А.Г. Зизюк, м Луцьк

Величина напруги в селі змінюється в таких широких межах, що ніяка побутова техніка або апаратура не може нормально працювати. В таких умовах навіть електропаяльником нормально користуватися неможливо! Вже звичним можна вважати діапазон зміни напруги в межах 130.260 В. Мимоволі задумаєшся про те, як уникнути подібних неприємностей.

Фірмові (сімісторних, наприклад) стабілізатори мережевої напруги мають вартість сотні у.о.. Зрозуміло, що сільському жителю вони не доступні. Тут, як не можна краще, підходять старенькі ферорезонансні стабілізатори мережевої напруги (ФССН), нині незаслужено забуті. Придбати їх можна буквально за копійки. В даній статті автор ділиться своїм досвідом з експлуатації цих стабілізаторів та їх ремонту.

Надійність ФССН підтверджена тривалої безвідмовної роботою цих виробів впродовж кількох десятиліть поспіль спільно зі старими телевізорами чорно-білого і кольорового зображення.

Майстерні по ремонту телеапаратури буквально завалені телевізорами, експлуатуються в селі. Причина все та ж: діапазон зміни напруги в електромережі набагато перевищує номінальний діапазон для роботи модуля живлення телевізора. Останній виходить з ладу іноді й не поодинці. Якщо імпульсний блок живлення, наприклад, МП-3-3 зазвичай здатний працювати при зміні напруги "Вниз", тобто менше 170 В, то різке збільшення напруги мережі до 260 В і більше, особливо на тривалий час, швидко виводить з ладу "імпульснік". Після ремонту МП працює недовго, до наступної аналогічної ситуації. Якщо є тенденція, що полягає в перевазі завищеного значення напруги мережі, то проблема вирішується дуже просто, наприклад, згідно [1]. Тут, по суті, пропонується два методи обмеження мережевої напруги "зверху". Ці варіанти підходять, коли у Вас є трифазний введення. Зазвичай навантаження по фазним напруженням розподілена дуже нерівномірно, тому не всі жителі мають у наявності три фази. Більшість споживачів підключено до однофаз напрузі, що також сприяє великому діапазону зміни цієї напруги.

У подібних ситуаціях надійно працює побутової ФССН. Розглянемо це на прикладі ФССН типу СН-315, який розрахований на підключення навантаження потужністю не більше 315 Вт При зміні мережевого напруги

130 … 250 В вихідна напруга ФССН на навантаженні потужністю 150 Вт змінюється всього лише в діапазоні 195 … 222 В. Для навантаження 100 Вт маємо, відповідно, 193 … 221 В, але вже при вхідному напрузі 120 … 255 В.

Такі стабілізатори можна включати паралельно, дотримуючись певних правил і підключати навантаження потужністю до 1 кВт і більше. Формально вони не розраховані на роботу з індуктивним навантаженням, але багаторічна практика підтверджує, що це цілком допустимо. Цим методом ми долаємо, мабуть, один із серйозних недоліків ФССН побутових типів – малу (обмежену) потужність, на яку може бути розрахований такий ФССН. Тепер з'являється реальна можливість для підключення до потужного ФССН, наприклад, водяного насоса для підйому води. Нерідко два насоси працюють поперемінно: один піднімає воду зі свердловини або колодязя, а другий – в резервуар, розташований на висоті кількох метрів над поверхнею землі. Мережа "стрибає" непередбачувано. Сільські жителі знають, як легко і швидко виходить з ладу відцентровий насос. Заміна його на "Вибрики" також не гарантує тривалої експлуатації в таких умовах, а якість (смак) води різко погіршується. Тут потрібен захист від перепадів напруги. Адже 190 В вже недостатньо для роботи "Вибрики", а 250 В просто гробить насос, причому дуже швидко. Очевидно, що ідеальний варіант – стабілізація напруги, а не захист з відключенням.

Я експлуатував, в основному, ФССН типу СН-315. Включав по три-чотири примірники в паралель. Цілком імовірно, що підійдуть і інші типи (моделі) ФССН для паралельного режиму роботи, наприклад СН-250 або СН-200. Що потрібно для того, щоб однотипні ФССН працювали на одну потужну навантаження?

Випадковим чином ФССН "Паралель" ні в якому разі не слід! Перед включенням ФССН в паралель всі спільно працюють екземпляри ФССН необхідно сфазіровать як по вхідному напрузі (Мережева вилка), так і по стабілізованому вихідного. В іншому випадку "летять" запобіжники, а якщо замість останніх встановлені дротяні "жучки", то є ризик вивести з ладу і ФССН.

Про ремонт ФССН. Фактично, ці вироби не призначені для відновлення, тобто "одноразові". Але нерідкі випадки відмов даних ФССН саме з вини дефектів конденсаторів. У розглянутих ФССН встановлений один-єдиний конденсатор. У більш сучасних виробах встановлений конденсатор типу К42-19 ємністю

15 мкФ на робочу напругу 250 В. Якщо зазначений конденсатор пробитий, то зазвичай дуже великий струм 1хх і не помітний ефект стабілізації напруги. Але дуже схоже явище можемо спостерігати і при наявності короткозамкнених витків в одному з дроселів ФССН. Найпростіший спосіб перевірки конденсатора – це його заміна (підстановка) на завідомо справний. Були випадки, коли після пробою конденсатора 1хх зростав до 1 А і навіть більше! Всі обмотки дроселів намотані алюмінієвим дротом. Цей факт, а також чимале число відводів та пайок (алюміній так просто не спаяні!) Відштовхує цікавих майстрів. Поділюся одним маленьким "секретом". Всі три дроселя у ФССН виготовлені з високоякісної електротехнічної сталі. Це підтверджується невеликою кількістю витків обмоток при використанні магнітопроводів даних дроселів в інших пристроях електро-та радіотехнічного призначення (блоки живлення і т.д.).

Дефекти ФССН пов'язані не тільки з пробоєм (обривом) конденсатора, але і з замиканням в обмотках дроселя. Зазвичай замикання має місце в тороїдальним дроселі, намотаною алюмінієвим дротом і містить кілька обмоток. Це ускладнює перемотування даного примірника дроселя. Так що не слід ФССН піддавати безглуздим експериментам, а необхідно підійти до ситуації цивілізовано. Для цього знадобиться ЛАТР і амперметр. Якщо є запасні екземпляри ФССН, то слід зробити вибір найкращих екземплярів саме для паралельного режиму їх роботи. Сильно гудячі екземпляри краще не використовувати взагалі. Усувати цей гул механічним розміщенням між обмотками дерев'яних клинів (кілочків) не варто, бо можна надати ФССН "ведмежу послугу" (такі операції здійснюють ударами молотка, що нерідко призводить до замикання між витками в обмотці дроселя). Оскільки формально ФССН не можна експлуатувати без навантаження, то відчувають його спочатку з підключенням лампи розжарювання потужністю 60 … 100 Вт, потім потужність навантаження збільшують до 200 … 300 Вт

Але, найголовніше, необхідно провести відбір ФССН по реальному коефіцієнту стабілізації напруги та мінімального токопотребленію в режимі холостого ходу (1хх). Найкращими примірниками вважаються ті, які мають мінімальне значення струму 1хх при мережевій напрузі 220.250 В. Але необхідно зняти навантажувальну характеристику ФССН. Достатньо, в принципі, досліджувати ФССН на діапазон зміни вхідної напруги при необхідній навантаженні, підключеної до його виходу. Зрозуміло, що чим ширше цей діапазон, тим краще ФССН підходить для сільської електромережі. Про величинах струму 1хх можна сказати наступне. Мені зустрічалися екземпляри з величинами 1хх в межах від 200 … 300 мА до 500 … 600 мА і більше. Ясна річ, що чим менше ці цифри, тим вище ККД ФССН: менше буде витрачатися електроенергії на даремний розігрів ФССН. Як правило, за інших рівних умов, примірники з великими величинами 1хх швидше виходять з ладу і серед них більше гудящіх ФССН.

Отже, відібрали найкращі екземпляри ФССН. Два з них підключаємо до ЛАТР, поки без навантаження (або в кожного своя тимчасово невелике навантаження – лампочка потужністю 40 … 100 Вт). Можна і відразу запаралелити входи і виходи ФССН. Збільшуючи підводиться до ФССН напругу з допомогою ЛАТР, переконуємося в тому, що сумарний 1хх не зростає катастрофічно швидко. Спочатку підводиться напруга має бути мінімальним. Одне "але". Спочатку, поки ФССН не увійде в нормальний режим роботи, 1хх може бути занадто великий (більше 1 А). Плавно збільшуємо напругу ЛАТР і переконуємося в тому, що "пусковий" струм не перевищує суми обох ФССН. Зменшуємо напругу ЛАТР до мінімуму. Тепер з'єднуємо виходи ФССН паралельно. Перевіряємо величину "пускового" струму. Якщо вона різко перевищила колишню, то робимо "Пере-полюсовку" вихідних клем ФССН.

Для справних ФССН типу СН-315 паралельний режим роботи ФССН не повинен значно перевищувати величини загальної суми 1хх включених примірників ФССН. Втім, незначне збільшення ще допустимо, в іншому випадку "батарея" ФССН буде працювати зі значним нагрівом. Якщо зняти кришку ФССН, то можна швидко сфазіровать їх по відводів, провідним до мережевої вилці і розетки виходу ФССН. Але з ЛАТР надійніше і без ймовірних феєрверків.

І ще дещо. Одному положенню мережевих вилок в розетках електромережі відповідає і одне єдине вірне підключення виходів ФССН до загальної навантаженні. Дуже бажано відібрати примірник ФССН, "м'яко" входить в режим роботи. Для сільсько-дачних варіантів це особливо актуально. ФССН типу СН-315 при різному навантаженні "запускаються" при різних величинах напруги. Природно, віддаємо перевагу тим ФССН, які здатні швидко ввійти в нормальний режим стабілізації напруги. Одні екземпляри з працею "заводяться" при напрузі мережі від 130 В, а інші стійко працюють і від 90 … 100 В! Звичайно, при таких низьких напругах потужність по виходу повинна бути нижче максимуму. Починають перевірку від потужності 100.200 Вт

Перевіряти ФССН слід в обов'язковому порядку, так як після зникнення напруги і подальшого його появи ФССН раптом "зависає" і не виходить на режим стабілізації напруги. Зазвичай така ситуація супроводжується різким збільшенням гудіння ФССН. Буває досить декількох включень-виключень тумбле

 

 

ром (клавіша "Мережа"), щоб натрапити на такий режим. Тому при покупці подібних ФССН на це потрібно звертати першорядну увагу.

Отже, від трьох примірників паралельно включених ФССН типу СН-315 можна живити навантаження до 900 Вт (теоретично 945 Вт, але реальна цифра – саме 900). Погодьтеся, це вражає! Придбати що-небудь подібне на сі-місторной основі за аналогічні засоби ніяк неможливо. Зовні сімісторний варіант виглядає просто: трансформатор з відводами, що перемикаються (підключаються) до мережі через один з "батареї" сімісторов. Але простота оманлива. Сімістор швидко включається, а на його вимкнення часу потрібно у багато разів більше (на порядок). Схемотехніка розглянутих стабілізаторів значно ускладнюється. В іншому випадку два або більше сімісторов можуть замкнути частина обмотки трансформатора. Зрозуміло, чим це закінчиться для сімістора.

Так що привабливість паралельного режиму роботи ФССН більш ніж очевидна. Але є одне тривожне обставина: всі екземпляри ФССН типу СН-315 (та інших типів), що зустрічалися мені, сильно перегрівалися при збільшенні напруги вище 230 В. Тут важливо забезпечити гарне примусове охолодження, наприклад, за допомогою звичайного малогабаритного вентилятора. Як виявилося, перегрів внутрішнього простору відбувається з-за поганої вентиляції і різкого збільшення 1хх ФССН з підвищенням напруги. Потужність, що розсіюється усередині корпусу, значно зростає, викликаючи ймовірність відмови ФССН. Але ФССН здатні тривалий час працювати і в таких умовах. Хоча подальша експлуатація загрожує пожежею (не дай Бог, звичайно ж!).

Щоб не допустити перегріву ФССН, найкраще послідовно з ФССН (по мережі) включити нелінійне опір. Роль такого виконує потужна лампа розжарювання. Потужність її залежить від максимальної потужності, що підключається до виходу ФССН. Для СН-315 це лампа потужністю 1 кВт (краще з малим скляним балоном). У неї дещо інше опір і вид ВАХ, ніж у лампи з великим балоном. Для трьох примірників СН-315 використовувалися дві-чотири такі лампи, включені паралельно (в залежності від навантаження).

Другий, часом перевірений варіант. У розрив кожного з ФССН мережевого проводу включали лампу 1 кВт, але з великим балоном. Лампи потужністю менш 1 кВт тут не підходять, тому що після підключення навантаження майже всю напругу "падає" на цій лампі, причому при потужності навантаження, набагато меншою максимуму. При підключенні навантаження потужністю близько 150 Вт до виходу СН-315 лампа 500 Вт світитиметься дуже яскраво, робота ФССН при цьому стане неможливою. Дане "ноу-хау" (метод новий, але дуже ефективний) дозволяє не тільки збільшити ресурс СН-315, поліпшивши тепловий режим останнього, але і дає можливість візуального контролю за величиною потужності, споживаної навантаженням.

Ми отримали практично "несжігаемий" джерело мережевого стабілізованої напруги, який можна використовувати для харчування всіляких РЕЗ, де, як відомо, нерідкі аварійні ситуації. Один з варіантів комутації ФССН в "батарею" наведено на малюнку. Комутацію можна спростити, не розриваючи "нульову" шину, лише за умови, що переполюсовка мережевих вилок неможлива. Інакше не виключено ураження електричним струмом. Література

1. Зизюк А.Г. Захист радіоелектронної апаратури від підвищення напруги / / Радюаматор-Електрик. -2001. – № 5. – С.12.

2. Зизюк А.Г. Про трансформаторах / / Радюаматор. – 1998. – № 2. – С.37.