Сравнение устройств защиты: стабилизатор и сетевой фильтр

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.

Абсолютно все качественные стабилизаторы имеют и встроенный сетевой фильтр, поэтому спасают от импульсов и высокочастотных помех. Таким образом, покупая стабилизатор, вы одновременно получаете и сетевой фильтр.

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.

Телевизоры, мониторы, системные блоки компьютеров, светодиодные лампы и светильники, зарядники для ноутов, планшетов, телефонов и прочая бытовая техника, в состав которой входят импульсные БП, практически никогда не нуждается в стабилизаторах напряжения.

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.

Подробнее о том, нужен стабилизатор газовому котлу или нет, можно узнать из

этой статьи

.

А

вот тут

вам расскажут, почему телевизору стабилизатор совсем не нужен.

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.

Сложно представить современного человека, который не пользуется бытовыми электроприборами. Но зачастую такие изделия имеют высокую стоимость и поэтому будет очень неприятно, если с ними что-либо произойдёт. Поэтому бережливые люди стараются обезопасить работу техники от перебоев в электросети, которые, к сожалению, не являются редкостью.

Основной причиной большинства поломок электрических приборов считаются скачки напряжения, для борьбы с которыми были разработаны различные фильтрующие и стабилизирующие устройства. Эти приборы помогут защитить имущество человека от непредвидимых поломок. Но чтобы выбрать подходящее устройство в конкретно взятом случае нужно разбираться, что лучше подойдёт для того или иного вида техники стабилизатор напряжения, а, может, сетевой фильтр.

Для чего нужна защита бытовой техники?

Большинство электроприборов не переносят изменений параметров электросети, особенно если происходит резкий скачок напряжения.

Если напряжение длительно будет выше нормы, то увеличится риск поломки блоков питания, микросхем и других запчастей, которые будут сильно греться.

Если же напряжение сильно понизится, то все узлы и схемы начнут работать на предельных нагрузках, что в итоге в лучшем случае значительно снизит их эксплуатационный ресурс, а в худшей ситуации приведёт к их поломке.

Пагубно влияют на срок службы электронных узлов незапланированные отключения электричества. К несчастью с такими проблемами отечественного электроснабжения знакомы как люди, проживающие в мегаполисах, так и в отдалённых деревнях.

Обычно производители бытовых приборов предусматривают минимальную защиту выпускаемой электронной продукции, но диапазон стабильной работы большинства изделий не превышает 198–242 В. При этом в случае поломки техники, по причине перебоев в электроснабжении она не подлежит гарантийному обслуживанию.

Основные разновидности устройств защиты

В зависимости от того, какое электрическое устройство и с какой целью требуется защищать, происходит классификация защитного оборудования:

  • выключатели автоматического типа;
  • источники, обеспечивающие бесперебойное питание;
  • приборы, фильтрующие сетевое напряжение;
  • изделия, стабилизирующие параметры электрической сети.

Автомат – устройство, предназначенное для аварийного отключения электроприборов. Такие устройства защищают электронное оборудование от утечки тока и перегрева, обусловленного нарушением изоляции или плохого контакта. Это позволяет предотвратить пожар или поражение человека током. Такие изделия используют в распределительных щитках в квартирах и частных домостроениях.

Выбор автоматических выключателей основывается на параметрах номинального тока и количестве потребителей используемых в квартире. Сегодня на рынке электротехники представлены

переносные модели таких защитных устройств

, которые просто включают в розетку, а уже через них подаётся питание к электроприборам. Однако такое изделие не защитит от перебоев в электросети, а просто отключит потребитель, в случае если показатели тока превысят максимально допустимые значения.

Для электроники, которая требует деликатного обращения, например, компьютер, который должен правильно завершить свою работу целесообразно использовать устройство обеспечения бесперебойного питания. Такой прибор продлевает подачу электричества на протяжении определённого времени в случае незапланированного отключения основной электросети.

Для чего нужен сетевой фильтр?

Основным предназначением сетевого фильтра является сглаживание помех в электросети. Такой эффект был достигнут благодаря использованию небольшой электронной схемы, которая поглощает незначительные скачки напряжения и изменения частотных показателей в сети. При возникновении более серьёзных проблем такое устройство просто отключает подачу питания за счёт предохранителя.

Сетевые фильтры выпускаются с разным числом розеток, что позволяет подключать несколько бытовых приборов одновременно. Однако нужно учитывать, что

фильтр рассчитан на определённый уровень нагрузки

, превышение которой недопустимо. Поэтому подключать несколько мощных устройств к одному фильтру нельзя.

Таким образом, можно резюмировать, что под сетевым фильтром подразумевается защитное устройство, которое эффективно сглаживает низкочастотные и высокочастотные помехи в сети и отключает оборудование в случае перегрузок по току или возникновении короткого замыкания.

Особенности работы сглаживающего фильтра

Для защиты электротехники от импульсных скачков в электросети фильтры оснащаются варисторами – приборами, которые могут увеличивать внутреннее сопротивление, преобразовывая импульсную энергию в тепловую. Очень часто это приводит к поломке варистора, но защищает дорогостоящую технику.

Чтобы подавить помехи высокой частоты от электросварки или электродвигателя схемой предусмотрена установка LC-фильтров. Качественные сглаживающие устройства включают в свою конструкцию конденсаторы и индукционные катушки, которые улучшают стабильность подачи электричества, тем самым продлевая срок службы бытовых устройств.

Увлекаться экономией при покупке сетевого фильтра не целесообразно, так как дешёвые модели скорее выполняют функции удлинителя, а не защитного прибора. Также, покупая защитное устройство, важно обращать внимание на количество розеток и длину кабеля, так как часто удобно проложить такую переноску для подключения множества приборов, например: компьютера, монитора и принтера в одном месте.

Конструктивные особенности и принцип работы стабилизатора

Под стабилизатором подразумевается устройство в автоматическом режиме, преобразующее разные показатели напряжения в стабильное значение, равное 220 В. Электронный прибор, подключённый к источнику питания со стабильными параметрами напряжения, работает значительно дольше, чем аналог, включённый напрямую в розетку. При этом к основным функциям стабилизатора можно отнести следующие параметры:

  • стабилизация перепадов напряжения;
  • защита потребителей от помех в электросети;
  • защита от возможности возникновения коротких замыканий;
  • сглаживание частотных помех.

Самыми распространёнными типами стабилизаторов являются приборы со ступенчатым и электромеханическим принципом работы. При этом популярными и недорогими являются ступенчатые стабилизаторы, которые работают по принципу переключения обмоток трансформатора путём прерывания на несколько миллисекунд. Благодаря этому происходит увеличение или уменьшение параметров напряжения.

Электромеханические приборы работают по принципу плавной регулировки напряжения без прерывания. Они обладают высокой нагрузочной способностью, но требуют проведения регулярных профилактических мероприятий из-за повышенного износа сервомотора и токосъемных щёток. Плюс ко всему они дороже ступенчатых аналогов.

Чему отдать предпочтение – сетевому фильтру или стабилизатору?

Проводя сравнительную характеристику сетевого фильтра и стабилизатора, становится понятно, что последний намного эффективней справляется с различными проблемами энергоснабжения. По сравнению со сглаживающим фильтром, который имеет простейшую конструкцию стабилизатор – сложное устройство, с многоуровневой защитой, благодаря которой любая бытовая техника будет надёжно защищена.

Сетевые фильтры абсолютно бесполезны, если в электросети понижается или повышается напряжение. В свою очередь, стабилизирующее устройство выравнивает параметры напряжения в достаточно широких диапазонах в зависимости от модели прибора. При этом в случае с резким увеличением напряжения стабилизатор плавно отключит электронный прибор, когда в фильтрующем устройстве сгорит предохранитель.

Естественно, цена стабилизаторов немного выше сетевых фильтров, но затраты того стоят. Единственно, что при выборе подходящего прибора нужно учитывать параметры его мощности и выбирать изделие исходя из суммарных показателей подключаемого в него электрического оборудования с запасом в 20%.

Когда лучше стабилизатор, а когда сетевой фильтр?

Покупки сетевого фильтра достаточно только в том случае, когда в доме не наблюдается скачков напряжения, особенно в меньшую сторону. Но если выбор пал на фильтрующий прибор, то не стоит экономить, так как дешёвые изделия чаще вредят электронному оборудованию, чем защищают его.

В свою очередь, установка качественного стабилизатора напряжения оправдана в следующих ситуациях:

  • при частом понижении напряжения в электросети до таких значений, что бытовые приборы начинают работать на износ или, вообще, отключаться;
  • в случае использования дорогостоящей техники, в разы превосходящей цену стабилизатора.

Ознакомившись с принципом работы разных защитных устройств, потребителю будет несложно понять, что лучше выбрать сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. Чтобы защитить дорогостоящий двухконтурный котёл лучше потратиться на покупку стабилизатора. В свою очередь, для старого монитора вполне достаточно фильтра.

В электрических сетях для нормального функционирования различных электрических устройств монтируются специальные устройства защиты. Однако в распредщитах жилых зданий они отсутствуют. Жилищные и коммунальные организации не заботятся о возможных неисправностях электроприборов из-за некачественной работы электросети.

Вследствие этого, если в квартире имеется сложная бытовая техника, то необходима установка защиты от перепадов напряжения. Для таких целей используют сетевой фильтр, либо стабилизатор напряжения. Какой именно прибор применять, это дело каждого, но для выбора необходимо иметь элементарные знания об этих устройствах.

Виды помех

Внешние факторы помех разделяют на импульсные и высокочастотные. Первый вид помех делится на два вида:

  • Природные – удар молнии возле линии сети.
  • Техногенные – авария на трансформаторе, процесс переключения при установке большого количества потребителей, износ сетей.

Импульсные помехи имеются в промышленности и в районах города. Они появляются в разных сетях и могут доходить до 2019 В в 10-6 с. Устройства защищаются от перепадов напряжения путем установки стабилизаторов напряжения, либо сетевых фильтров.

Причины помех высокой частоты те же самые, только добавляются бытовые приборы и электроинструмент. Удалить их невозможно, они передаются по сети. Разберемся, что лучше выбрать, стабилизатор напряжения, либо сетевой фильтр. Покупатели перед выбором всегда обращают внимание на стоимость. Чаще всего они приобретают совсем не те устройства, которые им нужны.

Сетевой фильтр

Уже невозможно представить, как работать на компьютере без сетевого фильтра. Он сглаживает импульсы, также являясь стабилизирующим блоком, имеющим несколько розеточных гнезд. Сетевой фильтр состоит из 2-х элементов: фильтра и ограничитeля напряжения. Варисторы входят в ограничитель напряжения. Они изменяют его свойства от значения напряжения. Фильтр подключается в основном между фазой и нулем. Чувствительные приборы защищаются при помощи специального фильтра, в который могут входить обмотки индуктивности.

Сетевой фильтр действует по 1-фазной схеме. В ней обязательно должно быть заземление. При его отсутствии фильтр будет работать хуже. Импульсы должны поступать в землю. Варистор является переменным полупроводниковым резистором, которое нелинейно меняет свойства вместе с напряжением. Его монтируют на входе для погашения импульсов.

Сетевые фильтры также могут отключить нагрузку при коротком замыкании, либо излишней нагрузке. Необходимо разобраться, какое устройство защиты выбирать, и что лучше установить. Дешевые варианты приборов не дают должного эффекта, но их можно применять, если доработать самостоятельно.

В торговой сети имеется множество устройств плохого качества, не имеющих защитной функции и фильтра. В этом случае сетевые фильтры являются простыми удлинителями, либо предохраняют технику от повышенного напряжения, а стабилизации не происходит.

Стабилизатор напряжения

Это устройство служит для поддержки напряжения на уровне 220 вольт. При увеличении этого значения, происходит выравнивание, при уменьшении – его повышение. При некачественной работе сети люди больше берут во внимание стабилизатор напряжения. При аварии осуществляется выключение питания потребителя, импульсы тока не проходят к нагрузке.

Регулировка напряжения в стабилизаторах осуществляется по-разному. Одним из методов является коммутация вторичных обмоток.

Напряжение меняется с помощью электронных ключей, которые управляются процессором. Информация поступает с датчика, и напряжение регулируется электронным тиристорным переключателем.

Конденсаторы выступают в качестве фильтров высокой частоты. Стабилизатор является сложным прибором, состоящим из деталей, в которые также входит и сетевой фильтр. Сопротивление на входе дает возможность поддерживать транзистор в открытом виде, также удерживает стабилитрон в активном состоянии.

Стабилизатор выбирают исходя из мощности нагрузки. В настоящее время используется электроника, поэтому стабилизатор нужен не только для компьютерной техники, но и для приборов освещения. При использовании его в электромоторах, нужно знать, что ток запуска выше номинального в несколько раз. Стабилизаторы могут допускать короткие перегрузки, резерв мощности берут больше.

Источник питания

В специализированных торговых точках предлагают приобрести различные приборы защиты. Но сразу трудно решить при большом разнообразии моделей. Многие покупают ИБП для защиты от внезапного отключения электроэнергии, чтобы можно было на компьютере сохранить документы и выключить оборудование. Существуют такие источники питания с опциями стабилизатора для защиты от помех и электромагнитных искажений.

При отсутствии или уменьшении питания, подключаются аккумуляторы. Время их работы зависит от модели и стоимости устройства, и достигает многих часов. Модель выбирается в зависимости от мощности нагрузки. Важным свойством такого источника питания является форма выходного напряжения. У недорогих моделей она в виде прямоугольника, а по амплитуде и частоте подобна синусоидальному значению.

Какое отличие между фильтром и стабилизатором?

Разница очень большая. Стабилизатор выполняет свою функцию. В нем имеется трансформатор, схема повышения и понижения напряжения. В застойные времена через стабилизаторы подключали телевизоры.

В настоящее время они уже практически не используются, так как в новой технике установлены блоки питания импульсного типа, которые обеспечивают нормальную работу при 100-240 вольтах.

Сетевой фильтр только удаляет помехи, возникающие в электросети при подключении или функционировании разных устройств. Помехи обычно образуются от импульсных блоков, моторами разных устройств, электросваркой.

Фильтр может удалять помехи высокой частоты от 100 герц до 100 мегагерц и импульсы повышенного напряжения, однако не может никак изменить его значение. Например, если в электрической сети напряжение равно 190 В, то это значение не изменится, и останется малым и после фильтра, всего лишь очистится от наводок повышенной частоты и импульсов.

Стабилизатор напряжения приемлемого качества выполняет задачи фильтра и выравнивает величину напряжения на необходимом уровне, при значительных скачках напряжения. Наиболее важным свойством стабилизатора является тот фактор, что он не искажает напряжение на выходе.

Если в сети отклонение очень большое, выше стандартного, то стабилизатор является лучше, чем сетевой фильтр. И будет оптимальным выбором приобретение стабилизатора на все здание сразу, чем отдельно для каждых устройств.