случает крайне низкого или чрезмерно высокого входного тока. Релейные преобразователи начинают работать, когда напряжение выходит за пределы 144-256В, а все остальное время работает только электромеханическое устройство.

Такими стабилизаторами следует оснащать:

  • Частные дома;
  • Офисы;
  • Магазины;
  • Квартиры.

Продолжительность эксплуатации устройства определяется характеристиками, которые задаются входным током. Если наблюдаются скачкообразные изменения, то это может стать причиной поломки агрегата. Справиться с проблемой позволяет соблюдение установленных значений, а также обеспечение бесперебойного питания.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here