Дома, в транспорте и на работе приходится часто сталкиваться с устройствами, которые выдают электроэнергию в виде переменного тока с синусоидальным напряжением 220 В. К ним относятся всевозможные дизельные, бензиновые и газовые генераторы, источники бесперебойного питания (ИБП), инверторы постоянного тока в переменный. Качество получаемой при этом энергии напрямую зависит от соответствия их номинальной мощности фактическим нагрузкам, а также от отсутствия различного вида искажений и гармоник вырабатываемого напряжения, а точнее формы последнего на выходе прибора.

Немного теории о токе и синусоидах

Одним из существенных параметров нормальной работы любого генератора является форма выходного напряжения. Чаще всего оно бывает в виде:

• Модифицированной синусоиды, или квазисинусоиды, представляющей ступенчатую разнополярную кривую. Характерна для обычных недорогих генераторных установок. Использование таких устройств для холодильников, газовых котлов, кондиционеров и другой бытовой техникой с чувствительной электроникой может привести к их поломке. Сначала это проявится в потере мощности, а затем приведет к перегреву и повреждению обмотки.
• Чистой, или правильной синусоиды. Это такая форма выходного напряжения, которая практически не отличается от городской сети переменного тока. При качественном переводе квазисинусоиды в чистую получают практически идеальную, даже более правильную синусоиду, чем в централизованной сети. Это объясняется тем, что при питании от последней возможны искажения за счет несовершенных ЛЭП и большого числа потребителей.

Для получения графического изображения используют специальные приборы осциллографы, которые отображают кривую напряжения со всеми ее изъянами, провалами и обрывами, способными влиять на работу электротехники.

Приборы, особо нуждающиеся в стабильном напряжении

Устройства, которые особенно страдают от нестабильной подачи тока:

• Медицинское и лабораторное оборудование. Например, системы жизнеобеспечения или высокочувствительный рН-метр.
• Бытовая техника, в том числе компьютеры, модемы, стиральные и посудомоечные машины.
• Всевозможные гаджеты также очень боятся скачков напряжения. В этом плане можно выделить смартфоны, для которых перепады вольтажа при зарядке могут оказаться роковыми.
• Системы отопления, особенно котлы. Один небольшой скачок — и можно остаться зимой без тепла.

Ремонт техники — дело дорогостоящее и часто требующее дефицитных деталей. Поэтому лучше сразу выбирать генератор стабильного напряжения или, если у вас уже имеется установка с модифицированной синусоидой, попытаться подобрать к нему оптимальное стабилизирующее устройство. Это и будет ответ на вопрос, как выровнять синусоиду генератора, например, превратить ее на графике осциллографа из квадратной или прерывистой в плавную кривую.

Генератор со стабилизатором напряжения

Потребность в стабилизации напряжения от генераторов возникла в Украине в эпоху веерных отключений, затем с выравниванием ситуации на энергетическом рынке стали востребованными системы автономного отопления, в том числе и котлов с приводными элементами, насосами и электронным управлением. Однако для их нормального и долговременного функционирования потребовались более продвинутые источники бесперебойного питания и генераторы, дающие на выходе чистую синусоиду. Что же делать, если у вас уже есть установка с модифицированной, а не чистой синусоидой, или бюджета нет на более дорогостоящую модель с идеальными параметрами тока? Как выровнять синусоиду после генератора в этом случае? Остается только один выход — выпрямить ее с помощью вспомогательных устройств.

Вначале с этой целью пытались использовать преобразование прямоугольного напряжения с помощью фильтра Отто, но он оказался не совсем универсальным. Его настройка довольна сложна и может быть использована только под конкретный двигатель.

Более универсальным решением стало использование надежного и быстро настраиваемого феррорезонансного стабилизатора, рассчитанного на расширенный диапазон напряжений. Его минус оказался в том, что он рассчитан на низкую мощность и создает высокий уровень шума. Пример тому гул стабилизаторов для ламповых телевизоров. Поэтому им на замену пришли стабилизаторы с РТР (резонансным тиристорным регулятором).

При вынужденных экстренных отключениях электроэнергии потребность в генераторах резко возросла, причем обзавестись новым альтернативным источником питания может не каждый индивидуальный и даже коммерческий пользователь. Поэтому вопрос, как выровнять синусоиду, приобрел особую актуальность.

Зачем нужен стабилизатор напряжения для генератора?

Бюджетные бензогенераторы без стабилизации токовых параметров можно использовать для кратковременных активных и емкостных нагрузок, например, для приборов с нагревательными элементами и импульсными источниками питания.

Стабилизаторы напряжения способны решить целый ряд задач:

• Предотвратить подачу на потребителя некорректного напряжения, способного нанести непоправимый ущерб приборам, чувствительным к скачкам. Кстати, иногда даже дорогостоящие генераторы могут выдать на прибор напряжение 300 В, так что стабилизатор после них будет уместен в любом случае. Устанавливаются корректирующие модели.
• Убрать частый запуск генераторных установок с АВР (автоматическим вводом резервного питания). Обычно АВР срабатывает при пороговых изменениях напряжения ниже 175 и выше 250 В. Если в сети наблюдаются скачки напряжения ниже или выше этих значений, то альтернативный источник энергии будет запускаться автоматически. При частых включениях будет наблюдаться повышенный расход топлива, да и сам ресурс установки быстро исчерпается. Тем более это нецелесообразно, если к ней подключена техника, которая может работать и при низком вольтаже — компьютеры, телевизоры и пр. Корректировка сетевого напряжения обеспечивается установкой стабилизатора между вводом централизованного электроснабжения и АВР.
• Срабатывание АВР при кратковременном обрыве в сети — даже на доли секунды. Это может привести к быстрому износу самого генераторного устройства. Целесообразно устанавливать перед ним (между АВР и вводом основной сети) инверторный стабилизатор, который будет действовать, как накопитель энергии. Это обеспечит бесперебойную подачу питания при обрывах в сети 200 мс.

Для большинства генераторов характерны изменения выходного напряжения по величине и по форме. Решить первую проблему может практически любой современный стабилизатор. Преобразование модифицированной формы в чистую синусоиду — это функция только инверторной модели. Она способна в силу своих технических особенностей очистить напряжение от искажений и сделать его практически идеальным по форме.

Какие стабилизаторы лучше подходят для связки с генератором?

Наиболее распространенными являются четыре типа стабилизирующих девайсов:

• Релейные.
• Электромеханические, или сервоприводные.
• Полупроводниковые, к которым относят тиристорные и симисторные модели.
• Инверторные.

Для всех форм подключения стабилизатора к генератору (перед или после него, с АВР и без) наиболее оптимальным является использование инверторных моделей. В пользу этого говорят такие моменты:

• Только они могут работать, если в сети частота напряжения меняется в пределах от 48 до 52 Гц.
• Только они способны очистить синусоиду и сделать ее правильной.
• Способны работать при колебании сетевого напряжения до 14% от номинального в обе стороны (повышения или понижения).
• В их конструкции нет трансформатора, что исключает его обратное влияние на генерирующее устройство.
• Быстродействие и точность стабилизации тока с обеспечением его номинальных значений и правильной синусоидальной формы, т.е. максимального качества подаваемой энергии.
• Высокая эффективность.

Все другие типы стабилизаторов способны только поддерживать номинальные показатели, но не устраняют искажения, а бюджетные релейные и электронные модели просто не будут работать при подключении после генератора, хотя их можно добавлять в сеть перед ним, т.е. между АВР и основным вводом централизованного электроснабжения.

Как рассчитать требуемую мощность стабилизатора напряжения?

Теоретически выходную мощность стабилизатора (Р_стаб) независимо от способа подключения можно рассчитать исходя из максимальной мощности нагрузки Р_нагр по формуле Р_стаб = Р_нагр х 1.3, т.е. мощность прибора должна быть на 30% больше максимальной нагрузки. Последнюю можно определить, как номинальное значение выходной мощности генератора или как сумму мощностей всех запитанных от него потребителей электроэнергии.

При этом второй способ позволит избежать недогрузки стабилизатора в случае ограниченного количества подключенных к нему приборов, а, следовательно, и переплаты за более производительное устройство. Однако, если понадобится нагрузка большей мощности, то стабилизатор придется заменить. В этом существенный минус второго способа расчета.

В нашем каталоге вы найдете разные варианты генераторных источников энергии, а также стабилизирующие девайсы, АВР и другие изделия для обеспечения альтернативного энергоснабжения.