Релейные стабилизаторы напряжения

Релейные стабилизаторы напряжения - это электронные устройства ступенчатого принципа работы; самый распространенный тип стабилизаторов в России на сегодняшний день.
Популярность релейных устройств можно объяснить их доступной ценой, хорошим быстродействием, способностью работать практически в любом диапазоне входных напряжений, а также в неотапливаемых помещениях.
Электромеханическое реле - один из самых распространенных элементов в автоматике, появился еще в 19-м веке. В СССР первые релейные стабилизаторы начали разрабатываться в 70-х годах прошлого века. Однако в быту тогда были популярны другие модели - феррорезонансные, с небольшой мощностью, искажением формы напряжения и характерным гулом при работе.
Расцвет релейных и сервоприводных стабилизаторов начался в 90-е годы, с появлением множества современной техники, более требовательной к качеству напряжения.

Как работает релейный стабилизатор?

Основные элементы релейных стабилизаторов:
• автотрансформатор (обычно тороидальный с алюминиевой обмоткой)
• электронная плата управления
• блок силовых реле (обычно 4-5 шт.)

Работа релейных стабилизаторов происходит по следующему принципу.
Микропроцессорная плата управления производит контроль за изменением входного напряжения и при его отклонении от номинального значения сразу же дает команду на коммутирующие элементы (реле), которые механически подключают определенную трансформаторную обмотку. Т.е. блок силовых реле работает как автоматический выключатель, который при необходимости соединяет или разъединяет электрическую цепь.
Если напряжение выходит за рамки допустимого, происходит автоматическое включение защиты (потребителям не поступает электроэнергия) на время, пока напряжение снова не придет в норму. Обратное включение также происходит полностью в автоматическом режиме.
Один из главных компонентов релейного стабилизатора (как и большинства других, кроме инверторных) - это автотрансформатор. Он является ключевым элементом, который позволяет изменять выходное напряжение в зависимости от входного. Обычно используют тороидальный автотрансформатор с алюминиевой обмоткой, который обеспечивает хорошую электрическую изоляцию и низкие потери мощности. Блок силовых реле является ключевым элементом, который позволяет быстро и надежно коммутировать трансформаторные обмотки.

Достоинства и недостатки

Как и у любых других типов, у релейных стабилизаторов есть свои достоинства и недостатки. Основными недостатками является низкий ресурс, высокая погрешность, шум при работе и моргание света при переключении реле. Достоинствами является сравнительно низкая цена, широкий диапазон рабочих напряжений, возможность работы в неотапливаемых помещениях. На наш взгляд, покупка релейного стабилизатора может быть оправдана лишь для сезонного применения. Если стабилизатор нужен на длительный срок для постоянной работы, то лучше обратить внимание в сторону тиристорных моделей. А для освещения, защиты маломощной автоматики котлов и насосов идеально подойдут инверторные стабилизаторы.

Ниже шум, работа при минусе

Таким образом, в отличие от электромеханических стабилизаторов, у данного типа нет движущихся частей (за исключением вентиляторов охлаждения у некоторых моделей).
Данная особенность позволяет релейным устройствам работать в условиях отрицательной температуры воздуха в помещении (обычно до -20 градусов). Уровень шума также несколько ниже (хотя встречаются отдельные модели эконом-класса, работа которых сопровождается достаточно ощутимыми щелчками релейных ключей, также может быть гул от трансформатора).

Ниже точность

Точность стабилизации выходного напряжения у большинства релейных моделей ниже, чем у электромеханических и часто погрешность составляет 8 процентов.
Для увеличения точности необходимо применять большее количество реле, что сопровождается увеличением веса объема и стоимости конечного изделия. По этой причине большинство производителей ограничиваются 4-5 релейными ключами.
Кстати, если на дисплее релейного стабилизатора постоянно горят цифры 220, то стоит задуматься о качестве такого устройства. Даже у самого точного стабилизатора выходное напряжение постоянно колеблется. У релейников с погрешность 8% на выходе является нормой напряжение 202-238 вольт, что часто далеко от 220В.
Поэтому если цифры на дисплее никогда не меняются, это говорит не о высоком качестве данного устройства, а о том, что его компания-производитель вводит потребителя в заблуждение, установив дисплей, прошитый именно на отображение данного значение.

Выше скорость

Скорость стабилизации у релейников составляет примерно 10-20 мс. (у механики - 20 вольт/секунду, у симисторных примерно те же значения - 10-20 мс).
При выборе стабилизатора на данный параметр можно не обращать внимания, так как исходя из практики, даже если в инструкции по эксплуатации указано значение в 5 миллисекунд, это еще совсем не значит, что данное значение реальное. Никто ведь не проверит...
Факт то, что релейные модели имеют более высокую скорость переключения трансформаторной обмотки, чем электромеханические модели. Остальные же популярные типы стабилизаторов в этом плане не уступают релейным моделям.
Также, в отличие от более совершенных электронных стабилизаторов, у релейных устройств меньше возможностей для настройки и улучшения точности выходного напряжения (нельзя настраивать уровень выходного напряжения или пороги отключения).

Лампочки моргают

Ступенчатое переключение, пожалуй, является основным недостатком рассматриваемого нами типа.
Он выражается в наличии кратковременного обрыва фазы, что сопровождается изменением степени накала осветительных приборов (особенно ламп накаливания), а также определенным негативным влиянием на высокочувствительную к форме напряжения аппаратуру.
Когда входное напряжение находится в пределах нормы, релейный стабилизатор поддерживает выходное напряжение на постоянном уровне, используя трансформатор с несколькими обмотками. Однако, когда входное напряжение отклоняется от номинального значения, реле быстро переключает обмотки трансформатора, чтобы поддерживать выходное напряжение на нужном уровне. В процессе переключения происходит кратковременный обрыв фазы, что приводит к мерцанию лампочек.
Этот эффект проявляется особенно сильно на лампах накаливания, которые реагируют на изменения в напряжении, изменяя свою яркость. Однако, на большинстве современных светодиодных и люминесцентных ламп мерцание может быть почти незаметным.
Чтобы уменьшить мерцание лампочек, можно использовать более совершенные стабилизаторы напряжения, такие как электронные или сервоприводные стабилизаторы, которые используют более сложные схемы для стабилизации напряжения и позволяют избежать обрывов фазы.

Мощность брать с запасом

Стоит также затронуть и вопрос мощности релейных стабилизаторов.
У подавляющего большинства моделей она указывается в киловольт-амперах и действует в ограниченном диапазоне входных напряжений. В этом можно убедиться внимательно изучив паспорт устройства. Там можно найти соответствующий график зависимости мощности от номинального входного напряжения.
Обычно при падении напряжения начиная с уровня 190 вольт на каждые 10 вольт выходная мощность уменьшается на 10 процентов. На отметке 140 вольт она будет составлять примерно половину паспортный мощности стабилизатора. По этой причине покупать релейные стабилизаторы напряжения необходимо с запасом по мощности.

Наличие режима байпас

Если страной производства стабилизатора является Китайская народная республика, это означает, что с практически стопроцентной вероятностью на нём будет установлен ручной байпас.
Он представляет собой небольшой тумблер, находящийся рядом с автоматическим выключателем устройства. Его роль заключается в обеспечении непрерывного (нестабилизированного) электроснабжения даже в период неисправности устройства, проведении ремонтных работ. Если релейный стабилизатор выходит из строя или нуждается в ремонте, то байпас позволяет подать напряжение непосредственно на потребительскую нагрузку, обеспечивая непрерывную работу электроприборов.
Режим байпаса (от английского bypass — обход) можно включать, когда есть уверенность в том что напряжение находится в допустимых пределах, никоим образом не угрожающих электробытовым приборам. Таким образом, можно немного сэкономить электроэнергию и продлить срок службы стабилизатора, уменьшить его износ. Желательно, чтобы при отключении байпаса был установлено защитное реле, отключающее нагрузку при повышенном напряжении.

Какую марку выбрать?

Выбор конкретной марки зависит от ряда параметров, в т.ч. и от того, насколько долго вы планируете пользоваться стабилизатором. Если до 2-3-х лет, то вполне можно остановить выбор на китайских и псевдорусских устройствах эконом-класса.
Если же планируется долговременная работа, когда нужно поставить стабилизатор и надолго о нем забыть, лучше обратить внимание на марки с гарантийным сроком от 3-х лет.
Да-да, большее внимание следует уделить именного ему, а не заявленной стране производства.
Если на стабилизаторе большими буквами написано "РОССИЯ" или еще какая-либо страна, отличная от КНР, а в его инструкции, в графе гарантийный срок эксплуатации скромно стоит "1 год", то это свидетельствует либо о большом числе китайских комплектующих либо о том, что собрано изделие было именно там. К сожалению, такова наша реальность...
Гарантированно можем сказать, что релейные устройства в России производятся под торговыми марками: Штиль, Оптивольт, Стабвольт, Норма-М, Вольт Инжиниринг (релейно-симисторные), Каскад.

Китайские релейные стабилизаторы

Большинство представленных в России релейных стабилизаторов напряжения родом из Китая.
У многих на слуху такие марки, как Ресанта, RUCELF, Энергия, VoTo, Powerman, Suntek, Defender, Uniel и т.п.
К наиболее популярной мощности релейного аппарата относятся модели на 500 Вт (для автоматики газовых котлов, насосов), 5 кВт (для дачного дома) и 10 кВт (для квартиры или загородного дома).

Рассмотрим несколько популярных моделей релейников мощностью 10 киловатт:
• RUCELF SRWII-12000-L - уже хорошо зарекомендовавшая себя релейная модель настенного исполнения. Отличается широким диапазоном предельных входных напряжений - 95-280 вольт.
  Имеется система самодиагностики, обеспечивающая повышенную надежность устройства. Погрешность стабилизации - до 8%. Работа возможна только в отапливаемых помещениях.
• Suntek 12500ВА НН. Модель интересна тем, что может работать даже при напряжении от 90 вольт.
  Максимальная мощность - 10 кВт, даже при работе от 140В в сети (аналогичные стабилизаторы при входном напряжении 140В имеют мощность до 4,5 кВт). Есть байпас, грозозащита, может работать при отрицательной температуре.
  Имеется и расширенная гарантия - в дополнение к стандартному году стандартной гарантии еще 2 года бесплатного сервиса, без оплаты труда ремонтников
• VoTo DTM-10000VA - классический напольный релейный стабилизатор на 10 кВА.
  Работает при напряжении от 100В. Неплохой выбор для тех, кто в поисках бюджетного релейника для периодической работы на даче, в загородном доме.
  Имеется байпас и цифровое табло с индикацией напряжения и уровня входного тока.

Больше чем релейный стабилизатор

Помимо классических релейных стабилизаторов есть еще их разновидности, т.н. гибридные стабилизаторы. Например, совместной релейно-электромеханической и релейно-симисторной коммутации. К последним можно отнести стабилизаторы производителя Вольт Инжиниринг серии Гибрид.
Гибридная схема - это шунтирование (т.е. создание резервного пути для входного напряжения) контактной группы во время коммутации с помощью цепи, состоящей из 2-х симисторов и гасящего резистора. Коммутация отводов производится при помощи симисторов, а удержание - при помощи реле. На время переключения нагрузка не отключается, она притянута к сети через шунтирующий резистор.

Когда в сети происходит бросок напряжения (это может быть и совсем кратковременный бросок, помехи и прочее), то Гибрид в течение 100 мс ждёт и непрерывно измеряет входное напряжение. Если за это время напряжение не вернулось обратно, то происходит шунтирование контактной группы и на время переключения реле (до 10 мс) вся нагрузка проходит через резистор. При этом напряжение не пропадает. После переключения реле вся нагрузка с резистора снимается и начинает идти через реле. Весь процесс переключения реле-симистор-реле занимает до 10 мс.
Таким образом, гибридные стабилизаторы полезны при кратковременных бросках входного напряжения в сети (изменение напряжения в течение до 100 мс). В нестабильных сетях всплески напряжения могут происходить несколько раз в минуту. В отличие от других стабилизаторов, которые моментально (10-20 мс) переключают реле "туда-сюда", гибридные стабилизаторы не делают ненужных резких движений по переключению реле. За счет этого увеличивается надёжность всей схемы и ресурс реле (самой "слабой" части в релейных стабилизаторах).
Вольт Гибрид Э 7-1/40А на 9 кВт - самая популярная модель этой серии. Благодаря российской сборке цена этой модели остается стабильной уже на протяжении 3-х лет. За это время китайские релейные стабилизаторы претерпели уже множество ценовых повышений (причины разные: рост металла, меди, зарплаты рабочих, транспортных расходов и т.п.). Получилась немного парадоксальная ситуация. Цена российского релейно-симисторного стабилизатора ниже цены многих китайских релейных аналогов. Да и аналоги они условные. Например, вес российской гибридной модели на 5 кВт составляет 20 кг, а китайской релейной - 10-12 кг. Качество сборки и рабочая технология также отличаются.

На этом мы и завершим краткий обзор по релейным стабилизаторам.
Если вам необходима подробная консультация по выбору стабилизатора напряжения, то можете позвонить по телефону (495) 972-00-90 и получить ответы на интересующие вопросы.

Читайте другие статьи по стабилизаторам напряжения:
• Как выбрать стабилизатор напряжения?
• Типы стабилизаторов напряжения
• Электромеханические стабилизаторы напряжения
• Тиристорные стабилизаторы напряжения
• Инверторные стабилизаторы напряжения
• Гибридные стабилизаторы напряжения