Смотрю стабилизаторы напряжения. Пишут полная мощность и активная. Какая разница?
Активная мощность
Активная выходная мощность стабилизатора напряжения.
Данная характеристика определяет максимально возможную мощность нагрузки на стабилизатор.
Для электрических схем с переменным током принято различать несколько понятий мощности. Это реактивная мощность (для нагрузки, в которую входят реактивные элементы — конденсаторы и индуктивности) и активная мощность (для нагрузки, которая содержит резистивные элементы).
При выборе стабилизатора необходимо учитывать, что его выходная мощность должна быть больше мощности, потребляемой нагрузкой. В зависимости от типа нагрузки это может быть либо полная (см. «Полная мощность»), либо активная мощность. Например, если нагрузка состоит в основном из ламп накаливания, обогревателей, утюгов и т. п., то при выборе стабилизатора рекомендуется ориентироваться на его активную мощность.
Полная мощность
Полная выходная мощность стабилизатора напряжения.
Данная характеристика определяет максимальную мощность нагрузки на стабилизатор.
Для электрических схем с переменным током принято различать несколько понятий мощности. Это реактивная мощность (для нагрузки, в которую входят реактивные элементы — конденсаторы и индуктивности) и активная мощность (для нагрузки, которая содержит резистивные элементы). Полная мощность складывается из активной и реактивной мощностей и измеряется в вольт-амперах (В∙А).
При выборе стабилизатора необходимо учитывать, что его выходная мощность должна быть больше мощности, потребляемой нагрузкой. В зависимости от типа нагрузки это может быть либо полная, либо активная мощность (см. «Активная мощность»). Если в нагрузку входят мощные электродвигатели, крупная бытовая техника, электроника, то при выборе стабилизатора рекомендуется ориентироваться на его полную мощность.
Какой мощности выбрать стабилизатор?
Мощность является важнейшим параметром любого стабилизатора напряжения. Если она подобрана неверно, то прибор, независимо от топологии, точности и быстродействия, не сможет нормально функционировать и не справится со своими задачами.
В этой статье мы более подробно разберем вопрос правильного подбора стабилизатора напряжения по мощности.
Содержание
Алгоритм расчёта мощности стабилизатора
При подборе необходимой модели стабилизатора напряжения его неправильно рассчитанная мощность может привести к следующим последствиям:
Для определения актуальной мощности стабилизатора и правильного выбора подходящей модели рекомендуем придерживаться алгоритма, состоящего из трёх действий:
Разберём три указанных пункта и проанализируем наиболее распространённые ошибки, сопутствующие каждому из них.
Выясняем мощность подключенной к стабилизатору нагрузки
Мощность нагрузки равняется сумме мощностей всех подключённых к стабилизатору устройств. Перед расчетом суммарного значения мощности необходимо выяснить энергопотребление каждого из потребителей. Это сделать очень просто: мощность электроприборов обычно указывается в технической документации и дублируется на заводской табличке, прикреплённой к изделию.
Несмотря на видимую простоту действия, на данном этапе можно совершить несколько серьёзных ошибок, которые повлекут за собой выбор стабилизатора, не подходящего под ваши задачи.
Особое внимание стоит обратить на оборудование, для которого указывается несколько мощностей: насосы, обогревательная, звуковая, климатическая техника и т.д. Важно различать мощность электрическую и мощность, выдаваемую изделием при выполнении своих прямых задач, например, тепловую – для нагревательных котлов, охлаждения – для кондиционеров, звуковую – для аудиосистем.
У электроприборов, конструкция которых содержит ёмкостные компоненты или электродвигатели, активная и полная мощности могут существенно различаться. Поэтому приобретение рассчитанного на 1000 ВА стабилизатора при нагрузке в 1000 Вт может стать неверным решением – прибор окажется перегружен со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Во избежание данной ошибки, следует перевести Ватты в Вольт-Амперы и проанализировать не только активную, но и полную мощность нагрузки. Перевод из Ватт в Вольт-Амперы осуществляется делением значения в Ваттах на специальный параметр – коэффициент мощности или cos(φ): ВА=Вт/cos(φ).
Сos(φ) отражает зависимость активной мощности устройства от полной. Чем ближе величина cos(φ) к единице, тем меньше энергии рассеивается в виде электромагнитного излучения и тем больше преобразуется в полезную работу.
Численное значение cos(φ) обычно (но не всегда) указанно в технической документации прибора, потребляющего переменный ток (может обозначаться как «cos(φ)», «Power Factor» или «PF»). Если производитель не предоставил информацию о коэффициенте мощности своего изделия, то для бытовой техники допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7-0,8, кроме устройств, преобразующих электроэнергию в свет и тепло (лампы накаливания, электрочайники, утюги и т.д.), для них интервал значений коэффициента мощности – 0,9-1.
Современная техника, в первую очередь компьютеры, часто оснащается блоком питания с коррекцией коэффициента мощности, которая приближает данный параметр к единице – 0,95-0,99. Если уверенности в наличии такой функции (обозначается «PFC» или «ККМ») нет, то для cos(φ) рекомендуется применить значение из указанного в предыдущем абзаце типового диапазона.
Полную мощность нагрузки следует рассчитывать с использованием только значения коэффициента мощности оборудования, соответствующего этой нагрузке, а не с использованием значения входного коэффициента мощности стабилизатора!
Производители указанной техники иногда приводят максимальное энергопотребление непосредственно в характеристиках каждой модели, а иногда наоборот – дают только номинальное значение мощности, стараясь не привлекать внимание к неминуемым скачкам тока. Рекомендуем внимательно изучить сопутствующую любому оборудованию документацию и поискать информацию о фактической мощности, потребляемой устройством при пуске и в различных режимах работы. Мощность нагрузки определяется с использованием наибольшего из приведённых для каждого устройства значений!
Помимо механизмов с электродвигателями, высокие пусковые токи характерны и осветительным приборам. Причем не только с галогенными лампами и лампами накаливания, но и с популярным в последнее время светодиодными. Светодиоды не имеют пусковых токов, но большинство светильников, реализованных на их базе, снабжены конденсаторами, включение которых вызывает резкое увеличение потребляемого тока.
При выборе стабилизатора для защиты крупной светотехнической системы следует учесть, что значение мощности, возникающее при запуске такой системы, может многократно превышать номинальное.
Прибавляем запас по мощности
Правильно выбранный стабилизатор должен иметь выходную мощность, превышающую мощность, необходимую для электропитания нагрузки. Разница между мощностью стабилизатора и фактическим энергопотреблением нагрузки называется запасом мощности.
Рекомендуемый запас составляет 30% от величины энергопотребления нагрузки. Данное значение позволит:
Дадим разъяснение по второму пункту. Дело в том, что мощность стабилизатора при выходе питающего напряжения из определённых пределов (рабочего диапазона) уменьшается. В частности, при 135 В в сети, стабилизатор вместо заявленных 500 ВА выдаст только 400 ВА и, соответственно, не сможет запитать предельную к его номиналу нагрузку.
Для некоторого оборудования рекомендуется заложить запас мощности свыше 30%. Это, например, кондиционеры или IT-техника. В первом случае, данное решение объясняйся ростом потребляемой кондиционером мощности в процессе эксплуатации устройства (вызвано неизбежным загрязнением фильтрующей сетки). Во втором случае – тенденцией к постоянному увеличению мощностей телекоммуникационного оборудования.
Подбираем модель стабилизатора
Для определения подходящей по мощности модели необходимо сверить мощностной ряд предлагаемых производителем стабилизаторов с энергопотреблением нагрузки – ближайшее в большую сторону значение в мощностном ряду и будет необходимой мощностью стабилизатора.
Пример подбора стабилизатора по мощности
Стабилизатор приобретается для одновременной защиты трех однофазных потребителей. Не будем акцентировать внимание на конкретном виде устройств, назовем их просто: потребитель 1, потребитель 2 и потребитель 3.
Согласно заводским паспортам:
Определяем мощность нагрузки. Пусть потребитель 1 относится к категории оборудования, характеризующегося наличием высоких пусковых токов. При расчёте используем не его номинальную мощность, а максимальную – пусковую, равную согласно технической документации 1800 Вт. Используя вышеуказанную формулу, переведём мощность каждого потребителя из Вт в ВА:
Теперь определим суммарную потребляемую мощность планируемой нагрузки в Вт и ВА:
Дальнейший выбор стабилизатора будем проводить, учитывая, что полная мощность нагрузки на устройство составит 3493,9 ВА, а активная – 2630 Вт (обратите внимание на разницу значений в Вт и ВА).
Далее определяем запас мощности. Примем рекомендованную величину запаса мощности в 30% от энергопотребления нагрузки – для получения численного значения необходимого запаса умножим на 0,3 ранее рассчитанные суммарные мощности планируемой нагрузки:
Следовательно мощность нагрузки с учётом запаса составит:
Теперь выберем модели однофазного стабилизатора с необходимой мощностью для электропитания нашей нагрузки (с учетом запаса), используя стандартный мощностной ряд однофазных инверторных стабилизаторов производства ГК «Штиль»:
| Полная мощность, ВА | Активная мощность, Вт |
| 350 | 300 |
| 550 | 400 |
| 800 | 600 |
| 1000 | 800 |
| 1500 | 1125 |
| 2000 | 1500 |
| 2500 | 2000 |
| 3000 | 2500 |
| 3500 | 2750 |
| 5000 | 4500 |
| 7000 | 5500 |
| 8000 | 7200 |
| 10000 | 9000 |
| 12000 | 11000 |
| 15000 | 13500 |
| 20000 | 18000 |
Ближайшая с большей стороны к расчётным значениям мощность – 5000 ВА и 4500 Вт, следовательно, именно такой стабилизатор подходит для подключения потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3.
Предположим, что потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3 необходимо подключить не к однофазному, а к трехфазному стабилизатору. Стандартный мощностной ряд ГК «Штиль» для подобных устройств следующий:
| Полная мощность, ВА | Активная мощность, Вт |
| 6000 | 5400 |
| 10000 | 8000 |
| 15000 | 13500 |
| 20000 | 16000 |
Нагрузку со значением полной мощности в 4542,07 ВА и активной – в 3419 Вт, возможно подключить к одной фазе трехфазного стабилизатора с выходной мощностью 15000 ВА / 13500 Вт, в котором отдельная фаза выдаст максимально – 5000 ВА / 4500 Вт.
Выбрать менее мощную модель стабилизатора позволит распределение нагрузки, то есть подключение каждого потребителя к отдельной фазе. Наибольшая нагрузка будет на фазе, питающей потребитель 1, энергопотребление которого – 1800 Вт / 2571,4 ВА.
Рассчитаем необходимый потребителю 1 запас мощности (примем рекомендованное значение запаса в 30%):
Значит, максимально возможная нагрузка на одну фазу стабилизатора при условии подключения трех потребителей к различным фазам может составить: 3342,8 ВА / 2340 Вт.
Выберем модель стабилизатора с выходной мощностью 10000 ВА / 8000 Вт, в которой допустимая нагрузка на одну фазу приблизительно равна 3333 ВА / 2666 Вт. В данном случае допустимо выбрать стабилизатор с полной мощностью чуть меньшей, чем расчётная – фактически это снизит запас по мощности для потребителя 1 на 1-2%.
Подробнее с модельным рядом инверторных стабилизаторов «Штиль» можно ознакомиться, перейдя по ссылке:
Cтабилизаторы напряжения «Штиль» инверторного типа.
Подводим итог
Во избежание ошибок при определении мощности стабилизатора и траты денег на прибор, который в итоге окажется бесполезным, необходимо:
Внимательность при расчетах и соблюдение всех вышеприведённых правил поможет подобрать модель стабилизатора, отвечающую требованиям вашей нагрузки. В случае возникновения любых сложностей и вопросов рекомендуем проконсультироваться со специалистами!
Что такое полная мощность стабилизатора напряжения?
Активная нагрузка.
Для данного вида нагрузки характерно то, что в результате переработки потребляемой энергии образуется излучение (тепло, свет). Для таких устройств, как утюги, электроплиты, лампы накаливания, обогреватели и т.п., имеющих главной целью выработку тепла, активная нагрузка является основным видом нагрузки.
Реактивная нагрузка.
К реактивной нагрузке относятся индуктивные и емкостные виды нагрузки. Особенностью является то, что энергия при данных типах нагрузки не поглощается, а накапливается частично в электрических или магнитных полях для дальнейшего выброса в электроцепь. В качестве примера приборов, для которых характерен данный тип нагрузок, можно привести устройства, включающие электродвигатель.
Для установления связи между двумя видами мощности – полной (ВА) и активной (Вт) – используется коэффициент cosф. Для устройств, использующих реактивный вид нагрузки, зачастую указывают информацию в ваттах и cosф, тем самым отмечают их активную мощность.
Подсчет полной мощности в ВА происходит в результате деления активной мощности (Вт) на cosф. К примеру, на приборе указана активная мощность в 600 Вт и cosф равное 0,6. В таком случае полная мощность, потребляемая устройством, будет равняться 1000 ВА. Для приборов, на которых не указан cosф, рекомендуется использовать среднюю величину, равную 0,7.
В связи с вышесказанным, если Вам надо купить стабилизатор напряжения на 15 кВт, то брать надо на 20 кВА (
Выбор стабилизатора напряжения
Выбор стабилизатора напряжения для дома
Я уже публиковал статью про то, как определить, какой стабилизатор лучше выбрать для дома. Там в основном уделялось внимание тому, какого типа стабилизатор лучше – релейный, электромеханический, симисторный. Есть у меня и другие статьи на тему стабилизаторов, рекомендую.
Ну а в этой статье я постараюсь ответить на главный вопрос –
Как правильно выбрать стабилизатор напряжения по мощности
Выбор мощности стабилизатора напряжения при покупке, одна из важнейших задач, выполнив правильно которую вы обеспечите себе и технике спокойную долгую жизнь.
Для начала, несколько общих рекомендаций перед выбором стабилизатора.
Приблизительные мощности бытовых электроприборов приведены в Таблице 1:
Таблица 1. Номинальная потребляемая мощность бытовых приборов.
| Бытовые приборы | Электроинструмент | ||
| потребитель | мощность, ВА | потребитель | мощность, ВА |
| фен для волос | 450-2000 | дрель | 400-800 |
| утюг | 500-2000 | перфоратор | 600-1400 |
| электроплита | 1100-6000 | электроточило | 300-1100 |
| тостер | 600-1500 | дисковая пила | 750-1600 |
| кофеварка | 800-1500 | электрорубанок | 400-1000 |
| обогреватель | 1000-2400 | электролобзик | 250-700 |
| гриль | 1200-2000 | шлифовальная машина | 650-2200 |
| пылесос | 400-2000 | ||
| радио | 50-250 | Электроприборы | |
| телевизор | 100-400 | компрессор | 750-2800 |
| холодильник | 150-600 | водяной насос | 500-900 |
| духовка | 1000-2000 | циркулярная пила | 1800-2100 |
| СВЧ – печь | 1500-2000 | кондиционер | 1000-3000 |
| компьютер | 400-750 | электромоторы | 550-3000 |
| электрочайник | 1000-2000 | вентиляторы | 750-1700 |
| электролампы | 20-250 | сенокосилка | 750-2500 |
| бойлер | 1200-1500 | насос выс. давления | 2000-2900 |
Как экономить электричество на некоторых домашних электроприборах, я рассказал здесь.
Вольт-Амперы и Ватты – в чем разница?
Для чего это нужно? Дело в том, что у приборов, имеющих в своем составе индуктивности (трансформаторы, электродвигатели) мощность, выраженная в Ваттах, меньше, чем мощность, выраженная в Вольт-Амперах в cosφ раз. cosφ (косинус фи, меньше либо равен 1) – это поправочный коэффициент, учитывающий реактивную составляющую, возникающую из-за индуктивных элементов. Обычно он указывается на корпусе прибора, но если его нет, то его можно принять 0,7 – 0,8.
Можно записать такое правило:
Вт=ВА * cosφ
В Вольт-Амперах измеряется полная мощность, которая состоит из активной и реактивной составляющих. Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт), и всегда равна или меньше реактивной мощности (ВА).
Маркетологи, чтобы представить товар в выгодном свете, потребляемую мощность электроприборов указывают, как правило, в Вт (это меньше, чем в ВА), а мощность таких приборов, как генераторы и стабилизаторы, указывают в ВА, чтобы казалось больше.
Я тоже в этой статье мощность в основном привожу в ВА, чтобы “привязаться” к мощностям стабилизаторов.
Пусковые токи
Есть еще понятие пусковых токов, это когда в момент включения устройство требует такого количества энергии, которое в несколько раз превышает потребляемую энергию в штатном режиме.
В Таблице 2 приведены средние пусковые токи на электроприборы.
Таблица 2. Пусковые токи потребителей электроэнергии.
Кратность
пускового
тока
Длительность
импульса
пускового
тока, с
Про пусковые токи ламп накаливания можно почитать в статье про сопротивление нити лампы накаливания
При покупке стабилизатора нужно учитывать пусковые токи только у приборов последней строчки Таблицы 2, поскольку они имеют большую длительность. Короткими пусковыми токами можно пренебречь.
Нужно учесть, что пусковые токи не действуют одновременно, и для их учета можно взять самый мощный прибор. Хотя, бывают моменты, когда при включении питания к сети подключаются сразу все приборы. Это очень вредно не только для стабилизатора, но и для электропроводки вообще. Поэтому, подавая питание, включайте приборы по очереди, это можно делать групповыми автоматами.
Выбор стабилизатора по рабочему напряжению
Очень важно, прежде чем покупать это недешёвое устройство, проанализировать причину нестабильного напряжения, а потом уже переходить к выбору модели и мощности стабилизатора.
При выборе мощности также нужно учитывать то, что при пониженном входном напряжении выходная мощность стабилизатора уменьшается. При понижении входного напряжения до 170В мощность падает на 30-50% в зависимоти от вида и КПД стабилизатора.
Эта особенность стабилизаторов приводится на графике, который обычно есть в инструкции:
Падение мощности стабилизатора в связи с падением напряжения
Если напряжение в сети обычно занижено, то надо быть готовым, что при напряжении 150 В стабилизатор на 10 кВт будет уходить в ошибку по перегрузке при выходной мощности менее 7 кВт. Энергия не может браться ниоткуда, за всё надо платить. И мощность при пониженном напряжении может повыситься только за счет повышения тока.
Эта особенность стабилизаторов усугубляет проблемы и без того изношенных сетей. Ведь чем больше люди ставят стабилизаторы, тем больше потребляется ток, и тем больше проседает напряжение у соседей, которые ещё не купили стабилизатор. Замкнутый круг, в котором выигрывает тот, кто первый вложит деньги.
После 250 В мощность стабилизатора также ограничивается из-за перегрева, что видно на графике.
Поэтому, для правильного выбора стабилизатора замерьте напряжение в сети, поизучайте как сильно оно моргает, как сильно мигают лампочки. Это дает представление о просадках (обычно лампочка “на глаз” затухающая в два раза, получает не 220 Вольт, а 170-180 В.)
Исходя из замеренных реальных напряжений в доме, нужно определиться не только с мощностью стабилизатора, но и с диапазоном работы. Например, если напряжение постоянно занижено, нужно выбрать “повышающий” стабилизатор, а если завышено – широкодиапазонный.
Теперь перейдём к конкретным случаям выбора стабилизатора – для всего дома, для котла, для холодильника, и т.д.
Выбор стабилизатора напряжения для дома
Пример: Рассмотрим дом, два этажа, одна фаза. Вводной автомат – 50А. В доме свет, стиральная машина, холодильник, телевизор, компьютер. Итак, автомат ограничивает нагрузку 50*220=11000 ВА.
Не факт, что ввод и домашняя проводка выдержит ток 50А, но для оценки максимального тока можно выбрать этот способ.
Посмотрим, что дает наша нагрузка если ее включить одновременно.
Без двигателя: свет (50+50+50+50+50) + телевизор (300) + компьютер (700) = 1250 ВА.
С двигателем: стиральная машина 2000 Вт/0,7 = 2850 ВА
Итого суммарно: 1250 + 2850 = 4100 ВА.
Замеряем напряжение вечером, допустим 190 Вольт. При выборе стабилизатора для такого дома оптимальная мощность с запасом будет 5000 ВА. Если планируете добавить нагрузку и иметь запас, то лучше взять 8500 ВА.
Выбор стабилизатора напряжения для дома. Настенный стабилизатор, вид сзади
Далее рассмотрим случаи, когда применение стабилизатора для всего дома нецелесообразно. Но для отдельных особо чувствительных потребителей стабилизатор всё же нужен. Это поможет решить проблему с напряжением и сэкономить средства.
Выбор стабилизатора напряжения для котла
Надежная и безаварийная работа газовых возможна только при соблюдении определенных условий, а именно при наличии качественного электропитания. К сожалению именно с этим непременным условием чаще всего возникают проблемы. Для решения этой проблемы необходимо установить стабилизатор напряжения для котла. Прежде всего рассмотрим причины, по которым мы хотим установить стабилизатор напряжения, а затем остановимся на таком вопросе, какой именно стабилизатор напряжения для котла нам необходим.
В чем же заключается опасность колебаний напряжения для отопительной техники?
Практически все производители отопительной техники рекомендуют установить стабилизатор напряжения котла и у многих это является одним из условий предоставления гарантии.
Кроме того, для питания котла я рекомендую применение Источника Бесперебойного Питания (UPS) типа Онлайн, чтобы при кратковременных отключениях электроэнергии котёл продолжал работать. Речь идёт о времени отключения 5-60 минут, в зависимости от емкости батареи ИБП. Кроме того, Онлайн ИБП с двойным преобразованием выдает чистую синусоиду и предохраняет электронику котла от возможных кратковременных (менее 10мс) скачков напряжения, с которыми ни один стабилизатор не успеет справится.
ИБП должен быть специальным, для котлов, со сквозным нулём – для правильной работы розжига.
Такие траты окупятся долгим сроком службы котла. Утешением может послужить то, что стабилизатор для котла должен иметь небольшую мощность – не более 500 ВА.
Выбор стабилизатора напряжения для компьютера
Компьютер состоит из системного блока и монитора. Поэтому мощность надо суммировать. Также если в стабилизатор включены еще и дополнительные приборы (сканер, принтер и т.д.) то всю мощность надо просуммировать и полученный результат сравнить с линейкой номиналов рассматриваемых стабилизаторов напряжения. Как правило, для домашнего компьютера можно выбрать стабилизатор мощностью не более 1000 Вт.
Для компьютера также рекомендую вместо стабилизатора применить Smart UPS (интерактивные ИБП). Они содержат в себе функцию стабилизации (релейного типа) и имеют аккумулятор. Таким образом, и напряжение будет относительно стабильным, и резерв обеспечен.
Стабилизатор напряжения для холодильника
В данном случае мы имеем отношение с более сложным прибором, который имеет и пусковые токи и реактивную составляющую (cosφ Выбор стабилизатора напряжения для стиральной машины
Если стиральная машина при пониженном напряжении плохо работает, когда все остальные домашние приборы чувствуют себя удовлетворительно, разумно поставить стабилизатор только для стиральной машины.
Выбор стабилизатора для стиральной машинки похож на выбор стабилизатора напряжения для холодильника, только не нужно умножать на 2, т.к. пусковые токи тут существенно меньше чем токи у компрессора холодильника.
Допустим, стиральная машина 2000 Вт. Тогда мы делим на 0,7, получаем 2857 ВА, то есть ближайший номинал – 3 кВА.
В итоге, выбор стабилизаторов напряжения – не такое уж и сложное дело.
Считаю, что стабильное напряжение – это, конечно, хорошо. Но если напряжения нет, то и стабилизировать нечего. Поэтому – советую обратить внимание на генераторы напряжения, для резервного бесперебойного питания своего дома.
На этом всё, читателей с вопросами и конструктивной критикой прошу в комментарии!
