Spänningsstabilisator: enhet, driftsprincip, syfte

Definition

En spänningsstabilisator (MV) är en enhet som är utformad för att konvertera en instabil inställd spänning från elnätet: underskattad, överskattad eller med periodiska hopp, i ett stabilt värde vid enhetens utgång och ansluten till den elektriska apparater.

Låt oss omskriva dummies: stabilisatorn ser till att spänningen för de enheter som är anslutna till den alltid är samma och nära 220V, oavsett vad den levereras till dess ingång: 180, 190, 240, 250 volt eller i allmänhet flyter.

Observera att 220V eller 240V är standardvärdet för Ryska federationen, Vitryssland, Ukraina och så vidare. Men i vissa länder i när och fjärran utomlands kan det vara annorlunda, till exempel 110V. Följaktligen fungerar inte "våra" stabilisatorer där.

Stabilisatorer är olika arter: både för drift i likströmskretsar (linjära och puls-, parallell- och serietyper), och för drift i växelströmskretsar. De senare kallas ofta "nätspänningsstabilisatorer" eller helt enkelt "220V stabilisatorer". Enkelt uttryckt är sådana stabilisatorer anslutna till elnätet, och konsumenterna är redan anslutna till det.

I vardagen används CH för att skydda både enskilda enheter, till exempel för ett kylskåp eller en dator, och för att skydda hela huset, i detta fall är en kraftfull stabilisator installerad vid ingången.

Klassificering

Utformningen av stabilisatorer beror på de fysiska principer som de fungerar på. I detta avseende är de indelade i:

• elektromekanisk;
• ferroresonant;
• växelriktare;
• halvledare;
• relä.

Enligt antalet faser kan de vara enfasiga och trefasiga. Ett brett utbud av kapaciteter gör att vi kan producera stabilisatorer för både hushållsapparater och små hushållsapparater:

• för TV;
• för en gaspanna;
• för kylskåpet.

Så för stora föremål:

• industrienheter (t.ex. trefas industriella stabilisatorer Saturnus);
• verkstäder, byggnader.

Stabilisatorer är ganska energieffektiva. Elförbrukningen varierar från 2 till 5%. Vissa stabiliseringsanordningar kan ha ytterligare skydd:

• från överspänning;
• från överbelastning;
• från kortslutningar;
• från frekvensfall.

Driftsprincip

Spänningsstabilisatorer är av olika typer, var och en skiljer sig åt i regleringsprincipen. Vi kommer att överväga dessa skillnader senare. Om vi ​​generaliserar driftsprincipen och strukturen av alla typer, består nätspänningsstabilisatorn av 2 huvuddelar:

1. Styrsystem - övervakar ingångsspänningsnivån och instruerar kraftenheten att öka eller minska det så att utgången visar sig vara stabil 220V inom det angivna felet (noggrannhet förordning). Detta fel ligger inom 5-10% och är olika för varje enhet.
2. Kraftdelen - i servodriven (eller servomotor), relä och elektronisk (triac) - är en autotransformator, med hjälp av vilken ingångsspänningen ökar eller minskar till en normal nivå, och i inverterstabilisatorer, eller som de också kallas "dubbelkonvertering" - används växelriktare. Detta är en enhet som består av en generator (PWM -styrenhet), en transformator och strömbrytare (transistorer) som passerar eller stäng av strömmen genom transformatorns primära lindning, bilda utspänningen för önskad form, frekvens och, viktigast av allt, storheter.

Om ingångsspänningen är normal har vissa modeller av stabilisatorer en "bypass" -funktion eller "Transit", när ingångsspänningen helt enkelt appliceras på utgången tills den lämnar uppsättningen räckvidd. Till exempel, från 215 till 225 volt, kommer "bypass" att slås på, och med stora fluktuationer, till exempel med en nedgång till 205-210V, styrsystemet kommer att växla kretsen till effektdelen och börja justera, öka spänningen och utgången är redan stabil 220V med ett givet fel.

Smidig och mest exakt justering av utspänningen för inverter MV, på andra plats - servodriven, och i relä och elektronisk sker justeringen i steg, och noggrannheten beror på antalet steg. Som nämnts ovan ligger den inom 10%, oftare cirka 5%.

Förutom de två nämnda delarna innehåller 220V spänningsstabilisator också en skyddsenhet, samt en källa sekundär strömförsörjning för styrsystemskretsar, samma skydd och andra funktionella element. Den allmänna enheten visas tydligt på bilden nedan:

Samtidigt ser arbetsordningen i sin enklaste form ut så här:

Låt oss ta en snabb titt på hur de viktigaste typerna av spänningsregulatorer fungerar.

Relä

I en relästabilisator sker reglering genom att byta relä. Dessa reläer stänger vissa kontakter på transformatorn och höjer eller sänker utspänningen.

Den styrande kroppen är en elektronisk mikrokrets. Elementen på den jämför referensen och nätspänningen. Vid fel matchning ges en signal från kopplingsreläet för att ansluta autotransformatorns ökande eller minskande lindningar.

Relä MV reglerar vanligtvis el inom ± 15% med en utgångsnoggrannhet på ± 5% till ± 10%.

Fördelarna med relästabilisatorer:

• billighet;
• kompakthet.

Nackdelar:

• långsam reaktion på spänningsfluktuationer;
• kort livslängd;
• låg tillförlitlighet;
• vid omkoppling är ett kortvarigt strömavbrott hos enheterna möjligt;
• kan inte motstå överspänning;
• brus, klickar vid växling.

Servo

Huvudelementen i servostabilisatorer är en autotransformator och en servomotor. Om spänningen avviker från normen skickar regulatorn en signal till servomotorn, som växlar de nödvändiga autotransformatorlindningarna. Som ett resultat av att använda ett sådant system tillhandahålls smidig reglering och noggrannhet upp till 1% av det totala intervallet.

I servodriven MV är ena änden av transformatorns primära lindning ansluten till den styva grenen av autotransformatorn, och den andra änden av primärlindningen är ansluten till en rörlig kontakt (grafitborste) som rör sig servomotor. En terminal på transformatorns sekundära lindning är ansluten till ingången och den andra terminalen är ansluten till spänningsregulatorns utgång.

Styrkortet jämför ingångs- och referensspänning. Vid eventuella avvikelser från de inställda börjar servodriften. Han flyttar borsten längs grenarna på autotransformatorn. Servomotorn fortsätter att fungera tills skillnaden mellan referens och utspänning är noll. Hela denna process, från inflödet av dålig kvalitet till uteffekten av en stabiliserad ström, sker i tiotals millisekunder och begränsas av borstens rörelsehastighet av en servodrift.

Servodrivna nätspänningsstabilisatorer tillverkas i olika utföranden.

1. En fas. Består av en autotransformator och en servodrift.
2. Tre fas. De är indelade i två typer. Balanserad - har tre transformatorer och en servodrift och en styrkrets. Reglering utförs på alla tre faserna samtidigt. De används för att skydda trefas elektriska apparater, verktygsmaskiner, enheter. Obalanserad - har tre autotransformatorer, tre servomotorer och tre styrkretsar. Det vill säga stabilisering sker i varje fas, oberoende av varandra. Omfattning: skydd av elektrisk utrustning i byggnader, verkstäder, industrianläggningar.

Fördelar med servostabiliseringsanordningar:

• höghastighetsprestanda;
• hög stabiliseringsnoggrannhet;
• hög tillförlitlighet;
• överspänningsmotstånd;

Nackdelar:

• behöver regelbundet underhåll;
• kräver minimala färdigheter för att konfigurera enheten.

Inverter

Huvudskillnaden mellan denna typ av MV är frånvaron av rörliga delar och en transformator. Spänningsreglering utförs med en dubbelomvandlingsmetod. I det första steget rättas ingångsströmmen och passeras genom ett krusningsfilter bestående av kondensator. Därefter matas den likriktade strömmen till växelriktaren, där den omvandlas till växelström och matas till lasten. I detta fall är utspänningen stabil både i storlek och frekvens.

I nästa video lär du dig om principen för drift av ett av alternativen för att implementera en spänningsomvandlare från 12V DC till 220V AC. Som skiljer sig från inverterarens spänningsstabilisator främst i ingångsspänningen, annars är driftsprincipen väldigt lik och videon låter dig förstå hur denna typ av enhet fungerar:

Fördelar:

• hastighet (den högsta av listan);
• stort utbud av reglerad spänning (från 115 till 300V);
• hög effektivitet (mer än 90%);
• tyst arbete;
• små dimensioner;
• smidig reglering.

Nackdelar:

• minskning av regleringsområdet med ökande belastning;
• högt pris.

Så vi undersökte hur en spänningsstabilisator fungerar, vad den är till för och var den används. Vi hoppas att den tillhandahållna informationen var användbar och intressant för dig!

Relaterat material:

• Hur fungerar en magnetstarter
• Överspänningsskyddsenheter i nätverket
• Skillnaden mellan växelström och likström