Гибридные стабилизаторы напряжения

Гибридные стабилизаторы напряжения - это электронные устройства комбинированного принципа регулировки сетевого напряжения; сочетают в себе различные типы силовых ключей.

    В России известны следующие разновидности гибридных стабилизаторов:
  • на основе электромеханического стабилизатора с добавлением реле - Энергия Hybrid
  • на основе релейного стабилизатора с добавлением симисторных ключей - Вольт Инжиниринг Гибрид

Гибридные стабилизаторы Энергия Hybrid

Обычные электромеханические стабилизаторы уже не пользуются такой популярностью, как раньше. Основные их недостатки - узкий рабочий диапазон входного напряжения, медлительность, громоздкость.
Если дополнить такой стабилизатор дополнительным релейным ключом, то можно убрать первый недостаток. Так и поступила компания ЭТК "Энергия", выпустив еще в 2012 году на рынок комбинированную серию Hybrid.
Гибридные стабилизаторы имеют расширенный нижний диапазон входных напряжений - от 105 вольт. Реле включается при падении напряжения ниже 144В.
Задумка интересная, но не лишена остальных недостатков электромеханических стабилизаторов.
При работе в электромеханическом режиме стабилизация происходит медленно, со скоростью до 20 вольт в секунду.
Когда в работу включается реле, то существенно падает точность стабилизации и наблюдается моргание света в момент переключения релейного контакта. Ценовой же диапазон на линейку гибридных моделей Энергия Hybrid находится примерно между китайскими релейными стабилизаторами и российскими тиристорными.

Гибридные стабилизаторы напряжения
Гибридные стабилизаторы напряжения Энергия Hybrid

Как работает реле с механикой?

Подробный принцип работы гибридного стабилизатора Энергия:
- Входное напряжение измеряется вольтметром
- При нахождении напряжения в диапазоне 144-265 вольт стабилизатор работает как обычный электромеханический. По автотрансформатору передвигается токопроводящий ролик, занимающий такое положение на обмотке трансформатора, чтобы выходное напряжение было на уровне 220В.
- Когда входное напряжение падает ниже 144В, то включается реле, добавляющее группу витков во вторичную обмотку трансформатора. Это позволяет стабилизатору работать при напряжении до 100 вольт.

Схема работы гибридного стабилизатора Энергия
Схема работы гибридного стабилизатора Энергия

Зачем ставить стабилизаторы Hybrid?

В каком случае может быть рекомендован к покупке данный стабилизатор?
Если вы предпочитаете электромеханические стабилизаторы, но не любите, когда они отключаются при падении напряжения ниже 140 вольт. Например, когда входное напряжение в основном находится в диапазоне 145-265 вольт, но есть вероятность его более низкого падения. Но вы не хотите, чтобы стабилизатор постоянно уходил в защиту и подстраховываетесь дополнительным релейным ключом.
Однако, если напряжение редко падает ниже 120В, то ценителям электромеханики можно порекомендовать и другой вариант. Например, взять электромеханический стабилизатор, работающий при более низком напряжении, от 120В - RUCELF SDW II-12000L или VoTo PC SVC 10000.

Гибридные стабилизаторы Энергия

Гибридные стабилизаторы Вольт Инжиниринг "Гибрид"

Хорошо известны на рынке и гибридные стабилизаторы компании "НПО Вольт" - серия Гибрид на 7 и 9 ступеней.
Изначально эти стабилизаторы были разработаны в Одессе под маркой Элекс, а с 2019 года осуществляется их сборка в России под маркой "Вольт Инжиниринг". Это самая бюджетная серия электронных стабилизаторов отечественного производства. Имеют растущий спрос, являясь более надежной альтернативой классическим релейным стабилизаторам китайской сборки.

Как работает реле с симисторами?

Гибридная схема представляет собой шунтирование (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.

Ниже представлена функциональная блок-схема устройства. Вход электронного ключа 5 подключен к выходу обходного резистора 3, а вход обходного резистора 3 подключен к входу стабилизатора. В результате чего основные коммутационные реле переключаются без тока, на контактах при этом не происходит образования электрической дуги, точечного спекания в начальном процессе коммутации и иных повреждающих факторов, разрушающих контакты реле при переключении под нагрузкой. Эта технология запатентована (патент №2604354).

Схема работы гибридного стабилизатора Вольт Гибрид
Схема работы гибридного стабилизатора Вольт Гибрид

Работа без разрыва фазы

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).

По работе с Гибридом никаких ограничений для техники нет, кроме его заявленной точности +-7.5% (т.е. 220 +- 15В - в случае наличия потребителей, особо чувствительных к точности подаваемого напряжения) и времени реакции (фактически до 10 мс).

Гибридные стабилизаторы напряжения

Для какой техники подходят Гибриды?

Как показывает практика, большинство бытовой техники, в том числе газовые котлы, сплит-системы и т.п. уверенно работают с таким стабилизатором. Подходят они и для работы с "зеленой энергией", т.к. через Гибрид можно спокойно пропускать электроэнергию в обе стороны от солнечных батарей.

Не рекомендуется подключать к Гибриду системы освещения, т.к. из-за его погрешности будет заметно подмигивание ламп во время переключения. Также лучше не ставить Гибрид в очень "неспокойных сетях", где напряжение в сети постоянно изменяется в широких пределах.
Под "постоянно" понимается непрерывное изменение напряжения несколько раз за минуту в течении суток. В таких сетях Гибрид будет постоянно переключаться и быстро будет исчерпан гарантийный ресурс реле (200 тыс коммутаций), что вызовет естественное недовольство покупателя.
Но не нужно путать гарантийный ресурс с механическим ресурсом реле (механический ресурс свыше 1 млн. коммутаций).

Внутреннее устройство стабилизатора Вольт Гибрид
Внутреннее устройство стабилизатора Вольт Гибрид

Какие преимущества у серии Вольт Гибрид?

По утверждению производителя, основное и главное преимущество Гибридов перед другими производителями релейных стабилизаторов - это прежде всего высочайшая надежность контактной группы - реле и честная мощность в кВт.

    Развернутый анализ преимуществ стабилизаторов Вольт Гибрид:
  • Непрерывная подача электроэнергии в нагрузку. В обычных релейных стабилизаторах, как правило, на время коммутации контакты реле разорваны и электроэнергия не подается;
  • Защита всех контактов электромагнитных реле электронными ключами (симисторами) на момент коммутации и устранение повреждений контактов, вызванных протеканием электрического тока в процессе коммутации;
  • Работа электронных ключей (симисторов) в кратковременном режиме только на время процесса переключения для стабилизации, что исключает их перегрев и потребность в большом и массивном радиаторе;
  • Использование достаточно малогабаритных и малопотребляющих реле, так как реле не переключаются под током и не требуют массивных контактов и мощной электромеханической системы;
  • Большая долговечность системы, ограниченная только механическим ресурсом коммутационных реле, который значительно превышает ресурс количества коммутаций под током.
Стабилизаторы Вольт Инжиниринг

Тестирование стабилизатора Вольт Гибрид

Для тестирования была взята модель ГИБРИД Э 9-1/10A. Данный стабилизатор расссчитан на мощность до 2 киловатт.

Внутри корпуса стабилизатора расположен огромный трансформатор на тороидальном сердечнике. В нижней части корпуса, прямо перед перфорацией в корпусе располагается компактная плата управления.

Есть 2 вида индикации: основная и расширенная. В основную индикацию входит отображение четырех параметров: входное напряжение, выходное напряжение, частота сети, температура стабилизатора.
Чтобы попасть в расширенный режим, нужно нажать и удерживать клавишу переключения режимов, когда на индикаторе показывается значение входного напряжения. В расширенном режиме отображается 12 параметров: входное напряжение, выходное напряжение, значение частоты сети, температура стабилизатора, номер включенной ступени, время работы стабилизатора (часов либо тысяч частот), количество переключений реле (единицы либо тысячи), количество аварийных отключений по напряжению, количество аварийных отключений по температуре, версия ПО.

Дисплей стабилизатора Вольт Гибрид
Дисплей стабилизатора Вольт Гибрид

Теперь перейдем к схеме работы. В конструкции имеются релейные ключи и 2 симистора. Первый симистор отвечает за шунтирование выходного реле. Второй симистор осуществляет шунтирование остальных реле при переключениях. Фактически он замыкает вход и выход через резисторы.
Пока микропроцессор стабилизатора решает, нужно ли переключать реле – ток бежит через резисторы и симистор. И вот в этот момент стабилизатор решает, что же делать дальше, переключать или не переключать реле. В итоге если это необходимо – происходит переключение. Всё зависит от параметров входного напряжения. Если напряжение поднимается или опускается, а затем не изменяется в течении 100 мс, тогда происходит переключение на реле. После чего происходит отключение цепи симисторов. Механизм сделан так, чтобы сократить количество переключений реле.

Тестирование стабилизатора Вольт Гибрид
Тестирование стабилизатора Вольт Гибрид

    Схемотехника этого гибридного стабилизатора интересная, имеет свои достоинства:
  1. Неразрывность электрических силовых цепей, идущих к нагрузке. Ток подается непрерывно и этот момент является важным преимуществом модели. Если взять для примера обычные релейные стабилизаторы, то в момент переключения реле контакты его разомкнуты, происходит кратковременное прерывание цепи. Электричество на эти доли секунды не подается, что визуально заметно по морганию ламп накаливания.
  2. Защита контактов силовых реле. Все реле шунтируются симисторами. За счет этого на момент переключения на силовых контактах реле нет тока. При коммутации не происходит искрения и образования дуги. Поэтому силовая часть имеет большую долговечность, увеличивается ресурс реле, значительно превышающий ресурс большинства релейных стабилизаторов, в которых переключение реле происходит под током.
  3. Симисторы работают очень короткое время, только при переключении реле, чтобы стабилизировать напряжение. Это исключает перегрев электронных ключей, делает ненужным установку массивного радиатора охлаждения.

Выводы по сборке:
Стабилизатор собран качественно. Никаких нареканий не возникло.
В очередной раз удивил трансформатор своим размером и качеством сборки. Все провода, где они должны быть опрессованны — имеют наконечники, за исключением одного проводника заземления. К минусу сборки хочу отнести отсутствие заземления на передней крышке стабилизатора.
Разъемные соединения нигде не болтаются и не отходят, сидят плотно. Риск разъединения минимален. Плата собрана качественно.

Реальное энергопотребление стабилизатора меньше, чем заявлено в паспорте.
Если учесть, что более 90% времени стабилизатор работает с выключенным вентилятором, то потребление на холостом ходу составляет примерно половину от заявленных значений в паспорте. Это очень хорошо, и однозначно сэкономит бюджет пользователей серии данных стабилизаторов.

Фото стабилизатора Вольт Гибрид

Стабилизатор рассчитан на повышенное входное напряжение, и в нашем случае стабилизатор отлично справляется с ним. У разных производителей стабилизаторов есть модели, которые рассчитаны на пониженное напряжение, а есть модели, которые рассчитаны на повышенное напряжение. В нашем испытуемом образце производитель попытался совместить 2 параметра в 1, и это хорошо получилось.
Расширенным рабочим диапазоном напряжений 130-310В может похвастаться не каждый стабилизатор. Обычно стабилизаторы с подобным диапазоном стоят раза в 2 дороже Вольт Гибрида.
Несмотря на то, что на нижней границе входных напряжений, стабилизатор не обеспечивает (и не обязан обеспечивать) стабилизацию выходного напряжения в 7,5%, все равно, выходные напряжения не пересекают рамки, установленные ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) «Напряжения стандартные». За это производителю жирный плюс!

Кому подойдут гибридные стабилизаторы Вольт Инжиниринг?
Тем, кто ищет высокое качество сборки от российского производителя по умеренным ценам.
Кто готов пожертвовать точностью стабилизации ради очень широкого диапазона входных напряжений.

Этот стабилизатор будет работать даже когда входное напряжение находится в диапазоне от 110 до 325 вольт.
И таким широким диапазоном мало кто сможет похвастаться, даже в сегменте стабилизаторов премиум-класса.
Информация взята с блога сисадмина.

Если вам необходима подробная консультация по выбору стабилизатора напряжения, то можете позвонить по телефону (495) 972-00-90 и получить ответы на интересующие вопросы.

Фото стабилизатора Вольт Гибрид