Современная аппаратура, начиная от привычных устройств (телевизоров, компьютеров, аудио систем, бытовых приборов и пр.) до промышленных устройств, используемых в промышленности, медицине, измерительных и счетных устройств, предъявляет жесткие требования к постоянству питающих напряжений.
Напряжение промышленной сети может колебаться в значительных пределах.
Помимо этого, даже при малых колебаниях напряжения сети, напряжение на клемниках потребителя может измениться в значительной степени из-за изменения нагрузки, так как любая сеть обладает внутренним сопротивлением.
Для того, чтобы устранить данные проблемы, мешающие стабильной работе, используют устройства, получившие название Стабилизаторы напряжения.
Напряжение сети, ток нагрузки, сопротивление нагрузки могут изменяться не только медленно (в течение нескольких часов), но и очень быстро (скачком), поэтому устройство, поддерживающее величину питающего напряжение или тока в заданных пределах, должно действовать непрерывно автоматически и достаточно быстро для мгновенной стабилизации напряжения. В качестве таких устройств применяются стабилизаторы напряжения или тока.
Дестабилизирующими факторами могут быть также: окружающая температура, влажность, частота тока питающей сети и др. Однако основные причины нестабильности - это колебания входного напряжения и сопротивления нагрузки.
Стабилизатором напряжения называется устройство, поддерживающие автоматически и с требуемой точностью напряжение на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в обусловленных пределах.
Не смотря на применение сглаживающих фильтров, напряжение на сопротивлении (сглаживающих фильтров) нагрузки выпрямителя может изменяться. Это объясняется тем, что сглаживание пульсаций фильтром уменьшается только переменная составляющая выпрямленного напряжения, а величина постоянной составляющей может изменяться и при колебаниях напряжения сети, и при изменении тока нагрузки.
Стабилизаторы подразделяются в зависимости от рода напряжения (тока) на стабилизаторы переменного напряжения (тока) и стабилизаторы постоянного напряжения.
Кроме того, стабилизаторы подразделяются на стабилизаторы параметрические и компенсационные. В качестве параметрических стабилизаторов используются нелинейные элементы. Стабилизация напряжения в таких стабилизаторах осуществляется за счет нелинейности ВАХ используемого элемента.
В параметрических стабилизаторах постоянного напряжения в качестве нелинейных элементов применяются кремниевые или газоразрядные стабилизаторы.
Компенсационные стабилизаторы напряжения представляют собой замкнутую систему автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. Эффект стабилизации в данных устройствах достигается за счет изменения параметров управляемого прибора, называемого регулирующим элементом, при воздействии на него сигнала ОС.
В зависимости от типа управляемого прибора компенсационные стабилизаторы делятся на ламповые, транзисторные, тиристорные, дроссельные и комбинированные.
В зависимости от способа включения регулирующего элемента относительно сопротивления нагрузки ламповые и транзисторные стабилизаторы постоянного напряжения делятся на параллельные и последовательные. По режиму работы регулирующего элемента стабилизаторы постоянного напряжения делятся на стабилизаторы с непрерывным регулированием и импульсные.
В некоторых случаях стабилизаторы включают в себя несколько регулирующих элементов разного типа, например, транзистор и дроссель, транзистор и тиристор и т.д. Такого вида стабилизаторы относятся к стабилизатор комбинированного типа.
Стабилизаторы переменного напряжения характеризуются дополнительными параметрами, а именно, стабильностью выходного напряжения в зависимости от частоты питающего напряжения, коэффициентом мощности, искажением формы кривой выходного напряжения.
Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием могут быть выполнены как на электронных лампах, так и на транзисторах.
Эти стабилизаторы представляют собой систему автоматического регулирования и обеспечивают постоянство выходного напряжения с высокой степенью с высокой степенью точности при изменении напряжения сети и тока нагрузки, а также и при иных внешних возмущениях (частота тока питающей сети, характер нагрузки, параметры среды - температура, влажность и т. д.)
Стабилизаторы могут быть выполнены как с последовательным, так и с параллельным включением регулирующего элемента относительно нагрузки.
В последовательной схеме регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой, и компенсация осуществляется за счет изменения падения напряжения на самом регулирующем элемента в параллельной схеме регулирующий элемент включен параллельно с нагрузкой, а уровень выходного напряжения поддерживается за счет и тока через регулирующий элемент, в результате чего изменяется падение напряжения на гасящем сопротивлении, включенном последовательно с нагрузкой.
Схема с параллельным включением регулирующего элемента применяется ограниченно и используется преимущественно при импульсных изменениях тока нагрузки. Стабилизаторы с последовательным включением регулирующего элемента обладают более высоким КПД, чем стабилизаторы параллельной схемы, и применяются очень широко.
Данные стабилизаторы такого типа широко применяются для питания радио аппаратуры и аппаратуры связи.
В качестве параметрического стабилизатора переменных напряжений может быть использован нелинейный элемент с малым динамическим сопротивлением. Таким элементом является дроссель с насыщенным сердечником.
Простейший параметрический стабилизатор состоит из дросселя с ненасыщенным сердечником и дросселя с насыщенным сердечником. Параллельно насыщенному дросселю включается сопротивление нагрузки.
Модели производятся как в однофазном (220/230 В), так и трёхфазном (380/400 В) исполнении, мощность их от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.
Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15%, ±20 %, ±25%, ±30%, ±25% ±15%, ±35% ±15% или ±45% ±15%. Чем шире диапазон (особенно в отрицательную сторону), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности.
Ещё одним важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения. Точность современных стабилизаторов напряжения колеблется в диапазоне от 0,5% до 8%. Точности в 8% вполне хватает для обеспечения исправной работы подавляющего большинства современной бытовой и промышленной электротехники оборудованных инверторными и импульсными блоками питания. Так как мощность оборудования напрямую зависит от напряжения, то для обеспечения корректной (заявленной производителем) работы с прогнозируемым результатом и расходом электроэнергии необходимо точное напряжения (0,5-1%). Так же более жесткие требования (1%) предъявляются для питания сложного оборудования (медицинское, высокотехнологичное и подобное). Важным потребительским параметром является способность стабилизатора работать на заявленной мощности во всем диапазоне входного напряжения, но далеко не все стабилизаторы соответствуют этому параметру. КПД электродинамических и сервоприводных стабилизаторов более 98%, а электронных (ступенчатых) 96%.
364
117 385 
