Spannungsstabilisator: Gerät, Funktionsprinzip, Zweck

Definition

Ein Spannungsstabilisator (MV) ist ein Gerät, das eine instabile Eingangsspannung aus dem Netz umwandelt: unterschätzt, überschätzt oder mit periodischen Sprüngen, in einem stabilen Wert am Ausgang des Gerätes und damit verbunden Elektrogeräte.

Paraphrasieren wir für Dummies: Der Stabilisator sorgt dafür, dass die Spannung für die daran angeschlossenen Geräte immer gleich bleibt gleich und nahe 220V, unabhängig davon, was an seinem Eingang anliegt: 180, 190, 240, 250 Volt oder allgemein schwimmt.

Beachten Sie, dass 220 V oder 240 V der Standardwert für die Russische Föderation, Weißrussland, die Ukraine usw. ist. Aber in einigen Ländern des nahen und fernen Auslands kann es anders sein, zum Beispiel 110V. Dementsprechend werden "unsere" Stabilisatoren dort nicht wirken.

Stabilisatoren sind anders Spezies: sowohl für den Betrieb in Gleichstromkreisen (Linear- und Impuls-, Parallel- und Serientypen) als auch für den Betrieb in Wechselstromkreisen. Letztere werden oft als "Netzspannungsstabilisatoren" oder einfach als "220V-Stabilisatoren" bezeichnet. Vereinfacht gesagt sind solche Stabilisatoren an das Stromnetz angeschlossen und Verbraucher sind bereits daran angeschlossen.

Im Alltag wird CH verwendet, um sowohl einzelne Geräte, beispielsweise für einen Kühlschrank oder einen Computer, als auch das ganze Haus zu schützen, in diesem Fall wird am Eingang ein leistungsstarker Stabilisator installiert.

Einstufung

Die Konstruktion von Stabilisatoren hängt von den physikalischen Prinzipien ab, nach denen sie funktionieren. In diesem Zusammenhang sind sie unterteilt in:

• elektromechanisch;
• ferroresonant;
• Wandler;
• Halbleiter;
• Relais.

Je nach Anzahl der Phasen können sie einphasig und dreiphasig sein. Eine breite Palette von Kapazitäten ermöglicht es uns, Stabilisatoren sowohl für Haushalts- als auch für kleine Haushaltsgeräte herzustellen:

• für Fernsehen;
• für einen Gaskessel;
• für den Kühlschrank.

Also für große Objekte:

• Industrieanlagen (zum Beispiel dreiphasige Industriestabilisatoren Saturn);
• Werkstätten, Gebäude.

Stabilisatoren sind ziemlich energieeffizient. Der Stromverbrauch liegt zwischen 2 und 5 %. Einige Stabilisierungsgeräte können zusätzliche Schutzmaßnahmen haben:

• von Überspannung;
• von Überlastungen;
• von Kurzschlüsse;
• von Frequenzabfällen.

Funktionsprinzip

Es gibt verschiedene Arten von Spannungsstabilisatoren, die sich jeweils im Regelungsprinzip unterscheiden. Wir werden diese Unterschiede später betrachten. Wenn wir das Funktionsprinzip und den Aufbau aller Typen verallgemeinern, besteht der Netzspannungsstabilisator aus 2 Hauptteilen:

1. Steuerung - überwacht den Eingangsspannungspegel und weist das Netzteil an, zu erhöhen oder reduzieren Sie es so, dass der Ausgang innerhalb des angegebenen Fehlers (Genauigkeit) stabile 220 V ist Verordnung). Dieser Fehler liegt innerhalb von 5-10% und ist für jedes Gerät unterschiedlich.
2. Das Leistungsteil - in Servoantrieb (oder Servomotor), Relais und Elektronik (Triac) - ist ein Spartransformator, mit dessen Hilfe die Eingangsspannung auf ein normales Niveau an- oder abnimmt und in Wechselrichterstabilisatoren, oder wie sie auch "Doppelwandlung" genannt werden, verwendet wird Wandler. Dies ist ein Gerät, das aus einem Generator (PWM-Controller), einem Transformator und Leistungsschaltern (Transistoren) besteht, die oder Schalten Sie den Strom durch die Primärwicklung des Transformators aus und bilden Sie die Ausgangsspannung der gewünschten Form, Frequenz und vor allem Größenordnungen.

Wenn die Eingangsspannung normal ist, haben einige Stabilisatormodelle eine "Bypass" -Funktion oder "Transit", wenn die Eingangsspannung einfach an den Ausgang angelegt wird, bis sie den Satz verlässt Bereich. Zum Beispiel von 215 bis 225 Volt wird der "Bypass" eingeschaltet, und bei großen Schwankungen, zum Beispiel bei einem Drawdown auf 205-210V, wird das Steuersystem schaltet den Stromkreis auf den Leistungsteil und beginnt mit der Anpassung, erhöht die Spannung und der Ausgang wird bei einem gegebenen Fehler bereits stabile 220 V sein.

Reibungslose und genaueste Anpassung der Ausgangsspannung für Wechselrichter MV an zweiter Stelle - servogesteuert, bei Relais und Elektronik erfolgt die Verstellung schrittweise, die Genauigkeit ist abhängig von die Anzahl der Schritte. Wie oben erwähnt, liegt sie innerhalb von 10 %, häufiger bei etwa 5 %.

Zusätzlich zu den beiden oben genannten Teilen enthält der 220-V-Spannungsstabilisator auch eine Schutzeinheit sowie eine Quelle sekundäre Stromversorgung für Steuerkreise, die gleichen Schutzvorrichtungen und andere Funktionselemente. Das allgemeine Gerät ist im Bild unten deutlich zu sehen:

Gleichzeitig sieht das Arbeitsschema in seiner einfachsten Form so aus:

Werfen wir einen kurzen Blick darauf, wie die wichtigsten Arten von Spannungsreglern funktionieren.

Relais

Bei einem Relaisstabilisator erfolgt die Regelung durch Schalten des Relais. Diese Relais schließen bestimmte Kontakte des Transformators und erhöhen oder senken die Ausgangsspannung.

Das Kontrollorgan ist ein elektronischer Mikrokreis. Die Elemente darauf vergleichen die Referenz- und Netzspannung. Bei Nichtübereinstimmung gibt das Schaltrelais ein Signal zum Zuschalten der steigenden oder fallenden Wicklungen des Spartransformators.

Relais-MVs regeln den Strom normalerweise innerhalb von ± 15 % mit einer Ausgangsgenauigkeit von ± 5 % bis ± 10 %.

Die Vorteile von Relaisstabilisatoren:

• Billigkeit;
• Kompaktheit.

Nachteile:

• langsame Reaktion auf Spannungsschwankungen;
• kurze Lebensdauer;
• geringe Zuverlässigkeit;
• beim Umschalten ist ein kurzzeitiger Stromausfall der Geräte möglich;
• kann Überspannung nicht standhalten;
• Geräusche, Klicks beim Umschalten.

Servo

Die Hauptelemente von Servostabilisatoren sind ein Spartransformator und ein Servomotor. Weicht die Spannung von der Norm ab, sendet die Steuerung ein Signal an den Servomotor, der die erforderlichen Spartransformatorwicklungen schaltet. Als Ergebnis der Verwendung eines solchen Systems werden eine reibungslose Regelung und eine Genauigkeit von bis zu 1 % des Gesamtbereichs bereitgestellt.

Bei servogetriebenem MS ist ein Ende der Primärwicklung des Transformators mit dem starren Zweig des Spartransformators verbunden, und das zweite Ende der Primärwicklung ist mit einem beweglichen Kontakt (Graphitbürste) verbunden, der sich bewegt Servomotor. Ein Anschluss der Sekundärwicklung des Transformators ist mit der Eingangsstromversorgung verbunden und der zweite Anschluss ist mit dem Ausgang des Spannungsreglers verbunden.

Die Steuerplatine vergleicht die Eingangs- und Referenzspannung. Bei Abweichungen von den eingestellten kommt der Servoregler zum Einsatz. Er bewegt die Bürste entlang der Äste des Spartransformators. Der Servomotor läuft weiter, bis die Differenz zwischen Referenz- und Ausgangsspannung Null beträgt. Dieser gesamte Prozess, vom Zufluss von elektrischem Strom schlechter Qualität bis zum Ausgang eines stabilisierten Stroms, findet in mehreren zehn Millisekunden statt und wird durch die Geschwindigkeit der Bürstenbewegung durch einen Servoantrieb begrenzt.

Servogetriebene Netzspannungsstabilisatoren werden in verschiedenen Ausführungen hergestellt.

1. Einzelphase. Besteht aus einem Spartransformator und einem Servoantrieb.
2. Drei Phasen. Sie werden in zwei Typen eingeteilt. Symmetrisch - haben drei Transformatoren und einen Servoantrieb und einen Steuerkreis. Die Regulierung erfolgt auf allen drei Phasen gleichzeitig. Sie dienen zum Schutz von dreiphasigen elektrischen Geräten, Werkzeugmaschinen, Geräten. Unsymmetrisch - haben drei Spartransformatoren, drei Servomotoren und drei Steuerkreise. Das heißt, die Stabilisierung erfolgt in jeder Phase unabhängig voneinander. Geltungsbereich: Schutz der elektrischen Ausrüstung von Gebäuden, Werkstätten, Industrieanlagen.

Vorteile von Servostabilisierungsgeräten:

• Hochgeschwindigkeitsleistung;
• hohe Stabilisierungsgenauigkeit;
• hohe Zuverlässigkeit;
• Überspannungsfestigkeit;

Nachteile:

• benötigen regelmäßige Wartung;
• erfordern nur minimale Kenntnisse bei der Einrichtung des Geräts.

Wandler

Der Hauptunterschied zwischen dieser Art von MV ist das Fehlen beweglicher Teile und eines Transformators. Die Spannungsregelung erfolgt durch ein Doppelwandlerverfahren. In der ersten Stufe wird der Eingangswechselstrom gleichgerichtet und durch ein Welligkeitsfilter bestehend aus Kondensator. Danach fließt der gleichgerichtete Strom zum Wechselrichter, wo er wieder in Wechselstrom umgewandelt und der Last zugeführt wird. In diesem Fall ist die Ausgangsspannung sowohl in der Größe als auch in der Frequenz stabil.

Im nächsten Video lernen Sie die Funktionsweise einer der Möglichkeiten kennen, einen Spannungswandler von 12V DC auf 220V AC zu implementieren. Der unterscheidet sich vom Wechselrichter-Spannungsstabilisator hauptsächlich in der Eingangsspannung, ansonsten ist das Funktionsprinzip sehr ähnlich und das Video ermöglicht es Ihnen, die Funktionsweise dieses Gerätetyps zu verstehen:

Vorteile:

• Geschwindigkeit (die höchste der aufgeführten);
• großer geregelter Spannungsbereich (von 115 bis 300 V);
• hohe Effizienz (mehr als 90%);
• stille Arbeit;
• kleine Abmessungen;
• reibungslose Regulierung.

Nachteile:

• Reduzierung des Regelbereichs mit steigender Last;
• hoher Preis.

Also haben wir untersucht, wie ein Spannungsstabilisator funktioniert, wozu er dient und wo er eingesetzt wird. Wir hoffen, die bereitgestellten Informationen waren für Sie nützlich und interessant!

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