Что лучше приобрести для дома – сетевой фильтр или стабилизатор напряжения?

Покупателям, жалующимся на низкое качество электроснабжения, специализированные магазины предлагают две разновидности устройств — сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. Что лучше выбрать потребителю, который плохо ориентируется в теме электричества и не зная, что из предложенного будет эксплуатироваться максимально эффективно.

Виды помех

Идеальное переменное напряжение отображается на экране осциллографа, в виде правильной синусоиды с частотой 50 Гц и амплитудой 311 В. Но если подключить прибор к электросети, такой картинки увидеть не удастся: синусоида искажается и носит апериодический характер, наблюдаются длительное или краткосрочное увеличение амплитуды.

Утюги, чайники и прочие нагревательные приборы к таким изменениям равнодушны, а вот на телевизоры, аудиоаппаратуру, компьютерную технику, блоки питания телефонов и некоторые другие приборы они оказывают пагубное влияние. Данное явление объясняется присовокуплением к правильной синусоиде, формируемой генератором электростанции, всевозможных помех.

Вот как классифицируются помехи:

низко- и высокочастотные помехи (гармоники). Это колебания, привносимые в сеть мощным строительным оборудованием, щетками электродвигателей и импульсными блоками питания. Негативно отражаются на качестве работы электроприборов и сокращают их ресурс;
импульсные помехи. Непредсказуемые всплески напряжения, возникающие при включении/отключении мощного оборудования, разрядах молний, коротких замыканиях по высокой стороне трансформатора на подстанции и пр. В сравнении с низко- и высокочастотными более опасны, поскольку способны одномоментно вывести технику из строя;
снижение или повышение амплитуды. Просадки довольно распространены и объясняются неспособностью устаревшего оборудования на подстанциях, удовлетворить возросшие потребности в электроэнергии. Повышенное напряжение возникает так: желая устранить просадки, поставщик увеличивает напряжение и если потребление уменьшается, оно превышает допустимый порог (220 + 10% = 244 В). Просадки влияют на работу оборудования и сокращают его ресурс, повышенное напряжение выводит технику из строя и опасно пожарами.

В основном сверхдопустимые отклонения напряжения от нормы наблюдаются в сельских населенных пунктах и дачных поселках — сказываются их удаленность от подстанции, значительный возраст оборудования и сетей, наличие мощных потребителей (насосы, электрокотлы и пр.).

Сетевой фильтр

Сетевой фильтр нейтрализует первые две проблемы — посторонние гармоники и импульсные помехи.

Одной из составляющих сетевого фильтра, является катушка индуктивности. Вокруг проводника с электротоком формируется магнитное поле, а если он смотан в катушку, оно усиливается.

Переменный ток порождает изменяющееся магнитное поле, что, в соответствии с законом электромагнитной индукции М. Фарадея, наводит в катушке ЭДС самоиндукции.

Эта ЭДС всегда направлена против изменения индуцирующего тока. Иными словами, катушка индуктивности оказывает переменному току сопротивление, и оно тем больше, чем выше его частота. Это видно из формулы индуктивного сопротивления: XL = 2П * F * L, где F — частота тока, Гц, L — индуктивность катушки, Гн.

Следовательно, для высших гармоник (высокочастотных) катушка представляет собой непреодолимое препятствие, тогда как ток промышленной частоты (50 Гц) она пропускает с мизерными потерями. В сетевом фильтре применяются две катушки индуктивностью 60 – 200 мкГн: одна — на стороне фазы, другая — на стороне «нуля» (после нагрузки).

Устройство сетевого фильтра

Еще один компонент сетевого фильтра — конденсатор. Реактивное сопротивление этого элемента также зависит от частоты, только обратно пропорционально: Xc = 1 / (2П * С), где C — емкость конденсатора, Ф.

Соответственно, для низкочастотных помех, сопротивление конденсатора велико, тогда как ток с частотой 50 Гц преодолевает его относительно легко.

Если катушки индуктивности подключены относительно нагрузки последовательно, то конденсатор — параллельно. Его емкость составляет 0,22 – 1,0 мкФ. Номинальное напряжение должно быть хотя бы вдвое выше сетевого — запас на случай скачков.

В схему устройства также входят:

варистор. Этот элемент берет на себя импульсные помехи. Он состоит из полупроводниковых материалов и имеет важную особенность — нелинейную вольт-амперную характеристику. То есть сопротивление варистора меняется в зависимости от приложенного напряжения и является тем меньшим, чем это напряжение выше. Подключают данный элемент параллельно нагрузке. При напряжении в 220 В его сопротивление велико и ток следует через нагрузку. При импульсном скачке, сопротивление варистора резко падает, и импульс следует через него, обходя нагрузку. Сам полупроводниковый элемент от этого нередко перегорает, но ввиду его копеечной стоимости эта потеря не является ощутимой. Номинальное напряжение применяемых в сетевых фильтрах варисторов, составляет 470 В;
резисторы. Низшим гармоникам хорошо противодействует активное сопротивление, поэтому в сетевых фильтрах устанавливают резисторы сопротивлением до 1 Ом. При большем значении падение напряжения на резисторах окажется слишком высоким. В дешевых низкокачественных сетевых фильтрах конденсаторы отсутствуют, и вся защита от низших гармоник возлагается на резисторы и активное сопротивление индуктивных катушек. Потому при покупке следует просмотреть схему прибора;
плавкий предохранитель. Страхует варистор;
электромагнитный расцепитель (кнопка). На случай перегрузки по току. В дешевых моделях — тепловой (биметаллическая пластина).

Качественные фильтры, оснащенные и катушками индуктивности, и конденсаторами (варисторы присутствуют во всех моделях), называются LC-фильтрами. Номинал по току каждого компонента подбирается в зависимости от нагрузки.

LC-фильтр низких частот

LC-фильтр не может быть очень мощным: возможность увеличения размеров катушек и прочих элементов ограничена его габаритами. Но в этом нет и необходимости: в быту в фильтрации электроснабжения нуждается лишь маломощная техника — телевизоры, аудиоцентры и пр. Для мощных промышленных потребителей сетевые фильтры изготавливают из полупроводниковых элементов.

Под видом сетевых фильтров часто продают дешевые устройства с минимальной комплектацией: имеются варистор и биметаллическая пластина, размыкающая цепь при перегрузке (при нагреве деформируется). Такой прибор от высокочастотных помех не защищает.

Покупателю рекомендуется не стремиться сильно сэкономить и внимательно анализировать характеристики прибора. Должна быть четко указана эффективность фильтрации, измеряемая в дБ (чем больше, тем лучше). Если вместо конкретных цифр приводятся размытые формулировки вроде «Best», «Optimal» и т.п., данная модель далека от совершенства.

Стабилизатор напряжения

Прибор данного типа решает третью проблему — отклонение напряжения сверхдопустимого предела (+/- 10%). В бытовых моделях для коррекции напряжения применяется трансформатор и предусмотрена возможность изменения коэффициента трансформации, путем задействования различного числа витков вторичной обмотки.

Стабилизаторы для дома и квартиры делятся на несколько типов:

с плавной регулировкой. К нужному витку на вторичной обмотке прикасается токосъемник, приводимый в движение моторчиком. Точность коррекции предельно высока (1%-3%), но из-за ряда недостатков такие устройства (их называют латерными или электромеханическими) рекомендуется использовать только при длительных отклонениях напряжения, например, сезонных;
со ступенчатой регулировкой. Со вторичной обмотки выведено несколько контактов, разделяющих ее на секции.

Во 2-м варианте коррекция осуществляется путем подключения разного числа секций.

Переключателями выступают:

электромеханические реле. При срабатывании издают щелчки, но зато такие приборы дешевы, надежны и устойчивы к перегрузкам. Точность — приемлемая для подавляющего большинства (98%) электроприемников: 5%-10%;
симисторы (разновидность тиристоров). Такие стабилизаторы стоят дороже и являются более крупными (требуется активное охлаждение). Их преимущества — бесшумная работа, более высокая точность (2,5%-7%) и малый период регулирования, хотя современные реле по этому параметру с симисторами уже сравнялись.

Но имеется ряд недостатков, тщательно скрываемых продавцами:

низкая надежность симисторов: горят при малейших перегрузках и сильно греются;
искажение синусоиды и помехи: для компенсации приходится усложнять схему, отчего надежность падает еще сильнее;
высокая стоимость ремонта.

Стабилизатор напряжения тиристорный

Перечисленные типы стабилизаторов являются широкодиапазонными, то есть они способны и понижать, и повышать напряжение.

Специальное, особо чувствительное оборудование, например, лабораторное, запитывают через инверторные стабилизаторы. Они оснащаются блоком цифровой обработки тока (это и есть инвертор) под управлением микропроцессора и способны с высокой точностью корректировать не только напряжение, но и частоту.

В большинстве случаев напряжение требуется только повышать, то есть оно отклоняется исключительно в меньшую сторону. С такой проблемой справляется более дешевый и простой вид стабилизаторов — вольтодобавочный, он же повышающий или компенсационный.

Источник питания

Нельзя не упомянуть еще одно устройство, защищающее технику от перебоев электропитания. Это источник бесперебойного питания (ИБП). Его основной компонент — батарея. При отключении электроснабжения схема управления переключается на аккумулятор, и потребители продолжают получать энергию.

Это дает возможность правильно выполнить их отключение, что особенно актуально для компьютера: пользователю важно сохранить результаты своей работы, а операционной системе — корректно завершить сеанс.

Какое отличие между фильтром и стабилизатором?

Итак, отличие между двумя этими устройствами состоит в предназначении:

сетевой фильтр защищает чувствительное оборудование от высших и низших гармоник, импульсных бросков напряжения;
стабилизатор: при значительных перепадах напряжения возвращает его в допустимый ГОСТом диапазон — от 198 до 244 В (220 +/- 10%).

Что лучше?

Вопрос этот может показаться некорректным. В самом деле, что лучше — зависит от проблемы, с которой пришлось столкнуться.

Если к линии подключено мощное строительное оборудование — требуется сетевой фильтр., если «скачет» напряжение — стабилизатор. Но все-таки стабилизатор можно считать более предпочтительным прибором.

Дело в том, что многие модели оснащены и сетевым фильтром, тогда как в сетевых фильтрах функции стабилизации никогда не бывает.

Следует только быть очень внимательным при выборе, так как многие стабилизаторы осуществляют фильтрацию чисто символически и полноценную защиту от импульсных и высокочастотных помех не обеспечивают.

Видео по теме

О стабилизаторах напряжения, ИБП и сетевых фильтрах в видео:

Оба прибора, и стабилизатор, и сетевой фильтр, призваны повысить качество электроснабжения. Каждый из них предназначен для борьбы с определенным дефектом и потому заменить друг друга они не могут. Если же абоненту электросети докучают все перечисленные в данной статье проблемы, стоит поискать стабилизатор «два в одном», то есть оснащенный хорошим сетевым фильтром.