Для чого потрібні стабілізатори напруги?

Необхідність забезпечення постійною мережевою напругою обладнання викликала великий попит на використання стабілізаторів напруги як у промисловості, так і в інших сферах господарської діяльності. Використання стабілізаторів напруги дає змогу істотно скоротити витрати на ремонт обладнання і, звісно ж, продовжити термін його служби. Як відомо, підвищена напруга на 15-20% протягом тривалого проміжку часу може вдвічі скоротити термін служби промислового і побутового обладнання, а в деяких випадках навіть вивести його з ладу.

Стабілізатори напруги підтримують необхідне значення напруги на виході стабілізатора, тоді як на вході стабілізатора напруга заходить із суттєвими коливаннями. Є сенс встановлювати стабілізатор напруги за умови, що напруга в мережі значно відхиляється від номінального значення і може стати причиною аварійних і пожежонебезпечних ситуацій. Переважно стабілізатори напруги використовують у більшості побутових і промислових мережах енергозабезпечення з номінальними напругами 220В і 380В.

Підбирають стабілізатори напруги залежно від видового розмаїття використовуваного обладнання, яке використовується на окремих ділянках промислового об’єкта. При цьому враховується загальна потужність усього використовуваного обладнання на об’єкті. Наприклад, якщо сумарна потужність на об’єкті становить 10 кВт, то рекомендують встановлювати стабілізатор напруги із запасом за потужністю, а саме 15 кВт.

Таким чином, коли використовується стабілізатор напруги, його потужність має перевищувати сумарну потужність обладнання, що використовується на промисловому об’єкті, не менше ніж на 30%. Якщо це правило порушується, то за певних обставин стабілізатор напруги може перегрітися або взагалі вийти з ладу. Причинами такого виходу з ладу можуть стати, – зниження власної потужності стабілізатора, внаслідок істотного зниження вхідної напруги. На такі параметри варто зважати, якщо стабілізатор напруги використовується в системі промислового обладнання, і в цьому разі неважливо, постійно працює стабілізатор чи епізодично. Зазвичай динаміка зміни потужності стабілізатора під час його роботи в умовах зниженої напруги вказується в технічній документації на виріб. У разі, якщо в документації не вказана інформація про зміну потужності залежно від зміни напруги на вході, то фахівці промислового об’єкта завжди можуть самостійно розрахувати за спеціальними коефіцієнтами співвідношення напруг і потужностей.

Використовуючи однофазні стабілізатори напруги на промислових об’єктах, слід враховувати характер зовнішнього середовища, в якому буде використовуватися стабілізатор напруги, а також і споживачів напруги на цьому об’єкті. У разі, коли електрообладнання вимагає стабілізації напруги з високою точністю, рекомендується встановлювати тиристорний стабілізатор з плавною стабілізацією.

ЯКИЙ СТАБІЛІЗАТОР ВИБРАТИ?

Вибір стабілізатора – завдання не з легких. Перед тим як купувати стабілізатор напруги слід проконсультуватися з фахівцями. Самостійний вибір промислового обладнання вимагає досконалих знань і розумінь електроніки та електротехніки, а також орієнтування в представлених на ринку України імпортних і вітчизняних виробників стабілізаторів. Повністю довіряти інтуїції та порадам знайомих і продавцям товарів широкого вжитку не варто, оскільки ціна помилки у виборі може дорого коштувати.

Існує низка показників, які мають важливе значення під час вибору стабілізатора: діапазон вхідної напруги, точність стабілізації та швидкодія, відсутність спотворень у формі сигналу, високий ККД, оптимальне співвідношення ціна/якість.

Принцип роботи промислового стабілізатора напруги значно відрізняється від побутового стабілізатора. Промислові – призначені для енергопостачання промислового обладнання, виробничих систем і освітлення. При цьому вибір стабілізатора також залежить від параметрів мережі, так якщо мережа однофазна – то стабілізатор підбирають однофазний. Якщо мережа трифазна – то можна в таку мережу встановлювати три однофазні стабілізатори, однак якщо в такій мережі є хоча б один трифазний споживач, то в таку мережу необхідно встановлювати трифазний стабілізатор або додатково встановити пристрій контролю наявності фаз.

Для того щоб підрахувати необхідну потужність стабілізатора – необхідно провести низку підрахунків. Це і підрахунок повної потужності, яка використовується всіма електроприладами, і врахування високих пускових струмів електродвигунів, ну і, звісно ж, передбачити запас за потужністю. Для того щоб вирахувати цей запас потужності використовують коефіцієнт 1,2 – 1,25.

Під час вибору діапазону напруги стабілізатора необхідно врахувати, що в стабілізаторах напруги є два діапазони вхідної напруги: робочий і граничний. Таким чином, якщо напруга виходить за межі граничної на вході стабілізатора, він відключає всі електроприлади, а сам перебуває в режимі очікування і контролю за вхідною напругою, для того, щоб назад підключити всі електроприлади, коли напруга повернеться в робочий (граничний) діапазон.

Є також і інші важливі технічні та функціональні показники стабілізаторів, наприклад, перевантажувальна здатність, наявність захисту від перевантаження і короткого замикання, наявність системи контролю за вихідною напругою і можливість її зміни, наявність на вході і виході стабілізатора фільтрів імпульсних перешкод.

ТИПИ СТАБІЛІЗАТОРІВ НАПРУГИ.

Електромагнітні. Це найперші стабілізатори напруги. На даний час такі пристрої використовуються дуже рідко, оскільки мають масу недоліків. Електромагнітні стабілізатори напруги регулюють магнітні потоки в сердечнику трифазного трансформатора. Регулювання здійснюється завдяки зміні магнітної чутливості сердечника, що зі свого боку змінює чутливість контуру і коефіцієнт трансформації напруги. Тиристори/симістори в таких стабілізаторах напруги не використовуються як комутаційні елементи, що перемикають обмотки позитивної та негативної напівхвиль. Швидкість регулювання визначають такі показники: постійна часу трансформатора, швидкість системи підмагнічування, швидкість системи вимірювання. Інші важливі характеристики залежать від обраного сердечника.

Серед недоліків слід зазначити такі: – низький діапазон вхідної напруги; – недопущення перевантажень;

• спотворення синусоїди живильної напруги;
• великі габарити і вага;
• високий рівень шуму.

Попри це в таких стабілізаторах є й такі переваги: – широкий температурний діапазон; – відсутність механічних деталей, відповідно забезпечується висока зносостійкість; – висока точність стабілізації; – висока швидкодія.

Електромеханічні стабілізатори напруги. Це стабілізатори виконані за типом вольтдодавального трансформатора. Його вторинна обмотка послідовно з’єднана з мережею, а зміна вхідної напруги компенсується автотрансформатором із сервоприводом, який регулює напругу на первинній обмотці стабілізатора. Швидкість обробки зміни напруги в мережі визначають параметри його схеми струмоз’ємного елемента. Інші важливі параметри визначає вольтдодавальний трансформатор, через який і подається скомпенсована напруга.

За незначних недоліків (зношеність рухомих елементів, обмежена швидкість стабілізації) електромеханічні стабілізатори напруги мають багато переваг: висока швидкість реакції та точність стабілізації, плавна стабілізація, мають можливість працювати з нульовими навантаженнями, мають широкий діапазон стабілізації, найбільш пристосовані для роботи у важких умовах промислових підприємств.

Електронні. Принцип роботи електронних стабілізаторів напруги полягає в тому, що перемикання обмоток автотрансформатора здійснюють комутаційні елементи (тиристори або симистори). Для того щоб розширити діапазон вхідної напруги і діапазон потужностей у стабілізатор встановлюють той чи інший вольтдодавальний автотрансформатор. Від того, як працюють електронні ключі, і від кількості обмоток залежить швидкість роботи стабілізатора.

Переваги такого стабілізатора очевидні: висока точність стабілізації, висока швидкість реакції, широкий діапазон стабілізації, відсутність механічного зношування, безшумність роботи, а головне – невеликі габарити і вага. Однак є і низка недоліків: обмежена перевантажувальна здатність, що тягне за собою залежність потужності стабілізатора від пікового навантаження споживачів, велика кількість комутаційних елементів, які знижують загальну надійність стабілізатора, ступінчастий спосіб стабілізації.

Релейні. Комутаційними елементами в релейних стабілізаторах напруги є реле, за допомогою яких перемикаються обмотки автотрансформатора. Кількість обмоток і швидкість роботи реле визначають загальну швидкість стабілізації всього стабілізатора напруги. Інші важливі показники визначає сам автотрансформатор, через який подається скомпенсована напруга.

Переваги релейного трансформатора іноді компенсуються його недоліками. Наприклад, щоб зменшити знос реле, потужність стабілізатора обирається залежно від значення потужності навантаження. Однак релейний стабілізатор має високу точність стабілізації (що прямо пропорційно кількості ступенів і ключів), високу швидкість реакції, широкий температурний діапазон (обмежується тільки температурною характеристикою встановлюваних реле), широкий діапазон стабілізації. Досить непогано такі стабілізатори працюють і в умовах промислових об’єктів, тому що реле не чутливі до перешкод і форми живильної напруги і струму.

Серед недоліків також є: ступінчастий спосіб стабілізації, обмеження під час роботи в умовах низьких температур, велика кількість комутаційних елементів, що знижують загальну надійність системи, високий рівень шуму, а також те, що швидкість роботи стабілізатора обернено пропорційна його точності стабілізації.