Сетевой стабилизатор напряжения Powerman AVS 500P "сказочный тормоз"

В сельской местности сетевое напряжение частенько уходит из всех разумных допусков, особенно вниз (до 150В легко) и особо капризная техника начинает проявлять своё недовольство. Одним из таких устройств является газовый отопительный котёл. Именно для него и был приобретён стабилизатор напряжения Powerman AVS 500P с расширенным диапазоном входного напряжения. Сразу замечу, что аппарат не оправдал возложенных на него надежд.


Упакован достаточно надёжно, учитывая металлический корпус стабилизатора

На передней панели расположены красные семисегментные LED индикаторы входного и выходного напряжения, дискретные светодиоды: зелёный (наличие входного питания), красный (срабатывание защиты) и жёлтый (выдержка времени), кнопка переключения выдержки времени (6 секунд / 180 секунд), выключатель питания.

Сверху подключается ввод питания 120см, две штепсельных розетки и кнопочный автомат защиты.


Паспорт

Производитель заявляет:
Мощность — 500ВА
Тип — ступенчатый регулятор
Напряжение сети: 110В — 260В
Выходное напряжение: 220В ± 8% (202В — 237В)
Время регулирования: 5-7 мс
Подключение нагрузки — Розетки Shuko, 2 шт. (евростандарт)
Индикация уровней напряжения — цифровая
Корпус — навесного исполнения, светлый
Cтепень защиты — IP20

500ВА — полная мощность, активная будет поменьше.
Эта мощность достигается только при небольшой разнице напряжения вход-выход. Чем разница больше, тем отдаваемая мощность ниже. Это связано с небольшой мощностью тороидального автотрансформатора (около 120ВА).

Немного теории о типах бытовых стабилизаторов — может кому будет интересно.
Сетевые стабилизаторы бывают различных принципов работы.

Инверторный — сетевое напряжение выпрямляется, стабилизируется и сглаживается корректором мощности, затем опять преобразовывается в 220-230V / 50Hz
Является самыми быстрыми и точными стабилизатором напряжения
Плюсы:
— отличная статическая и динамическая стабилизация
— отсутствие коммутационных элементов
— небольшой вес
Минусы
— высокая стоимость
— плохо держит пусковые токи, уходя при этом в защиту. Приходится выбирать стабилизатор с хорошим запасом по мощности, а это очень затратно.
— наличие вентилятора в моделях свыше 1000ВА

Электромеханический — тороидальный автотрансформатор с регулируемым ползуном и систему управления им.
Плюсы:
— отличная статическая стабилизация
— посредственная динамическая стабилизация (медленное регулирование)
Минусы:
— тяжёлый
— требует обслуживания (чистка и замена токоведущей щётки)

Релейный — автотрансформатор с несколькими отводами, которые переключаются при помощи реле в нужной комбинации.
Плюсы
— недорогой
— высокая скорость динамической стабилизации
Минусы:
— тяжёлый
— посредственная статическая стабилизация при небольшом количестве ступеней
— ограниченный ресурс контактов реле

Тиристорый — разновидность релейного стабилизатора, где электромагнитные реле заменили твердотельными (обычно это тиристоры)
Плюсы:
— высокая скорость динамической стабилизации
— длительный срок службы
Минусы:
— тяжёлый
— дорогой

Феррорезонансный — были широко распространены в эпоху ламповых телевизоров :)
В настоящее время не используются, хотя в деревенских чуланах их ещё можно найти
Плюсы:
— можно сдать на цветмет
Минусы:
— всё остальное

Остальные типы стабилизаторов в быту не применяются.

Естественно, стабилизатор был разобран, в инете я не нашёл на него требухи и схемы


Силовая плата



Силовые реле


Силовая плата



Собрано достаточно аккуратно для устройства такого класса

Силовой автотрансформатор имеет дополнительную обмотку 12,6V для питания электроники и встроенную термозащиту (NO контакт)

Плата индикации

На плате индикации стоит AiP1820 – это очевидно какой-то LED драйвер

На силовой плате дополнительно установлена плата контроллера управления и звуковой сигнализации HT46R47 от HOLTEK — специализированный микроконтроллер заряда. Тут его приспособили для управления работой стабилизатора. Примечательно, что стоит он на панельке.



Подстроечники калибруют индикацию входного и выходного напряжения

Реле установлены PAH-1C-12S на 10А, для стабилизатора 500ВА этого вполне достаточно, ток там всё равно не превышает 5А.
Количество коммутационных реле – 5шт и 8 ступеней регулирования:
6 ступеней на повышение входного напряжения (с коэффициентом до 2:1)
1 ступень транзитная (прямая)
1 ступень на понижение входного напряжения (с коэффициентом 1:1,12)

Для релейного стабилизатора это необычно много, обычно там всего 4 реле (6 ступеней регулирования или даже 3 реле (4 ступени регулирования).

Зарисовал схему силовой платы

Проверил логику работы реле


В паспорте производитель приводит график выходной мощности в зависимости от входного напряжения, следует учитывать эту особенность всех стабилизаторов


Проверку стабилизатора проводил по данной схеме

Особенность — в качестве нагрузки пришлось использовать две подключенные последовательно лампы накаливания 220V 35W, т.к. одну он гарантированно жёг, вот тебе и стабилизатор :(

Собственное потребление стабилизатора на холостом ходу невелико – от 2,2 Вт до 4,0 Вт в зависимости от входного напряжения.

График изменения выходного напряжения в паспорте приведён неверно

Реальный график выглядит примерно так




Индикация выходного напряжения как обычно для китайских стабилизаторов с цифровой индикацией — жулит, подтягивая его поближе к номиналу 220В. При этом, входное напряжение измеряет верно. Стабилизатор делает вид, что он линейный, а не ступенчатый. Я не могу однозначно сказать, хорошо это или плохо.

Медленные изменения входного напряжения стабилизатор отрабатывает вполне корректно и точно


Но есть проблема — очень медленная реакция на быстрое изменение входного напряжения. По своей тормознутости, он напоминает работу электромеханического стабилизатора напряжения (тот самый, где стоит регулируемый автотрансформатор с моторчиком). Таким образом, динамическая стабилизация выходного напряжения очень плохая. При резком изменении входного напряжения, контроллер начинает не торопясь последовательно перебирать все ступени вместо того, чтобы сразу переключиться на нужную ступень.

Такая-же ерунда происходит при резком снижении входного напряжения с 240В до 100В — напряжение просаживается до 90В, неспешно поднимается до 200В и срабатывает защита от пониженного напряжения.
Что курили разработчики сего девайса — непонятно.




Осциллограммы выходного напряжения с щупом 1:100 режим 200В 200мс на клетку.
Работа при снижении входного напряжения

Ложное отключение стабилизатора уже после нормализации выходного напряжения

Работа при повышении входного напряжения

Ложное отключение стабилизатора уже после нормализации выходного напряжения


Абсурдность логики управления иногда просто удивляет: например, при резком изменении входного напряжения со 100В до 240В, выходное напряжение повышается с 200В до 400В, неспешно спадает до номинала 220В и уже тут срабатывает защита от перенапряжения. Длительность сего процесса составляет 2 секунды. Как так-то? Зачем?

Вы конечно-же можете спросить, откуда в сети возьмутся такие резкие скачки напряжения?
Давайте представим сельскую местность и длинную убитую однофазную воздушную линию (у меня в реале так оно и есть). Ожидаемый ток короткого замыкания на вводе от силы 150А. Допустим, у соседа случилось КЗ в розеточной линии, с учётом проводов, ток не превысил 100А. Автомат защиты С16 мгновенно уже не сработает и будет гудеть секунды три пока тепловой расцепитель не сработает. А в воздушной линии при этом как раз и будет сильно пониженное до 100В напряжение, которое стабилизатор вытянет до 220В. После отключения соседского автомата, напряжение резко подскачет до номинала и вот получаем дикий бросок напряжения после данного стабилизатора.

Плюсы именно этого стабилизатора
— металлический корпус.
— работает тихо, не гудит, реле щёлкают очень тихо.
— симметричная конструкция корпуса позволяет перевернуть стабилизатор на 180 градусов (чтобы розетки были снизу) и при этом панель индикации поставить правильно.
— очень широкий диапазон допустимого входного напряжения (особенно снизу)
— возможность ввести дополнительную задержку включения для нормальной работы с холодильной и компрессорной техникой
— наличие термозащиты автотрансформатора

Минусы данного стабилизатора
— выходное напряжение отображает некорректно
— никуда не годная прошивка контроллера, ну не должен стабилизатор быть настолько тормознутым…
— Может кратковременно повышать выходное напряжение вплоть до 400В.

Так можно-ли использовать данный стабилизатор для чувствительного оборудования? Конечно-же нет.
Есть какое-либо решение проблемы стабилизатора?
Конечно есть и не одно:
— заменить этот стабилизатор на нормальный, желательно инверторный, например Штиль IS550. Вариант хороший, но слишком дорогой и не вписывается в бюджет.
— перепрошить контроллер стабилизатора. Тоже вариант, но правильная прошивка недоступна, а возможно её вообще нет. Кроме того, HT46R47 — однократно программируемый контроллер.
— отключить две ступени максимального повышения входного напряжения.
Вариант такой себе, зато легко выполним (у кого руки из правильного места) с минимальными переделками. Пусть лучше нагрузка будет обесточена при сильном снижении сетевого напряжения, чем сгорит от скачка повышенного напряжения.

Просто отсоединить обмотку не получится, надо колдовать с логикой управления силовыми реле. Самый простой вариант — отключить катушку реле RL5 от ключевого транзистора, и его коллектор переключить на блокировку включения реле RL2 (если этого не сделать, ничего хорошего не получится)

В результате, стабилизатор потерял две повышающие ступени регулирования и перестал работать при напряжении сети менее 120В, ну и бог с ним, переживу как ни будь. Скачки напряжения на выходе стабилизатора естественно никуда не пропали, но они стали хотя-бы не 400В, а в пределах 320В. Это тоже много, но кратковременное воздействие такого напряжения техника обычно переносит нормально.
После переделки




Можно пойти ещё дальше и убрать ещё две повышающие ступени регулирования, я себе именно так и сделал, но потребовалась более серьёзная переделка схемы. При этом в схеме остаётся 3 реле — 2 ступени на повышение, транзит и 1 ступень на понижение.
Теперь стабилизатор нормально работает в диапазоне входных напряжений 155В-280В
Переделки на плате


Конечная схема

Теперь скачки напряжения на выходе не превышают 290В, что вполне безопасно для любых устройств.

Выпаянные реле смотал изолентой и закрепил внутри корпуса в качестве ЗИП :)


Для устранения скачков выходного напряжения, производитель рекомендует ставить на выходе стабилизатора реле контроля напряжения.
Лично для меня это выглядит как издевательство, для исправления своего косяка они рекомендуют поставить ещё одно устройство защиты помимо входного реле контроля напряжения.


Вывод: данный стабилизатор не рекомендуется к приобретению ввиду слишком медленной его работы, заявленные 5-7мс превращаются в реальные до 1500мс, что недопустимо для релейного устройства.