Сравниваю, какой стабилизатор лучше — релейный или электромеханический?

Прежде чем выяснить, какой стабилизатор лучше (релейный или электромеханический), желательно познакомиться с ними поближе.

Общее между стабилизаторами напряжения релейного и электромеханического типа то, что их работа сопровождается замыканием и размыканием электрических контактов (в релейном), либо перемещением по виткам обмотки щеточного контакта, также с замыканием и размыканием электрического соединения (в электромеханическом). Это придает этим стабилизаторам некоторые общие свойства, отличные от свойств бесконтактных стабилизаторов (электронного и инверторного).

Как было раньше

Когда-то давно для регулирования напряжения на нагрузке были распространены лабораторные автотрансформаторы с ручным регулированием. Это были наиболее простые по устройству и принципу действия устройства.

Регуляция осуществлялась путем перемещения угольной щетки-токосъемника по виткам тороидальной обмотки автотрансформатора, что изменяло коэффициент трансформации и напряжение на выходе, позволяя установить желаемое значение, в том числе и номинальное сетевое 220 В.

Число витков подключенной к сети обмотки при этом не менялось.

При пониженном напряжении сети автотрансформатор работает в повышающем режиме, при повышенном – понижающем. При соответствии напряжения сети номинальному угольная щетка устанавливается в точности на витке обмотки, подключенном к сети, и преобразования напряжения не происходит.

Единственная накладка при этом – помимо полезного тока нагрузки, из сети бесполезно потребляется ток холостого хода автотрансформатора.

И все бы хорошо, но всегда существовала опасность, что при очередном повышении или понижении сетевого напряжения осуществляющий регулирование человек не заметит этого, и соответственно изменится напряжение на нагрузке.

Электромеханический стабилизатор

Этот стабилизатор (называемый еще сервоприводным), максимально близок по конструкции к описанному выше автотрансформатору с ручной регулировкой. Отличие в том, что ползунок с графитовой щеткой по виткам обмотки тороидального автотрансформатора перемещается не вручную, а исполнительным электродвигателем (сервоприводом).

В более продвинутых моделях угольный контакт заменен на ролик из тугоплавкого металла. Это позволяет увеличить межсервисный интервал. Хотя, как показывает опыт, самым слабым местом всех сервоприводных стабилизаторов, как ни странно, является сам двигатель.

Мощность электромеханических стабилизаторов практически не ограничена, в промышленных стабилизаторах она может доходить до 1,5-2,0 МВт.

Достоинства:

• низкая стоимость, порядка 1000-1200 рублей за 1 кВт мощности
• широкий диапазон изменения входного напряжения, нижний предел может достигать 120-140 В;
• способность к перегрузкам, кратковременно допустимы 10-кратные перегрузки;
• поддержание выхода с высокой точностью, до 3%;
• низкая чувствительность к частоте входного напряжения и его форме;
• низкий уровень шума.

Недостатки:

• невысокая надежность механической части устройства, необходимость технического обслуживания с периодической заменой щеточного контакта вследствие износа;
• пожароопасность (возможно возгорание при попадании под контакты графитовой пыли от ползунка);
• инерционность в работе, время реагирования составляет 0,1 с, скачок входного напряжения отрабатывается со скоростью 10 В в секунду, поскольку для перемещения контакта по обмотке требуется время.

Релейный стабилизатор

В релейных стабилизаторах, также как и в электромеханических, роль человека передана автоматике. За напряжением на нагрузке следит микроконтроллер, нагрузка подключается к автотрансформатору через одно из схемных реле, а микроконтроллер всегда выбирает для включения то реле, которое обеспечит на выходе наиболее близкое к номинальному значение.

Конструктивно автотрансформатор релейного стабилизатора представляет собой тороидальный сердечник из магнитомягкой стали или пермаллоя, на который намотана обмотка из изолированного медного провода с рядом отводов, выведенных на контакты реле.

Иногда в релейном стабилизаторе вместо автотрансформатора устанавливается трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с отводами (называемой вольтодобавочной), секции которой подключаются поочередно вплоть до достижения необходимого напряжения на выходе.

Кстати, о напряжении на выходе… Если стабилизатор снабжен вольтметром контроля выходного напряжения, сверьте его показания с показаниями внешнего вольтметра, недобросовестный производитель может включить контрольный вольтметр так, чтобы он неизменно показывал 220 В, в то время как напряжение может отклоняться от номинального. Официальная легенда гласит, что это делается для того, чтобы меньше нервировать конечного потребителя.

Достоинства и недостатки релейного стабилизатора обусловлены его конструктивными особенностями.

Достоинства:

• малые габаритные размеры и вес (автотрансформатор работает в более щадящем тепловом режиме, чем трансформатор с двумя обмотками);
• низкая стоимость, порядка 900-1200 рублей за 1 кВт мощности;
• широкий диапазон изменения входного напряжения, от 100 В до 280 В в некоторых моделях;
• могут защитить от резких перепадов входного напряжения, изменения отрабатываются со скоростью до 250 В/с;
• низкая чувствительность к частоте входного напряжения и его форме;
• широкий диапазон рабочих температур – от -40 до +40 °С;
• допустимая длительная перегрузка до 110%, кратковременно — двукратная.

Недостатки:

• реле – самые ненадежные элементы конструкции, реле с подгоревшими контактами выводят из строя весь стабилизатор и требуют немедленной замены;
• ступенчатая регулировка выхода не обеспечивает постоянство напряжения на нагрузке, обычно оно изменяется от 203 до 237 В, и погрешность доходит до 8%. Особенно сильно это заметно по изменению яркости ламп накаливания;
• при переключении ступеней нагрузка на короткое время (20-30 мс) обесточивается, не все потребители рассчитаны на подобный перерыв, мигают лампочки, цифровая техника может самопроизвольно переключиться в какой-нибудь странный режим;
• при повышении точности стабилизации выходного напряжения (и усложнении конструкции стабилизатора) падает скорость реакции на изменения по входу, и время стабилизации доходит до 150 мс;
• при полном пропадании сети и последующем ее восстановлении, напряжение на выходе появляется с задержкой (где-то через 6 с). Это обусловлено особенностями работы алгоритмов вычисления требуемого режима работы;
• при частом изменении входного напряжения работа стабилизатора сопровождается слышимыми щелчками в результате отпускания одного реле и срабатывании другого (подробнее здесь).

Сравниваем релейные и электромеханические

При сравнении двух типов стабилизаторов сразу бросается в глаза то, что ряд характеристик для них общий.

1. Так, стоимость не может служить определяющим фактором при выборе типа, она примерно одинакова, каждый киловатт мощности стабилизатора обойдется в 900-1200 рублей. Стоимость одного киловатта для каждого из типов стабилизаторов вы можете посмотреть в этой таблице.
2. Не может явиться определяющим и срок службы – несмотря на заявляемый некоторыми производителями срок службы стабилизаторов до 10-15 лет, вследствие ненадежности релейного блока устройства (а на релюшках всегда экономят!), они могут прослужить не дольше, чем электромеханические – до 1-5 лет, в зависимости от нестабильности сети.
3. Общими являются также слабая зависимость функционирования обоих типов стабилизаторов от частоты и формы входного напряжения (автотрансформатор лишь незначительно меняет коэффициент трансформации, за счет нелинейности характеристик материала сердечника).
4. В расчет следует принять характер регулирования — ступенчатый с дискретностью порядка 20-25 В у релейного стабилизатора и плавный у электромеханического. С релейным вам придется смириться с тем, что при его работе освещение будет мигать, освещенность будет колебаться в пределах ±26% (такова нестабильность светового потока при изменении напряжения в пределах ±8%), а сложная электронная техника может давать сбои в моменты переключения.

   С электромеханическим стабилизатором подобное исключено – напряжение регулируется плавно и устанавливается с более высокой точностью, поскольку выводов от обмотки автотрансформатора в электромеханическом стабилизаторе больше, чем в релейном (по сути, выводом является каждый виток обмотки). Поэтому в электромеханических стабилизаторах ступенчатость изменения выходного напряжения практически неощутима.

5. Вдобавок, перемещение щеточного контакта менее шумное, чем одновременное срабатывание (отключение и выключение) двух реле. Но одно НО – устанавливаться оно будет дольше, подобные стабилизаторы инерционнее релейных.
6. При рисках очень серьезной просадки входного напряжения оба сравниваемых стабилизатора примерно эквивалентны по возможностям. Так, нижний предел входного напряжения чаще всего составляет 140-150 В, а верхний 250-260 В.
7. Оба стабилизатора искрят при работе, что исключает возможность их работы во взрывоопасных (загазованных) помещениях. Их назначение – работа в условиях городской квартиры, частного домовладения, дачи. Работа в одном помещении с газовым оборудованием ЗАПРЕЩЕНА.

По идее, электромеханический стабилизатор требует регулярного обслуживания (чистки, замены щеток), релейный же обслуживания не требует, но может выйти из строя при подгорании контактов одного из реле, при этом выйдет из строя одна ступень регулирования напряжения, что полностью нарушит работу стабилизатора.

Понятное дело, что на практике никто и никогда их не обслуживает. Просто купили, подключили и забыли до тех пор, пока что-нибудь не сломается. Поэтому пунктик с техническим обслуживаем можно вообще не принимать в расчет.

Общие выводы

Релейный и электромеханический стабилизаторы примерно равнозначны по стоимости, но электромеханический обладает более высокой точностью и плавностью поддержания выходного напряжения. Нет резких перепадов напряжения в 20-30 вольт при переключении обмоток, как у релейного. Поэтому для подключения люстр, светильников и прочей осветительной аппаратуры однозначно следует предпочесть электромеханический стабилизатор.

Но при этом у электромеханических стабилизаторов более длительное время реакции, чем у релейных. В некоторых случаях (например, когда сосед балуется сваркой) это может стать проблемой. Хотя, с соседями-сварщиками вообще мало какой стабилизатор совладает. Разве что инверторный (двойного преобразования) или вообще online-UPS. И то и другое очень дорого, проще с соседом «разобраться».

Как показывает практика, срок службы мало зависит от типа стабилизатора как такового. Тут все упирается в качество электронной начинки, а следовательно в фирму-производителя. Чем авторитетнее фирма и чем больше гарантийный срок, тем дольше прослужит устройство. И, разумеется, тем дороже оно будет стоить.

А еще у электромеханического стабилизатора отсутствует раздражающее клацанье релюшками. Легкое ненавязчивое жужжание всяко приятнее на слух, чем резкие щелчки.

В целом, по совокупности характеристик, электромеханический стабилизатор более пригоден для работы в условиях квартиры, дома или дачи. Если для вас несущественна несколько более замедленная реакция электромеханического стабилизатора, выбор должен быть сделан в его пользу.

О том, какие конкретно модели выбрать, вы можете узнать из этих статей:

• стабилизаторы для частного дома;
• стабилизаторы для бытовой техники (в квартиру);
• для газового котла;
• для электрического котла;
• и еще много интересного в разделе о стабилизаторах.