виды приборов и технологий стабилизации
Содержание
Технология стабилизации напряжения, основанная на эффекте феррорезонанса
В 1938 году был изобретен и запатентован феррорезонансный трансформатор (автор Джозеф Сола). Именно это устройство, изначально названное «трансформатор постоянного напряжения», стали впервые использовать для стабилизации параметров электрической энергии, так как оно за счет электромагнитного явления, называемого феррорезонансом, при колебаниях входного напряжения сохраняло неизменным значение выходного.
Отметим, что феррорезонансный эффект не регулирует напряжение напрямую, однако при правильном применении позволяет минимизировать влияние первичного (входного) напряжения на вторичное (выходное).
Феррорезонансный трансформатор включает в себя две магнитные цепи (обмотки) со слабой связью друг с другом. Магнитопроводы цепей имеют различную магнитную проницаемость, поэтому во время работы выходная цепь находится в режиме постоянного насыщения, а входная, наоборот, не достигает насыщенности.
Феррорезонансные трансформаторы выпускаются по сей день, правда, современные модели из-за высокой цены и некоторых особенностей эксплуатации, практически не используются в качестве стабилизаторов напряжения.
Первые стабилизаторы напряжения в СССР
В нашей стране разработки приборов, обеспечивающих коррекцию переменного напряжения, начались в конце 1950-х годов. Именно тогда возникла потребность в качественном электропитании бытовой техники, начавшей массово появляться в советских квартирах и домах.
За основу для первых серийных стабилизаторов отечественные инженеры взяли описанную выше технологию феррорезонанса – она не требовала сложной схемы и, самое главное, полностью удовлетворяла существующие на тот момент требования к качеству электропитания.
В широкий обиход советские феррорезонансные стабилизаторы вошли уже в 1960-х годах. Их конструкция включала в себя автотрансформатор, входной и фильтрующий дроссель, а также конденсатор.
Данные изделия не отличались большой мощностью и в основном были рассчитаны на 200-300 Вт. Но этого вполне хватало для питания типичных нагрузок того времени: цветных и чёрно-белых телевизоров, радиоаппаратуры, магнитофонов и измерительных приборов (более мощные трехфазные стабилизаторы использовались для защиты ответственного электрооборудования на промышленных предприятиях).
В течение 1960-1970-х годов наибольшее распространение в бытовом секторе получили модели ТСН-170, ФСН-200, СНБ-200, СН-200, УСН-200, ТСН-200 СН-250, СН-315 и СНП-400 (цифра в названии означает выходную мощность устройства). Перечисленные устройства выпускались как в пластиковых, так и металлических корпусах и предназначались для настенного или напольного размещения.
Использовались советские феррорезонансные стабилизаторы в первую очередь для защиты телевизоров от сильно завышенного или заниженного сетевого напряжения: они обеспечивали возможность нормального приема телевизионных передач, сохранность и увеличение срока службы кинескопа, ламп и других элементов телевизионного приёмника.
Что касается технических характеристик, то данные изделия в основном были рассчитаны на работу от сети переменного тока с частотой 50 Гц и номинальным напряжением 127 или 220 В. При этом рабочий диапазон входных напряжений составлял 85-140 В (для сети 127 В) и 155-250 В (для сети 220 В). Приборы имели коэффициент полезного действия не менее 80%, не боялись перегрузок и коротких замыканий. Кроме того, феррорезонансные стабилизаторы благодаря отсутствию электромеханических частей имели длительный срок службы. У некоторых пользователей сделанные во времена СССР устройства до сих пор исправно работают!
Были у этих стабилизаторов и свои недостатки: постоянный гул при работе (доходил до 32 дБА), существенные искажения формы выходного напряжения, большая зависимость от входной частоты и величины подключённой нагрузки, а также сильное электромагнитное поле, которое при близком расположении к телевизору создавало помехи в его работе.
Отметим, что разработки в области стабилизации сетевого напряжения велись в СССР непрерывно, поэтому параллельно с феррорезонансными стабилизаторами с конвейеров профильных заводов выходили и приборы иных типов. В частности, автотрансформаторные регуляторы моделей АРН-250, АРБ-400 и АТ-2, которые предполагали ручное поддержание выходного напряжения в установленных пределах. Однако ни одна разновидность изделий не получила в советский период такого распространения, как стабилизаторы на базе феррорезонанса.
Лишь с начала 90-х годов, когда в нашей стране появляется большое количество требовательной к качеству электропитания зарубежной бытовой техники и электроники, российские производители начинают выпуск стабилизаторов напряжения, в основу которых положены рассмотренные далее технологии.
Стабилизация напряжения с помощью сервопривода
В 1960-х стали активно распространяться сервоприводы – специальные электромоторы, механизм которых мог поворачиваться под разным углом и удерживать необходимое положение.
В тех же годах сервопривод начал использоваться и в стабилизаторах напряжения. Так, в 1961 году был запатентован электромеханический стабилизатор, силовая честь которого состояла из регулируемого автотрансформатора, подвижного токосъемного контакта с приводом от двигателя постоянного тока и источника напряжения собственных нужд. Прибор позволял автоматически стабилизировать сетевое напряжение, не искажая при этом форму его кривой.
Сегодня электромеханические стабилизаторы по-прежнему выпускаются и несмотря на разнообразие моделей имеют схожий принцип работы – плата управления сравнивает значение напряжения на входе изделия с установленным образцовым. В случае различия этих двух параметров сервопривод с графитовым ползунком, роликом или щеткой (в зависимости от конкретной модели стабилизатора) перемещается по обмотке автотрансформатора и подключает к цепи количество витков, достаточное для получения выходного напряжения максимально приближенного к эталонной величине.
Такой принцип работы сопряжен с существенными недостатками. Речь, в первую очередь, о невысокой скорости срабатывания – сервоприводу при возникновении сетевого отклонения требуется определенное время, чтобы передвинуть токосниматель в необходимое положение. Кроме того, быстрый механический износ подвижных деталей обуславливает необходимость их периодической замены.
Шум при передвижении щеток сервопривода, возможное искрение во время работы и громоздкая конструкция создают дополнительные сложности при бытовой эксплуатации данных устройств.
Подробнее об электромеханических стабилизаторах можно узнать в статье «Электромеханические стабилизаторы напряжения».
Релейная технология стабилизации напряжения
Появившееся еще в 19 веке электромеханическое реле – это, наверное, самый распространённый в автоматике элемент. В нашей стране оно сначала применялось в промышленности для управления технологическими процессами, а затем вошло и в состав различной бытовой техники.
Основные элементы типичного релейного стабилизатора – это автотрансформатор, электронная плата управления и блок силовых реле, каждое из которых по сути представляют собой автоматический выключатель, соединяющий или разъединяющий электрическую цепь под внешним воздействием либо при достижении определенных параметров.
Во время работы релейного стабилизатора управляющая плата постоянно контролирует входное напряжение и в случае его отклонения от номинальных показателей подает сигнал на релейный блок. Последующее замыкание (размыкание) определённого реле коммутирует обмотки трансформатора и обеспечивает необходимый для нейтрализации входного искажения коэффициент трансформации.
Устройства данного типа имеют повышенную скорость срабатывания, но регулировка сетевого напряжения выполняется ступенчато (не плавно), что сказывается на форме подаваемого на нагрузку сигнала.
Кроме того, срабатывание реле всегда сопровождается щелчками, создающими определенный шум во время работы устройства.
Подробнее о данном типе стабилизаторов можно узнать в статье «Релейные стабилизаторы напряжения».
Стабилизация напряжения на основе тиристоров и симисторов
Активное проникновение в электротехнику полупроводниковых компонентов нашло своё отражение и в вопросе стабилизации электрической энергии. В конце 1970-х начались разработки стабилизаторов напряжения, работающих на основе тиристоров – полупроводниковых приборов, имеющих два состояния «закрытое» с низкой проводимостью и «открытое» с высокой.
Обычно тиристоры используются как силовые ключи в различных электронных устройствах, например, в переключателях скорости электродвигателей, таймерах, диммерах и т.д. Отметим, что тиристоры в зависимости от конструкции могут проводить ток как в одном направлении, так и в двух (приборы второго типа получили название – симисторы).
Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения по принципу своей работы схожи с релейными и отличаются лишь тем, что коммутация обмоток автотрансформатора выполняется не релейными блоками, а электронными, состоящими из тиристоров или симисторов. Применение таких блоков позволяет регулировать напряжение гораздо быстрее, чем с помощью классических электромеханических реле. Другие преимущества данной технологии: абсолютная бесшумность работы и отсутствие требующих технического обслуживания деталей.
Сегодня симисторные и тиристорные стабилизаторы являются одними из самых распространённых и популярных, что, однако, не отменяет их главного недостатка – ступенчатого регулирования напряжения (аналогично релейным моделям).
Более подробно о тиристорных и симисторных стабилизаторах рассказано в статье «Электронные стабилизаторы напряжения».
Технология двойного преобразования энергии
Инверторы и выпрямители – статические преобразователи напряжения, совместное использование которых в 1980-х породило технологию двойного бестрансформаторного преобразования энергии.
Данная технология в течение нескольких десятилетий успешно применялась в онлайн ИБП, а в 2015 году была использована и при создании стабилизаторов напряжения нового поколения. Полученные устройства, названые инверторными стабилизаторами, обеспечили непревзойдённые технические характеристики и стали настоящим прорывом в своей отрасли.
Инверторные стабилизаторы избавлены от громоздкого автотрансформатора и каких-либо электромеханических частей, силовая часть приборов состоит исключительно из электронных модулей: выпрямителя, накопительной емкости и инвертора.
Работа такого стабилизатора заключается в двукратном преобразовании поступающего на вход напряжения. Сначала оно с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное, затем проходит через промежуточную (накопительную) емкость и попадает на инвертор, где снова становится переменным. В итоге на выход устройства подаётся снятое с инвертора напряжение, которое обладает точным значением и синусоидальной формой.
Важно!
Двойное преобразование в инверторных стабилизаторах является штатным рабочим процессом и осуществляется постоянно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Именно из-за этого данные устройства отличаются мгновенным срабатыванием и бесступенчатой стабилизацией, а генерируемая ими идеальная синусоидальная форма выходного сигнала не зависит от любых колебаний и помех во внешней сети. Кроме того, инверторные стабилизаторы работают в расширенном диапазоне входного напряжения и способны обеспечить эталонную точность стабилизации.
В настоящее время инверторные стабилизаторы удовлетворяют даже самые жесткие требования к качеству электропитания и входят в число наиболее популярных устройств в соответствующем им сегменте рынка.
Подробнее об инверторных стабилизаторах читайте в статье «Автоматические стабилизаторы напряжения нового поколения».
Принцип работы стабилизатора напряжения
Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от каких-либо изменений или колебаний на входе, то есть входящего питания.
- Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность
- Как работает стабилизатор напряжения
- Видео совет при выборе стабилизатор напряжения
- Особенности сетевых стабилизаторов
- Устройства моделей с регулятором
- Стабилизаторы «Ресанта»
- Схема моделей с напряжением 220 В
- Принцип работы импульсных стабилизаторов
- Высокочастотные модели стабилизаторов
- Стабилизаторы на 15 В
- Особенности моделей на 5 В
- Модели серии SVK
- Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»
- Низкочастотные устройства
Основное назначение стабилизатора напряжения заключается в защите электрических или электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и так далее) от возможного повреждения в результате скачков напряжения или колебаний, повышенного или пониженного напряжения.
Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения
Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения).
Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне.
Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.
Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность
Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.
Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.
Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения
Как работает стабилизатор напряжения
Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения.
Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения.
Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.
В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.
Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения
На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения».
В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.
В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).
Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения
На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.
Видео совет при выборе стабилизатор напряжения
//www.youtube.com/embed/RnxfLGxw9zU
Особенности сетевых стабилизаторов
Принципиальная схема стабилизатора напряжения данного типа представляет собой набор транзисторов, а также диодов.
В свою очередь механизм замыкания в ней отсутствует. Регуляторы при этом имеются обычного типа. В некоторых моделях дополнительно устанавливается система индикации.
Она способна показать мощность скачков в сети. По чувствительности модели довольно сильно отличаются. Конденсаторы, как правило, в цепи имеются компенсационного типа. Система защиты у них отсутствует.
Устройства моделей с регулятором
Для холодильного оборудования востребованным является регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его подразумевает возможность настройки прибора перед началом использования. В данном случае это помогает в устранении высокочастотных помех. В свою очередь электромагнитное поле проблем для резисторов не представляет.
Конденсаторы также включаются в регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его не обходится без транзисторных мостов, которые соединяются между собой по коллекторной цепочке. Непосредственно регуляторы могут устанавливаться различных модификаций. Многое в данном случае зависит от предельного напряжения.
Дополнительно учитывается тип трансформатора, который имеется в стабилизаторе.
Стабилизаторы «Ресанта»
Схема стабилизатора напряжения «Ресанта» представляет собой набор транзисторов, которые взаимодействуют между собой по коллектору. Для охлаждения системы имеется вентилятор. С высокочастотными перегрузками в системе справляется конденсатор компенсационного типа.
Также схема стабилизатора напряжения «Ресанта» включает в себя диодные мосты. Регуляторы во многих моделях устанавливаются обычные. Ограничения по нагрузке у стабилизаторов «Ресанта» есть. В целом помехи ими воспринимаются все. К недостаткам следует отнести высокую шумность трансформаторов.
Схема моделей с напряжением 220 В
Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов.
На выходе после обмотки располагается конденсатор.
С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.
Принцип работы импульсных стабилизаторов
Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.
Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель.
При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.
Высокочастотные модели стабилизаторов
По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.
Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.
Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост.
Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.
Стабилизаторы на 15 В
Для устройств с напряжением 15 В используется сетевой стабилизатор напряжения, схема которого по своей структуре является довольно простой. Порог чувствительности у приборов находится на малом уровне. Модели с системой индикации встретить очень сложно. В фильтрах они не нуждаются, поскольку колебания в цепи незначительные.
Резисторы во многих моделях есть только на выходе. За счет этого процесс преобразования происходит довольно быстро. Входные усилители устанавливаются самые простые. Многое в данном случае зависит от производителя. Используются стабилизатор напряжения (схема показана ниже) этого типа чаще всего в лабораторных исследованиях.
Особенности моделей на 5 В
Для устройств с напряжением 5 В используют специальный сетевой стабилизатор напряжения. Схема их состоит из резисторов, как правило, не более двух. Применяют такие стабилизаторы исключительно для нормального функционирования измерительных приборов. В целом они являются довольно компактными, а работают тихо.
Модели серии SVK
Модели данной серии относятся к стабилизаторам латерного типа. Чаще всего их используют на производстве для уменьшения скачков от сети. Схема подключения стабилизатора напряжения этой модели предусматривает наличие четырех транзисторов, которые расположены попарно. За счет этого ток преодолевает меньшее сопротивление в цепи. На выходе у системы имеется обмотка для обратного эффекта. Фильтров в схеме предусмотрено два.
За счет отсутствия конденсатора процесс преобразования также происходит быстрее. К недостаткам следует отнести большую чувствительность. На электромагнитное поле прибор реагирует очень остро.
Схема подключения стабилизатора напряжения серии SVK регулятор предусматривает, как и систему индикации. Напряжение максимум устройством воспринимается до 240 В, а отклонение при этом не может превышать 10 %.
Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»
Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.
Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться.
Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.
Низкочастотные устройства
Для обслуживания устройств с частотой менее 30 Гц существует такой стабилизатор напряжения 220В. Схема его схожа со схемами релейных моделей за исключением транзисторов. В данном случае они имеются с эмиттером. Иногда дополнительно устанавливается специальный контроллер. Многое зависит от производителя, а также модели. Контроллер в стабилизаторе необходим для передачи сигнала на блок управления.
Для того чтобы связь была качественной, производители используют усилитель. Устанавливается он, как правило, на входе. На выходе в системе имеется обычно обмотка. Если говорить про предел напряжения в 220 В, конденсаторов можно найти два. Коэффициент передачи тока у таких устройств довольно низкий.
Причиною этого принято считать малую предельную частоту, которая является следствием работы контроллера. Однако коэффициент насыщения находится на высокой отметке. Во многом это связано именно с транзисторами, которые устанавливаются с эмиттерами.
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 6 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.
Как стабилизатор защищает электрические устройства?
Как стабилизатор защищает электрические устройства? — Стабилизатор наиболее полезен для стабилизации напряжения. Стабилизатор поддерживает напряжение в пределах рабочего диапазона электрооборудования и защищает электрооборудование от повреждений.
Напряжение питания в наших домах зависит от региона, в котором мы живем. У вас может быть (110 В переменного тока) в вашей стране, и вы можете найти (220 В переменного тока) в другой стране.
Вы когда-нибудь задавались вопросом: «Что произойдет, если вы купите устройство, работающее от 110 В, а в моей стране только 220 В?» … Просто вы можете купить Стабилизатор.
Итак, сегодня мы собираемся понять этот важный аспект устройства. Мы обсудим функцию этого устройства, как оно работает, его тип. Кроме того, мы обсудим, как выбрать подходящий тип стабилизатора для вашего приложения. Пожалуйста, следите за обновлениями.
Функция стабилизатора
Стабилизатор или, как мы можем его назвать, Автоматический регулятор напряжения — очень распространенное устройство. Мы используем стабилизатор для демпфирования и поглощения удары и колебания , которые приходят с поступающей мощностью.
В большинстве случаев и во всем мире у вас не будет идеального входного напряжения ( 220 В переменного тока ) из-за колебаний нагрузки (где бы вы ни находились?).
Вы можете найти подаваемое напряжение иногда (215 В) и иногда (225 В).
Может быть позже (230В), что для некоторых устройств неприемлемо. Устройства могут выйти из строя, если они работают при напряжении ниже или выше (220 В).
Следовательно, использование стабилизаторов в таких ситуациях необходимо для защиты наших устройств.
Для решения вышеуказанного вопроса вы можете использовать стабилизаторы, чтобы получить любое напряжение в соответствии с вашими требованиями. Например, если у вас есть 220 В, а вы хотите 110 В, вы можете просто купить стабилизатор, который даст вам это напряжение.
Как работает стабилизатор?
Стабилизатор напряжения работает по принципу трансформатора. Первичная обмотка получает поступающую мощность, а вторичная выдает напряжение.
Внутренняя схема стабилизатора состоит из Трансформатора , выпрямительного блока, компараторов, схемы включения и реле.
Основная идея зависит от того, что при падении входного напряжения Электромагнитные реле , добавят большее количество витков к вторичной обмотке, что в свою очередь даст вам более высокое напряжение, которое компенсирует потери в выходном напряжении.
При повышении входного напряжения происходит обратное, и напряжение на выходе остается почти без изменений .
Таким образом, стабилизатор защищает электроприборы от повреждений.
Типы стабилизатора напряжения
- Стабилизатор напряжения реле
- Стабилизатор с контролируемым напряжением
- Стабилизатор Стабилизатора
Стадии сериала. Стабилизатор. мощность стабилизатора
- Сначала необходимо измерить электрические нагрузки, которые должен поддерживать стабилизатор. Вы можете получить потребляемую мощность, прочитав данные устройства или измерив ток и рассчитав мощность.
- Вы найдете мощность в (кВт), предположим, что коэффициент мощности в вашем доме равен (0,9), тогда вам нужно получить полную мощность (кВА).
- Тогда вы можете купить стабилизатор, который будет работать с вашими грузами. Для бытовых нужд подходят стабилизаторы номинального напряжения 200ВА, 300ВА, 500ВА, 1кВА, 2кВА, 3кВА, 4кВА, 5кВА, 8кВА и 10кВА.
В промышленных и коммерческих целях мы используем сервостабилизаторы высокой мощности. - Принимая во внимание будущее увеличение нагрузки, Таким образом, определение общей номинальной мощности требует возможного расширения в будущем, обычно на 20 % больше фактической потребности в мощности для подключения нагрузок в течение длительного времени.
В промышленных и коммерческих целях мы используем сервостабилизаторы высокой мощности. ПРИМЕЧАНИЕ
Всегда рекомендуется учитывать истинное действующее значение напряжения нагрузки.
Основные аспекты, которые следует учитывать при покупке стабилизатора
- Диапазон рабочего входного напряжения.
- Индикаторы дисплея и отсечка высоких/низких значений.
- Интеллектуальная задержка времени.
- Опора дизельного генератора.
- Предотвращение скачков напряжения.
- Настенный или напольный монтаж.
- Устройства, которые он может поддерживать.
Подробнее:
- Что такое дисбаланс напряжения?
- Провалы напряжения и их причины
Похожие посты:
Стабилизатор напряжения — Электроника
В настоящее время стабилизаторы стали оптимизированным решением для питания многих электронных устройств, чувствительных к колебаниям напряжения.
Стабилизатор напряжения очень часто используется в холодильниках, кондиционерах, телевизорах, печном оборудовании, телекоммуникационном оборудовании, медицинском оборудовании, микропечах, музыкальных системах, стиральных машинах и т. д. Основная цель использования стабилизаторов напряжения состоит в том, чтобы защитить устройства от перепадов напряжения.
Рис. 1: Стабилизатор напряжения
Каждый электрический прибор предназначен для работы под определенным напряжением, чтобы обеспечить желаемую производительность. Следовательно, если это напряжение ниже или выше определенного значения, прибор может выйти из строя или может работать в худшем состоянии или даже может быть поврежден.
В домашнем и промышленном применении, как правило, используются автоматические регуляторы напряжения, чтобы поддерживать постоянное напряжение на конкретном оборудовании.
Что такое стабилизатор напряжения?
Стабилизатор напряжения — это электроприбор, который подает постоянное напряжение на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от изменений входного или питающего напряжения.
Защищает оборудование или машины от перенапряжения, пониженного напряжения и других скачков напряжения.
Он также известен как автоматический регулятор напряжения (АРН) .
Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения до того, как оно может быть подано на нагрузку (или оборудование, чувствительное к колебаниям напряжения).
Выходное напряжение стабилизатора останется в пределах 220В или 230В при однофазном питании и 380В или 400В при трехфазном питании, в заданном диапазоне колебаний входного напряжения.
Эти стабилизаторы могут быть доступны либо в виде отдельных блоков для таких приборов, как кондиционеры, LCD/LED-телевизоры, холодильники, музыкальные системы, стиральные машины, либо в виде больших блоков стабилизаторов для всей техники в определенном месте, например, во всем доме. Кроме того, это могут быть блоки стабилизаторов как аналогового, так и цифрового типа.
Рис. 2: Стабилизатор напряжения
К наиболее распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным или переключаемым управлением, стабилизаторы с автоматическим релейным управлением, полупроводниковые или статические стабилизаторы и стабилизаторы с сервоуправлением.
В дополнение к функции стабилизации, большинство стабилизаторов имеют дополнительные функции, такие как отсечка низкого напряжения на входе/выходе, отсечка высокого напряжения на входе/выходе, отсечка при перегрузке, запуск и остановка выхода, ручной/автоматический запуск, отображение отключения напряжения, установка нуля переключение напряжения и т. д.
Зачем нужен стабилизатор напряжения?
Как правило, каждый электроприбор рассчитан на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности рабочий диапазон оборудования ограничен определенным значением, например, одно оборудование может выдерживать ± 10 процентов от номинального напряжения, а другое ± 5 процентов или меньше.
В некоторых странах электроэнергия распределяется при напряжении 230 вольт для однофазной сети и 415 вольт для трехфазной сети. При этом все электроприборы (особенно однофазные) рассчитаны на работу в диапазоне напряжений от 220 до 240В.
Допустимый диапазон напряжения в некоторых странах (в том числе в Индии) составляет 220 ± 10 В в соответствии со стандартами электроэнергии.
А также многие бытовые приборы выдерживают этот диапазон колебаний напряжения.
Но в большинстве мест колебания напряжения довольно распространены и обычно находятся в диапазоне от 170 до 270 В. Эти колебания напряжения могут оказывать существенное неблагоприятное воздействие на электроприборы.
Наиболее распространенными причинами скачков напряжения являются освещение, неисправности электрооборудования, неисправная проводка и периодическое отключение устройства. Эти колебания создают проблемы с электрическим оборудованием или приборами.
Длительное перенапряжение приведет к следующим неблагоприятным последствиям, таким как:
- Необратимое повреждение оборудования
- Повреждение изоляции обмоток
- Нежелательное прерывание нагрузки
- Повышенные потери в кабелях и соответствующем оборудовании
- Снижение срока службы прибора
Аналогично Длительное пребывание под напряжением приведет к следующим неблагоприятным последствиям:
- Неисправность оборудования (ТВ, радиопередающего оборудования)
- Более длительные периоды работы (как в случае резистивных нагревателей)
- Снижение производительности оборудования
- Потребление больших токов, которые в дальнейшем приводят к перегреву (холодильники)
- Вычислительные ошибки
- Снижение скорости двигателей
Таким образом, стабильность и точность напряжения определяют правильную работу оборудования.
Таким образом, стабилизаторы напряжения гарантируют, что колебания напряжения на входе в сеть не повлияют на нагрузку или электроприбор.
Как работает стабилизатор напряжения?
Основной принцип работы стабилизатора напряжения
В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения при повышенном и пониженном напряжении выполняется посредством двух основных операций, а именно b операций понижения и понижения .
Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем.
Процесс повышения напряжения из состояния пониженного напряжения называется форсированием, тогда как уменьшение напряжения из состояния повышенного напряжения называется операцией понижения.
Концепция стабилизации заключается в добавлении или уменьшении напряжения в сети и от нее.
Для выполнения такой задачи в стабилизаторе используется трансформатор, который подключается в разных конфигурациях с переключающими реле.
В некоторых стабилизаторах используется трансформатор с ответвлениями на обмотке для обеспечения различных корректировок напряжения, в то время как в сервостабилизаторах используется автотрансформатор для обеспечения широкого диапазона коррекции.
Если стабилизатор определяет падение входного напряжения, он включает электромагнитное реле, чтобы добавить больше напряжения от трансформатора, чтобы компенсировать потерю напряжения.
Когда входное напряжение превышает нормальное значение, стабилизатор активирует другое электромагнитное реле, которое вычитает напряжение для поддержания нормального значения напряжения.
Режим форсирования
Принцип форсирования стабилизатора напряжения показан на рис.1 ниже.
Рис.3: Принципиальная схема операции повышения
Здесь напряжение питания подается на трансформатор, который обычно является понижающим трансформатором.
Полярность вторичной обмотки здесь ориентирована таким образом, что ее напряжение непосредственно добавляется к первичному напряжению.
Таким образом, в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то РПН или автотрансформатор) переключается с помощью реле или полупроводниковых переключателей таким образом, чтобы это дополнительное питание (входящее питание + вторичный выход трансформатора) применялось к нагрузке.
Понижающий режим
Принцип работы понижающего стабилизатора напряжения показан на рисунке 2 ниже.
Рис.4: Принципиальная схема работы понижающего преобразователя
В понижающем режиме полярность вторичной обмотки понижающего трансформатора подключается таким образом, что вторичное выходное напряжение вычитается из входного напряжения.
Таким образом, в условиях перенапряжения электронная схема переключает реле, которое переключает вычитаемое напряжение питания (т. е. входное напряжение – вторичное напряжение трансформатора) на цепь нагрузки.
Эти понижающие, повышающие и нормальные операции одинаковы для всех стабилизаторов, будь то стабилизаторы нормального типа или стабилизаторы с сервоприводом.
В дополнение к этим двум основным операциям стабилизатор напряжения также выполняет операции отключения при более низком и более высоком напряжении.
Рис. 5: Принципиальная схема автоматического повышения и понижения напряжения в стабилизаторе напряжения
На приведенном выше рисунке показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, в котором используются два реле (реле 1 и реле 2) для обеспечения постоянной подачи переменного тока на нагрузку. при перенапряжении и в условиях напряжения.
Переключая реле, можно выполнять операции понижения и повышения для двух конкретных колебаний напряжения (одна при пониженном напряжении, скажем, 195 В, а другая при повышенном напряжении, скажем, 245 В).
В случае стабилизаторов трансформаторного типа, различные ответвления переключаются в зависимости от требуемой величины повышающего или понижающего напряжения. Но в случае стабилизаторов автотрансформаторного типа двигатели (серводвигатель) используются вместе со скользящим контактом для получения повышающего или понижающего напряжения от автотрансформатора, поскольку он содержит только одну обмотку.
Типы стабилизаторов напряжения
Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа. Это:
- Стабилизаторы напряжения релейного типа
- Сервоуправляемые стабилизаторы напряжения
- Статические стабилизаторы напряжения
1. Стабилизаторы напряжения релейного типа
В стабилизаторах напряжения релейного типа напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичных трансформаторов в различных конфигурациях для реализации функции Buck & Boost.
На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.
Рис. 6: Внутренний вид стабилизаторов напряжения релейного типа
Он имеет трансформатор (который может быть тороидальным или трансформатором с железным сердечником) с ответвлениями на вторичной обмотке, реле и электронную плату.
Электронная схема состоит из схемы выпрямителя, операционного усилителя, блока микроконтроллера и других крошечных компонентов.
Электронная схема предназначена для сравнения выходного напряжения с опорным значением, обеспечиваемым встроенным источником опорного напряжения.
Всякий раз, когда напряжение поднимается или падает ниже опорного значения, схема управления переключает соответствующее реле, чтобы подключить желаемое ответвление к выходу.
Эти стабилизаторы обычно изменяют напряжение при колебаниях входного напряжения от ±15 до ±6 процентов с точностью выходного напряжения от ±5 до ±10 процентов.
Стабилизаторы этого типа чаще всего используются для низкотемпературных приборов в жилых, коммерческих и промышленных целях, поскольку они имеют малый вес и низкую стоимость.
Преимущества стабилизаторов напряжения релейного типа
Этот стабилизатор в основном используется для приборов/оборудования малой мощности в жилых/коммерческих/промышленных целях.
- Они стоят дешевле.
- Они компактны по размеру.
Ограничения стабилизаторов напряжения релейного типа
Этот тип стабилизатора имеет несколько ограничений, таких как:
- медленная скорость коррекции напряжения
- менее прочный
- меньше надежность
- прерывание пути питания во время регулирования
- не выдерживает скачков напряжения
2.
Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением Как следует из названия, в этом типе стабилизатора используется серводвигатель для корректировки напряжения.
Они также известны как сервостабилизаторы и представляют собой замкнутые системы.
В основном используются для обеспечения высокой точности выходного напряжения, обычно ±1% при изменении входного напряжения до ±50%.
На рисунке ниже показана внутренняя схема сервостабилизатора, которая включает в себя серводвигатель, автотрансформатор, понижающий повышающий трансформатор, драйвер двигателя и схему управления в качестве основных компонентов.
Рис. 7: Внутренний вид стабилизатора напряжения на основе сервопривода
В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки понижающего повышающего трансформатора подключен к фиксированному отводу автотрансформатора, а другой конец подключен к подвижному рычагу. который управляется серводвигателем.
Вторичная обмотка понижающего повышающего трансформатора соединена последовательно с входным питанием, которое является ничем иным, как выходом стабилизатора.
Рис.8: Принципиальная схема стабилизатора напряжения на основе сервопривода
Принцип работы
Электронная схема управления определяет падение и повышение напряжения путем сравнения входного сигнала со встроенным источником опорного напряжения.
Когда схема обнаруживает ошибку, она приводит в действие двигатель, который, в свою очередь, перемещает рычаг автотрансформатора.
Это может питать первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора таким образом, чтобы напряжение на вторичной обмотке соответствовало требуемому выходному напряжению.
В большинстве сервостабилизаторов используется встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления, обеспечивающей интеллектуальное управление.
Эти стабилизаторы также можно разделить на однофазные, трехфазные уравновешенные или трехфазные неуравновешенные устройства.
В однофазном исполнении серводвигатель, соединенный с регулируемым трансформатором, обеспечивает коррекцию напряжения.
В случае трехфазного симметричного типа серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами, так что стабилизированный выходной сигнал обеспечивается во время колебаний за счет регулировки выходного сигнала трансформаторов.
В сервостабилизаторах несбалансированного типа три независимых серводвигателя соединены с тремя автотрансформаторами и имеют три отдельные цепи управления.
Преимущества стабилизатора напряжения на основе сервопривода
Преимущества сервостабилизаторов по сравнению со стабилизаторами релейного типа:
- более высокая скорость коррекции
- высокая точность стабилизированного выхода
- способный выдерживать пусковые токи
- высокая надежность
Ограничения стабилизатора напряжения на основе сервопривода
- требуют периодического обслуживания.
- Для устранения ошибки необходимо отрегулировать серводвигатель. Выравнивание серводвигателя требует умелых рук.
3.
Статические стабилизаторы напряжения Как следует из названия, статические стабилизаторы напряжения не имеют движущихся частей, как в случае сервостабилизаторов напряжения.
Он использует схему силового электронного преобразователя для регулирования напряжения.
С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и превосходного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ±1 процент.
Рис. 9: Статический стабилизатор напряжения
Он состоит из повышающего трансформатора, преобразователя мощности IGBT (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или контроллера на основе DSP.
Преобразователь IGBT, управляемый микропроцессором, генерирует необходимое напряжение с помощью метода широтно-импульсной модуляции, и это напряжение подается на первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора.
Преобразователь IGBT вырабатывает напряжение таким образом, что оно может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе входного линейного напряжения, чтобы выполнять сложение и вычитание напряжения во время колебаний.
Рис.10: Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения
Принцип работы
Всякий раз, когда микропроцессор обнаруживает падение напряжения, он посылает импульсы ШИМ на IGBT-преобразователь таким образом, что он генерирует напряжение, равное величине отклонения от номинального значения.
Этот выход находится в фазе с входным питанием и подается на первичную обмотку повышающего трансформатора.
Поскольку вторичная обмотка подключена к входной линии, индуцированное напряжение будет добавлено к входному источнику питания, и это скорректированное напряжение подается на нагрузку.
Аналогичным образом, повышение напряжения заставляет схему микропроцессора посылать импульсы ШИМ таким образом, что преобразователь выдает напряжение с отклонением на 180 градусов по фазе с входным напряжением.
Это напряжение на вторичной обмотке понижающего повышающего трансформатора вычитается из входного напряжения, так что выполняется понижающая операция.
Преимущества статических стабилизаторов напряжения
Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением ответвлений и стабилизаторами с сервоуправлением из-за большого разнообразия преимуществ, таких как:
- компактный размер
- очень высокая скорость коррекции
- отличное регулирование напряжения
- не требует обслуживания из-за отсутствия движущихся частей
- высокая эффективность
- высокая надежность
Ограничения статического стабилизатора напряжения
Они являются дорогостоящими по сравнению с аналогами.
Как выбрать подходящий стабилизатор напряжения для ваших нужд?
Перед покупкой подходящего стабилизатора напряжения для любого электроприбора необходимо учитывать несколько факторов.
Перед выбором стабилизатора напряжения необходимо учитывать следующие факторы:
- мощность, требуемая устройством
- уровень колебаний напряжения в месте установки
- тип прибора
- тип стабилизатора
- рабочий диапазон стабилизатора (до какого стабилизатора идут правильные напряжения)
- Отключение по повышенному/пониженному напряжению, тип цепи управления
- тип крепления
и многие другие факторы.
Здесь мы обсудим основные шаги, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора для нашего приложения.
- Проверьте номинальную мощность устройства, для которого вам нужен стабилизатор. Номинальная мощность указана на задней панели устройства в виде наклейки или заводской таблички. Она указывается в киловаттах (кВт).
- Поскольку номинал стабилизаторов измеряется в кВА, также можно рассчитать мощность, просто умножив напряжение прибора на максимальный номинальный ток.
