Stabilizator napięcia: urządzenie, zasada działania, przeznaczenie

Definicja

Stabilizator napięcia (MV) to urządzenie zaprojektowane do konwersji niestabilnego napięcia wejściowego z sieci: niedoszacowany, zawyżony lub z okresowymi skokami, w stabilnej wartości na wyjściu urządzenia i podłączonym do niego urządzenia elektryczne.

Parafrazujmy dla manekinów: stabilizator zapewnia, że ​​napięcie podłączonych do niego urządzeń jest zawsze taki sam i zbliżony do 220 V, niezależnie od tego, jakie jest jego wejście: 180, 190, 240, 250 V lub ogólnie pływa.

Pamiętaj, że 220 V lub 240 V to standardowa wartość dla Federacji Rosyjskiej, Białorusi, Ukrainy i tak dalej. Ale w niektórych krajach bliskiej i dalekiej zagranicy może być inaczej, na przykład 110V. W związku z tym „nasze” stabilizatory tam nie będą działać.

Stabilizatory są różne gatunek: zarówno do pracy w obwodach prądu stałego (liniowe i impulsowe, równoległe i szeregowe), jak i do pracy w obwodach prądu przemiennego. Te ostatnie są często nazywane „stabilizatorami napięcia sieciowego” lub po prostu „stabilizatorami 220V”. Mówiąc prościej, takie stabilizatory są podłączone do sieci, a konsumenci są już do niej podłączeni.

W życiu codziennym CH służy do ochrony zarówno pojedynczych urządzeń, na przykład lodówki lub komputera, jak i do ochrony całego domu, w tym przypadku na wejściu zainstalowany jest potężny stabilizator.

Klasyfikacja

Konstrukcja stabilizatorów zależy od zasad fizycznych, na których działają. W związku z tym dzielą się na:

• elektromechaniczny;
• ferrorezonans;
• falownik;
• półprzewodnik;
• przekaźnik.

W zależności od liczby faz mogą być jednofazowe i trójfazowe. Szeroki zakres pojemności pozwala nam na produkcję stabilizatorów zarówno do domowego, jak i drobnego sprzętu AGD:

• dla telewizji;
• na kocioł gazowy;
• do lodówki.

Tak więc dla dużych obiektów:

• jednostki przemysłowe (np. trójfazowe stabilizatory przemysłowe Saturn);
• warsztaty, budynki.

Stabilizatory są dość energooszczędne. Zużycie energii elektrycznej waha się od 2 do 5%. Niektóre urządzenia stabilizujące mogą mieć dodatkowe zabezpieczenia:

• z przepięcie;
• z przeciążenia;
• z zwarcia;
• od spadków częstotliwości.

Zasada działania

Stabilizatory napięcia są różnych typów, z których każdy różni się zasadą regulacji. Rozważymy te różnice później. Jeśli uogólnimy zasadę działania i strukturę wszystkich typów, wówczas stabilizator napięcia sieciowego składa się z 2 głównych części:

1. System sterowania - monitoruje poziom napięcia wejściowego i instruuje jednostkę mocy, aby zwiększyć lub zmniejsz go tak, aby uzyskać stabilne wyjście 220 V w ramach określonego błędu (dokładność) rozporządzenie). Ten błąd mieści się w granicach 5-10% i jest inny dla każdego urządzenia.
2. Sekcja mocy - w serwonapędzie (lub serwomotorze), przekaźniku i elektronice (triak) - jest autotransformatorem, za pomocą którego napięcie wejściowe wzrasta lub spada do normalnego poziomu, a w stabilizatorach falownika, lub jak się je też nazywa „podwójną konwersją” - stosuje się falownik. Jest to urządzenie składające się z generatora (sterownika PWM), transformatora i wyłączników mocy (tranzystorów), które przechodzą lub wyłączyć prąd przez uzwojenie pierwotne transformatora, tworząc napięcie wyjściowe o pożądanym kształcie, częstotliwości i co najważniejsze, wielkości.

Jeśli napięcie wejściowe jest normalne, niektóre modele stabilizatorów mają funkcję „bypass” lub „Transit”, gdy napięcie wejściowe jest po prostu przykładane do wyjścia, dopóki nie opuści zestawu zasięg. Na przykład od 215 do 225 woltów „bypass” zostanie włączony, a przy dużych wahaniach, na przykład przy spadku do 205-210 V, układ sterowania przełączy obwód na sekcję mocy i rozpocznie regulację, zwiększy napięcie i wyjście będzie już stabilne 220V z danym błędem.

Płynna i najdokładniejsza regulacja napięcia wyjściowego dla falownika SN, na drugim miejscu - serwonapędem, w przekaźniku i elektronice regulacja odbywa się krokowo, a dokładność zależy od liczba kroków. Jak wspomniano powyżej, mieści się w granicach 10%, częściej około 5%.

Oprócz powyższych dwóch części stabilizator napięcia 220 V zawiera również jednostkę zabezpieczającą, a także źródło zasilanie wtórne obwodów systemu sterowania, tych samych zabezpieczeń i innych elementów funkcjonalnych. Ogólne urządzenie jest wyraźnie pokazane na poniższym obrazku:

Jednocześnie schemat pracy w najprostszej formie wygląda tak:

Rzućmy okiem na to, jak działają główne typy regulatorów napięcia.

Przekaźnik

W stabilizatorze przekaźnikowym regulacja następuje poprzez przełączenie przekaźnika. Przekaźniki te zamykają określone styki transformatora, podnosząc lub obniżając napięcie wyjściowe.

Organem kontrolującym jest mikroukład elektroniczny. Elementy na nim porównują napięcie odniesienia i napięcie sieciowe. W przypadku niezgodności przekaźnik przełączający podaje sygnał do podłączenia uzwojeń narastających lub malejących autotransformatora.

Przekaźniki MV zwykle regulują energię elektryczną w zakresie ± 15% z dokładnością wyjściową od ± 5% do ± 10%.

Zalety stabilizatorów przekaźnikowych:

• taniość;
• ścisłość.

Niedogodności:

• powolna reakcja na wahania napięcia;
• krótki okres użytkowania;
• niska niezawodność;
• podczas przełączania możliwa jest krótkotrwała przerwa w zasilaniu urządzeń;
• niezdolny do wytrzymania przepięcia;
• hałas, kliknięcia podczas przełączania.

Serwo

Głównymi elementami serwonapędów są autotransformator i serwomotor. Jeżeli napięcie odbiega od normy, sterownik wysyła sygnał do siłownika, który załącza wymagane uzwojenia autotransformatora. Dzięki zastosowaniu takiego systemu zapewniona jest płynna regulacja i dokładność do 1% całkowitego zakresu.

W SN z serwonapędem jeden koniec uzwojenia pierwotnego transformatora jest połączony ze sztywną gałęzią autotransformatora, a drugi koniec uzwojenia pierwotnego jest połączony z ruchomym stykiem (szczotka grafitowa), który się porusza siłownik. Jeden zacisk uzwojenia wtórnego transformatora jest podłączony do zasilania wejściowego, a drugi zacisk jest podłączony do wyjścia regulatora napięcia.

Płyta sterująca porównuje napięcie wejściowe i napięcie odniesienia. W przypadku odchyleń od ustawionych uruchamiany jest serwonapęd. Przesuwa szczotkę po gałęziach autotransformatora. Serwomotor będzie działał, dopóki różnica między napięciem odniesienia a napięciem wyjściowym nie wyniesie zero. Cały ten proces, od dopływu słabej jakości energii elektrycznej do wyprowadzenia ustabilizowanego prądu, odbywa się w ciągu kilkudziesięciu milisekund i jest ograniczony prędkością ruchu szczotki przez serwonapęd.

Serwosterowane stabilizatory napięcia sieciowego produkowane są w różnych wersjach.

1. Jednofazowy. Składa się z jednego autotransformatora i jednego serwonapędu.
2. Trójfazowy. Są podzielone na dwa typy. Zbalansowane - mają trzy transformatory i jeden serwonapęd i jeden obwód sterujący. Regulacja odbywa się na wszystkich trzech fazach jednocześnie. Służą do ochrony trójfazowych urządzeń elektrycznych, obrabiarek, urządzeń. Niesymetryczne - posiadają trzy autotransformatory, trzy serwomotory i trzy obwody sterujące. Oznacza to, że stabilizacja zachodzi w każdej fazie, niezależnie od siebie. Zakres: ochrona urządzeń elektrycznych budynków, warsztatów, obiektów przemysłowych.

Zalety urządzeń stabilizujących serwo:

• wysoka wydajność;
• wysoka dokładność stabilizacji;
• wysoka niezawodność;
• odporność na przepięcia;

Niedogodności:

• wymagają okresowej konserwacji;
• wymagają minimalnych umiejętności w konfiguracji urządzenia.

Falownik

Główną różnicą między tym typem SN jest brak ruchomych części i transformatora. Regulacja napięcia odbywa się metodą podwójnej konwersji. W pierwszym etapie prąd wejściowy AC jest prostowany i przepuszczany przez filtr tętnień składający się z kondensator. Następnie wyprostowany prąd płynie do falownika, gdzie jest ponownie przekształcany w prąd przemienny i dostarczany do obciążenia. W takim przypadku napięcie wyjściowe jest stabilne zarówno pod względem wielkości, jak i częstotliwości.

W następnym filmie dowiesz się o zasadzie działania jednej z opcji implementacji konwertera napięcia z 12V DC na 220V AC. Który różni się od stabilizatora napięcia falownika przede wszystkim napięciem wejściowym, w przeciwnym razie zasada działania jest bardzo podobna, a wideo pozwoli zrozumieć, jak działa tego typu urządzenie:

Zalety:

• prędkość (najwyższa z wymienionych);
• duży zakres regulowanego napięcia (od 115 do 300V);
• wysoka wydajność (ponad 90%);
• cicha praca;
• małe wymiary;
• płynna regulacja.

Niedogodności:

• zmniejszenie zakresu regulacji wraz ze wzrostem obciążenia;
• wysoka cena.

Zbadaliśmy więc, jak działa stabilizator napięcia, do czego służy i gdzie jest używany. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie przydatne i interesujące!

Powiązane materiały:

• Jak działa rozrusznik magnetyczny
• Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej w sieci
• Różnica między prądem przemiennym a prądem stałym