Stabilizátor napätia: zariadenie, princíp činnosti, účel

Definícia

Stabilizátor napätia (MV) je zariadenie určené na premenu vstupného nestabilného napätia zo siete: podhodnotené, nadhodnotené alebo s pravidelnými skokmi, na stabilnej hodnote na výstupe zariadenia a pripojené k nemu elektrické spotrebiče.

Parafrázujeme na atrapy: stabilizátor zaisťuje, aby napätie pre zariadenia k nemu pripojené bolo vždy rovnaké a blízke 220 V, bez ohľadu na to, čo vstupuje: 180, 190, 240, 250 voltov alebo všeobecne plaváky.

Upozorňujeme, že 220 V alebo 240 V je štandardná hodnota pre Ruskú federáciu, Bielorusko, Ukrajinu atď. Ale v niektorých krajinách blízkeho a vzdialeného zahraničia to môže byť iné, napríklad 110V. Podľa toho tam „naše“ stabilizátory nebudú fungovať.

Stabilizátory sú rôzne druh: ako na prevádzku v obvodoch jednosmerného prúdu (lineárne a impulzné, paralelné a sériové typy), tak aj na prevádzku v obvodoch na striedavý prúd. Tieto sa často nazývajú „stabilizátory sieťového napätia“ alebo jednoducho „stabilizátory 220 V“. Jednoducho povedané, takéto stabilizátory sú pripojené k elektrickej sieti a spotrebitelia sú k nej už pripojení.

V každodennom živote sa CH používa na ochranu oboch jednotlivých zariadení, napríklad pre chladničku alebo počítač, a na ochranu celého domu, v tomto prípade je na vstup nainštalovaný výkonný stabilizátor.

Klasifikácia

Konštrukcia stabilizátorov závisí od fyzikálnych princípov, na ktorých pôsobia. V tejto súvislosti sú rozdelené na:

• elektromechanické;
• ferorezonant;
• menič;
• polovodič;
• relé.

Podľa počtu fáz môžu byť jednofázové a trojfázové. Široká škála kapacít nám umožňuje vyrábať stabilizátory pre domáce aj malé domáce spotrebiče:

• pre televíziu;
• pre plynový kotol;
• pre chladničku.

Takže pre veľké objekty:

• priemyselné jednotky (napr. trojfázové priemyselné stabilizátory Saturn);
• dielne, budovy.

Stabilizátory sú veľmi energeticky účinné. Spotreba elektrickej energie sa pohybuje od 2 do 5%. Niektoré stabilizačné zariadenia môžu mať dodatočnú ochranu:

• od prepätie;
• od preťaženia;
• od skraty;
• z poklesov frekvencie.

Princíp činnosti

Stabilizátory napätia sú rôznych typov, z ktorých každý sa líši v princípe regulácie. Tieto rozdiely zvážime neskôr. Ak zovšeobecníme princíp činnosti a štruktúru všetkých typov, potom stabilizátor sieťového napätia pozostáva z 2 hlavných častí:

1. Riadiaci systém - monitoruje úroveň vstupného napätia a dáva pokyn pohonnej jednotke, aby zvýšila resp znížte ho tak, aby sa v rámci stanovenej chyby (presnosť dosiahol stabilný výstup 220 V) nariadenie). Táto chyba je v rozsahu 5 až 10% a líši sa pre každé zariadenie.
2. Výkonová časť - v servomotoroch (alebo servomotoroch), reléových a elektronických (triakoch) - je autotransformátor, pomocou ktorého vstupné napätie zvyšuje alebo znižuje na normálnu úroveň a v invertorových stabilizátoroch, alebo ako sa tiež nazýva „dvojitá konverzia“ - sa používa striedač. Ide o zariadenie, ktoré pozostáva z generátora (regulátor PWM), transformátora a výkonových spínačov (tranzistorov), ktoré prechádzajú resp. vypnite prúd primárnym vinutím transformátora a vytvorte výstupné napätie požadovaného tvaru, frekvencie a čo je najdôležitejšie, magnitúdy.

Ak je vstupné napätie normálne, potom niektoré modely stabilizátorov majú funkciu „bypass“ resp „Transit“, keď sa vstupné napätie jednoducho aplikuje na výstup, kým neopustí súpravu rozsah. Napríklad od 215 do 225 voltov sa zapne „obtok“ a pri veľkých výkyvoch, napríklad pri odbere na 205-210 V, riadiaci systém prepne obvod na výkonovú časť a začne nastavovať, zvýši napätie a výstup bude už stabilných 220V s danou chybou.

Hladké a najpresnejšie nastavenie výstupného napätia pre invertor MV, na druhom mieste - servomotorom a v relé a elektronike prebieha nastavenie v krokoch a presnosť závisí od počet krokov. Ako bolo uvedené vyššie, pohybuje sa v rozmedzí 10%, častejšie okolo 5%.

Stabilizátor napätia 220 V obsahuje okrem dvoch vyššie uvedených častí aj ochrannú jednotku a zdroj sekundárny zdroj pre obvody riadiaceho systému, rovnaké ochrany a ďalšie funkčné prvky. Všeobecné zariadenie je jasne znázornené na obrázku nižšie:

Schéma práce v najjednoduchšej forme zároveň vyzerá takto:

Poďme sa rýchlo pozrieť na to, ako fungujú hlavné typy regulátorov napätia.

Relé

V stabilizátore relé dochádza k regulácii prepnutím relé. Tieto relé zatvárajú určité kontakty transformátora, čím zvyšujú alebo znižujú výstupné napätie.

Riadiacim telesom je elektronický mikroobvod. Prvky na ňom porovnávajú referenčné a sieťové napätie. V prípade nesúladu je spínacím relé daný signál na pripojenie rastúceho alebo klesajúceho vinutia autotransformátora.

Reléové MV regulujú elektrickú energiu v rozmedzí ± 15% s presnosťou výstupu ± 5% až ± 10%.

Výhody reléových stabilizátorov:

• lacnosť;
• kompaktnosť.

Nevýhody:

• pomalá reakcia na kolísanie napätia;
• krátka životnosť;
• nízka spoľahlivosť;
• pri prepínaní je možný krátkodobý výpadok napájania zariadení;
• nemôže odolávať prepätiu;
• hluk, cvakanie pri prepínaní.

Servo

Hlavnými prvkami servo stabilizátorov sú autotransformátor a servomotor. Ak sa napätie líši od normy, regulátor vyšle signál do servomotora, ktorý spína požadované vinutia autotransformátora. Výsledkom použitia takého systému je plynulá regulácia a presnosť až 1% z celkového rozsahu.

V servomotoricky poháňanom MV je jeden koniec primárneho vinutia transformátora spojený s tuhou vetvou autotransformátora a druhý koniec primárneho vinutia je spojený s pohyblivým kontaktom (grafitová kefa), ktorý sa pohybuje servo motor. Jedna svorka sekundárneho vinutia transformátora je pripojená k zdroju vstupného napájania a druhá svorka je pripojená k výstupu regulátora napätia.

Riadiaca doska porovnáva vstupné a referenčné napätie. Pri akýchkoľvek odchýlkach od nastavených sa uvedie do činnosti servopohon. Pohybuje štetcom po vetvách autotransformátora. Servomotor zostane v prevádzke, kým nie je rozdiel medzi referenčným a výstupným napätím nulový. Celý tento proces, od prítoku nekvalitnej elektrickej energie po výstup stabilizovaného prúdu, prebieha v desiatkach milisekúnd a je obmedzený rýchlosťou pohybu kefy servopohonom.

Servo stabilizátory sieťového napätia sa vyrábajú v rôznych prevedeniach.

1. Jednofázový. Skladá sa z jedného autotransformátora a jedného servopohonu.
2. Trojfázové. Sú rozdelené do dvoch typov. Vyvážený - má tri transformátory a jeden servopohon a jeden riadiaci obvod. Regulácia sa vykonáva vo všetkých troch fázach súčasne. Používajú sa na ochranu trojfázových elektrických zariadení, obrábacích strojov, zariadení. Nevyvážené - majú tri autotransformátory, tri servomotory a tri riadiace obvody. To znamená, že stabilizácia prebieha v každej fáze, nezávisle na sebe. Rozsah: ochrana elektrických zariadení budov, dielní, priemyselných zariadení.

Výhody zariadení na stabilizáciu serva:

• vysokorýchlostný výkon;
• vysoká presnosť stabilizácie;
• vysoká spoľahlivosť;
• prepäťový odpor;

Nevýhody:

• potrebovať pravidelnú údržbu;
• vyžadujú minimálne znalosti pri nastavovaní zariadenia.

Invertor

Hlavným rozdielom medzi týmto typom MV je absencia pohyblivých častí a transformátora. Regulácia napätia sa vykonáva metódou dvojitej konverzie. V prvej fáze je vstupný striedavý prúd usmernený a prechádza zvlneným filtrom, ktorý pozostáva z kondenzátor. Potom usmernený prúd prúdi do meniča, kde sa opäť prevedie na striedavý prúd a dodá sa do záťaže. V tomto prípade je výstupné napätie stabilné vo veľkosti aj vo frekvencii.

V nasledujúcom videu sa dozviete o princípe činnosti jednej z možností implementácie meniča napätia z 12 V DC na 220 V AC. Čo sa líši od stabilizátora napätia meniča predovšetkým vstupným napätím, inak je princíp činnosti veľmi podobný a video vám umožní pochopiť, ako tento typ zariadenia funguje:

Výhody:

• rýchlosť (najvyššia z uvedených);
• veľký rozsah regulovaného napätia (od 115 do 300V);
• vysoká účinnosť (viac ako 90%);
• tichá práca;
• malé rozmery;
• plynulá regulácia.

Nevýhody:

• zníženie rozsahu regulácie so zvyšujúcim sa zaťažením;
• vysoká cena.

Preto sme skúmali, ako stabilizátor napätia funguje, na čo slúži a kde sa používa. Dúfame, že poskytnuté informácie boli pre vás užitočné a zaujímavé!

Súvisiace materiály:

• Ako funguje magnetický štartér
• Zariadenia na ochranu proti prepätiu v sieti
• Rozdiel medzi striedavým prúdom a jednosmerným prúdom