Jednostka zwana „trójfazowym stabilizatorem napięcia” to złożone urządzenie elektroniczne, które pozwala utrzymać moc wyjściową na odpowiednim poziomie. Zapotrzebowanie na te produkty jest spowodowane niestabilnością zasilacza 380 V, którego wahania czasami osiągają niebezpieczne wartości. Podczas instalowania stabilizatorów można zabezpieczyć podłączone do niego urządzenia przemysłowe i domowe, które często zawodzą ze względu na napięcie przekraczające wartości graniczne.
Cechy konstrukcyjne
Ze względu na swoją konstrukcję trójfazowy stabilizator to trzy jednofazowe moduły jednofazowe ze wspólnym obwodem sterowania i monitorowania. Znane są dwie wersje takich urządzeń:
- W pierwszym przypadku jest to pojedyncza konstrukcja, która obejmuje trzy niezależne obwody stabilizacyjne.
- Druga opcja to trzy identyczne stabilizatory jednofazowe, połączone zgodnie ze schematem „gwiazdy” i umieszczone w formie modułów w pojedynczej szafie.
Pierwsza wersja służy do obsługi odbiorców o niskiej mocy i jest stosunkowo tania. Ale musisz za to zapłacić poważnymi problemami, które są możliwe podczas jego działania. Jeśli jeden z 3 schematów zawiedzie, cała struktura musi zostać naprawiona lub całkowicie zaktualizowana. Druga modyfikacja (w postaci stojaka z niezależnymi modułami) charakteryzuje się zwiększoną funkcjonalnością, która pozwala nie przerywać zasilania w przypadku awarii jednej z linii fazowych. W takim przypadku napięcie jest przykładane bezpośrednio na wyjście, omijając moduł problemowy.
Cechą łączenia dowolnych modyfikacji jest oddzielne zasilanie fazowe do każdego z przetworników, a ich zerowe działanie pozostaje wspólne. Ponadto obudowy tych urządzeń są koniecznie podłączone do obwodu uziemiającego dostępnego w obiekcie przemysłowym.
Obwód sterowania i monitorowania stabilizatorów napięcia 380 V działa zgodnie ze specjalnym algorytmem, który pozwala nie tylko regulować napięcie wyjściowe, ale także wyłączać urządzenie w następujących przypadkach awaryjnych:
- wartość napięcia jednej z faz poniżej lub powyżej poziomu krytycznego;
- temperatura elementów regulacyjnych modułów konwertera przekracza ustalony próg;
- wykryto silną nierównowagę fazową we wzorcu zużycia.
Nierównowaga fazowa jest charakterystyczna dla trybu pracy z nierównomiernym obciążeniem, kiedy wartości napięcia fazowego są przesunięte do zera neutralnego transformatora.
Jako element ochronny, odłączający ładunek w sytuacji awaryjnej, zastosowano 4-biegunowy wyłącznik automatyczny wbudowany w jednostkę. Trójfazowy stabilizator został zaprojektowany zewnętrznie jako pionowo zamontowana konstrukcja podłogi. Oprócz elementów sterujących na panelu przednim wyświetlane są wskaźniki napięcia wykonane w postaci woltomierzy wskaźnikowych lub nowoczesnych wskaźników cyfrowych.
Zasada pracy i zakres
Celem każdego stabilizatora jest utrzymanie napięcia wyjściowego na danym poziomie. Aby zrozumieć zasadę jego działania, musisz najpierw zapoznać się z następującymi funkcjami urządzenia wewnętrznego:
- podstawą większości stabilizatorów jest transformator-transformator z regulowaną liczbą zwojów na wyjściu, umożliwiającą zmianę napięcia na nich w jednym lub drugim kierunku;
- tak długo, jak odczyty wejściowe odpowiadają wartości nominalnej, normalne 220 woltów pobierane jest z uzwojenia wyjściowego;
- jeżeli napięcie wejściowe zmieniło się w górę lub w dół, sterownik wbudowany w stabilizator przetwarza różnicę i przekazuje sygnał sterujący do specjalnego mechanizmu silnikowego;
- ten ostatni przesuwa silnik do usuwania napięcia w pożądanym kierunku, regulując napięcie wyjściowe, aż osiągnie wartość nominalną.
Wśród modeli urządzeń stabilizujących produkowanych przez przemysł wyróżnia się modele z płynną i stopniową regulacją.
Zakres stabilizatorów trójfazowych jest dość szeroki. Są instalowane w obwodach zasilających nie tylko w produkcji, ale także w domu, głównie w domach prywatnych i podmiejskich. Urządzenia stabilizujące na potrzeby domowe z reguły charakteryzują się wskaźnikiem niskiej mocy, ograniczonym do 30-50 kW. Jednostki bardziej energochłonne (do 100 kW) są często instalowane w urzędach miejskich, na wsi podmiejskich, a także w małych przedsiębiorstwach.
W przypadku letniej rezydencji wystarczy urządzenie gwarantujące uzyskanie mocy wyjściowej do 50–70 kW. Wzory przemysłowe stabilizatorów o deklarowanej mocy powyżej 100 kW są instalowane w sklepach fabryk, instytucjach medycznych, a także w miejscach wystawowych i centrach handlowych. Urządzenia izolowane od napięcia pracujące w warunkach wysokiej wilgotności są poszukiwane w specjalistycznych placówkach medycznych, laboratoriach i ośrodkach badawczych.
Rodzaje stabilizatorów trójfazowych
Przemysł rozpoczął produkcję wielu modyfikacji stabilizatorów przeznaczonych do pracy w sieciach trójfazowych. Lista głównych rodzajów takich jednostek:
- przekaźniki i tyrystory;
- stabilizatory elektromechaniczne;
- modele ferrorezonansowe i inwertorowe;
- urządzenia hybrydowe.
Każda z tych pozycji wymaga osobnego rozpatrzenia.
Próbki przekaźnika i tyrystora
W urządzeniach przekaźnikowych przekaźniki elektromagnetyczne służą do przełączania zwojów cewki wyjściowej wbudowanego transformatora. Systemy tej klasy wyróżniają się wystarczającą prędkością i są wygodne w obsłudze i konserwacji. Jednak ze względu na mechaniczny charakter przełączania nie są one wystarczająco trwałe (zasoby odpowiedzi przekaźnika są ograniczone). Jednocześnie dokładność regulacji wskaźników wyjściowych dla przekaźników jest niewystarczająca do praktycznych potrzeb.
Urządzenia tyrystorowe nie zawierają styków mechanicznych, ponieważ ich obwód przełączający oparty jest na urządzeniach półprzewodnikowych. Z tego powodu wskaźniki niezawodności i trwałości stabilizatora gwałtownie rosną, a zasoby są prawie nieograniczone. Dzięki usprawnionej produkcji nowoczesnych komponentów elektronicznych koszt takiego urządzenia jest niski.
Modele elektromechaniczne
W tego typu urządzeniach napięcie wyjściowe jest regulowane przez ruch mechaniczny szczotek odbierających prąd, który jest częścią wbudowanego serwonapędu. To tłumaczy niską szybkość regulacji parametru wyjściowego, nieprzekraczającą 15 woltów na sekundę. Inne wady tych urządzeń to:
- nadmierny hałas;
- silne iskrzenie podczas pracy;
- niska bezwładność (urządzenie nie ma czasu na reagowanie na nagłe zmiany napięcia wejściowego).
Pozytywną jakością urządzeń elektromechanicznych jest wysoka dokładność ustawiania wskaźników wyjściowych (napięcie i moc).
Stabilizatory ferrorezonansowe
Ten typ urządzenia stabilizującego przypomina konwencjonalne modele transformatorów, w których obwód magnetyczny ma wyraźną asymetrię. Różni się to od standardowych konstrukcji o nieliniowych właściwościach magnetycznych. Istotną wadą tych jednostek jest ich niska wydajność energetyczna.Ponadto, jeśli konieczne jest kontrolowanie dużych obciążeń prądowych, uzyskuje się cewkę liniową o znacznych rozmiarach.
Aby zmniejszyć rozmiar i wagę urządzenia, wprowadza się do niego kondensator, dzięki czemu obwód magnetyczny uzyskuje właściwości rezonansowe. Stąd nazwa tego urządzenia to regulator ferrorezonansowy. Dzisiaj ten rodzaj stabilizatorów (podobnie jak jego elektromechaniczny odpowiednik) jest używany tylko w szczególnych przypadkach. W warunkach domowych zostały one zastąpione nowoczesnymi urządzeniami elektronicznymi zwanymi falownikami.
Falowniki
Modele falowników są zbudowane zgodnie ze złożonym układem elektronicznym, który obejmuje kilka etapów konwersji napięcia wejściowego. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie prawie idealnego regulatora, który pozwala utrzymać poziom wyjściowy z dokładnością nieosiągalną dla innych stabilizatorów. Zakres dopuszczalnych oscylacji wejściowych jest rozszerzony, a prędkość sterowania jest ograniczona tylko prędkością kluczowych elementów wyjściowych (tranzystorów wysokiej częstotliwości). Jedyną wadą komponentów elektronicznych jest ich wysoki koszt.
Urządzenia hybrydowe
Tego typu urządzenia stabilizujące pojawiły się na rynku stosunkowo niedawno (w 2012 r.). Podstawą jego konstrukcji jest regulator mechaniczny, który zawiera dwa przetworniki przekaźnikowe. W trybie normalnym działa tylko urządzenie elektromechaniczne, a dodatkowe węzły wchodzą w życie, gdy moduł główny nie jest w stanie poradzić sobie z jego funkcjami.
Niemożność utrzymania optymalnego poziomu na wyjściu zwykle objawia się zbyt niskim lub zbyt wysokim napięciem wejściowym, ograniczonym przez zakres od 144 do 256 woltów. Jeśli wartość ta jest mniejsza niż 144 lub wyższa niż 256 woltów, zaczyna działać drugi stopień stabilizacji zamontowany na przekaźniku elektronicznym. Maksymalny zakres regulacji wynosi od 105 do 280 woltów.
