8 (495) 518-51-11
Надежность любого электротехнических устройств находится в тесной зависимости с различными факторами их производства и эксплуатации. Само понятие надежность можно охарактеризовать, как свойство устройства выполнять назначенные функции, сохраняя эксплуатационные качества в заданных пределах.
Надежность стабилизаторов напряжения предполагает бесперебойное снабжение электропитанием подключенной нагрузки в пределах установленных значений, обеспечивая ее работоспособность. Под работоспособностью подразумевается такое состояние устройств, при котором они способны в полном объеме выполнять свои функции, заложенные нормативно-технической документацией.
Надежность является одним и ключевых свойств любого электрооборудования, в том числе, и стабилизаторов напряжения. Уровень надежности проявляется в процессе эксплуатации. Это качество закладывается в процессе разработки, обеспечивается при производстве устройств и поддерживается в процессе эксплуатации.
Надежность – комплексное свойство, включающее такие качества, как безотказность, ремонтопригодность и долговечность.
Безотказность – свойство технического средства сохранять на протяжении длительного времени работоспособность. Это определяющий фактор для стабилизаторов напряжения, находящийся в прямой зависимости от конструктивных схем и особенностей, качества используемых деталей и компонентов, условий эксплуатации.
Ремонтопригодность – свойство, заключающееся в возможности своевременного выявления причин возникающих неисправностей и возможности их устранения посредством обслуживания и осуществления ремонтных мероприятий.
Долговечность – свойство технического средства сохранять свои основные качества и работоспособность до наступления предельного срока эксплуатации.
Выше было отмечено, что надежность любого электроприбора, в том числе и стабилизатора, закладывается на этапе разработки. Именно поэтому, надежность стабилизаторов, во многом, определяется алгоритмом функционирования устройства. В настоящее время потребителям доступно множество стабилизаторов различных типов. По принципу работы они подразделяются на следующие виды:
•электронные;
•электродинамические;
•релейные;
•инверторные;
Каждый из вышеназванных типов устройств обладает как достоинствами, так и недостатками, соотношение которых во многом определяет их надежность. Рассмотрим более подробно каждый тип современных стабилизаторов напряжения.
Электронные стабилизаторы на базе полупроводниковых элементов - симисторов или тиристоров. В подобных приборах не имеется механических элементов, регулирующих напряжение. Функционирование обеспечивается посредством микропроцессора и электронных компонентов, управляющих автотрансформатором.
К преимуществам данного типа устройств следует отнести высокую скорость стабилизации, широкий диапазон параметров входного напряжения, низкий уровень рабочих шумов, наличие интегрированной системы защиты, компактные размеры, долговечность.
Недостатками электронных стабилизаторов являются ступенчатость регулирования, особенно в бюджетных моделях, что сказывается на точности и плавности стабилизации, а также отсутствие запаса мощности.
Работа этого типа устройств обеспечивается посредством электродвигателя, размещенного внутри трансформатора. Регулирование напряжения осуществляется посредством электронного блока управления на базе микропроцессора. При колебаниях сетевого напряжения контроллер передает команду на сервопривод, передвигающий графитовый ролик или угольную щетку по обмоткам трансформатора, приводя параметры выходного напряжения до соответствующих значений.
Преимуществами электродинамических стабилизаторов являются плавность регулирования напряжения, высокая точность стабилизации, широкий диапазон параметров входного напряжения, значительный запас мощности, высокая перегрузочная способность, многоступенчатая система защиты, адаптация к сложным условиям эксплуатации, долговечность. Однако надо оговориться, что большинство из вышеназванных преимуществ относятся к устройствам производства ведущих европейских компаний, особенно итальянской компании Ortea, являющейся безусловным мировым лидером в сегменте разработки и производства электродинамических стабилизаторов различной мощности. Презентация.
К недостаткам бюджетных устройств электродинамического типа следует отнести среднюю скорость стабилизации, средний уровень рабочих шумов и габариты, превышающие размеры электронных аналогов. Опять же, перечисленные недостатки свойственны бюджетным устройствам, тогда как стабилизаторы премиум-класса, практически лишены этих недочетов.
Работа этого типа стабилизаторов напряжения основана на силовых реле, посредством которых осуществляется коммутация обмоток трансформатора.
К числу преимуществ релейных устройств можно отнести относительно высокую скорость стабилизации, широкий диапазон входного напряжения, наличие базовых систем защиты от перенапряжения и короткого замыкания, небольшие габариты. Наряду с преимуществами релейные стабилизаторы имею ряд недостатков – ступенчатое регулирование, низкий запас мощности, достаточно высокий уровень рабочих шумов. Однако главным недостатком этих стабилизаторов является малый срок эксплуатации, обусловленный особенностями конструкции – контакты реле в процессе эксплуатации подгорают и начинают залипать, что во многом снижает надежность устройств и, в итоге, приводит к их скорому выходу из строя.
Инверторные стабилизаторы появились на рынке относительно недавно. Алгоритм их функционирования основан на принципе широтно-импульсной модуляции, часто применяемой в источниках бесперебойного питания (ИБП) двойного преобразования.
Примечательно, что в устройствах этого типа отсутствует автотрансформатор, что позволяет значительно расширить диапазон входных напряжений в сравнении со стабилизаторами традиционных конструкций.
Преимуществами инверторных стабилизаторов являются плавное регулирование напряжения, высокая точность стабилизации, быстродействие, широкий диапазон входного напряжения – у лучших моделей этот параметр колеблется в пределах от 90 до 350 вольт, многоступенчатая система защиты, стойкость к экстремальным температурам, практически полное отсутствие рабочих шумов, небольшие габариты, долговечность – стабилизатор может работать без отключений свыше четверти века. При этом в процессе эксплуатации устройство практически не нуждается в обслуживании. В отдельных случаях может потребоваться лишь замена охлаждающих кулеров.
Единственным существенным недостатком инверторных стабилизаторов являются минимальные показатели перегрузки.
Помимо вышеназванных, производители относительно недавно освоили выпуск феррорезонансных стабилизаторов, однако в силу высокой стоимости этих инновационных устройств, они пока не получили широкого применения.
Таким образом, можно прийти к выводу, что наиболее надежными конструкциями стабилизаторов являются электродинамические и инверторные стабилизаторы, тогда как релейные устройства не отличаются надежностью и долговечностью. Электронные стабилизаторы занимают промежуточное положение по показателю надежности.
Одновременно надо отметить, что конструкция стабилизатора является важным, но не исключительным элементом, определяющим надежность устройства. Так, даже самая передовая разработка может оказаться недостаточно надежной из-за недостатков, возникающих в процессе производства. Использование некачественных компонентов и материалов, нарушение технологических процессов, отсутствие контроля качества сборки – все это может полностью нивелировать все преимущества той или иной конструкции. Не секрет, что сегодня рынок наводнен продукцией от малоизвестных компаний-однодневок, предлагающих потребителям продукцию сомнительного качества. Пожалуй, единственным преимуществом подобных устройств является их дешевизна и доступность, однако говорить о надежности и долговечности таких стабилизаторов излишне.
Ведущие компании, заслужившие безупречную репутацию среди потребителей, как правило, не могут похвастать дешевизной своей продукции, и это вполне обоснованно. Качественный и надежный продукт, по определению, не может быть дешевым, так как в его производство вкладываются значительные ресурсы, требующие соответствующей оплаты.
Еще одним важным компонентом, влияющим на надежность стабилизаторов напряжения, наряду с конструкцией и производственными характеристиками, является эксплуатация устройств.
Основными факторами, оказывающими влияние на надежность работы стабилизаторов в процессе эксплуатации, являются нарушение условий применения, несвоевременное и некачественное проведение мероприятий по техническому обслуживанию устройств, воздействие негативных внешних факторов.
Внешние воздействия проявляются в виде влияние на устройства температуры, влажности и внешних механических воздействий.
Немаловажное значение для корректной работы стабилизаторов имеет температура окружающей среды. Экстремальные температуры оказывают негативное влияние на компоненты устройства и приводят к росту коэффициента нагрузки. Этот фактор особенно важно учитывать в процессе эксплуатации стабилизаторов, не комплектующихся морозо- и теплоустойчивыми компонентами. Негативное влияние на надежность оказывают как отрицательные, так и положительные изменения температуры внешней среды. Особо часто отказы возникают при повышении температуры – интенсивность отказа полупроводниковых элементов в подобных ситуациях может возрастать в 2-3 раза.
Повышенная температура приводит и к нарушению химического состава органических материалов, снижению качества изоляции обмоток, ухудшению свойств полимеров, деформации и выходу и строя деталей и узлов.
Не менее негативное влияние на надежность устройств оказывает и повышенная влажность. Оптимальным показателем относительной влажности является 60-65%. При превышении этих значений наблюдается снижение характеристик диэлектриков, падение удельного и поверхностного сопротивления, окисление контактов, возникновение следов коррозии на металлических поверхностях.
В зависимости от конструктивных особенностей и технических характеристик, каждый стабилизатор рассчитан на определенный период эксплуатации. Как правило, после достаточно долгого периода безотказной работы, наступает этап, характеризуемый снижением работы устройств. Это вызвано старением, износом и потерей свойств элементов конструкции. Причиной старения являются естественные физико-химические процессы, протекающие в компонентах оборудования в процессе эксплуатации. При этом интенсивность процесса может возрастать под воздействием различных факторов, таких как режим эксплуатации, воздействие агрессивной внешней среды, соблюдение правил технического обслуживания, своевременное выявление и устранение неполадок,
Как следует из вышеописанного, уровень надежности стабилизаторов формируется в зависимости от целого комплекса факторов, основными и которых являются проектирование, производство и эксплуатация. Любая ошибка и недочет, возникшие на этих этапах, приводят к снижению надежности и эффективности работы стабилизаторов, тогда как строгое соблюдение технологии разработки, производства, а также четкое следование правилам эксплуатации и регламентам, способствует длительной и безотказной работе техники.
