CopyRight © "Электростиль" 2009-2012
Наверняка все, кто серьезно занимался вопросом подбора модели бытового стабилизатора, сталкивались с так называемыми однофазными стабилизаторами с плавной регулировкой выходного напряжения. Причем, речь шла вовсе не о сервоприводном стабилизаторе... К сожалению, многие люди приобретают подобные изделия "премиум-сегмента", даже не представляя на что они обрекают свою бытовую технику.
На самом деле все просто. В преобразовательной технике существует понятие фазо-импульсного управления, когда нужное значение действующего напряжения достигается путем смещения фазы открытия силового тиристора относительно начала синусоиды питающего напряжения на некоторый градус. В современных бытовых стабилизаторах значение стабилизированного действующего напряжения 220В достигается тремя основными способами:
1) путем переключения отпаек автотрансформатора с определенным шагом в ключевом режиме;
2) путем выпрямления переменного напряжения и применения последующей схемы преобразования в переменное (т.н. двойное преобразование);
3) путем включения отпаек автотрансформатора в определенной фазе сетевого напряжения с перекрытием (путем аппроксимации напряжений).
Именно путем использования третьего варианта и реализуют плавное регулирование в ступенчатых тиристорных стабилизаорах напряжения. Что же именно происходит в процессе стабилизации таким способом? Мы соберем действующую модель подобного стабилизатора и покажем его реальную работу на осциллографе.
Непрерывная регулировка в ступенчатых аппаратах. В чем подвох?
Основной смысл такой стабилизации кроется не за обеспечением максимальной точности поддержания выходного напряжения, а за экономией силовых элементов - тиристоров, а также обмоток автотрансформатора. Ведь для обеспечения точности стабилизации 1% с помощью ступенчатой стабилизации в ключевом режиме необхоимо минимум 24 (12х2) силовых тиристора, а для стабилизации по схеме фазо-импульсного управления - всего 8 (4х2)! Стремясь к удешевлению, производители как правило идут и на следующий шаг - применяют максимально дешевые тиристорные ключи.
В макете мы применили автотрансформатор с 4 отпайками по напряжению и шагом 35В, при этом мы достигли точности поддержания стабилизированного напряжения 1% и диапазона стабилизации напряжения 120-225В. Фазо-импульсное управление производится с начальным углом управления a=30 гр. Весь диапазон регулирования составляет 120 электрических градусов и заканчивается на 150 гр. соответственно. Диапазон разбит на 60 дискрет, каждая из которых соответствует 0,5 Вольтам стабилизированного напряжения.
На приведенных осциллограммах угол управления изменяется со 120 до 75 электрических градусов, при этом входное напряжения уменьшалось ориентировочно с 200 до 185 Вольт.
В процесе изменения входного напряжения стабилизатора отчетливо видно по осциллограммам как изменяется форма выходного напряжения, при этом максимальная величина выброса напряжения, образованного путем фазо-импульсного управления наложенным напряжением, составляет 35В! При работе вносятся значительные искажения формы выходного напряжения, достигающие 20% от общей площади синусоды. Отклонение допустимого коэффициента формы превышало макcимальные допуски ГОСТов.
Величина искажений, вносимых в сеть, недопустима для нормальной работы таких устройств как импульсные блоки питания ввиду чрезвычайно больших значений du/dt в месте работы фазо-импульсной схемы, особенно на 90 градусах синусоидального напряжения. Ситуация еще больше усугубляется при резких колебаниях входного напряжения.Это основной минус подобного типа стабилизации.
К сожалению, данный вид стабилизации обладает еще одним минусом - недостаточным быстродействием, необходимым при работе аппарата на резкопеременную номинальную нагрузку либо при резких колебаниях входного напряжения. При таком методе стабилизации также наблюдаются значительные помехи в питающую сеть при открытии/закрытии силовых тиристоров, что требует дополнительных сетевых фильтров (могут быть реализованы на основе сердечников из распыленного железа).
Для обеспечения правильной работы подобного метода стабилизации безоговорочно необходимо измерение среднеквадратичного значения выходного "стабилизированного" напряжения, так как при применении технологии измерения напряжений по амплитудному значению и вычислению предполагаемого действующего, работа подобного устройства будет некорректной по понятным причинам.
Приемлемая работа метода также может достигнута при значительном увеличении количества ступеней, но при этом к сожалению теряется основное преимущество подобной реализации - экономия на элементной базе стабилизатора, а низкое быстродействие и искажения, вносимые в сеть, и вовсе делают подобный метод нецелесообразным по сравнению с 1-м из возможных вариантов стабилизации, описанных выше.
Реализованный макет стабилизатора не отображен по причине сборки "навесным монтажем" и отсутствии какой-либо информативности о методе стабилизации. Элементная база, используемая в макете, выбрана с предположением, что будет также использована производителями в подобных изделиях. Не обошлось и без жертв при стендовых испытаниях, обычно применяемых для ступенчатых стабилизаторов, работающих в ключевом режиме. Хотя это и не удивительно... =)
Имея данную информацию, гораздо легче принять решение какому стабилизатору отдавать предпочтение, сформировать мнение о ценовой политике фирмы-производителя, задать нужные вопросы. Становиться ясным, что если цена стабилизатора высока, а база на которой он собран очень бюджетная, то кто-то хочет на вас заработать... Читайте также подобный обзор по сиситеме управлеия стабилизатором, индикации и силовом трансформаторе. Удачных покупок!
Рис.1 - угол управления 120 эл. градусов
Рис.2 - угол управления 100 эл. градусов
Рис.3 - угол управления 75 эл. градусов
