Предварительная оценка электросети перед выбором стабилизатора

Нынешнее состояние отечественных электрических сетей

Проектирование и строительство воздушных линий электропередач, по которым мы сегодня получаем электричество, осуществлялось десятки лет тому назад, при этом тогда в расчеты закладывали величину энергопотребления одного дома в среднем на уровне 1-2 кВт. В то время еще не было такого обилия электрических бытовых приборов и мощной техники, поэтому данная норма была вполне оправдана и предполагала определенный запас. Однако время идет, техника не стоит на месте и на сегодняшний момент, редко какой дом, а иногда уже и многие дачи не попадают в данный диапазон по уровню энергопотребления. 

Кроме того нельзя забывать и о физическом износе (старении) самих электрических линий вследствие воздействия атмосферных осадков (дождя, ветра, снега, солнечных лучей), окисления и т.п. Все эти негативные явления приводят к ухудшению контакта в местах соединения проводящих кабелей, что в свою очередь влечет за собой дополнительные потери. 

Данная проблема, кстати, актуальна не только для больших городов, которые в последнее время расширяются стремительными темпами, но и для небольших удаленных деревень и коттеджных поселков. Линии электропередач, питающие их, также были возведены очень давно и практически не подвергаются профилактике. Электриков и энергетиков здесь можно увидеть только при возникновении какой-либо аварии в сети.

В связи с этим плохое состояние кабельных линий, количество домов, превышающее положенное (на которое были рассчитаны трансформаторные подстанции этих поселков) влекут за собой постоянные просадки напряжения. Причем здесь наблюдается вполне объяснимая закономерность от пониженного напряжения в основном страдают дома, находящиеся в конце улиц (максимально удаленные от подстанции), а техника в домах, расположенных ближе всего к подстанции чаще страдает от перенапряжения. 
 

Влияние качества электричества на конечных электропотребителей

Все вышеупомянутые факторы негативно сказываются на потребителях электроэнергии, подключенных к общей сети. Они проявляются следующим образом: когда в электрической сети включена малая нагрузка питающее напряжение не выходит за допустимые пределы (210-230В), а с увеличением нагрузки величина напряжения постепенно снижается. При этом она может достичь опасных значений (120-130 В). Именно поэтому сейчас нередко с трансформаторных подстанций пользователям подается завышенное напряжение (около 250-260В), то есть делается своего рода запас, дабы при большой нагрузке уровень вольтажа не понижался до опасных значений, при которых техника отключается или того хуже выходит из строя. Чем это грозит? Если электрическая сеть не сильно нагружена напряжение в сети может сильно зашкаливать и достигать опасных значений.

Такие колебания напряжения можно проследить как в течение дня, так и недели. Например, в дневное время большинство людей на работе, поэтому нагрузка в сети минимальная, вечером же наоборот наблюдается повышенное энергопотребление, поскольку на это время приходится пик использования бытовой техники и другого электрооборудования. Как это сказывается на потребителях электроэнергии? Однозначно негативно, причем  как низкое, так и высокое напряжение. В первом случае оборудование будет не в состоянии работать в нормальном режиме, так как не сможет набрать определенную температуру (обогреватель, сплит-система), раскрутить до определенных оборотов электродвигатель (стиральная машина), достичь требуемого уровня освещения (лампы) и т.д., вторая ситуация еще более опасна, так как может привести к выходу из строя техники. А это уже влечет за собой дорогостоящий ремонт или покупку нового электрооборудования. 
 

Какие аспекты электросети необходимо учитывать при выборе стабилизатора?

При выборе стабилизатора напряжения необходимо учитывать следующие нюансы. Ну, во-первых, нужно определить есть ли у питающей сети резерв, необходимый на случай  резкого возрастания тока, что позволит обеспечить стабильное  функционирование всех подключенных электроприборов. Другими словами при просадке величины напряжения на 25% от номинальной величины стабилизатор должен будет обеспечить подачу электрического тока большего от номинала на те же 25%. Это в свою очередь может повлечь за собой замену часть защитного электротехнического оборудования питающей линии, в особенности автоматического выключателя, поскольку его расчет производится именно по величине максимального тока.

Кроме того, необходимо учитывать наличие в сети трехфазных потребителей. Если подобные электроприборы присутствуют, то выбор нужно делать среди трехфазных стабилизаторов. При отсутствии таковых и полной уверенности, что в ближайшем будущем они не появятся,  вполне подойдет вариант с установкой однофазных приборов на каждую из фаз. Не стоит забывать, что в случае отсутствие напряжения даже в одной фазе трехфазный стабилизатор отключить питание нагрузки во всех фазах, а однофазная модель выполнит отключение только тех потребителей, которые подключены конкретно к этой фазе, а остальное оборудование будет продолжать работать. 

Чтобы достоверно определить качество вашей питающей электросети достаточно пару раз в день (желательно утром и вечером, поскольку в это время нагрузка может кардинально отличаться из-за количества подключенных электроприборов), а также в рабочий и выходной день снять показатели напряжения. Для этих целей достаточно обычного бытового мультиметра, а по возможности лучше всего использовать цифровых прибор, позволяющий снимать значения действующее значение напряжения (в описании обозначается аббревиатурой True RMS). Данные измерений позволят узнать минимальный и максимальный порог колебаний питающего напряжения, по которому можно уже определиться с минимальным диапазоном работы выбираемого стабилизатора. Также необходимо помнить, что в зимний период нагрузка на сеть увеличивается за счет подключения большого количества отопительных приборов, а летом может включаться дополнительное охладительное оборудование (кондиционеры, сплит-системы).

Ориентируясь на численное значение разброса измеренных напряжений в сети, может быть несколько вариантов дальнейших действий. Первый: если данный параметр в каждой из фаз не выходит за границы 205– 235 В потребитель может даже не ощутить подобных колебаний (мигания ламп могут быть незаметны, а в работе большинства бытовой техники не наблюдаться никаких изменений). В таком случае установка стабилизатора напряжения потребуется только при наличии сверх точных и чувствительных приборов (телекоммуникационной, медицинской, теле-, аудио- и видео аппаратуры) и других ответственных электропотребителей.

В случае отклонений в одной фазе из трех, если эти колебания носят умеренный характер, а их величина достаточно стабильна, допускается установка стабилизатора только на эту фазу. Когда же диапазон колебаний питающего напряжения составляет 195–245 В и они носят резкий характер, так что заметно мигание осветительных приборов, крайне желательно установить стабилизатор напряжения для всего электрооборудования, ну а при перепадах величины питающего сигнала в пределах 195–245 В покупка подобного оборудования просто необходима. 
 

Анализ защищаемого электрооборудования

Для начала требуется определиться с электропотребителями, которые требуют первоочередной защиты. Здесь имеется два возможных пути: при наличии такой возможности (позволяет конфигурация сети) установить один стабилизатор для защиты всей имеющейся техники, либо использовать по стабилизатору напряжения для каждого отдельного электроприбора (группы однотипных электроприборов). Последний вариант является более рациональным, поскольку отдельную часть не критичных к перепадам электропотребителей можно оставить без дополнительной защиты, но такой подход требует более ответственного  подхода и четкого расчета.

После того как определились со списком оборудования, требующего стабилизации питания, требуется рассчитать его суммарную потребляемую мощность с учетом пусковых токов и полной мощности защищаемой техники (единица измерения – ВА). Последний показатель складывается из двух составляющих – активной мощности (той, что расходуется на преобразование электрической энергии в тепловую), измеряемой в Вт, а также реактивной (затрачиваемой на преобразование электричества в электромагнитное поле), измеряемой в ВАр. Так, например, все нагревательное оборудование – бойлеры, обогреватели, утюги, электрочайники, нагревательные тэны, лампы накаливания и т.д. обладают только активной мощностью, которая и равняется полной. То есть прибор, рассчитанный на 300 Вт, будет иметь полную мощность, равную 300 ВА.

Все остальное электрооборудование характеризуется наличием реактивной составляющей, которую учитывает коэффициент мощностиcosφ. Именно на него и необходимо делить активную мощность в Вт для определения показателя полной мощности. К примеру, имеется компрессор мощностью 1100 Вт, cosφ = 0,6, тогда полная мощность определится как 1100/0,6 = 1833 ВА. Если коэффициент мощности явно не указан в технической документации на прибор, то для приблизительного расчета его величину можно принять равной 0,7. Для оборудования, имеющего в своем составе электродвигатели расчетную мощность необходимо умножить на 5. Это связано с большими пусковыми токами, возникающими в момент старта данных электроагрегатов.

После определения полной мощности защищаемой техники умножаем полученную цифру на 1,5 – это коэффициент, учитывающий пониженное напряжение, что необходимо для корректной работе подключенной технике при сильных просадках параметров питающего сигнала в моменты наибольшей нагруженности электрической сети. Кроме этого необходимо еще заложить 20-30% запас для того, чтобы стабилизатор напряжения не работал на пределе своих возможностей, и имелась возможность в будущем немного нарастить нагрузку – для этого умножаем результат на 1,2 – 1,3.

Также специалисты советуют учитывать при расчетах, что большая часть оборудования может быть включено одновременно, что потребует еще большей мощности от стабилизатора и соответственно он будет дороже. В связи с этим старайтесь не допускать подобных ситуаций, и вы сможете сэкономить на покупке, либо необходимо еще делать определенный запас на суммарную нагрузку.

Еще одним параметром, которым не стоит пренебрегать является точность стабилизации. Данные о точности напряжения питания для всех электроприборов можно узнать в технической документации на соответствующее оборудование. В среднем для большинства бытовой техники достаточной является точность стабилизации на уровне 5%, для многих точных медицинских и других особо чувствительных приборов величина питающего напряжения не должна отклоняться от нормы более чем 1%.

В конце хотелось бы отметить, что место установки стабилизатора напряжения должно в точность соответствовать требованиям, регламентируемым производителем (речь идет о влажности, температуре и другим параметрам микроклимата). Помните, что данный тип оборудования – это самый простой и дешевый способ защитить вашу дорогостоящую технику от перепадов, резких скачков и аварийных ситуаций в электросети, число которых в последнее время по уже не раз упомянутым причинам постоянно растет.