Spanningsstabilisator: apparaat, werkingsprincipe, doel

Definitie

Een spanningsstabilisator (MV) is een apparaat dat is ontworpen om een ​​instabiele ingangsspanning van het lichtnet om te zetten: onderschat, overschat of met periodieke sprongen, in een stabiele waarde aan de uitgang van het apparaat en ermee verbonden elektrische apparaten.

Laten we parafraseren voor dummies: de stabilisator zorgt ervoor dat de spanning voor de aangesloten apparaten altijd hetzelfde en in de buurt van 220V, ongeacht wat het gaat om de invoer: 180, 190, 240, 250 Volt of in het algemeen drijft.

Merk op dat 220V of 240V de standaardwaarde is voor de Russische Federatie, Wit-Rusland, Oekraïne, enzovoort. Maar in sommige landen van het nabije en verre buitenland kan het anders zijn, bijvoorbeeld 110V. Dienovereenkomstig zullen "onze" stabilisatoren daar niet werken.

Stabilisatoren zijn anders soort: zowel voor gebruik in DC-circuits (lineair en pulserend, parallel en serie), als voor gebruik in AC-circuits. Deze laatste worden vaak "netspanningsstabilisatoren" of gewoon "220V-stabilisatoren" genoemd. In eenvoudige bewoordingen zijn dergelijke stabilisatoren aangesloten op het lichtnet en zijn consumenten er al op aangesloten.

In het dagelijks leven wordt CH gebruikt om zowel afzonderlijke apparaten te beschermen, bijvoorbeeld voor een koelkast of een computer, als om het hele huis te beschermen, in dit geval wordt een krachtige stabilisator aan de ingang geïnstalleerd.

Classificatie

Het ontwerp van stabilisatoren hangt af van de fysieke principes waarop ze werken. In dit opzicht zijn ze onderverdeeld in:

• elektromechanisch;
• ferroresonant;
• omvormer;
• halfgeleider;
• relais.

Afhankelijk van het aantal fasen kunnen ze eenfasig en driefasig zijn. Een breed scala aan capaciteiten stelt ons in staat om stabilisatoren te produceren voor zowel huishoudelijke als kleine huishoudelijke apparaten:

• voor televisie;
• voor een gasboiler;
• voor de koelkast.

Dus voor grote objecten:

• industriële units (bijv. driefasige industriële stabilisatoren Saturn);
• werkplaatsen, gebouwen.

Stabilisatoren zijn behoorlijk energiezuinig. Het elektriciteitsverbruik varieert van 2 tot 5%. Sommige stabiliserende apparaten hebben mogelijk extra beveiligingen:

• van overspanning;
• van overbelasting;
• van kortsluitingen;
• van frequentiedalingen.

Operatie principe

Spanningsstabilisatoren zijn van verschillende typen, die elk verschillen in het regelprincipe. We zullen deze verschillen later bespreken. Als we het werkingsprincipe en de structuur van alle typen generaliseren, bestaat de netspanningsstabilisator uit 2 hoofdonderdelen:

1. Besturingssysteem - bewaakt het ingangsspanningsniveau en instrueert de voedingseenheid om te verhogen of verminder deze zodat een stabiele 220V-uitgang wordt verkregen binnen de gespecificeerde fout (nauwkeurigheid regulatie). Deze fout ligt binnen 5-10% en is voor elk apparaat anders.
2. Het vermogensgedeelte - in servo-aangedreven (of servomotor), relais en elektronisch (triac) - is een autotransformator, met behulp waarvan de ingangsspanning stijgt of daalt tot een normaal niveau, en in inverterstabilisatoren, of zoals ze ook "dubbele conversie" worden genoemd - wordt gebruikt omvormer. Dit is een apparaat dat bestaat uit een generator (PWM-controller), een transformator en stroomschakelaars (transistoren) die passeren of schakel de stroom uit door de primaire wikkeling van de transformator, waardoor de uitgangsspanning van de gewenste vorm, frequentie en, belangrijker nog, wordt gevormd grootheden.

Als de ingangsspanning normaal is, hebben sommige modellen stabilisatoren een "bypass" -functie of "Transit", wanneer de ingangsspanning eenvoudig op de uitgang wordt toegepast totdat deze de set verlaat bereik. Zo wordt van 215 tot 225 volt de "bypass" ingeschakeld en bij grote schommelingen, bijvoorbeeld bij een drawdown naar 205-210V, zal de besturing zal het circuit naar het vermogensgedeelte schakelen en beginnen met aanpassen, de spanning verhogen en de output zal al stabiel zijn 220V met een bepaalde fout.

Soepele en meest nauwkeurige aanpassing van de uitgangsspanning voor omvormer MV, op de tweede plaats - servo-aangedreven, en in relais en elektronisch gebeurt de aanpassing in stappen, en de nauwkeurigheid is afhankelijk van: het aantal stappen. Zoals hierboven vermeld, ligt het binnen 10%, vaker ongeveer 5%.

Naast de twee hierboven genoemde onderdelen bevat de 220V-spanningsstabilisator ook een beveiligingseenheid en een bron secundaire voeding voor controlesysteemcircuits, dezelfde beveiligingen en andere functionele elementen. Het algemene apparaat wordt duidelijk weergegeven in de onderstaande afbeelding:

Tegelijkertijd ziet het werkschema in zijn eenvoudigste vorm er als volgt uit:

Laten we eens kijken hoe de belangrijkste soorten spanningsregelaars werken.

Relais

In een relaisstabilisator vindt de regeling plaats door het relais te schakelen. Deze relais sluiten bepaalde contacten van de transformator, waardoor de uitgangsspanning wordt verhoogd of verlaagd.

Het controlerende lichaam is een elektronische microschakeling. De elementen erop vergelijken de referentie- en netspanning. In geval van mismatch wordt een signaal gegeven door het schakelrelais om de toenemende of afnemende wikkelingen van de autotransformator aan te sluiten.

Relais-MV's regelen elektriciteit meestal binnen ± 15% met een uitgangsnauwkeurigheid van ± 5% tot ± 10%.

De voordelen van relaisstabilisatoren:

• goedkoopheid;
• compactheid.

nadelen:

• langzame reactie op spanningsschommelingen;
• korte levensduur;
• lage betrouwbaarheid;
• bij het overschakelen is een kortstondige stroomuitval van de apparaten mogelijk;
• niet bestand tegen overspanning;
• geluid, klikken bij schakelen.

Servo

De belangrijkste elementen van servostabilisatoren zijn een autotransformator en een servomotor. Wanneer de spanning afwijkt van de norm, stuurt de controller een signaal naar de servomotor, die de benodigde autotransformatorwikkelingen schakelt. Door het gebruik van een dergelijk systeem wordt een soepele regeling en nauwkeurigheid tot 1% van het totale bereik geboden.

In servo-aangedreven MV is het ene uiteinde van de primaire wikkeling van de transformator verbonden met de stijve tak van de autotransformator, en het tweede uiteinde van de primaire wikkeling is verbonden met een beweegbaar contact (grafietborstel) dat beweegt servomotor. Een terminal van de secundaire wikkeling van de transformator is verbonden met de ingangsvoeding en de tweede terminal is verbonden met de uitgang van de spanningsregelaar.

De besturingskaart vergelijkt de ingangs- en referentiespanning. Bij eventuele afwijkingen van de ingestelde waarden treedt de servoaandrijving in werking. Hij beweegt de borstel langs de takken van de autotransformator. De servomotor blijft draaien totdat het verschil tussen de referentie- en uitgangsspanning nul is. Dit hele proces, van de instroom van elektrisch vermogen van slechte kwaliteit tot de output van een gestabiliseerde stroom, vindt plaats in tientallen milliseconden en wordt beperkt door de snelheid van de borstelbeweging door een servoaandrijving.

Servo-aangedreven netspanningsstabilisatoren worden in verschillende uitvoeringen geproduceerd.

1. Enkele fase. Bestaat uit een autotransformator en een servoaandrijving.
2. Drie fase. Ze zijn ingedeeld in twee soorten. Gebalanceerd - heb drie transformatoren en één servoaandrijving en één regelcircuit. De regulering wordt op alle drie de fasen tegelijk uitgevoerd. Ze worden gebruikt om driefasige elektrische apparaten, werktuigmachines, apparaten te beschermen. Ongebalanceerd - hebben drie autotransformatoren, drie servomotoren en drie stuurcircuits. Dat wil zeggen, stabilisatie vindt plaats in elke fase, onafhankelijk van elkaar. Toepassingsgebied: bescherming van elektrische apparatuur van gebouwen, werkplaatsen, industriële installaties.

Voordelen van servo-stabilisatoren:

• prestaties op hoge snelheid;
• hoge stabilisatienauwkeurigheid;
• hoge betrouwbaarheid;
• overspanningsweerstand;

nadelen:

• periodiek onderhoud nodig hebben;
• vereisen minimale vaardigheden bij het instellen van het apparaat.

Omvormer

Het belangrijkste verschil tussen dit type MV is de afwezigheid van bewegende delen en een transformator. Spanningsregeling wordt uitgevoerd door een dubbele conversiemethode. In de eerste fase wordt de ingangswisselstroom gelijkgericht en door een rimpelfilter geleid dat bestaat uit: condensator. Daarna wordt de gelijkgerichte stroom naar de omvormer gevoerd, waar deze weer wordt omgezet in wisselstroom en aan de belasting wordt geleverd. In dit geval is de uitgangsspanning zowel in grootte als in frequentie stabiel.

In de volgende video leert u over het werkingsprincipe van een van de opties voor het implementeren van een spanningsomvormer van 12V DC naar 220V AC. Die verschilt van de spanningsstabilisator van de omvormer voornamelijk in de ingangsspanning, anders is het werkingsprincipe erg vergelijkbaar en kunt u met de video begrijpen hoe dit type apparaat werkt:

Voordelen:

• snelheid (de hoogste van de vermelde);
• groot bereik van gereguleerde spanning (van 115 tot 300V);
• hoog rendement (meer dan 90%);
• stil werk;
• kleine afmetingen;
• vlotte regeling.

nadelen:

• vermindering van het regelbereik bij toenemende belasting;
• hoge prijs.

Dus hebben we gekeken hoe een spanningsstabilisator werkt, waar hij voor dient en waar hij wordt gebruikt. We hopen dat de verstrekte informatie nuttig en interessant voor u was!

Gerelateerde materialen:

• Hoe werkt een magnetische starter?
• Overspanningsbeveiligingen in het netwerk
• Het verschil tussen wisselstroom en gelijkstroom