- Typy regulátorů napětí na principu činnosti
- Typy stabilizátorů napětí podle napěťové třídy
- Známky pro výběr stabilizátoru
- Video na další články
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Elektrická energie je široce používána ve výrobě i v každodenním životě. Střídavý proud napájí osvětlení systému, pohání mechanismy elektrických zařízení, je napájen do síťového konektoru elektronických zařízení. Obchodní organizace ne vždy zajišťují správnou kvalitu elektrických sítí, což se projevuje zejména kolísáním síťového napětí. Tento nepříjemný jev je typický pro:
- rekreační vesnice a malé osady;
- sítě autonomních elektráren, které nejsou součástí jednotné energetické sítě.
Oscilace negativně ovlivňují kvalitu provozu zařízení, snižují jeho spolehlivost. Proti tomuto jevu se můžete pojistit použitím stabilizátoru, který zahrnuje síť a zátěž, obrázek 1.
Typy regulátorů napětí na principu činnosti
Stabilizaci lze provádět různými způsoby. Zásady stabilizace používané vývojářem určují typy regulátorů napětí.
Relé
Stabilizátory relé, často označované jako stupňovité, jsou výkonový transformátor s několika sekundárními vinutími, z nichž jedno je považováno za běžné. Senzor monitoruje stav sítě, když překračuje přípustné tolerance, automaticky nastaví výstupní napětí přepnutím relé. Když jsou jednotlivá výkonová relé spuštěna, jsou vinutí spínána a zátěž je připojena k výstupu, jehož napětí je minimálně odlišné od uvedeného.
Konstrukční jednoduchost reléových stabilizátorů, dobrá přesnost regulace, nízká cena a vysoká spolehlivost zajišťují jejich vysokou popularitu.
Nevýhody:
- krokový charakter regulace;
- znatelné zkreslení sinusového tvaru zátěžového proudu při vysokém vstupním napětí v důsledku magnetické saturace jádra;
- relativně slabá zatížitelnost pracovních kontaktů relé;
- vysoký akustický hluk.
Elektromechanické (servo)
Elektromechanické nebo servopohonné stabilizátory eliminují jednu z hlavních nevýhod stabilizátorů s mechanickými relé: zajišťují pouze postupné nastavení výstupního napětí. Princip jejich fungování je založen na změně transformačního poměru. Je realizován pomocí kartáče připojeného k elektrodě výstupních svorek. Kartáč se pohybuje podél sekundárního vinutí toroidního transformátoru pomocným elektromotorem, obrázek 2.
Elektromechanické stabilizátory se vyznačují velkým rozsahem nastavení, malými rozměry, nízkými náklady.
Hlavní nevýhody : nízká rychlost, dobře slyšet při nočním hluku pracovního elektromotoru.
Střídač (bezkrokový, beztransformátorový, IGBT, PWM)
Invertorové stabilizátory realizují dvoustupňové schéma pro získání výstupního napětí. Zaprvé, střídavý vstupní proud je převeden na stejnosměrný proud a poté je z něj opět generováno střídavé napětí. Automatická regulace probíhá ve fázi tvorby stejnosměrného proudu, zde jsou realizovány funkce stabilizační fáze.
Existuje několik možností kaskádové konverze, z nichž každá odpovídá podtřídě stabilizátorů invertorů. Nejběžnější jsou PWM zařízení a stabilizátory na IGBT tranzistorech.
Silné stránky tohoto vybavení:
- vysoká rychlost odezvy na změny vstupního napětí, přesnost nastavení výkonu;
- dobrá hmotnostní a velikostní charakteristiky (žádný výkonový transformátor);
- jednoduchost získání účinnosti nad 50%;
- možnost plynulého nastavení výstupního napětí v kombinaci se širokým rozsahem změn výstupního elektrického proudu, stejně jako práce při volnoběhu;
- efektivní potlačení přepětí a impulzního hluku.
Při použití patřičného elementu pracuje technika měniče normálně při nízkých teplotách.
Hlavní nevýhoda: špatná přetížitelnost, vč. krátkodobé (ne více než 25 - 50% po dobu 1 - 2 s). Posledně uvedené síly pečlivě kontrolují výstupní výkon zařízení při provozu na jalovém zatížení (elektromotory různých účelů, ventilátory atd.). Kromě toho je třeba vzít v úvahu složitost elektrického obvodu, což zvyšuje riziko selhání a vysoké náklady způsobené potřebou použití výkonových polovodičových součástí.
Ferroresonance
Stabilizátor ferorezonantů je zařízení typu transformátoru. Jeho charakteristickým rysem je použití vinutí transformátoru na magnetických vodičích různých průřezů. Paralelně se sekundárním vinutím L2 je připojen další kondenzátor C, obr. 3. Jeho kapacitní odpor je zvolen tak, že v důsledku rezonance je zajištěno, že sekundární vinutí je trvale nasyceno. Proto velké změny vstupního napětí nevedou k výkyvům výkonu.
Stabilizátor má vysokou rychlost testování skoků, má vysokou spolehlivost díky nedostatku spínacích schémat, poskytuje dobrou přesnost stabilizace.
Nepřítomnost mechanicky pohyblivých složek umožňuje provoz stabilizátorů ferroresonantů při nízkých teplotách.
Hlavní nevýhody jsou:
- nižší účiník;
- významné nelineární zkreslení výstupního proudu, které může vést k narušení fungování řady domácích spotřebičů, například zkreslení barevného televizního obrazu a špatné vymazání starých záznamů pomocí magnetofonu;
- nestabilita funkce s odchylkami frekvence vstupního napětí vyšší než 0, 5 Hz od jmenovité hodnoty, která se často vyskytuje, když je osada napájena z autonomní elektrárny.
Elektronické (triak, tyristor)
Takzvané elektronické stabilizátory konstrukčně opakují zařízení na elektromagnetických relé, ale polovodičové výrobky se používají pro postupné spínání vinutí autotransformátoru. Existuje několik možných variant takových elektronických obvodů, z nichž každý provádí automatické přepínání transformačního poměru. Stabilizátory jsou komerčně dostupné, ve kterých jsou funkce klíčových prvků stupňovitého řízení přiřazeny triakům a tyristorům.
Tyristor je polovodičová struktura se třemi pn-spoji, ve kterých se provádí hluboká pozitivní zpětná vazba. Jeho přítomnost poskytuje vysokou rychlost spínání při provozu v režimu klíče. Triak je tvořen dvěma tyristory s kombinovanými ovládacími elektrodami spojenými v protilehlém provedení, obr. 4. Vzhledem k možnosti, že proud prochází touto složkou ve dvou směrech, stabilizátory triak vykazují zvýšenou účinnost. To je odlišuje od tyristorových stabilizátorů.
Obecné výhody:
- zvýšený stabilizační faktor;
- vynikající potlačení poklesu napětí, impulsního šumu;
- dobré parametry hmotnosti a velikosti;
- vysoká spolehlivost při zavádění vysoce kvalitních základních prvků.
Navíc, v rychlosti, elektronické stabilizátory jsou znatelně lepší než jejich reléové elektromechanické protějšky, tj. provádět dobře přepětí.
Nevýhody:
- špatně přizpůsobené pro práci s reaktivním zatížením;
- vysoké náklady;
- složitost opravy.
Typy stabilizátorů napětí podle napěťové třídy
Průmysl vyrábí širokou škálu stabilizátorů.
Existují jednofázová a třífázová zařízení.
Z hlediska rozsahu výstupního napětí jsou elektronická zařízení pro jednofázové sítě navržena pro 220–240 V (je také populární přechodná gradace 230 V), k dispozici jsou stabilizátory ferroresonantů pro 110–120 V.
Vybavení domácnosti pro třífázové elektrické sítě poskytuje výstupní napětí 380 - 415 V, bez ohledu na řešení použitých obvodů a výstupní zátěžový proud.
Průmyslová zařízení mohou mít vyšší výstupní napětí: do 6 - 10 kV.
Známky pro výběr stabilizátoru
Seznam parametrů, podle kterých jsou zvoleny stabilizátory, musí zahrnovat:
- příkon nebo jmenovitý proud;
- výstupní napětí;
- typu sítě (jednofázové - třífázové).
Velká pomoc vám poskytne informace o stabilitě sítě, úrovni impulzního šumu v ní.
Při určování jmenovitého výkonu se sčítají kapacity všech spotřebitelů chráněné sítě. Pro odhad jmenovitého zatěžovacího výkonu se aktuální zatížitelnost vstupního automatu násobí 220 V.
Všechny ostatní věci, které jsou stejné, jsou vybrány jednofázové modely lineárních stabilizátorů s ohledem na to, že modulární konstrukce jsou vhodnější pro údržbu.
Vezměte v úvahu estetické parametry a počet výstupních zásuvek, obrázek 5.
Konečná volba by měla být provedena s ohledem na výrobce a místo výroby. Pro určení kvality vybavení jihovýchodní výroby, vyrobené bez kontroly od předních západních společností, má smysl studovat specializovaná fóra. Tento přístup nám umožňuje učinit adekvátní závěr o kvalitě zařízení.
Kromě technických parametrů musí být zohledněna i dostupnost služby.
Je třeba poznamenat, že v prodeji je velký výběr 220-voltových jednofázových a 380-voltových třífázových zařízení. Stabilizátory se širokým rozsahem nastavení a výstupního napětí jiných hodnot jsou často dodávány na vyžádání.
Závěr
Průmysl vyrábí širokou škálu stabilizátorů napětí v domácnosti, což umožňuje výběr konkrétního modelu zařízení s přihlédnutím ke konkrétní aplikaci.
Masivní povaha trhu stabilizátorů je dána velkým počtem výrobních podniků, které na něm působí a nabízejí své produkty prostřednictvím partnerské sítě. Před nákupem byste proto měli provést pečlivý výběr kritérií z více kritérií.