- Типи стабілізаторів напруги за принципом роботи
- Види стабілізаторів напруги по класу напруги
- Походи до вибору стабілізатора
- Відео по в доповнення статті
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
На виробництві і в побуті широко застосовується електрична енергія. Змінним струмом живлять системи освітлення, приводи механізмів електричних приладів, його подають на мережевий роз'єм електронних пристроїв. Збутові організації не завжди забезпечують належну якість електричних мереж, що проявляється, зокрема, в коливаннях напруги. Це неприємне явище характерне для:
- дачних селищ і невеликих населених пунктів;
- мереж автономних електростанцій, що не входять в єдину енергосистему.
Коливання негативно впливають на якість функціонування техніки, знижують її надійність. Застрахувати себе від цього явища можна застосуванням стабілізатора, який включають між мережею і навантаженням, малюнок 1.
Типи стабілізаторів напруги за принципом роботи
Стабілізацію можна виконуватися різними способами. Принципи стабілізації, використані розробником, визначають типи стабілізаторів напруги.
релейні
Релейні стабілізатори, часто звані ступінчастими, являють собою силовий трансформатор з кількома виходами вторинної обмотки, один з яких приймається за загальний. Датчик відстежує стан мережі, при виході за межі дозволених допусків здійснює автоматичне регулювання вихідної напруги за допомогою перемикання реле. При спрацьовуванні окремих силових реле відбувається перемикання обмоток з підключенням навантаження на той висновок, напруга на якому мінімально відрізняється від заданого.
Конструктивна простота релейних стабілізаторів, непогана точність регулювання, невисока вартість, висока надійність забезпечують їм високу популярність.
недоліки:
- ступінчастий характер регулювання;
- помітні спотворення форми синусоїди струму навантаження при високому вхідному напрузі через магнітного насичення сердечника;
- відносно слабка здатність навантаження робочих контактів реле;
- високий рівень акустичного шуму.
Електромеханічні (сервоприводні)
Електромеханічні або сервоприводні стабілізатори усувають один з основних недоліків стабілізаторів з механічними реле: забезпечення тільки ступінчастою регулювання вихідної напруги. Принцип їх дії заснований на зміні коефіцієнта трансформації. Воно реалізовано за допомогою щітки, з'єднаної з електродом вихідних клем. Щітку переміщує по вторинній обмотці тороїдального трансформатора допоміжний електродвигун, малюнок 2.
Для електромеханічних стабілізаторів характерні великий діапазон регулювання, невеликі габарити, низька ціна.
Основні недоліки: низька швидкодія, добре чутний вночі шум працюючого електродвигуна.
Інверторні (безступінчаті, безтрансформаторні, IGBT, ШІМ)
Інверторні стабілізатори реалізують двоступеневу схему отримання вихідної напруги. Спочатку змінний вхідний струм перетворять в постійний, а потім з нього знову генерують змінну напругу. Автоматичне регулювання відбувається на етапі формування постійного струму, тут же реалізовані функції ступені стабілізації.
Існує кілька варіантів каскадного перетворення, кожному з яких відповідає підклас інверторних стабілізаторів. Найбільшого поширення набули ШІМ-пристрої і стабілізатори на IGBT-транзисторах.
Сильні сторони цього обладнання:
- висока швидкість реакції на зміни вхідної напруги, точність регулювання вихідної;
- хороші масогабаритні характеристики (відсутній силовий трансформатор);
- простотою отримання ККД вище 50%;
- можливість плавного регулювання вихідної напруги в поєднанні з широкими межами зміни вихідного електричного струму, а також роботи на холостому ході;
- ефективне придушення стрибків напруги і імпульсних перешкод.
При застосуванні належної елементної бази инверторная техніка нормально функціонує при негативних температурах.
Головний недолік: погана перевантажувальна здатність, в т.ч. короткочасна (не більше 25 - 50% протягом 1 - 2 с). Останнє змушує ретельно контролювати вихідну потужність пристрою при роботі на реактивне навантаження (електродвигуни різного призначення, вентилятори і т.д.). Крім того, слід брати до уваги складність електричної схеми, що збільшує ризики відмови, і високу вартість через необхідність застосування силової напівпровідникової елементної бази.
ферорезонансні
Ферорезонансний стабілізатор - це пристрій трансформаторного типу. Його характерна особливість - застосування обмоток трансформатора, одягнених на магнітопроводи різного поперечного перерізу. Паралельно вторинної обмотці L2 підключений додатковий конденсатор С, малюнок 3. Його ємність підібрана так, щоб за рахунок резонансу забезпечувати постійне насичення муздрамтеатру вторинної обмотки. Звідси великі зміни вхідного напруги не призводять до коливань вихідного.
Стабілізатор має високу швидкість відпрацювання стрибків, володіє підвищеною надійністю за рахунок відсутності схем перемикання, забезпечує непогану точність стабілізації.
Відсутність механічно рухомих компонентів дозволяє експлуатувати ферорезонансні стабілізатори при невеликих негативних температурах.
Головні недоліки:
- менший коефіцієнт потужності;
- значні нелінійні спотворення вихідного струму, які можуть привести до порушень функціонування ряду побутових приладів, наприклад, до спотворення зображення кольорового телевізора і неякісного стирання старих записів магнітофоном;
- нестабільність функціонування при варіаціях частоти вхідної напруги більш ніж на 0, 5 Гц від номінального значення, що нерідко зустрічається при харчуванні населеного пункту від автономної електростанції.
Електронні (сімісторних, тиристорні)
Так звані електронні стабілізатори структурно повторюють пристрою на електромагнітних реле, але для східчастих перемикань обмоток авторансформатора використані напівпровідникові вироби. Можливо кілька різновидів таких електронних схем, кожна з яких здійснює автоматичне перемикання коефіцієнта трансформації. Серійно випускаються стабілізатори, в яких функції ключових елементів ступеневої регулювання покладено на сімістори і тиристори.
Тиристор - це напівпровідникова структура з трьома pn-переходами, в якій виконана глибока позитивний зворотний зв'язок. Її наявність забезпечує високу швидкість перемикання при роботі в ключовий режимі. Симистор утворений двома тиристорами з об'єднаними керуючими електродами, включеними зустрічно-паралельно, малюнок 4. За рахунок можливості пропускання струму цим компонентом в двох напрямках сімісторних стабілізатори демонструють підвищений ККД. Це вигідно відрізняє їх від тиристорних стабілізаторів.
Загальні переваги:
- підвищений коефіцієнт стабілізації;
- прекрасне придушення перепадів напруги, імпульсних перешкод;
- хороші масогабаритні параметри;
- висока надійність при реалізації на якісній елементній базі.
Крім того, за швидкодією електронні стабілізатори помітно перевершують свої релейні електромеханічні аналоги, тобто добре відпрацьовують скачки напруги.
недоліки:
- погано адаптовані для роботи з реактивним навантаженням;
- висока вартість;
- складність виконання ремонту.
Види стабілізаторів напруги по класу напруги
Промисловість випускає широку гамму стабілізаторів.
Розрізняють однофазні та трифазні пристрої.
За діапазону вихідних напруг електронне обладнання для однофазних мереж розраховане на 220 - 240 В (популярна також проміжна градація 230 В), доступні ферорезонансні стабілізатори на 110 - 120 В.
Побутове обладнання для трифазних електромереж забезпечує вихідна напруга 380 - 415 В незалежно від застосовуваних схемних рішень і віддається струму навантаження.
Техніка промислового призначення може мати більш високу вихідну напругу: аж до 6 - 10 кВ.
Походи до вибору стабілізатора
Перелік параметрів, за якими вибирають стабілізатори, обов'язково включає:
- потужність навантаження або віддають номінальний струм;
- вихідна напруга;
- тип мережі (однофазна - трифазна).
Велику допомогу надасть інформація про стабільність мережі, рівні імпульсних перешкод в ній.
При визначенні номінальної потужності підсумовують потужності всіх споживачів мережі, що захищається. Для оцінки потужності номінального навантаження струмовий навантажувальну здатність вхідного автомата множать на 220 В.
За інших рівних умов вибирають однофазні моделі лінійних стабілізаторів, враховують, що модульні конструкції більш зручні в обслуговуванні.
Враховують естетичні параметри і кількість вихідних розеток, малюнок 5.
Остаточний вибір доцільно виконувати з урахуванням виробника і місця виготовлення. Для визначення якості техніки південно-східного виробництва, що випускається без контролю з боку провідних західних компаній, має сенс вивчити профільні форуми. Такий підхід дозволяє зробити адекватний висновок про якість приладу.
Крім технічних параметрів обов'язково беруть до уваги доступність сервісного обслуговування.
Слід врахувати, що в продажу є великий вибір 220-вольтів однофазних і 380-вольтів трифазних пристроїв. Стабілізатори з широким діапазоном регулювання і вихідною напругою інших номіналів часто поставляються під замовлення.
Висновок.
Промисловість випускає широку гаму побутових стабілізаторів напруги, що дозволяє зробити вибір конкретної моделі пристрою з урахуванням конкретної області застосування.
Масового характеру ринку стабілізаторів визначає велику кількість працюючих на ньому виробляють підприємств, що пропонують свою продукцію через партнерську мережу. Тому перед покупкою слід виконати ретельний багатокритерійний відбір продукту.