Стабилизатор напряжения сети

[phil31]

Возникла практическая проблема. В полусельской местности напряжение в сети гуляет вверх до 260 Вольт, вниз даже не знаю точно до скольки... Есть потребность напряжение застабилизировать. Тем более что в доме не только компьютер (который можно было бы снабдить UPS-ом), и лампочки, но еще и современный холодильник, который просто-напросто автоматически отключается при превышении некоего порогового напряжения, и естественно, начинает размораживаться. А также стиральная машина - кто знает не выйдет ли из строя при очередном подъеме напряжения? Видел в продаже некие "релейные стабилизаторы напряжения". Но они недешевы. При желаемой мощности в 5-7 кВт цена приближается где-то к 10000 рублей. Интересно было бы сделать самому. Но как лучше, по каким схемам, каковы тут схемотехнические альтернативы - на эту тему неплохо было бы услышать мнение тех, кто такими вопросами уже занимался.

[sanitar249]

Возникла практическая проблема. В полусельской местности напряжение в сети гуляет вверх до 260 Вольт, вниз даже не знаю точно до скольки... Есть потребность напряжение застабилизировать. Тем более что в доме не только компьютер (который можно было бы снабдить UPS-ом), и лампочки, но еще и современный холодильник, который просто-напросто автоматически отключается при превышении некоего порогового напряжения, и естественно, начинает размораживаться. А также стиральная машина - кто знает не выйдет ли из строя при очередном подъеме напряжения? Видел в продаже некие "релейные стабилизаторы напряжения". Но они недешевы. При желаемой мощности в 5-7 кВт цена приближается где-то к 10000 рублей. Интересно было бы сделать самому. Но как лучше, по каким схемам, каковы тут схемотехнические альтернативы - на эту тему неплохо было бы услышать мнение тех, кто такими вопросами уже занимался.

Есть несколько вариантов решения проблемы:
1.(УТОПИЧЕСКИЙ) Электроэнергия, это товар, за который, Вы платите сбытовой организации, и он должен соответствовать определенным стандартам. В противном случае(на основании договора...), Вы в праве отстаивать свои интересы в суде(закон на вашей стороне). Хотя даже крупным энергопотребителям "бодаться" в суде с монополистом не очень удаеться.
2.(НАИБОЛЕЕ реальный) Трансформатор с многоотводной первичкой с переключением отводов симисторами по напряжению на вторичке(на такую мощю транс килограмм 30- по железу, на вскидку),при "самопале", я думаю, в бюджет 5-10тр впишитесь.
3.(ИДЕАЛЬНЫЙ, но дорогой и сложный)Выпрямление первичного питания(Можно использовать асимметричный тиристорный мост с отбором мощности по одной полуволне, регулируемый. что позволит "наказывать" электроснаб. за некачеств. ЭЭ., индукц. счетчики и счетч. с трансф. тока такое потребление не считают, как и токовые клещи для переменки не выявят. ).Далее, инвертор, формирующий синусоидальную огибающую тока в выходном трансе(о габаритах п,2)Схема ОС по напряжению вторички управляет работой инвертора, в результате получаем нормальное качество ЭЭ. ++Такое используют ,например финны, с экспортируемой Россией ЭЭ, в "глобальном" масштабе(их тоже наше качество достало... ).++ Данная схема, предусматривает возможность использования АВР(авто-ввод резерва) перекл. на другую линию, или акуммулятор, в последнем случае система превращаеться в классический ИБП. Цена готового решения на этой основе, для Вашей мощности, в районе полутора-пары тысяч евро.
Удачи!

[phil31]

Благодарю за ответ!
Разумеется, УТОПИЧЕСКИЙ первый путь. "Судиться" - это где-то не у нас. Пресса немало описывала ситуаций, когда даже принятое судом решение на практике не воплощается в жизнь.
Речь идет о пригороде районного центра. Наверняка там какой-нибудь "гнилой" трансформатор на подстанции и т.п., а в бюджете как водится "нет денег" на его замену.... В 90-х годах даже в крупнейшем городе, областном центре, во дворе одного учреждения стоял такой отработавший все ресурсы трансформатор, постоянно с ним что-то случалось, его чинили, на замену "не было денег", а из-за скачков напряжения постоянно горела офисная техника, компьютеры ксероксы и факсы.... Нагорело там наверное больше, чем стоимость самого трансформатора.... Приходилось также сталкиваться с проблемой "плохого нуля". Начиная от того, что горели катушки (намотанные тонким проводом) в согласующих устройствах телевизионных антенн на крыше, и заканчивая тем, что в квартиры уже поступало 380 В вместо 220 и горело все, что было включено в розетку. Вот тогда уже приходили электрики и начинали чинить....
2-й путь. Правильно ли я понимаю, что трансформатор с переключением отводов и есть то, что называется "релейный стабилизатор напряжения"? Когда-то переключали с помощью реле, потом симисторы появились? Есть ли где-то реальные практические схемы таких устройств, или это коммерческая тайна производителей? Как правильно его рассчитать, какова должна быть коммутация? Как избежать заметных выбросов напряжения при коммутации? насколько хороши в этом плане те устройства, которые имеются в продаже? СтОят ли они тех денег, которые за них просят?
Понятное дело, что при большой мощности и железка получается тяжелая. Никуда не денешься, если хочешь получить переменное напряжение столь низкой частоты как 50 Гц, к тому же еще и синусоидальное. Вот в сварочных трансформаторах благодаря современной электронике удалось получить большую мощность при малой массе и небольших габаритах. Видел такой сварочник, легко варит "четверкой", при массе 2-3 кГ и незначительных габаритах. Цена где-то в пределах 10000 кстати. Но у сварочника на выходе постоянный ток. А тут надо подвести в квартиру стабильное напряжение 220 В 50 Гц. Хотя м.б. и не везде нужно 50 Гц. Активной нагрузке, как лампочка или электроутюг, без разницы, 50 Гц или 400 или даже постоянный ток. Насчет компьютерного блока питания думаю, что для него частота и форма д.б. не критична. Можно было бы и постоянным напряжением питать, все равно ведь первым делом выпрямляется.... А вот холодьник и стиральная машина, главные потребители энергии - там электродвигатели, которые рассчитаны именно на 220/50 и иначе не будут работать как должно. Да при том еще бывает, что электричество отключают на время от нескольких минут до 1-2 часов. Неплохо было бы сочинить какое-то аварийное электроснабжение с аккумуляторами. Запитать лампочки относительно несложно. Хуже с холодильником, который может начать размораживаться за это время, а его энергопотребление весьма велико. Кстати из паспорта не удалось узнать пиковую мощность. Указаны только киловаттчасы среднего потребления за сутки. И производители (Белоруссия) хвастаются экономичностью. А вот какую мощность берет мотор от сети, пока работает, они не посчитали нужным сообщить!!!
Так что 5-7 кВт это "навскидку" и "с запасом". Реально м.б. и меньше. Просто в коридоре стоят два автомата по 16 А. 220 В х 32А = 7 кВт. С другой стороны, холодильник потребляет наверное где-нибудь 1,5-2 кВт (современный большой с большой морозилкой, старые вроде бы ограничивались 1 киловаттом). Стиральная машина наверное тоже 1-2 кВт, есть электроутюг 2,4 кВт. У всех лампочек общая мощность где-то прядка 1 кВт. В настоящее время используется простейший способ. Когда U в сети вырастает до того, что автоматика отключает холодильник, приходится включать электроутюг, напряжение под нагрузкой падает, холодильник вновь работает. М.б. для начала "подключение утюга" как-то автоматизировать

3-й вариант, разумеется, интересен. Непонятно, почему так дорого. Ну, вероятно большая железка с намотанной толстой медной проволокой в Европе действительно стоит больших денег. У нас же далеко не все еще сдали в утиль. И если порыться в гараже, то и железку можно найти, и чем намотать. Так что цена выходного трансфоматора практически равна нулю, если не считать потраченного времени (которое, говорят, эквивалентно деньгам....). Ну а мощные тиристоры, что они, очень дороги? Давно не интересовался ценами, но вообще-то на радиорынке такого добра все еще навалом. Сердечники для сварочных трансов и медные шины тоже имеются в продаже. Предполагаю, что возможно купить по вполне разумным ценам. Так что 1,5-2 тыс. евро - это там "у них", где евро является основной валютой. У нас, если делать кустарно, по деталям должно выйти на порядки дешевле. Вопрос только в том, придется ли проходить весь путь от идеи до практического воплощения самому, с неизбежными поисками и ошибками, или возможно найти готовые схемотехнические решения, уже отработанные и апробированные?
Что же касается "наказания" электросбыта, то такое оборудование в принципе может вызвать судебный иск уже со стороны энергосбыта к потребителю, в этом случае "открутиться" будет намного сложнее, чем при иске от потребителя к энергосбыту. С другой стороны, на практике ситуация такая, что энергосбыт в данном случае уже "сам себя наказал". Просто вышел из строя старый электросчетчик на лестничной площадке. В энергосбыте говорят "покупайте и ставьте новый". Хозяева квартиры отвечают "а почему мы должны покупать за свой счет? счетчик не наш, а казенный, стоит не в квартире, а в коридоре". Тогда энергосбыт пошел на компромисс "мы будем вам начислять исходя из 100 кВт в месяц". Так что никакой ассимметричный мост в этой ситуации уже ничего не изменит. А если поставить в квартире двухтарифный счетчик, так он вероятно уже не тех систем, о которых идет речь.... Один тут знакомый поставил себе двухтарифный счетчик и говорит, что "наматывать" стало много меньше....
А все-таки интересно было бы как-то исхитриться и обойтись без большой массивной железки в составе стабилизатора.... Но никаких конкретных идей пока не пришло в голову....
Ну и разумеется, если что-то такое конструировать, то нужно хорошо продумать защиту всего, что в квартире, на случай выхода из строя лшюбых элементов стабилизатора - тиристоров, симисторов, инверторов, схемы ОС....

[Levap]

Релейный стабилизатор не панацея. Принцип его работы заключается в том, что он добавляет или вычитает из сетевого напряжения некоторое количество вольт, но делает это ступенчато по 10...20 вольт (в зависимости от числа ступеней). Даже если величина сетевого напряжения изменяется плавно, при переходе со ступени на ступень выходное напряжение изменяется скачкообразно. Было, допустим, 190, а стало сразу 210 вольт. Представляете, что начнется, если сосед станет работать сваркой? В попытке компенсировать изменения входного напряжения стабилизатор раскачает его с удвоенной амплитудой. Хороший стабилизатор при этом отключит потребителя, а дешевый? Но если соседей сварщиков рядом нет, то релейный тоже подойдет. Вопрос цены во многом зависит от мощности. Стоит ли за ней гнаться? Вполне достаточно двух киловатт, нужно только не включать несколько мощных нагрузок одновременно. Если схема все еще нужна - могу поделиться, только хотелось бы знать какой уровень сложности предпочтителен.

[phil31]

И все-таки интересно было бы уйти от больших железок. Почти все в современной квартире можно питать постоянным током. Лампочки, утюги, компьютеры и телевизоры.... Нельзя - только электромоторы в холодильнике и стиральной машине. Если бы промышленность производила их с моторами постоянного тока.... или например на 400 Гц.... А так вообще, если подумать.... Теоретически можно перестроить всю систему производства распределения и потребления ЭЭ. Синус был удобен тогда, когда не было полупроводников. Было удобно повышать и понижать напряжение с помощью трансформаторов, намотанных на железе. А в некоторых отношениях синус теперь, как видим, и не очень удобен. Почему бы не трансформировать напряжение с помощью мощных полупроводников, и передавать по линиям постоянный ток? Подавать в квартиру постоянное напряжение? Стоимость полупроводников настолько упала, что, мне кажется, они уже реально могут конкурировать по цене с большими железками, на которые намотана толстая медная проволока....
В общем, как говорил Козьма Прутков, "что тебе мешает выдумать порох непромокаемый?"....

[Levap]

Холодильник потребляет ерунду - 1...2 ампера.

[phil31]

Уважаемый Levap, благодарю за ответ!
Схема все еще нужна, пусть и на 2 кВт. Хотя на 3-4 было бы пожалуй лучше. Но пусть на 2. А уровень сложности.... Скажем так, пусть уровень сложности будет достаточный для того, чтобы система удовлетворительно работала. Можно вообще найти стандартный 9-амперный ЛАТР (как раз 2 кВт), следить за напряжением по вольметру и крутить ручку.... Самое недорогое решение, но весьма неудобное....

[phil31]

Насчет 1-2 А что-то сомневаюсь. Кажется, даже старые мелкие холодильники потребляли порядка 500-1000 Вт
(то есть 2,3-4,5А). А современный возможно и поболее того. Впрочем, надо бы просто взять амперметр и измерить.
Включать или не включать нагрузки, вопрос не столь простой. Момент отключения сети или повышения напряжения до 250-260 В может прийтись на то время, когда мотор холодильника не работает (потому что работает циклами). Тогда и проблемы нет. А может прийтись как раз на тот момент, когда надо охладить рабочую камеру, чтобы не таяло.... Тут не угадаешь. Опять же, включая стиральную машину, не угадаешь, как скоро случатся перебои сети. А в итоге возникают проблемы с тем, что машина работает по программе, которая может сбиться.... В какие-то моменты может оказаться, что одновременно работают и холодильник и стиральная машина. А в какие-то - ни то, ни другое. Еще существенна стоимость этих приборов. Будет жаль, если они сгорят раньше времени, не отработав ресурс, ремонт тоже недешев....
А все-таки интересно было бы заменить выходной трансформатор стабилизатора на какой-нибудь дроссель. Все-таки одна обмотка это проще, чем две. Насколько понимаю, роль трансформатора в сглаживании формы напряжения, приближении ее к синусоиде. Ну так с этим, вроде бы, и дроссель может как-то справиться.... А хорошо бы сделать какую-нибудь гираторную индуктивность мощностью 2 кВт....

[sanitar249]

Насчет 1-2 А что-то сомневаюсь. Кажется, даже старые мелкие холодильники потребляли порядка 500-1000 Вт
(то есть 2,3-4,5А). А современный возможно и поболее того. Впрочем, надо бы просто взять амперметр и измерить.

Это, Вы, хватанули Старые(адсорбционные) холодильники, действительно столько кушали, но там, как не парадоксально звучит, для охлаждения использовался ТЭН. Типовые мощности компрессора современного холодильника 150-400 Вт. И то 400 Вт, это уже "торговые" холодильники.
Удачи!

[sanitar249]

А все-таки интересно было бы заменить выходной трансформатор стабилизатора на какой-нибудь дроссель. Все-таки одна обмотка это проще, чем две. Насколько понимаю, роль трансформатора в сглаживании формы напряжения, приближении ее к синусоиде. Ну так с этим, вроде бы, и дроссель может как-то справиться.... А хорошо бы сделать какую-нибудь гираторную индуктивность мощностью 2 кВт....

Если речь вести, о питании двигателей, то там вообще не нужна вспомогательная индуктивность. ШИМ прекрасно формирует "синус" на обмотках двигателя.