Застосування стабілізатора напруги – розкіш чи необхідність?

Для того щоб вирішити питання про ступінь важливості використання стабілізаторів напруги, поговоримо спочатку про деякі часті проблеми електропостачання.

У наш час важко уявити своє життя без електрики. Навіть неможливо. У квартирі, заміському будинку, офісі від наявності електроенергії залежить все. На жаль, коли електроенергія стабільно подається до наших будинків і квартир, це ще не означає, що розрахункові параметри електроенергії саме такі, які необхідні для живлення побутової техніки та різних електроприладів, від яких безпосередньо залежить якість нашого життя, а іноді й саме життя.

Неприємно, коли куплена побутова техніка, що нормально працювала, раптом відмовляється працювати через перепади напруги в мережі живлення. На жаль, такі випадки не рідкість. Напруга може різко відрізнятися від стандартних 220 В у випадках, якщо хтось увімкнув у мережу зварювальний апарат, або ще якийсь великий споживач електроенергії (наприклад, глибинний насос). Через наявність на лінії живлення потужного споживача, або не розрахованого на збільшення навантаження кабелю, зношеності розподільного електрообладнання – напруга в мережі може тривалий час бути менше 200 В, що може призвести до виходу з ладу електроприладів. Знижена напруга в мережі здебільшого є основною причиною перегорання обмоток електродвигунів холодильників, насосів, компресорів. При низькій напрузі двигун працює в критичних умовах, через обмотку якоря електродвигуна протікає сила струму більше тієї, на яку він розрахований, і при тривалій роботі відмова електродвигуна тільки питання часу. Низька напруга живлення безпосередньо в кілька разів зменшує термін служби електроприладів. Наприклад, холодильник замість 20-30 років може опрацювати лише 3-5, а далі – заміна компресора з електродвигуном. При підвищенні напруги електроприлади, напевно, вийдуть з ладу, навіть якщо вони тільки підключені до мережі, але не включені в цей момент.
Особливо неприємні поломки електродвигунів насосів опалювальних систем та систем водопостачання у заміських будинках. У холодну пору року це загрожує заміною всієї системи опалення та водопостачання.

Непрямою ознакою неполадок в мережі живлення є часте перегорання ламп розжарювання і миготіння, що помітне людським оком.

Ось у цих випадках для захисту техніки від тривалої зниженої або підвищеної напруги живлення, від різких кидків або провалів і високовольтних імпульсів застосовуються стабілізатори напруги.

Стабілізатор напруги – прилад, функція якого полягає в тому, щоб автоматично з необхідною точністю підтримувати задану напругу (зазвичай 220) на виході при будь-яких коливаннях напруги на вході. Стабілізатор напруги підключається до мережі живлення, в якій напруга може “скакати”, а всі електроприлади, що вимагають захисту, підключаються вже до стабілізатора напруги. Електроприлади, підключені до стабілізатора напруги, надійно захищені від неприємних сюрпризів та отримують електроживлення саме тієї якості, з розрахунку на яку вони були спроектовані та виготовлені. При виході напруги живлення за розрахункові межі (наприклад, менше 150 В або більше 250 В) стабілізатор просто відключить навантаження і включить її тільки після закінчення аварійного стрибка.

Наступне питання, яке постає перед потенційним покупцем стабілізатора напруги – який прилад вибрати? Питання серйозне, оскільки для прийняття рішення необхідно знати, по-перше, точні параметри мережі живлення, тобто наскільки сильні відхилення напруги від номінального значення 220 або 380 В, по-друге, визначити електроприлади, що підлягають захисту, і їх параметри – активну і реактивну потужність , пускові струми, вимоги до точності стабілізації напруги У разі трифазної мережі живлення залежно від наявності трифазних споживачів приймається рішення про встановлення трифазного стабілізатора напруги або однофазних на кожну фазу. Далі необхідно врахувати розташування електропроводки в приміщенні для прийняття рішення про можливість встановлення одного стабілізатора на всі прилади, що захищаються, так як вартість більш потужного стабілізатора напруги менше ніж кількох менш потужних, хоча індивідуальний захист окремо стабілізованого електроприладу ефективніший і в сумі надійність декількох стабілізаторів вище надійності одного.

Прийнято вважати, що установка стабілізатора напруги абсолютно виправдана в таких випадках: по-перше, якщо у зв’язку зі зниженою напругою в мережі електроприлади не працюють без стабілізації напруги по-друге, якщо вартість устаткування, що захищається, більш ніж у 3 рази перевищує вартість стабілізатора напруги. Наведемо деякі загальні рекомендації щодо вибору стабілізатора напруги.
Для оцінки якості мережі живлення необхідно кілька разів виміряти напругу в різний за навантаженням час, наприклад, вранці і ввечері в робочі дні, вранці і ввечері у вихідні, взимку в періоди масового підключення опалювальних приладів або влітку в спекотні дні в період включення кондиціонерів. Для цього підійде простий побутовий мультиметр, але, по можливості, варто використовувати прилад, що має можливість виміряти чинне значення, в описі цифрових приладів це позначається True RMS. В результаті вимірів отримаємо верхню та нижню межі коливання напруги і, отже, мінімально рекомендований діапазон роботи стабілізатора.
Залежно від чисельного значення розкиду напруги можливі наступні варіанти: Якщо напруга у фазах не виходить за межі від 205 до 235 В, миготіння джерел світла не помітні і не викликають подразнення, то встановлення стабілізаторів напруги доцільне лише для захисту відповідальних споживачів електроенергії та особливо цінних електроприладів . При відхиленні напруги тільки в одній фазі, і якщо це відхилення стабільне, можна встановити однофазний стабілізатор тільки на цю фазу і виставити на ньому “загальну” напругу. Якщо напруга у фазах коливається від 195 до 245, коливання відбуваються різко, помітні миготіння ламп, то установка стабілізаторів вкрай бажана для всіх електроприладів, а для джерел світла установка стабілізаторів напруги необхідна. Якщо напруга у фазах, хоча короткочасно, падає менше 195 вольт і піднімається більше 245 У, установка стабілізаторів напруги всім електроприладів необхідна.
Необхідно також оцінити стан мережі живлення на предмет того, чи є в неї і у встановленого на ній обладнання резерв на збільшення струму, що передається. Пояснимо сказане. Для того, щоб компенсувати зменшення напруги в мережі живлення на 25%, стабілізатор напруги для збереження потужності, що захищається, повинен буде збільшити струм споживання в мережі живлення на ті ж 25%. Можливо, при установці стабілізатора потрібно замінити частину обладнання живильної лінії (наприклад, автоматичний вимикач), оскільки воно зазвичай розраховується за максимальним струмом. Якщо в обладнанні, що захищається, присутні трифазні споживачі, то і стабілізатор напруги повинен бути трифазним. За наявності лише однофазних споживачів, і якщо не планується підключення надалі трифазного, достатньо встановити однофазні стабілізатори на кожну фазу. Треба мати на увазі, що за відсутності в одній фазі напруги трифазний стабілізатор вимикає навантаження у всіх фазах.

Перейдемо до аналізу устаткування, що захищається.

Необхідно визначити прилади, які обов’язково підлягають захисту. Є кілька варіантів: якщо дозволяє конфігурація мережі живлення, то можна встановити один стабілізатор напруги на всі прилади або встановити окремі стабілізатори на кожен електроприлад або окремі групи приладів. У разі частина електроприладів можна залишити без захисту. Після визначення “списку”, необхідно підрахувати сумарну споживану потужність електроприладів з урахуванням їхньої повної потужності та пускових струмів. Тут пояснимо, що таке повна потужність електроприладу. Повна потужність електроприладу складається з активної та реактивної потужності. Активна потужність – це потужність, що повністю переходить з електричної енергії в теплову. Це лампи розжарювання, обігрівачі, праски. Їх повна потужність дорівнює активної. Наприклад, для чайника 500 Вт повна потужність дорівнює 500 ВА. Решта електроприладів поряд з активною потужністю мають і реактивну. Їх повна потужність визначається шляхом поділу зазначеної ними активної потужності Вт на cosФ. Наприклад – потужність електродвигуна – 1200 Вт, cosФ = 0,6, повна потужність 1200/0,6 = 2000 ВА. Якщо cosФ не вказано, його приймають рівним 0,7. Якщо в навантаженні присутні електродвигуни, при розрахунку їх потужність необхідно помножити на 5, тому що при пуску споживають великий пусковий струм. Далі підсумовуємо всю повну потужність, множимо на коефіцієнт 1.5 (цей коефіцієнт враховує знижену вхідну напругу), множимо на коефіцієнт запасу потужності стабілізатора 1.2 або 1.3 та отримуємо мінімально допустиму потужність стабілізатора. 20% або 30% запас необхідний для того, щоб стабілізатор не працював на межі можливостей та був запас для підключення додаткового навантаження у майбутньому.
Тут доречно доповнити розрахунок потужності одним словесним зауваженням, яке неможливо виразити цифрами. Йтиметься про таке поняття, як одночасність включення електроприладів. Зрозуміло, що з великою ймовірністю не станеться такої ситуації, коли всі прийняті для розрахунку прилади будуть включені одночасно. Швидше за все навіть необхідно свідомо під час експлуатації уникати такої можливості. Наприклад, якщо два електроприлади одночасно не можуть бути використані, прилад з меншою повною потужністю можна без шкоди для практичної цінності виключити з розрахунку. Те саме можна сказати і про електродвигуни в момент пуску. Використання сказаного вище дозволить застосувати стабілізатор напруги меншої потужності і, відповідно, менш дорогий.
Визначаємося з таким параметром, як потрібна точність стабілізації. Інформація зазвичай міститься у паспортах на відповідний електроприлад. Для точних вимірювальних електронних приладів, складного медичного обладнання точність стабілізації близько 1%, більшість побутових приладів досить 5%. Точність, що видається стабілізатором напруги, не повинна бути грубіша, ніж точність, необхідна електроприладом.

Стабілізатор напруги необхідно встановлювати в місцях, що відповідають його інструкції з експлуатації за температурою та вологістю.

Ще раз хочемо звернути вашу увагу на наступний факт – єдиним недорогим захистом, здатним врятувати електрообладнання від більшості аварійних ситуацій у мережі, є стабілізатори напруги.