Jaký typ stabilizátoru je lepší?

Než zjistíte, který stabilizátor je lepší (reléový nebo elektromechanický), je vhodné se s nimi blíže seznámit.

Mezi stabilizátory napětí reléového a elektromechanického typu je společné to, že jejich činnost je doprovázena sepnutím a rozepnutím elektrických kontaktů (v relé), nebo pohybem po závitech vinutí kartáčového kontaktu, rovněž se sepnutím a rozepnutím elektrické připojení (v elektromechanickém). To dává těmto stabilizátorům některé obecné vlastnosti, které se liší od vlastností bezkontaktních stabilizátorů (elektronických a invertorových).

Jak to bylo předtím

Kdysi byly běžné laboratorní autotransformátory s ruční regulací pro regulaci napětí na zátěži. Jednalo se o nejjednodušší zařízení v konstrukci a principu činnosti.

Regulace se prováděla pohybem sběrače proudu uhlíkové kartáče po závitech toroidního vinutí autotransformátoru, čímž se měnil transformační poměr a výstupní napětí, což umožnilo nastavit požadovanou hodnotu včetně jmenovitého síťového napětí 220 V.

Počet závitů vinutí připojeného k síti se nezměnil.

Když je síťové napětí nízké, autotransformátor pracuje v režimu zvýšení, a když je síťové napětí vysoké, pracuje v režimu snižování. Když síťové napětí odpovídá jmenovité hodnotě, uhlíkový kartáč je instalován přesně na závit vinutí připojený k síti a nedochází k přeměně napětí.

Jedinou nevýhodou v tomto případě je, že kromě užitečného zatěžovacího proudu se ze sítě zbytečně odebírá i proud naprázdno autotransformátoru.

A vše by bylo v pořádku, ale vždy hrozilo, že při dalším zvýšení nebo snížení síťového napětí si toho osoba provádějící regulaci nevšimne a podle toho se změní napětí na zátěži.

Elektromechanický stabilizátor

Tento stabilizátor (také nazývaný servopohon) je svou konstrukcí co nejblíže výše popsanému ručně nastavovanému autotransformátoru. Rozdíl je v tom, že jezdec s grafitovým kartáčem podél závitů vinutí toroidního autotransformátoru se nepohybuje ručně, ale pomocí elektromotoru akčního členu (servopohonu).

U pokročilejších modelů je uhlíkový kontakt nahrazen válečkem ze žáruvzdorného kovu. To vám umožní prodloužit servisní interval. Ačkoli, jak ukazuje zkušenost, nejslabším místem všech servo stabilizátorů je kupodivu samotný motor.

Výkon elektromechanických stabilizátorů je prakticky neomezený, u průmyslových stabilizátorů může dosahovat až 1,5-2,0 MW.

Doplňky:

• nízké náklady, asi 1000-1200 rublů na 1 kW výkonu
• široký rozsah změn vstupního napětí, spodní hranice může dosáhnout 120-140 V;
• schopnost přetížení, krátkodobě je přijatelné 10násobné přetížení;
• udržování výstupu s vysokou přesností, až 3%;
• nízká citlivost na frekvenci vstupního napětí a jeho tvar;
• nízká hladina hluku.

Nevýhody:

• nízká spolehlivost mechanické části zařízení, nutnost údržby s periodickou výměnou kontaktu kartáče z důvodu opotřebení;
• nebezpečí požáru (může dojít k požáru, pokud se grafitový prach z jezdce dostane pod kontakty);
• setrvačnost při provozu, doba odezvy je 0,1 s, vstupní napěťový ráz je zpracováván rychlostí 10 V za sekundu, protože pohyb kontaktu po vinutí trvá určitou dobu.

stabilizátor relé

V reléových stabilizátorech, stejně jako v elektromechanických, se role člověka přenáší na automatizaci. Napětí na zátěži je monitorováno mikrokontrolérem, zátěž je připojena k autotransformátoru přes jedno z obvodových relé a mikrokontrolér vždy zvolí sepnutí relé, které bude poskytovat výstup nejblíže jmenovité hodnotě.

Konstrukčně je autotransformátor reléového stabilizátoru toroidní jádro vyrobené z měkké magnetické oceli nebo permalloy, na kterém je navinuto vinutí izolovaného měděného drátu s řadou odboček připojených ke kontaktům relé.

Někdy je v reléovém stabilizátoru místo autotransformátoru instalován transformátor s primárním vinutím a sekundárním vinutím s odbočkami (nazývané boosterové vinutí), jejichž sekce jsou střídavě zapojeny, dokud není dosaženo požadovaného výstupního napětí.

Mimochodem, o výstupním napětí. Je-li stabilizátor vybaven voltmetrem pro sledování výstupního napětí, zkontrolujte jeho hodnoty pomocí externího voltmetru, bezohledný výrobce může zapnout kontrolní voltmetr tak, aby vždy ukazoval 220 V, přičemž napětí se může lišit od jmenovitého. Oficiální legenda říká, že se to dělá proto, aby byl konečný spotřebitel méně nervózní.

Výhody a nevýhody stabilizátoru relé jsou určeny jeho konstrukčními vlastnostmi.

Doplňky:

• malé celkové rozměry a hmotnost (autotransformátor pracuje v šetrnějším tepelném režimu než transformátor se dvěma vinutími);
• nízké náklady, asi 900-1200 rublů na 1 kW výkonu;
• široký rozsah změn vstupního napětí, u některých modelů od 100 V do 280 V;
• dokáže chránit před náhlými změnami vstupního napětí, změny jsou zpracovávány rychlostí až 250 V/s;
• nízká citlivost na frekvenci vstupního napětí a jeho tvar;
• široký rozsah provozních teplot – od -40 do +40 °C;
• přípustné dlouhodobé přetížení až 110%, krátkodobé – dvojnásobek.

Nevýhody:

• relé jsou nejspolehlivější konstrukční prvky, relé s přepálenými kontakty poškozují celý stabilizátor a vyžadují okamžitou výměnu;
• stupňovitá regulace výstupu nezajišťuje konstantní napětí na zátěži, obvykle se pohybuje od 203 do 237 V a chyba dosahuje 8 %. To je zvláště patrné na změně jasu žárovek;
• při přepínání kroků je zátěž na krátkou dobu odpojena (20-30 ms), ne všechny spotřebiče jsou navrženy pro takovou přestávku, kontrolky blikají, digitální zařízení se může spontánně přepnout do nějakého podivného režimu;
• jak se zvyšuje přesnost stabilizace výstupního napětí (a konstrukce stabilizátoru se stává složitější), rychlost odezvy na změny vstupu klesá a doba stabilizace dosahuje 150 ms;
• Pokud síť zcela zanikne a následně je obnovena, výstupní napětí se objeví se zpožděním (cca po 6 s). To je způsobeno zvláštnostmi algoritmů pro výpočet požadovaného provozního režimu;
• při časté změně vstupního napětí je činnost stabilizátoru doprovázena slyšitelným cvakáním v důsledku uvolnění jednoho relé a aktivace druhého (podrobněji zde).

Porovnejte reléové a elektromechanické

Při porovnání obou typů stabilizátorů hned bije do očí, že řada charakteristik je jim společných.

1. Tak cena nemůže být rozhodujícím faktorem při výběru jako, je to přibližně stejné, každý kilowatt výkonu stabilizátoru bude stát 900–1200 rublů. Náklady na jeden kilowatt pro každý typ stabilizátoru můžete vidět v této tabulce.
2. Životnost nemůže být rozhodující – i přes životnost stabilizátorů deklarovanou některými výrobci až 10-15 let, vzhledem k nespolehlivosti reléové jednotky zařízení (a vždy šetří na relé!) nevydrží déle než elektromechanické – až 1-5 let, v závislosti na nestabilitě sítě.
3. Častá je i slabá závislost funkce obou typů stabilizátorů závisí na frekvenci a tvaru vstupního napětí (autotransformátor mění transformační poměr jen nepatrně kvůli nelinearitě charakteristik materiálu jádra).
4. Je třeba vzít v úvahu povahu regulace – stupňovitě s diskrétností cca 20-25 V pro reléový stabilizátor a plynule pro elektromechanický. U relé se budete muset smířit s tím, že při jeho činnosti bude osvětlení blikat, osvětlení bude kolísat v rozmezí ±26 % (to je nestabilita světelného toku při změně napětí v rozmezí ±8 %) a složité elektronické zařízení může v momentech sepnutí selhat.

Teoreticky vyžaduje elektromechanický stabilizátor pravidelnou údržbu (čištění, výměna kartáčů), zatímco relé nevyžaduje údržbu, ale může selhat, pokud kontakty jednoho z relé vyhoří, a jeden stupeň regulace napětí selže, což zcela zmizí narušit činnost stabilizátoru.

Pro referenci. Pravidelná údržba neznamená, že se v ní musíte každý rok hrabat. Osobně jsem svědkem toho, že stabilizátor servopohonu funguje pět let bez zásahu, přičemž vedle stojící reléový stabilizátor po roce a půl provozu shořel.

Je jasné, že v praxi jim nikdo nikdy neslouží. Stačí si to koupit, připojit a zapomenout na to, dokud se něco nerozbije. Proto lze problém technické služby zcela ignorovat.

Obecné závěry

Reléové a elektromechanické stabilizátory jsou cenově přibližně stejné, ale elektromechanický má vyšší přesnost a hladší udržování výstupního napětí. Při spínání vinutí nedochází k náhlým poklesům napětí o 20-30 voltů, jako je relé. Pro připojení lustrů, lamp a dalších osvětlovacích zařízení byste proto měli rozhodně upřednostňovat elektromechanický stabilizátor.

Ale zároveň mají elektromechanické stabilizátory delší dobu odezvy než reléové. V některých případech (například když se soused pustí do svařování) to může být problém. Ačkoli obecně jen málo stabilizátorů se dokáže vyrovnat se svařovacími sousedy. Možná invertor (dvojitá konverze) nebo dokonce online UPS. Oba jsou velmi drahé, je snazší to „vyřešit“ se sousedem.

Jak ukazuje praxe, životnost málo závisí na typu stabilizátoru jako takového. Vše závisí na kvalitě elektronické výplně, potažmo na výrobní společnosti. Čím je firma renomovanější a čím delší je záruční doba, tím déle přístroj vydrží. A samozřejmě tím víc to bude stát.

A elektromechanický stabilizátor nemá otravné cvakání spínačů. Lehký, nevtíravý bzučivý zvuk je pro ucho příjemnější než ostré cvakání.

Obecně platí, že na základě souhrnu svých vlastností je elektromechanický stabilizátor vhodnější pro práci v bytě, domě nebo chatě. Pokud pro vás není důležitá o něco pomalejší odezva elektromechanického stabilizátoru, měla by být volba učiněna v jeho prospěch.