Náhlé a výrazné výkyvy střídavého napětí v síti vedou k nestabilnímu provozu elektronických zařízení a elektrických domácích spotřebičů. V extrémních případech mohou takové přepětí způsobit poruchu a selhání elektroniky. V tomto případě je použití stabilizátorů napájecího napětí nepostradatelné. Uživatelé se stále častěji rozhodují pro invertorové stabilizátory napětí pro domácnost.
Přehled stabilizátorů napětí
Stabilizátory síťového napětí střídavého proudu se historicky vyvíjely pomocí různých návrhů obvodů. V současné době existuje několik typů stabilizátorů:
- stabilizátory napětí relé;
- elektromechanické servo stabilizátory;
- elektronický tyristor nebo triakstabilizátory;
- regulátory napětí měniče.
Výstupní napětí stabilizátorů relé se mění v krocích přepínáním vinutí síťového transformátoru kontakty výkonných elektromagnetických relé. Přesnost stabilizace je dána počtem spínaných vinutí. Takových vinutí může být 5 až 10. Při přepínání z jednoho vinutí na sousední změní výstupní napětí svou hodnotu přibližně o (15-20) V.
U elektromechanických stabilizátorů pohybuje stejnosměrný servopohon grafitovým kartáčem sběrače proudu podél závitů vinutí autotransformátoru. Hodnota řídicího signálu závisí na rozdílu mezi vstupním napětím a referenčním napětím odpovídajícím 220 V. Po odstranění rozdílu přejde řídicí zařízení servomotoru do režimu sledování.
U elektronických stabilizátorů je spínání vinutí transformátoru používané akčními členy řízeno ovladačem.
Spínací jednotka je vyrobena na polovodičových triacích nebo tyristorech. Činnost ovladače je určena softwarem nainstalovaným ve výrobě produktu.
Princip činnosti invertorového stabilizátoru
Fungování stabilizátoru napětí invertoru je založeno na principu dvojité konverze. Nejprve se vstupní střídavé napětí převede na stejnosměrné a poté se provede inverzní převod. Zajištění stabilního výstupu zařízenístřídavé napětí 220 V zajišťuje elektronika stabilizátorů napětí měniče.
Nemá objemné napájecí transformátory. Složení stabilizátorů zahrnuje následující elektronické součástky:
- vstupní síťový LC filtr;
- polovodičový diodový celovlnný usměrňovač;
- zařízení pro korekci účiníku;
- blok akumulačních kondenzátorů;
- konvertor měniče;
- oscilátor quartzových hodin se stabilní frekvencí;
- vysokopropustný výstupní filtr;
- řadič mikroprocesoru.
Pasivní vstupní síťový filtr se používá k odstranění vysokofrekvenčního rušení a vyhlazení krátkých rázů v síťovém napětí. Usměrňovač převádí střídavé napětí na stejnosměrné, jehož část elektrické energie je uložena v bloku vysokokapacitních elektrolytických kondenzátorů. Jsou záložním zdrojem, který se uvede do provozu v případě výpadků síťového napětí nebo jeho krátkodobého odstavení.
Úkolem korektoru je normalizovat výkon odebraný ze sítě a zabránit tak přetížení stabilizátoru při jeho provozu. Střídač-konvertor obnovuje střídavé napětí ze stejnosměrného. Díky účasti křemenného oscilátoru na jeho činnosti má výstupní napětí podobu čisté sinusoidy o frekvenci 50 Hz s chybou nepřesahující 0,5 %.
Řadič řídí činnost obvodů stabilizace výstupního napětí a vyhodnocuje stav jednotlivých blokůzařízení s výdejem výsledků do zobrazovacích prvků. Vydává příkazy k automatickému vypnutí činnosti stabilizátoru v případě, že hodnota vstupního napětí překročí regulační rozsah určený technickými charakteristikami.
Specifikace stabilizátorů
Při výběru stabilizátoru střídavého napětí domácí sítě je třeba věnovat velkou pozornost jeho hlavním technickým vlastnostem, které zahrnují následující:
- maximální přípustný zátěžový výkon, který může stabilizátor poskytnout při zachování parametrů kvality síťového napětí;
- přípustné kolísání síťového napětí, při kterém si napětí na výstupu stabilizátoru zachovává svou hodnotu, s ohledem na požadavky norem kvality;
- rychlost vyrovnávání, která určuje dobu odezvy regulátoru na krátkodobé rychle se měnící změny síťového napětí, aby se výstupní napětí nezměnilo;
- tvar výstupního signálu, ideálně se blíží sinusoidě;
- přesnost parametrů stabilizovaného napětí;
- stupeň ochrany, který určuje schopnost stabilizátoru fungovat v podmínkách extrémních teplot a vysoké relativní vlhkosti;
- faktor tvaru, který určuje rozměry stabilizátoru;
- Úroveň rušení vytvářeného zařízením vůči okolnímu zařízení.
Dalším faktorem ovlivňujícím volbu stabilizátoru může být přítomnost prvků vizuální indikace a signalizace.
Měl by uživatele plně informovat o hodnotách vstupních a stabilizovaných parametrů a varovat před vznikem kritických situací.
Vlastnosti invertorových stabilizátorů
Neexistence objemných feromagnetických transformátorů se složitou strukturou vinutí značně usnadnila konstrukci. Stabilizátory napětí střídače neobsahují pohyblivé části servopohonů, což nevyžaduje jejich pravidelnou údržbu za provozu a provoz stabilizátorů je téměř tichý. Jako výkonové prvky se používají polovodičová zařízení IGBT nebo MOSFET vyráběná moderními technologiemi.
Použití generátorů quartzových hodin umožňuje získat výstupní střídavé napětí, jehož tvar se blíží čistému sinusu. Obvodová řešení umožňují korigovat neideální tvar vstupního síťového napětí. Všechny funkce jsou řízeny mikrokontrolérem.
Výkon invertorového stabilizátoru
Schéma a technická řešení implementovaná do invertorových stabilizátorů napětí umožňují vyrábět hotové výrobky, jejichž výkon se výrazně liší od ostatních typů stabilizátorů k lepšímu. Přední domácí i zahraniční výrobci vytvářejí produktové řady určené pro různé úrovně výkonu spotřebitelů. Začínají od 300 VA. Invertorový regulátor napětí 10 kW (kVA) není poslední v této řadě.
Jako pro ostatní ukazatele. Stabilizátory napětí střídačů s dvojitou konverzí udržují na výstupu stabilizované napětí 220 V s odchylkou nejvýše 1 % při změnách síťového napětí v rozsahu 90-310 V. Chyba čtení frekvence nepřesahuje 0,5 %. Stabilizační rychlost je na úrovni 10 ms, což umožní použití přesných měřících přístrojů jako zátěže. V tomto případě se provede úplné potlačení impulzního šumu.
Závěr
Střídačové stabilizátory napětí postupně dobývají trh síťových stabilizátorů. Po přečtení materiálů článku čtenáři pochopí, že je to zasloužené. Technická a obvodová řešení použitá v takových produktech umožňují dosáhnout výkonu, který je pro jiné typy stabilizátorů nedosažitelný. Jejich postupně klesající cena ospravedlňuje výhody, které uživatelé takových zařízení získají po jejich zakoupení.
