Сетевой фильтр или стабилизатор напряжения: что лучше?

Питание электроприбора – одно из важнейших параметров, от которого зависит надёжность, качество его работы, а иногда даже ваша безопасность. Ни одно устройство «не любит» скачков и искажений питающего напряжения, просто некоторые особенно восприимчивы к его перепадам.

Для защиты чувствительных к электропитанию приборов применяются сетевые фильтры и стабилизаторы напряжения. Посмотрим, в чём разница, и в каких случаях действительно стОит потратиться на стабилизатор.

Классификация отклонений в сети переменного тока

Любую нестабильность напряжения в сети переменного тока можно разделить на следующие виды:

• изменение значения амплитуды;
• искажение синусоиды;
• импульсные помехи;
• высокочастотные помехи;
• уход частоты.

Изменение значения амплитуды – это ни что иное, как изменение напряжения. По стандартам, нормально допустимые отклонения напряжения – ±5 %, или 209-231 В. В этом диапазоне все устройства могут эксплуатироваться без опасений за их повреждение или ухудшение характеристик. Определены также предельно допустимые отклонения – ±10 %, 198-242 В. В этом режиме большинство электроприборов сохраняют свою функциональность. Измерить значения напряжения в сети можно с помощью стрелочного вольтметра или хотя бы цифрового мультиметра.

Искажения синусоиды могут вноситься различными некачественными преобразователями или импульсными блоками питания в условиях перегруженной сети. Чаще всего срезаются её «верхушки», появляются гармонические искажения. Больше всего к таким искажениям восприимчивы высокоточные измерительные устройства, асинхронные электродвигатели.

Импульсные помехи представляют собой кратковременные (10^-6 с) пики большой амплитуды (вплоть до 10 кВ). Они могут возникнуть из-за природных факторов (удар молнии) или техногенных (переходные процессы при переключения большого количества потребителей в условиях перегрузки, неисправное оборудование). Импульсным помехам сильно подвержена большая часть электроники – при таких резких скачках полупроводниковые элементы в ней могут просто выгореть.

Наконец, помехи высокочастотные – флуктуации небольшой амплитуды (максимум десятки вольт) различной частоты (от 100 Гц до 10 МГц). Создаются импульсными БП, сварочными аппаратами, электродвигателями. Такие помехи не опасны, но могут привести к проблемам с использованием, к примеру, Hi-End аудиотехники. При недостаточно хорошей фильтрации в её блоке питания, высокочастотные помехи будут восприниматься на слух как треск, шипение и т.п.

Отклонение частоты происходит при перегрузке сети и генератора. Слишком высокие мощности потребителей заставляют генератор вращаться быстрее, тем самым повышая частоту переменного тока. К изменению частоты особенно чувствительны электродвигатели переменного тока. Различная электроника (например, старые телевизоры с ЭЛТ) используют частоту 50 Гц как опорную, и изменения даже на 0,1 Гц уже приводят к искажениям изображения.

Теперь, зная суть и причины некачественного питающего напряжения, разберёмся, как от него помогут защититься сетевые фильтры и стабилизаторы.

Принцип работы защитных устройств

Сетевой фильтр

Сетевой фильтр похож на обычный удлинитель, но внутри него установлена плата фильтрации. Качественная плата фильтрации содержит:

1. Варисторы: при резком повышении напряжения (импульсные скачки) они резко снижают своё сопротивление (с сотен мегаом до десятков ом), фактически закорачивая цепь и принимая всю нагрузку на себя. При этом может сгореть либо сам элемент, либо плавкий предохранитель, подключенный последовательно с ним, но подключенные приборы останутся целы.
2. LC-фильтр: цепь из катушек индуктивности и конденсаторов, поглощает высокочастотные помехи.
   Многоразовые термопредохранители: могут использоваться взамен плавких. Выполнены в виде кнопки, вынесенной на корпус. При превышении допустимого тока или КЗ такой предохранитель отжимает кнопку и разрывает цепь. Для восстановления предохранителя достаточно нажать кнопку обратно.

3. Газоразрядники: иногда параллельно с варистором ставятся газоразрядные электроды, которые принимают на себя большие напряжения (несколько киловольт), для быстрого устранения разницы потенциалов.

Все сетевые фильтры оборудованы заземлением. Уважающий себя производитель укажет, по каким линиям установлена варисторная защита. Если варистор установлен только между землёй и фазой, для работы такого фильтра обязательно требуется заземление. Если указана защита «фаза-ноль», заземление необязательно, весь импульс уйдёт на ноль.

Сетевой фильтр — сложное устройство, включающее в себя специфические электронные компоненты для эффективного подавления импульсных и высокочастотных помех, защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Качественный фильтр видно сразу — это солидное, достаточно массивное устройство, нафаршированное электроникой. Цена хорошего сетевого фильтра начинается от 800-1000 рублей.

Исходя из схемотехники, сетевой фильтр может справиться только с двумя видами помех: высокочастотными и импульсными. Очевидно, что такое устройство не способно справляться с длительными перепадами напряжения и искажением его формы. Здесь уже потребуется стабилизатор.

Стабилизатор

Если напряжение в вашей местности долгое время выходит за границы предельно допустимых отклонений, единственный выход – это стабилизатор. Такие устройства выдают (почти) постоянное значение амплитуды на выходе при большом диапазоне входных значений. Рассмотрение их схемотехники выходит за рамки статьи, но интересующимся могу посоветовать заглянуть сюда.

Если вкратце, то выравнивание напряжения осуществляется четырьмя различными способами:

1. переключением обмоток трансформатора (через реле или симисторы);
2. электромеханическим движком на автотрансформаторе;
3. накоплением энергии с использованием резонанса в ферромагнетиках;
4. с помощью инвертора.

У каждой из этих реализаций есть свои плюсы и минусы, определённая область применения. Такие устройства способны обеспечивать постоянное напряжение для питания электроприборов. Инверторные стабилизаторы способны ещё устранять искажения формы синусоиды и уход частоты. Вообще, инверторные стабилизаторы являются самыми многофункциональными, точными и надёжными, но и цена их наиболее высокая. Их еще называют стабилизаторами двойного преобразования.

Начальные простые модели стабилизаторов могут стоить так же, как хорошие сетевые фильтры. Однако надёжные устройства значительно (в десятки раз!) дороже. Цена на стабилизатор в основном зависит от его схемотехники и номинальной мощности.

Что выбрать?

Ответ на вопрос зависит от: а) качества переменного тока в вашем доме; б) конкретного потребителя. Если вы твёрдо знаете, что напряжение у вас всегда держится около нормы в 220-230 В, то сетевого фильтра достаточно для защиты любого потребителя.

К сожалению, стабильность в сетях России – это скорее редкость, чем правило. Воспользуйтесь мультиметром и убедитесь в этом сами. Вряд ли вы всегда будете наблюдать нормальное напряжение, особенно где-нибудь в сельской местности.

Однако, не стоит тут же бежать за стабилизатором: не всей технике сегодня требуется стабильное значение в 220 В. В нём однозначно не нуждаются нагревательные приборы с ТЭНами, а также устройства непродолжительного использования с большими пусковыми токами (например, насосы, электроинструмент).

Большинство современной электроники оснащено импульсными блоками питания, способными работать в широком диапазоне: от 90 до 260 В и даже больше. Схемотехника таких БП всегда выдаёт постоянное стабильное напряжение для внутренних элементов схемы. Все компьютеры питаются от таких БП, поэтому, вопреки расхожему мнению, стабилизатор для компьютера не нужен. Конечно, здесь многое зависит от стоимости и класса компьютерного блока питания: дешёвые модели могут иметь более узкий диапазон или просто плохо работать даже при небольших отклонениях.

Каким устройствам действительно нужен этот агрегат? В первую очередь, это приборы продолжительного использования без встроенных блоков питания, в частности на базе электродвигателей: холодильники, насосные станции, кондиционеры и др. При повышении напряжения эти приборы начинают работать с перегрузкой, сильнее греются, быстрее изнашиваются.

Особенно чувствительны к перепадам напряжения некоторые модели газовых котлов. Но далеко не все! Поэтому перед тем, как покупать стабилизатор для газового котла, загляните в инструкцию к котлу.

Если в документации указан узкий рабочий диапазон входных напряжений (±5…10% от номинала), а напряжение в розетке прыгает значительно сильнее, то без стабилизатора, увы, не обойтись.

Если вы по-прежнему пользуетесь лампами накаливания и вас раздражает их мигание при скачках в электросети, то их тоже можно подключить через стабилизатор. Конкретно для этого случая очень советую стабилизаторы инверторного типа (например, ИнСтаб от Штиля).

Наконец, если любое устройство (пусть даже ЖК-телевизор или ПК с импульсными БП) периодически отключается при падениях напряжения – стабилизатор ему всё-таки нужен.

Делаем выводы

Итак, что лучше — сетевой фильтр или стабилизатор напряжения? Краткое резюме:

• если лампочки в вашем доме не мигают, а измерения показывают постоянные значения, купите хороший сетевой фильтр. Он защитит потребителей от короткого замыкания, перегрузок по напряжению, импульсных разрядов и разного рода помех;
• если же перепады напряжения частое дело, и его значения выходят за номинальные, указанные обычно на шильдике прибора – вам нужен стабилизатор. Особенно, если стоимость этого прибора в несколько раз превышает стоимость стабилизирующего агрегата.