La unidad llamada "estabilizador de voltaje trifásico" es un dispositivo electrónico complejo que le permite mantener la potencia de salida en el nivel correcto. La necesidad de estos productos se debe a la inestabilidad de la fuente de alimentación de 380 V, cuyas fluctuaciones a veces alcanzan valores peligrosos. Al instalar estabilizadores, es posible proteger los equipos industriales y domésticos conectados a él, que a menudo fallan debido a que el voltaje excede los valores límite.
Caracteristicas de diseño
Por su diseño, un estabilizador trifásico es tres módulos monofásicos monofásicos con un circuito de control y monitoreo común. Se conocen dos versiones de tales dispositivos:
- En el primer caso, este es un diseño único, que incluye tres circuitos de estabilización independientes.
- La segunda opción son tres estabilizadores monofásicos idénticos, conectados de acuerdo con el esquema "estrella" y colocados en forma de módulos en un solo rack.
La primera versión se utiliza para servir a los consumidores de baja potencia y es relativamente barata. Pero debe pagarlo con problemas serios que son posibles durante su funcionamiento. Si uno de los 3 esquemas falla, toda la estructura debe repararse o actualizarse por completo. La segunda modificación (en forma de bastidor con módulos independientes) se caracteriza por una mayor funcionalidad, que permite no interrumpir la fuente de alimentación en caso de falla de una de las líneas de fase. En este caso, el voltaje se aplica a la salida directamente, sin pasar por el módulo del problema.
Una característica de conectar cualquier modificación es un suministro de fase separada para cada uno de los convertidores, mientras que su cero de funcionamiento sigue siendo común. Además, los gabinetes de estos dispositivos están necesariamente conectados al circuito de puesta a tierra disponible en la instalación industrial.
El circuito de control y monitoreo de estabilizadores de voltaje de 380 V funciona de acuerdo con un algoritmo especial que permite no solo ajustar el valor del voltaje de salida, sino también apagar el dispositivo en los siguientes casos de emergencia:
- el valor de voltaje de una de las fases por debajo o por encima del nivel crítico;
- la temperatura de los elementos de ajuste de los módulos convertidores excede un umbral predeterminado;
- Se detectó un fuerte desequilibrio de fase en el patrón de consumo.
Un desequilibrio de fase es característico de un modo de funcionamiento con una carga desigual, cuando los valores de voltaje de fase se desplazan hacia el cero del neutro del transformador.
Como elemento protector, desconectando la carga en una emergencia, se utiliza un interruptor automático de 4 polos integrado en la unidad. El estabilizador trifásico está diseñado externamente como una estructura de piso montada verticalmente. Además de los controles, los indicadores de voltaje se muestran en su panel frontal, hechos en forma de voltímetros de puntero o indicadores digitales modernos.
Principio de trabajo y alcance
El propósito de cualquier estabilizador es mantener el voltaje de salida en un nivel dado. Para comprender el principio de su funcionamiento, primero debe familiarizarse con las siguientes características del dispositivo interno:
- La base de la mayoría de los estabilizadores es un transformador-transformador con un número ajustable de vueltas en la salida, lo que le permite cambiar el voltaje en ellos en una dirección u otra;
- siempre y cuando las lecturas de entrada correspondan a las nominales, se toman 220 voltios normales del devanado de salida;
- si el voltaje de entrada ha cambiado hacia arriba o hacia abajo, el controlador integrado en el estabilizador procesa la diferencia y proporciona una señal de control a un mecanismo de motor especial;
- este último mueve el motor del separador de voltaje en la dirección deseada, ajustando el voltaje de salida hasta que alcanza su valor nominal.
Entre los modelos de dispositivos estabilizadores producidos por la industria, se distinguen los modelos con ajuste suave y escalonado.
El alcance de los estabilizadores trifásicos es bastante amplio. Se instalan en circuitos de suministro de energía no solo en producción, sino también en el hogar, principalmente en hogares privados y suburbanos. Los dispositivos estabilizadores para las necesidades domésticas, por regla general, se caracterizan por un indicador de baja potencia, limitado a 30-50 kW. Las unidades más intensivas en energía (hasta 100 kW) a menudo se instalan en oficinas de la ciudad, en pueblos suburbanos, así como en pequeñas empresas.
Para una residencia de verano personal, un dispositivo que garantiza obtener una potencia de salida de hasta 50-70 kW es suficiente. Los diseños industriales de estabilizadores con una potencia declarada de más de 100 kW se instalan en las tiendas de las fábricas, en las instituciones médicas, así como en las salas de exposiciones y en los centros comerciales. Se requieren dispositivos aislados de voltaje que operen en condiciones de alta humedad en instalaciones médicas especializadas, laboratorios y centros de investigación.
Tipos de estabilizadores trifásicos
La industria ha lanzado la producción de una gran cantidad de modificaciones de estabilizadores diseñados para operar en redes trifásicas. La lista de los principales tipos de tales unidades:
- dispositivos de relé y tiristores;
- estabilizadores electromecánicos;
- modelos ferroresonantes e inversores;
- Electrodomésticos híbridos.
Cada una de estas posiciones necesita una consideración por separado.
Relé y muestras de tiristores
En los dispositivos de relé, los relés electromagnéticos se utilizan para cambiar las vueltas de la bobina de salida del transformador incorporado. Los sistemas de esta clase se distinguen por la velocidad suficiente y son convenientes en operación y mantenimiento. Sin embargo, debido a la naturaleza mecánica de la conmutación, no son lo suficientemente duraderos (el recurso de respuesta del relé es limitado). Al mismo tiempo, la precisión del ajuste de los indicadores de salida para las unidades de relé es insuficiente para las necesidades prácticas.
Los dispositivos de tiristores no contienen contactos mecánicos, ya que su circuito de conmutación se basa en dispositivos semiconductores. Debido a esto, los indicadores de fiabilidad y durabilidad del estabilizador aumentan considerablemente, y el recurso es casi ilimitado. Gracias a la producción simplificada de componentes electrónicos modernos, el costo de dicho dispositivo es bajo.
Modelos electromecánicos
En unidades de este tipo, el voltaje de salida se ajusta mediante el movimiento mecánico de los cepillos del colector de corriente, que es parte del servoaccionamiento incorporado. Esto explica la baja tasa de regulación del parámetro de salida, que no excede los 15 voltios por segundo. Otras desventajas de estos dispositivos incluyen:
- ruido excesivo;
- fuertes chispas durante el trabajo;
- baja inercia (el dispositivo no tiene tiempo para responder a cambios repentinos en el voltaje de entrada).
Una calidad positiva de los dispositivos electromecánicos es la alta precisión de la configuración de los indicadores de salida (voltaje y potencia).
Estabilizadores ferroresonantes
Este tipo de dispositivo estabilizador se asemeja a los modelos de transformadores convencionales, en los que el circuito magnético tiene una asimetría pronunciada. Esto difiere de los diseños estándar con características magnéticas no lineales. Un inconveniente significativo de estas unidades es su baja eficiencia energética.Además, si es necesario controlar grandes cargas de corriente, el inductor lineal se obtiene de un tamaño significativo.
Para reducir el tamaño y el peso del dispositivo, se introduce un condensador, debido al cual el circuito magnético adquiere propiedades resonantes. Por lo tanto, el nombre de esta unidad es un regulador ferroresonante. Hoy en día, este tipo de estabilizadores (así como su contraparte electromecánica) se usa solo en casos especiales. En condiciones domésticas, fueron reemplazados por dispositivos electrónicos modernos llamados inversores.
Inversores
Los modelos de inversor se construyen de acuerdo con un circuito electrónico complejo que incluye varias etapas de conversión de voltaje de entrada. Gracias a esto, es posible obtener un regulador casi perfecto, que permite mantener el nivel de salida con precisión inalcanzable para otros estabilizadores. El rango de oscilaciones de entrada permitidas se amplía, y la velocidad de control está limitada solo por la velocidad de los elementos clave de salida (transistores de alta frecuencia). El único inconveniente de los componentes electrónicos es su alto costo.
Dispositivos híbridos
Este tipo de dispositivos estabilizadores apareció en el mercado relativamente recientemente (en 2012). La base de su diseño es un regulador mecánico, que incluye dos convertidores de tipo relé. En el modo normal, solo funciona el dispositivo electromecánico, y los nodos adicionales entran en vigencia cuando el módulo principal ya no puede hacer frente a sus funciones.
La incapacidad para mantener el nivel óptimo en la salida generalmente se manifiesta con voltajes de entrada demasiado bajos o demasiado altos, limitados por un rango de 144 a 256 voltios. Si este valor es inferior a 144 o superior a 256 voltios, la segunda etapa de estabilización, montada en un relé electrónico, comienza a funcionar. El rango de ajuste máximo es de 105 a 280 voltios.
