Вдома, у транспорті та на роботі доводиться часто стикатися з пристроями, які видають електроенергію у вигляді змінного струму з синусоїдальною напругою 220 В. До них відносяться всілякі дизельні, бензинові та газові генератори, джерела безперебійного живлення (ДБЖ), інвертори постійного струму в змінний. Якість одержуваної при цьому енергії безпосередньо залежить від відповідності їх номінальної потужності фактичним навантаженням, а також від відсутності різного виду спотворень і гармонік напруги, а точніше форми останнього на виході приладу.

Трохи теорії про струм і синусоїди

Одним із суттєвих параметрів нормальної роботи будь-якого генератора є форма вихідної напруги. Найчастіше вона буває у вигляді:

• Модифікованої синусоїди, або квазісинусоїди, що представляє ступінчасту різнополярну криву. Характерна для звичайних недорогих генераторних установок. Використання таких пристроїв для холодильників, газових котлів, кондиціонерів та іншої побутової техніки з чутливою електронікою може призвести до їх поломки. Спочатку це виявиться у втраті потужності, а потім призведе до перегріву та пошкодження обмотки.
• Чистої або правильної синусоїди. Це така форма вихідної напруги, яка практично не відрізняється від міської мережі змінного струму. При якісному перекладі квазісинусоїди в чисту отримують практично ідеальну, навіть більш правильну синусоїду, ніж у централізованій мережі. Це пояснюється тим, що при живленні від останньої можливі спотворення за рахунок недосконалих ЛЕП та великої кількості споживачів.

Для отримання графічного зображення використовують спеціальні прилади осцилографи, які відображають криву напруги з усіма її вадами, провалами та обривами, здатними впливати на роботу електротехніки.

Прилади, що особливо потребують стабільної напруги

Пристрої, що особливо страждають від нестабільної подачі струму:

• Медичне та лабораторне обладнання. Наприклад, системи життєзабезпечення або високочутливий рН-метр.
• Побутова техніка, в тому числі комп'ютери, модеми, пральні та посудомийні машини.
• Усілякі гаджети також дуже бояться стрибків напруги. У цьому плані можна виділити смартфони, для яких перепади вольтажу при зарядці можуть виявитися фатальними.
• Системи опалення, особливо котли. Один невеликий стрибок — і можна залишитися взимку без тепла.

Ремонт техніки — справа дорога і часто вимагає дефіцитних деталей. Тому краще відразу вибирати генератор стабільної напруги або, якщо у вас вже є установка з модифікованою синусоїдою, спробувати підібрати до нього оптимальний стабілізуючий пристрій. Це і буде відповідь на питання, як вирівняти синусоїду генератора, наприклад, перетворити її на графіку осцилографа з квадратної або переривчастої на плавну криву.

Генератор зі стабілізатором напруги

Потреба у стабілізації напруги від генераторів виникла в Україні в епоху віялових відключень, потім із вирівнюванням ситуації на енергетичному ринку стали затребуваними системи автономного опалення, у тому числі й котлів із приводними елементами, насосами та електронним керуванням. Однак для їх нормального та довготривалого функціонування були потрібні більш просунуті джерела безперебійного живлення та генератори, що дають на виході чисту синусоїду. Що ж робити, якщо у вас вже є установка з модифікованою, а не чистою синусоїдою, чи бюджету немає на більш дорогу модель з ідеальними параметрами струму? Як вирівняти синусоїду після генератора у цьому випадку? Залишається лише один вихід — випрямити її за допомогою допоміжних пристроїв.

Спочатку з цією метою намагалися використовувати перетворення прямокутної напруги за допомогою фільтра Отто, але він виявився не зовсім універсальним. Його налаштування досить складне і може бути використане тільки під конкретний двигун.

Більш універсальним рішенням стало використання надійного ферорезонансного стабілізатора, що швидко налаштовується, розрахованого на розширений діапазон напруг. Його мінус виявився в тому, що він розрахований на низьку потужність та створює високий рівень шуму. Приклад тому шум стабілізаторів для лампових телевізорів. Тому їм на заміну прийшли стабілізатори із РТР (резонансним тиристорним регулятором).

При вимушених екстрених відключеннях електроенергії потреба в генераторах різко зросла, причому обзавестися новим альтернативним джерелом живлення може не кожен індивідуальний і навіть комерційний користувач. Тому питання, як вирівняти синусоїду, набув особливої актуальності.

Навіщо потрібен стабілізатор напруги для генератора?

Бюджетні бензогенератори без стабілізації струмових параметрів можна використовувати для короткочасних активних та ємнісних навантажень, наприклад, для приладів з нагрівальними елементами та імпульсними джерелами живлення.

Стабілізатори напруги здатні вирішити цілу низку завдань:

• Запобігти подачі на споживача некоректної напруги, здатної завдати непоправної шкоди приладам, чутливим до стрибків. До речі, іноді навіть дорогі генератори можуть видати на прилад напругу 300, так що стабілізатор після них буде доречний у будь-якому випадку. Встановлюються моделі, що коректують.
• Прибрати частий запуск генераторних установок з АВР (автоматичним введенням резервного живлення). Зазвичай АВР спрацьовує при порогових змінах напруги нижче 175 і вище 250 В. Якщо в мережі спостерігаються стрибки напруги нижче або вище цих значень, то альтернативне джерело енергії запускатиметься автоматично. При частих включеннях спостерігатиметься підвищена витрата палива, та й сам ресурс установки швидко вичерпається. Тим більше це недоцільно, якщо до неї підключена техніка, яка може працювати і за низького вольтажу — комп'ютери, телевізори та ін. Коригування мережної напруги забезпечується установкою стабілізатора між введенням централізованого електропостачання та АВР.
• Спрацювання АВР при короткочасному обриві в мережі — навіть на частки секунди. Це може призвести до швидкого зношування самого генераторного пристрою. Доцільно встановлювати перед ним (між АВР та введенням основної мережі) інверторний стабілізатор, який діятиме як накопичувач енергії. Це забезпечить безперебійну подачу живлення при обривах у мережі 200 мс.

Для більшості генераторів характерні зміни вихідної напруги за величиною та формою. Вирішити першу проблему може практично будь-який сучасний стабілізатор. Перетворення модифікованої форми на чисту синусоїду — це функція лише інверторної моделі. Вона здатна через свої технічні особливості очистити напругу від спотворень і зробити його практично ідеальним за формою.

Які стабілізатори краще підходять для зв'язування з генератором?

Найпоширенішими є чотири типи стабілізуючих девайсів:

• Релейні.
• Електромеханічні, або сервопривідні.
• Напівпровідникові, до яких відносять тиристорні та симісторні моделі.
• Інверторні.

Для всіх форм підключення стабілізатора до генератора (перед або після нього, з АВР і без) найбільш оптимальним є використання інверторних моделей. На користь цього вказують такі моменти:

• Тільки вони можуть працювати, якщо в мережі частота напруги змінюється в межах від 48 до 52 Гц.
• Тільки вони здатні очистити синусоїду та зробити її правильною.
• Здатні працювати при коливанні напруги до 14% від номінального в обидві сторони (підвищення або зниження).
• У їх конструкції немає трансформатора, що виключає його зворотний вплив на генеруючий пристрій.
• Швидкодія та точність стабілізації струму із забезпеченням його номінальних значень та правильної синусоїдальної форми, тобто, максимальної якості енергії, що подається.
• Висока ефективність.

Всі інші типи стабілізаторів здатні лише підтримувати номінальні показники, але не усувають спотворення, а бюджетні релейні та електронні моделі просто не будуть працювати при підключенні після генератора, хоча їх можна додавати до мережі перед ним, тобто, між АВР та основним введенням централізованого електропостачання.

Як розрахувати необхідну потужність стабілізатора напруги?

Теоретично вихідну потужність стабілізатора (Р_стаб) незалежно від способу підключення можна розрахувати виходячи з максимальної потужності навантаження Р_нагр за формулою Р_стаб = Р_нагр х 1.3, тобто, потужність приладу повинна бути на 30% більшою за максимальне навантаження. Останню можна визначити, як номінальне значення вихідної потужності генератора або як суму потужностей усіх запитаних від нього споживачів електроенергії.

При цьому другий спосіб дозволить уникнути недовантаження стабілізатора у разі обмеженої кількості підключених до нього приладів, а, отже, і переплати за більш продуктивний пристрій. Однак, якщо потрібно навантаження більшої потужності, то стабілізатор доведеться замінити. У цьому суттєвий мінус другого способу розрахунку.

У нашому каталозі ви знайдете різні варіанти генераторних джерел енергії, а також стабілізуючі девайси, АВР та інші вироби для забезпечення альтернативного енергопостачання.