Stabilizator napona: uređaj, princip rada, namjena

Definicija

Stabilizator napona (MV) je uređaj dizajniran za pretvaranje ulaznog nestabilnog napona iz mreže: podcijenjen, precijenjen ili s povremenim skokovima, u stabilnoj vrijednosti na izlazu uređaja i spojen na njega električni uređaji.

Parafraziramo za lutke: stabilizator se brine da napon za uređaje spojene na njega uvijek bude isti i blizu 220V, bez obzira na to što dolazi na njegov ulaz: 180, 190, 240, 250 volti ili općenito pluta.

Imajte na umu da je 220V ili 240V standardna vrijednost za Rusku Federaciju, Bjelorusiju, Ukrajinu itd. No u nekim zemljama bliskog i dalekog inozemstva može biti drugačije, na primjer 110V. U skladu s tim, "naši" stabilizatori tamo neće raditi.

Stabilizatori su različiti vrsta: kako za rad u istosmjernim krugovima (linearni i impulsni, paralelni i serijski), tako i za rad u strujnim krugovima. Potonji se često nazivaju "stabilizatori mrežnog napona" ili jednostavno "stabilizatori 220V". Jednostavno rečeno, takvi stabilizatori spojeni su na električnu mrežu, a potrošači su na njega već spojeni.

U svakodnevnom životu CH se koristi za zaštitu oba pojedinačna uređaja, na primjer, za hladnjak ili računalo, te za zaštitu cijele kuće, u ovom slučaju na ulazu je ugrađen snažan stabilizator.

Klasifikacija

Dizajn stabilizatora ovisi o fizičkim principima na kojima djeluju. S tim u vezi dijele se na:

• elektromehanički;
• ferorezonantni;
• pretvarač;
• poluvodič;
• relej.

Prema broju faza mogu biti jednofazne i trofazne. Širok raspon kapaciteta omogućuje nam proizvodnju stabilizatora za kućne i male kućanske aparate:

• za TV;
• za plinski kotao;
• za hladnjak.

Dakle, za velike objekte:

• industrijske jedinice (npr. trofazni industrijski stabilizatori Saturn);
• radionice, zgrade.

Stabilizatori su energetski vrlo učinkoviti. Potrošnja električne energije kreće se od 2 do 5%. Neki stabilizacijski uređaji mogu imati dodatnu zaštitu:

• iz prenapona;
• iz preopterećenja;
• iz kratkih spojeva;
• od pada frekvencije.

Princip rada

Stabilizatori napona su različitih vrsta, od kojih se svaki razlikuje po principu regulacije. Ove razlike ćemo razmotriti kasnije. Ako generaliziramo načelo rada i strukturu svih vrsta, tada se stabilizator mrežnog napona sastoji od 2 glavna dijela:

1. Upravljački sustav - nadzire razinu ulaznog napona i upućuje agregat da poveća ili smanjite ga tako da se postigne stabilan izlaz od 220 V unutar navedene pogreške (točnost regulacija). Ova je pogreška unutar 5-10% i različita je za svaki uređaj.
2. Odsjek za napajanje - u servo pogonu (ili servo motoru), relejni i elektronički (triac) - autotransformator je, uz pomoć kojeg se ulazni napon povećava ili smanjuje na normalnu razinu, a u inverterskim stabilizatorima, ili kako se još nazivaju "dvostruka pretvorba" - koristi se pretvarač. Ovo je uređaj koji se sastoji od generatora (PWM kontroler), transformatora i prekidača za napajanje (tranzistora) koji prolaze ili isključiti struju kroz primarni namot transformatora, tvoreći izlazni napon željenog oblika, frekvencije i, što je najvažnije, veličinama.

Ako je ulazni napon normalan, tada neki modeli stabilizatora imaju funkciju "zaobilaženja" ili "Transit", kada se ulazni napon jednostavno primjenjuje na izlaz sve dok ne napusti postavljeno domet. Na primjer, od 215 do 225 volti, "bypass" će biti uključen, a s velikim fluktuacijama, na primjer, s padom na 205-210V, upravljački sustav prebacit će krug u odjeljak napajanja i početi s podešavanjem, povećati napon i izlaz će već biti stabilan 220V s zadanom pogreškom.

Glatko i najpreciznije podešavanje izlaznog napona za pretvarač SN, na drugom mjestu - servo pogonom, a u relejnom i elektroničkom podešavanju se događa u koracima, a točnost ovisi o broj koraka. Kao što je gore spomenuto, nalazi se unutar 10%, češće oko 5%.

Osim navedena dva dijela, stabilizator napona od 220V također sadrži zaštitnu jedinicu, kao i izvor sekundarno napajanje za krugove upravljačkog sustava, iste zaštite i druge funkcionalne elemente. Opći uređaj jasno je prikazan na donjoj slici:

Istodobno, shema rada u svom najjednostavnijem obliku izgleda ovako:

Pogledajmo na brzinu kako funkcioniraju glavne vrste regulatora napona.

Relej

U stabilizatoru releja regulacija se događa prebacivanjem releja. Ovi releji zatvaraju određene kontakte transformatora, podižući ili snižavajući izlazni napon.

Upravljačko tijelo je elektronički mikrovez. Elementi na njemu uspoređuju referentni i mrežni napon. U slučaju neusklađenosti, prekidački relej daje signal za povezivanje rastućih ili opadajućih namota autotransformatora.

Relejni SN obično reguliraju električnu energiju unutar ± 15% s točnom izlazom od ± 5% do ± 10%.

Prednosti relejnih stabilizatora:

• jeftinoća;
• kompaktnost.

Nedostaci:

• spor odgovor na fluktuacije napona;
• kratak vijek trajanja;
• niska pouzdanost;
• pri uključivanju je moguć kratkoročni prekid napajanja uređaja;
• ne može izdržati prenapon;
• buka, klikovi pri prebacivanju.

Servo

Glavni elementi servo stabilizatora su autotransformator i servo motor. Ako napon odstupi od norme, regulator šalje signal servo motoru, koji prebacuje potrebne namote autotransformatora. Kao rezultat korištenja takvog sustava, omogućena je glatka regulacija i točnost do 1% ukupnog raspona.

U SN sa servo pogonom, jedan kraj primarnog namota transformatora spojen je na kruti krak autotransformatora, i drugi kraj primarnog namota spojen je na pomični kontakt (grafitna četka) koji se pomiče servo motor. Jedan stezaljka sekundarnog namota transformatora spojena je na ulazno napajanje, a druga stezaljka na izlaz regulatora napona.

Upravljačka ploča uspoređuje ulazni i referentni napon. Za sva odstupanja od zadanih, servo pogon dolazi u rad. On pomiče četku duž grana autotransformatora. Servomotor će nastaviti raditi sve dok razlika između referentnog i izlaznog napona ne bude nula. Cijeli taj proces, od priljeva nekvalitetne električne energije do izlaza stabilizirane struje, odvija se u desecima milisekundi i ograničen je brzinom kretanja četke servo pogonom.

Stabilizatori mrežnog napona sa servo pogonom proizvode se u različitim izvedbama.

1. Jednofazna. Sastoji se od jednog autotransformatora i jednog servo pogona.
2. Tri faze. Razvrstavaju se u dvije vrste. Uravnoteženo - imati tri transformatora i jedan servo pogon i jedan upravljački krug. Regulacija se provodi u sve tri faze istovremeno. Koriste se za zaštitu trofaznih električnih uređaja, alatnih strojeva, uređaja. Neuravnoteženo - ima tri autotransformatora, tri servomotora i tri upravljačka kruga. Odnosno, stabilizacija se događa u svakoj fazi, neovisno jedna o drugoj. Područje primjene: zaštita električne opreme zgrada, radionica, industrijskih objekata.

Prednosti servo stabilizacijskih uređaja:

• performanse velike brzine;
• visoka točnost stabilizacije;
• visoka pouzdanost;
• otpor prenapona;

Nedostaci:

• potrebno je periodično održavanje;
• zahtijevaju minimalne vještine u postavljanju uređaja.

Pretvarač

Glavna razlika između ove vrste SN je nedostatak pokretnih dijelova i transformatora. Regulacija napona provodi se metodom dvostruke konverzije. U prvoj fazi, ulazna izmjenična struja se ispravlja i propušta kroz filter valovitosti koji se sastoji od kondenzator. Nakon toga ispravljana struja teče prema pretvaraču, gdje se ponovno pretvara u izmjeničnu struju i dovodi u opterećenje. U ovom slučaju, izlazni napon je stabilan i po veličini i po frekvenciji.

U sljedećem videu naučit ćete o principu rada jedne od opcija za implementaciju pretvarača napona od 12V DC u 220V AC. Koji se od stabilizatora napona pretvarača razlikuje prvenstveno ulaznim naponom, inače je princip rada vrlo sličan, a video će vam omogućiti da shvatite kako ova vrsta uređaja radi:

Prednosti:

• brzina (najveća od navedenih);
• veliki raspon reguliranog napona (od 115 do 300V);
• visoka učinkovitost (preko 90%);
• tihi rad;
• male dimenzije;
• glatka regulacija.

Nedostaci:

• smanjenje raspona regulacije s povećanjem opterećenja;
• visoka cijena.

Stoga smo ispitali kako stabilizator napona radi, čemu služi i gdje se koristi. Nadamo se da su vam informacije bile korisne i zanimljive!

Povezani materijali:

• Kako radi magnetski pokretač
• Uređaji za zaštitu od prenapona u mreži
• Razlika između izmjenične i istosmjerne struje