Стабилизатор напряжения для дома
Нестабильно работающая электрическая сеть становится визитной карточкой большинства коттеджных поселков. Предпосылок к этому множество – выработавшие свое энергоресурс воздушные линии, кабели, изоляция которых старится год за годом, низкое качество технического обслуживания трансформаторного оборудования и банальные перегрузки отдельных электрорайонов, где распределительная сеть попросту не способна выдержать фактическое количество потребителей. Для полноты красок нужно добавить частые короткие замыкания по причине износа вторичных цепей, сильных ветровых нагрузок, ливневых дождей и других технологических аварий и пользователь получит типовую распределительную сеть среднестатистической частной застройки.
Разговор о проблемах, к сожалению, не поспособствует их решению, а выход из строя собственного дорогостоящего электрифицированного оборудования по вине энергетической компании возможно доказать только в суде. Сложно, долго, но прецеденты были. Вот только необходимости втягиваться в тяжбы с крупной организацией, пусть даже юридически не являющейся правой в споре дело малоперспективное. Проще и эффективнее позаботиться о защите домовых электроприборов заранее, чтобы потом не «осыпать голову пеплом».
Конечно, часть современной бытовой электроники оснащена комплексами защит, в том числе и от колебаний питающего напряжения, но ни один китайские (чаще всего) электрик-проектировщик не в силах спрогнозировать поведение отечественной распределительной сети. Поэтому установку дома стабилизатора является насущным и обязательным моментом.
Не только «плюсы»
Казалось бы, по своей функциональной природе стабилизатор обязан привносить в человеческий быт только пользу и комфорт, сохраняя уровень напряжения в розетках внутри коттеджа на приемлемом для большинства потребителей уровне, вне зависимости от «свистопляски» этого показателя во внешней сети. Кроме своей основной задачи компенсирующее напряжение устройство:
— увеличивает срок службы всех электрокомпонентов внутридомовой схемы, в том числе осветительных ламп и нагревательных элементов, обеспечивая их работу при постоянно высоком коэффициенте полезного действия;
— осуществляет гальваническую развязку между общими цепями и внутренней разводкой коттеджа, теперь все помехи и импульсы, обуславливаемые операциями с коммутационными аппаратами высокого напряжения, короткими замыканиями или аварийными отключениями не «пройдут» сквозь стабилизатор к дорогостоящим потребителям;
— дает возможность ручного регулирования выходных параметров в зависимости от внешних входных воздействий, то есть домочадцы могут спокойно контролировать напряжение внутридомовой проводки в зависимости от собственных нужд;
— служит своеобразным автоматическим выключателем при перенапряжениях, в девяти постройках из десяти защита от излишних вольт в розетке вообще не реализована, а качества заземления нулевого проводника проверено лишь на бумаге;
— фильтрует небольшую часть спектра высших токовых гармоник, вредоносные свойства которых для домашней электрики доказаны многими лабораторными испытаниями.
Несмотря на обширный список положительных качеств, для владельца коттеджа этот агрегат никогда не станет панацеей от электрических бед, да и перечень его недостатков, также не мал. Застройщику вновь смонтированное устройство для поддержания уровня напряжения питания на заданной величине:
— создает избыточный нагрев вводного кабеля в случае некорректного создания электрической части проекта дома или ошибочного монтажа (подробнее об этой беде в следующем подразделе);
— открывает «дыру в бюджете» по причине собственной не малой стоимости. Этот «минус» ощутим в большей степени для трехфазных агрегатов и полноценных комплексов, обеспечивающих бесперебойной питание отдельных строений (помимо стабилизатора в их состав входят аккумуляторные батареи, выпрямительная установка и система автоматики);
— усложняет внутреннюю электрическую сеть, как следствие снижает общую надежность снабжения энергией всего коттеджа в целом;
— требует отдельного помещения для установки, по причине шума создаваемого во время работы, особенно у электромеханических модификаций, и изрядных габаритных размеров.
Типология и принцип действия стабилизаторов напряжения
Окончательная функция столь полезных устройств ясна и прозрачна, а вот в способах достижения цели стоит разобраться. В основу каждого стабилизатора положен повышающий трансформатор, который в пределах собственной мощности может поддерживать на выводах «высокой» стороны величину напряжения стабильной вне зависимости от колебаний ее на «низкой» обмотке. Базисный принцип действия един, а вот способы регулирования различны:
— электромеханический (релейный), подразумевает ступенчатое изменение выходной величины, посредствам физического переключения подвижного контакта, непосредственно соприкасающегося со вторичной трансформаторной обмоткой;
— тиристорный, здесь отходящее напряжение также регулируется ступенчато, по причине изменения числа витков на отпайке, но дискретность хода и управляющий импульс задается платой электроники;
— электромагнитный, технически более сложно реализуемый, так как для регулирования выходного параметра необходимо изменять магнитные свойства сердечника трансформатора и его зазоры относительно токопроводящих катушек.
Особняком в этом списке стоят импульсные стабилизаторы напряжения. Выделены они в отдельную когорту лишь по одной причине – физически в них отсутствует повышающий трансформатор. По сути, это регуляторы, работающие в «ключевом» режиме. Большую часть времени полупроводниковый элемент находится либо в режиме «отсечки», тогда его сопротивление стремится к бесконечности, либо в режиме насыщения – с нулевым внутренним омическим показателем.
Ток от нестабилизированной нагрузки подается короткими импульсами на накопительный элемент (катушку или LC-контур). Дроссель накапливает в себе определенную мощность, которая в следующем режиме работы управляющих ключей высвобождается во внутридомовую цепь со строго определенной величиной напряжения. Полупроводниковые стабилизаторы более компактны, удобны в обслуживании и долговечны. Однако их рыночная стоимость почти в три раза превосходит цену трансформаторных «коллег по цеху», что ограничивает распространение «импульсников» в отечественных внутридомовых сетях.
Самый опасный режим работы
К чему может привести спонтанная установка стабилизатора напряжения без предварительных расчетов и подготовки электрической проводки лучше рассмотреть на «живом» примере. Домовладелец, вооружившись положительным лейтмотивом энергобезопасности своего жилища, решает вмонтировать устройство поддержания уровня питания внутренних цепей в проект изначально не предусматривавший его установку.
В результате при падении внешнего напряжения, стабилизатор, выполняя свое предназначение, увеличивает потребляемый им электрический ток, чем провоцирует еще большее снижение напряжения на вводных клеммах. Несмотря на присутствующий в сечении жил вводного кабеля запас (если разработанный проект соблюдает все требования ПУЭ) на них появляется избыточный нагрев, что провоцирует старение изоляции и даже электрический пробой. Таким образом, благие намерения неумного хозяина приведут к серьезной аварии.
Есть еще один нюанс работы стабилизирующей установки на «слабую» сеть. Часть собственников серьезно обеспокоенная стабильностью электроснабжения жилища, и не обремененная финансовыми проблемами, как следствие избалованная вседозволенностью и не видящая необходимости согласовывать свои действия с сетевыми компаниями устанавливает в частных владениях стабилизаторы сравнимые по мощности с расположенными вблизи трансформаторными подстанциями.
В итоге, во время систематической посадки напряжения в районе, например в темное время суток, постоянным его величина остается лишь в одном коттедже во всем поселке. Остальные потребители, в лучшем случае, жгут лучины для освещения, в худшем – ремонтируют испорченное, в результате пуска компрессора на сниженном напряжении, холодильное оборудование.
Видео о стабилизаторах напряжения для дома