Яндекс.Метрика Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторов | Клуб ремонта

Внедрение технологии микропроцессорных микросхем и силовых электронных устройств в конструкцию интеллектуальных стабилизаторов переменного напряжения (или автоматических регуляторов напряжения (AVR)) позволило получить высококачественное, стабильное электроснабжение в случае значительного и продолжительного отклонения напряжения в сети.

В отличие от традиционных стабилизаторов напряжения релейного типа, современные инновационные стабилизаторы используют высокопроизводительные цифровые схемы управления и твердотельные схемы управления, которые исключают регулировку потенциометров и позволяют пользователю устанавливать требуемое напряжение с помощью клавиатуры, с возможностью запуска и остановки выхода.

Это также позволило сделать время срабатывания или реакцию стабилизаторов очень низкой, обычно менее нескольких миллисекунд, кроме того, это можно регулировать с помощью переменных настроек. В настоящее время стабилизаторы стали оптимальным решением по питанию для многих электронных приборов, чувствительных к колебаниям напряжения, и они нашли применение во многих устройствах, таких как станки с ЧПУ, кондиционеры, телевизоры, медицинское оборудование, компьютеры, телекоммуникационное оборудование и так далее.

Что такое стабилизатор напряжения?

Это электрический прибор, который предназначен для подачи постоянного напряжения на нагрузку на его выходных клеммах независимо от изменений входного или входящего напряжения питания. Он защищает оборудование или машину от повышенного напряжения, пониженного напряжения и других скачков напряжения.

Его также называют автоматическим регулятором напряжения (AVR). Стабилизаторы напряжения предпочтительны для дорогостоящего и ценного электрооборудования, чтобы защитить его от вредного низкого напряжения. Некоторые из этих устройств — кондиционеры, офсетные печатные машины, лабораторное оборудование, промышленные машины и медицинское оборудование.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения перед подачей его на нагрузку (или оборудование, чувствительное к колебаниям напряжения). Выходное напряжение стабилизатора будет оставаться в диапазоне 220В или 230В в случае однофазного питания и 380В или 400В в случае трехфазного питания, в пределах заданного диапазона колебаний входного напряжения. Это регулирование осуществляется с помощью операций buck и boost, выполняемых внутренней схемой.

На современном рынке представлено огромное количество автоматических регуляторов напряжения. Они могут быть однофазными или трехфазными, в зависимости от типа применения и необходимой мощности (кВА). Трехфазные стабилизаторы выпускаются в двух вариантах: модели для сбалансированной нагрузки и модели для несбалансированной нагрузки.

Они выпускаются либо в виде отдельных блоков для приборов, либо в виде большого стабилизатора для всей техники в определенном месте, скажем, в доме. Кроме того, стабилизаторы могут быть как аналогового, так и цифрового типа.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизатор

К распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным управлением или переключаемые стабилизаторы, автоматические стабилизаторы релейного типа, твердотельные или статические стабилизаторы, а также стабилизаторы с сервоприводом. В дополнение к функции стабилизации большинство стабилизаторов имеют дополнительные функции, такие как вход.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения?

Как правило, каждое электрическое оборудование или устройство рассчитано на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности, рабочий диапазон оборудования ограничивается определенными значениями, например, некоторые приборы могут выдерживать ± 10 процентов от номинального напряжения, в то время как другие ± 5 процентов или меньше.

Колебания напряжения (повышение или понижение величины номинального напряжения) довольно распространены во многих районах, особенно на конечных линиях. Наиболее распространенными причинами колебаний напряжения являются освещение, электрические неисправности, неисправная проводка и периодическое выключение устройства. Эти колебания приводят к повреждению электрооборудования или приборов.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовнапряжение

Длительное превышение напряжения приводит к

  • Постоянному повреждению оборудования
  • Повреждение изоляции обмоток
  • Нежелательные перебои в работе нагрузки
  • Увеличение потерь в кабелях и связанном с ними оборудовании
  • Снижение срока службы оборудования

Длительное пребывание под напряжением приводит к

  • Нарушение функционирования оборудования
  • Более длительные периоды работы (как в случае с резистивными нагревателями)
  • Снижение производительности оборудования
  • Потребление больших токов, что в дальнейшем приводит к перегреву
  • Ошибки вычислений
  • Снижение скорости вращения двигателей

Таким образом, стабильность и точность напряжения определяют правильную работу оборудования. Поэтому стабилизаторы напряжения гарантируют, что колебания напряжения на входящем источнике питания не повлияют на нагрузку или электроприборы.

Как работает стабилизатор напряжения?

Основной принцип работы стабилизатора напряжения для выполнения операций Buck и Boost

В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения от перепадов напряжения осуществляется с помощью двух основных операций, а именно операций boost и buck. Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем. В условиях пониженного напряжения режим форсирования повышает напряжение до номинального уровня, а режим усиления понижает уровень напряжения в условиях повышенного напряжения.

Концепция стабилизации заключается в добавлении или вычитании напряжения в сети и из сети. Для выполнения такой задачи стабилизатор использует трансформатор, который подключается в различных конфигурациях к переключающим реле. Некоторые стабилизаторы используют трансформатор с отводами на обмотке для обеспечения различных коррекций напряжения, в то время как сервостабилизаторы используют автотрансформатор для широкого диапазона коррекции.

Чтобы понять эту концепцию, давайте рассмотрим простой понижающий трансформатор 230.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизаторов напряжения

На рисунке выше показана конфигурация форсирования, в которой полярность вторичной обмотки ориентирована таким образом, что ее напряжение непосредственно добавляется к первичному напряжению. Поэтому в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то трансформатор с переключением или автотрансформатор) переключается с помощью реле или твердотельных переключателей таким образом, что к входному напряжению добавляются дополнительные вольты.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовповышающего трансформатора

На рисунке выше трансформатор подключен в конфигурации bucking, где полярность вторичной обмотки ориентирована таким образом, что ее напряжение вычитается из напряжения первичной обмотки. Схема переключения переводит подключение к нагрузке в эту конфигурацию во время превышения напряжения.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовповышающего трансформатора

На рисунке выше показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, который использует два реле для обеспечения постоянного питания переменным током нагрузки в условиях перенапряжения и пониженного напряжения. Переключая реле, можно выполнять операции «buck» и «boost» для двух определенных колебаний напряжения (одно — пониженное напряжение, например, 195 В, а другое — повышенное напряжение, например, 245 В).

В случае стабилизаторов типа ответвительного трансформатора, различные ответвления переключаются в зависимости от требуемой величины повышающего или понижающего напряжения. Но в случае стабилизаторов типа автотрансформатора используются двигатели (серводвигатель) вместе со скользящим контактом для получения повышающего или понижающего напряжения от автотрансформатора, так как он содержит только одну обмотку.

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения стали неотъемлемой частью многих электроприборов в быту, промышленности и коммерческих системах. Ранее для повышения или понижения входящего напряжения использовались ручные или переключаемые стабилизаторы напряжения, чтобы обеспечить выходное напряжение в желаемом диапазоне. Такие стабилизаторы строятся с электромеханическими реле в качестве коммутирующих устройств.

В дальнейшем дополнительные электронные схемы автоматизировали процесс стабилизации, что привело к появлению автоматических стабилизаторов напряжения с РПН. Еще один популярный тип стабилизаторов напряжения — сервостабилизаторы, в которых коррекция напряжения осуществляется непрерывно без какого-либо переключателя. Рассмотрим три основных типа стабилизаторов напряжения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа

В этом типе стабилизаторов напряжения регулирование напряжения осуществляется путем переключения реле таким образом, чтобы подключить одно из нескольких ответвлений трансформатора к нагрузке (как в способе, рассмотренном выше), будь то форсирование или букинг. На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.

Кроме трансформатора (который может быть тороидальным или трансформатором с железным сердечником и отводами на его вторичной обмотке), он имеет электронную схему и набор реле. Электронная схема включает в себя выпрямительную цепь, операционный усилитель, микроконтроллер и другие мелкие компоненты.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизатор

Электронная схема сравнивает выходное напряжение с опорным значением, которое обеспечивается встроенным источником опорного напряжения. При повышении или понижении напряжения выше опорного значения схема управления переключает соответствующее реле для подключения нужного наводки к выходу.

  Препарат тестостерон пропионат. Особенности и курс приема препарата

Эти стабилизаторы обычно изменяют напряжение при колебаниях входного напряжения от ±от 15 процентов до ±6 процентов с точностью выходного напряжения от ±от 5 до ±10 процентов. Этот тип стабилизаторов наиболее популярен в бытовых, коммерческих и промышленных приборах с низким номиналом, поскольку они имеют небольшой вес и низкую стоимость. Однако они имеют ряд недостатков, таких как низкая скорость коррекции напряжения, меньшая долговечность, меньшая надежность, прерывание цепи питания во время регулирования и неспособность выдерживать высокие скачки напряжения.

Сервоуправляемые стабилизаторы напряжения

Их называют просто сервостабилизаторами (работают на сервомеханизме, который также известен как отрицательная обратная связь), и, как следует из названия, для коррекции напряжения используется серводвигатель. Они в основном используются для обеспечения высокой точности выходного напряжения, обычно ±1 процент при изменении входного напряжения до ± 50 процентов. На рисунке ниже показана внутренняя схема сервостабилизатора, который включает в себя серводвигатель, автотрансформатор, повышающий трансформатор, драйвер двигателя и схему управления в качестве основных компонентов.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовнапряжение

В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки повышающего трансформатора подключен к фиксированному отводу автотрансформатора, а другой конец подключен к подвижному рычагу, который управляется серводвигателем. Вторичная обмотка повышающего трансформатора подключается последовательно с входящим питанием, которое является ничем иным, как выходом стабилизатора.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизатор напряжения

Электронная схема управления определяет падение и повышение напряжения, сравнивая входное напряжение со встроенным источником опорного напряжения. Когда схема обнаруживает ошибку, она приводит в действие двигатель, который, в свою очередь, перемещает рычаг на автотрансформаторе. Это может питать первичную обмотку повышающего трансформатора, так что напряжение на вторичной обмотке должно быть желаемым выходным напряжением. Большинство сервостабилизаторов используют встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления для достижения интеллектуального управления.

Эти стабилизаторы могут быть однофазными, трехфазными сбалансированного типа или трехфазными несимметричными. В однофазном типе серводвигатель, соединенный с переменным трансформатором, обеспечивает коррекцию напряжения. В случае трехфазного сбалансированного типа, серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами таким образом, что стабилизированный выход обеспечивается во время колебаний путем регулировки выхода трансформаторов. В несбалансированном типе сервостабилизаторов три независимых серводвигателя соединены с тремя автотрансформаторами и имеют три отдельные схемы управления.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизаторов напряжения

Существуют различные преимущества использования сервостабилизаторов по сравнению со стабилизаторами релейного типа. Среди них — более высокая скорость коррекции, высокая точность стабилизированного выхода, способность выдерживать пусковые токи и высокая надежность. Однако они требуют периодического технического обслуживания из-за наличия двигателей.

Статические стабилизаторы напряжения

Как следует из названия, статический стабилизатор напряжения не имеет движущихся частей, как серводвигатель в случае сервостабилизаторов. В нем используется схема силового электронного преобразователя для достижения регулирования напряжения, а не вариатор в случае обычных стабилизаторов. С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и отличного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ±1 процент.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизатор

По сути, он состоит из повышающего трансформатора, IGBT-преобразователя мощности (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или DSP-контроллера. Управляемый микропроцессором IGBT-преобразователь генерирует соответствующее напряжение с помощью метода широтно-импульсной модуляции, и это напряжение подается на первичную обмотку повышающего трансформатора. IGBT-преобразователь вырабатывает напряжение таким образом, что оно может быть синфазным или 180 градусов вне фазы входящего сетевого напряжения, чтобы выполнять сложение и вычитание напряжений во время колебаний.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовстабилизатор

Когда микропроцессор обнаруживает провал напряжения, он посылает ШИМ-импульсы на IGBT-преобразователь таким образом, что он генерирует напряжение, равное величине отклонения от номинального значения. Этот выход находится в фазе с входящим питанием и подается на первичную обмотку повышающего трансформатора. Поскольку вторичная обмотка подключена к входящей линии, наведенное напряжение будет добавлено к входящему питанию, и это скорректированное напряжение подается на нагрузку.

Аналогично, повышение напряжения заставляет микропроцессорную схему посылать ШИМ-импульсы таким образом, что преобразователь выдает отклоненное напряжение, которое на 180 градусов расходится с фазой входящего напряжения. Это напряжение на вторичной обмотке повышающего трансформатора вычитается из входного напряжения, таким образом, выполняется операция понижения напряжения.

Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением и сервоуправлением благодаря целому ряду преимуществ, таких как компактные размеры, очень высокая скорость коррекции, превосходное регулирование напряжения, отсутствие необходимости в обслуживании из-за отсутствия движущихся частей, высокая эффективность и высокая надежность.

Разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения

Здесь возникает важный, но непонятный вопрос: в чем именно разница между стабилизатором и регулятором?? Ну.. Оба выполняют одно и то же действие, которое заключается в стабилизации напряжения, но основное различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения заключается в следующем:

Стабилизатор напряжения: Это устройство или схема, которая предназначена для обеспечения постоянного напряжения на выходе без изменения входящего напряжения.

Регулятор напряжения: Это устройство или схема, которая предназначена для подачи постоянного напряжения на выход без изменений в токе нагрузки.

Как выбрать стабилизатор напряжения правильного размера?

Прежде чем купить стабилизатор напряжения для электроприбора, необходимо учесть несколько факторов. Эти факторы включают мощность, требуемую прибором, уровень колебаний напряжения, наблюдаемых в зоне установки, тип прибора, тип стабилизатора, рабочий диапазон стабилизатора (в котором стабилизатор выдает правильное напряжение), перенапряжение. Здесь мы приводим основные шаги, которые необходимо учитывать перед покупкой стабилизатора для вашего применения.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторовработать
  • Проверьте номинальную мощность аппарата, который вы собираетесь использовать со стабилизатором, изучив данные заводской таблички (вот примеры: табличка трансформатора, табличка MCB, табличка конденсатора и т.д.) или из руководства пользователя устройства.
  • Поскольку стабилизаторы рассчитаны в кВА (так же, как и трансформаторы, рассчитанные в кВА, а не в кВт), можно также рассчитать мощность, просто умножив напряжение прибора на максимальный номинальный ток.
  • Рекомендуется добавить запас прочности к номиналу стабилизатора, обычно 20-25 процентов. Это может быть полезно для будущих планов по добавлению дополнительных устройств на выходе стабилизатора.
  • Если прибор рассчитан в ваттах, учитывайте коэффициент мощности при расчете мощности стабилизатора в кВА. Напротив, если стабилизаторы рассчитаны в кВт, а не в кВА, умножьте коэффициент мощности на произведение напряжения и тока.

ниже приведен пример, как выбрать стабилизатор напряжения соответствующего размера для вашего электроприбора(ов)

Предположим, что мощность электроприбора (кондиционера или холодильника) составляет 1 кВА. Следовательно, безопасный запас в 20 процентов составляет 200 ватт. Добавив эти ватты к фактическому номиналу, мы получим мощность 1200 ВА. Таким образом, 1.2 кВА или 1200 ВА стабилизатор предпочтительнее для прибора. Для домашних нужд предпочтительны стабилизаторы мощностью от 200 ВА до 10 кВА. А для коммерческих и промышленных применений используются однофазные и трехфазные стабилизаторы большого номинала.

Надеемся, что представленная информация будет информативной и полезной для читателя. Мы хотим, чтобы читатели высказали свое мнение по данной теме и ответили на этот простой вопрос — для чего нужен RS232.

от admin

Добавить комментарий