В наше время трудно представить себе свою жизнь без электричества. Даже невозможно. В квартире, загородном доме, офисе от наличия электроэнергии зависит все. К сожалению, когда электроэнергия стабильно подается в наши дома и квартиры, это еще не означает, что расчетные параметры электроэнергии именно такие, какие необходимы для питания бытовой техники и различных электроприборов, от которых напрямую зависит качество нашей жизни, а иногда и сама жизнь.
Неприятно, когда купленная и нормально работавшая бытовая техника вдруг отказывается работать из-за перепадов напряжения в питающей сети. К сожалению, такие случаи не редкость. Напряжение может резко отличаться от стандартных 220 В в случаях, если кто-то включил в сеть сварочный аппарат, либо еще какой-нибудь большой потребитель электроэнергии (например, глубинный насос). Из-за наличия на питающей линии мощного потребителя, или не рассчитанного на увеличение нагрузки кабеля, изношенности распределительного электрооборудования - напряжение в сети может длительное время быть менее 200 В, что может привести к выходу из строя электроприборов. Пониженное напряжение в сети в большинстве случаев является основной причиной перегорания обмоток электродвигателей холодильников, насосов, компрессоров. При низком напряжении двигатель работает в критических условиях, через обмотку якоря электродвигателя протекает сила тока больше той, на которую он рассчитан, и при сколько-нибудь длительной работе отказ электродвигателя только вопрос времени. Низкое питающее напряжение напрямую в несколько раз уменьшает срок службы электроприборов. Например, холодильник вместо 20-30 лет может проработать лишь 3-5, а дальше - замена компрессора с электродвигателем. При повышении напряжения электроприборы наверняка выйдут из строя, даже если они только подключены в сеть, но не включены в этот момент.
Особенно неприятны поломки электродвигателей насосов отопительных систем и систем водоснабжения в загородных домах. В холодное время года это чревато заменой всей системы отопления и водоснабжения.
Косвенным признаком неполадок в питающей сети является частое перегорание ламп накаливания и различимое человеческим глазом мигание.
Вот в этих случаях для защиты техники от длительного пониженного или повышенного питающего напряжения, от резких бросков или провалов и высоковольтных импульсов применяются стабилизаторы напряжения.
Стабилизатор напряжения – прибор, функция которого состоит в том, чтобы автоматически с требуемой точностью поддерживать заданное напряжение (обычно 220 В) на выходе при любых колебаниях напряжения на входе. Стабилизатор напряжения подключается к питающей сети, в которой напряжение может "скакать", а все электроприборы, требующие защиты, подключаются уже к стабилизатору напряжения. Электроприборы, подключенные к стабилизатору напряжения, надежно защищены от неприятных сюрпризов и получают электропитание именно того качества, в расчете на которое они были спроектированы и изготовлены. При выходе питающего напряжения за расчетные границы (например, менее 150 В либо более 250 В) стабилизатор просто отключит нагрузку и включит ее только после окончания аварийного скачка.
Следующий вопрос, встающий перед потенциальным покупателем стабилизатора напряжения – какой прибор выбрать? Вопрос серьезный, так как для принятия решения необходимо знать, во-первых, точные параметры питающей сети, то есть насколько сильны отклонения напряжения от номинального значения 220 или 380 В, во-вторых, определить подлежащие защите электроприборы и их параметры – активную и реактивную мощность, пусковые токи, требования к точности стабилизации напряжения. В случае трехфазной питающей сети в зависимости от наличия трехфазных потребителей принимается решение об установке трехфазного стабилизатора напряжения или однофазных на каждую фазу. Далее необходимо учесть расположение питающей электропроводки в помещении для принятия решения о возможности установки одного стабилизатора на все защищаемые приборы, так как стоимость более мощного стабилизатора напряжения меньше чем нескольких менее мощных, хотя индивидуальная защита отдельно стабилизируемого электроприбора эффективнее и в сумме надежность нескольких стабилизаторов выше надежности одного.
Принято считать, что установка стабилизатора напряжения абсолютно оправдана в следующих случаях: во-первых, если в связи с пониженным напряжением в сети электроприборы не работают без стабилизации напряжения во-вторых, если стоимость защищаемого оборудования более чем в 3 раза превосходит стоимость стабилизатора напряжения. Приведем некоторые общие рекомендации по выбору стабилизатора напряжения.
Для оценки качества питающей сети необходимо несколько раз измерить напряжение в различное по нагрузке время, например, утром и вечером в рабочие дни, утром и вечером в выходные, зимой в периоды массового подключения отопительных приборов или летом в жаркие дни в период включения кондиционеров. Для этого подойдет простой бытовой мультиметр, но по возможности стоит использовать прибор, имеющий возможность измерить действующее значение, в описании цифровых приборов это обозначается True RMS. В результате замеров получим верхнюю и нижнюю границы колебания напряжения и, следовательно, минимально рекомендуемый диапазон работы стабилизатора.
В зависимости от численного значения разброса напряжения возможны следующие варианты: Если напряжение в фазах не выходит за пределы от 205 до 235 В, мигания источников света не заметны и не вызывают раздражения, то установка стабилизаторов напряжения целесообразна только для защиты ответственных потребителей электроэнергии и особо ценных электроприборов. При отклонении напряжения только в одной фазе, и если это отклонение стабильно, можно установить однофазный стабилизатор только на эту фазу и выставить на нем "общее" напряжение. Если напряжение в фазах колеблется от 195 до 245 В, колебания происходят резко, заметны мигания ламп, то установка стабилизаторов крайне желательна для всех электроприборов, а для источников света установка стабилизаторов напряжения необходима. Если напряжение в фазах, хотя бы кратковременно, падает менее 195 вольт и поднимается более 245 В, установка стабилизаторов напряжения для всех электроприборов необходима.
Необходимо также оценить состояние питающей сети на предмет того, есть ли у нее и у установленного на ней оборудования резерв на увеличение передаваемого тока. Поясним сказанное. Для того, чтобы компенсировать уменьшение напряжения в питающей сети на 25%, стабилизатор напряжения для сохранения передаваемой защищаемой цепи мощности должен будет увеличить ток потребления в питающей сети на те же 25%. Возможно, при установке стабилизатора потребуется заменить часть оборудования питающей линии (например, автоматический выключатель), так как оно обычно рассчитывается по максимальному току. Если в защищаемом оборудовании присутствуют трехфазные потребители, то и стабилизатор напряжения должен быть трехфазным. При наличии только однофазных потребителей, и если не планируется подключение в дальнейшем трехфазного, достаточно установить однофазные стабилизаторы на каждую фазу. Надо иметь в виду, что при отсутствии в одной фазе напряжения трехфазный стабилизатор отключает нагрузку во всех фазах.
Перейдем к анализу защищаемого оборудования.
Необходимо определить приборы, обязательно подлежащие защите. Есть несколько вариантов: если позволяет конфигурация питающей сети, то можно установить один стабилизатор напряжения на все приборы или установить отдельные стабилизаторы на каждый электроприбор или отдельные группы приборов. В последнем случае часть электроприборов можно оставить без защиты. После определения "списка", необходимо подсчитать суммарную потребляемую мощность электроприборов с учетом их полной мощности и пусковых токов. Здесь поясним, что такое полная мощность электроприбора. Полная мощность электроприбора состоит из активной мощности и реактивной. Активная мощность – это мощность, полностью переходящая из электрической энергии в тепловую. Это лампы накаливания, обогреватели, утюги. Для них полная мощность равна активной. Например, для чайника 500 Вт полная мощность равна 500 ВА. Все остальные электроприборы наряду с активной мощностью имеют и реактивную. Для них полная мощность определяется путем деления указанной на них активной мощности в Вт на cosФ. Для примера – мощность электродвигателя – 1200 Вт, cosФ = 0,6, полная мощность 1200/0,6=2000 ВА. Если cosФ не указан, его принимают равным 0,7. Если в нагрузке присутствуют электродвигатели, при расчете их мощность необходимо умножить на 5, так как при пуске они потребляют большой пусковой ток. Далее суммируем всю полную мощность, умножаем на коэффициент 1.5 (этот коэффициент учитывает пониженное входное напряжение), умножаем на коэффициент запаса мощности стабилизатора 1.2 или 1.3 и получаем минимально допустимую мощность стабилизатора. 20% или 30% запас необходим для того, чтобы стабилизатор не работал на пределе возможностей и имелся запас для подключения дополнительной нагрузки в будущем.
Здесь уместно дополнить расчет мощности одним словесным замечанием, которое невозможно выразить цифрами. Речь пойдет о таком понятии, как одновременность включения электроприборов. Понятно, что с большой долей вероятности не произойдет такой ситуации, когда все принятые для расчета приборы будут включены одновременно. Скорее всего, даже необходимо сознательно во время эксплуатации избегать такой возможности. Например, если два электроприбора одновременно не могут быть использованы, то прибор с меньшей полной мощностью можно без ущерба для практической ценности исключить из расчета. То же самое можно сказать и про электродвигатели в момент пуска. Использование вышесказанного позволит применить стабилизатор напряжения меньшей мощности и, соответственно, менее дорогой.
Определяемся с таким параметром, как требуемая точность стабилизации. Информация обычно содержится в паспортах на соответствующий электроприбор. Для точных измерительных электронных приборов, сложного медицинского оборудования точность стабилизации порядка 1%, для большинства бытовых приборов достаточно 5%. Точность, выдаваемая стабилизатором напряжения, не должна быть грубее, чем точность, требуемая электроприбором.
Стабилизатор напряжения необходимо устанавливать в местах, соответствующих его инструкции по эксплуатации по температуре и влажности.
Еще раз хотим обратить ваше внимание на следующий факт – единственной недорогой защитой, способной спасти электрооборудование от большинства аварийных ситуаций в сети, являются стабилизаторы напряжения.