Стабилизатор напряжения электромеханический принцип работы: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

Содержание

Электромеханические однофазные стабилизаторы напряжения: описание и принцип работы

Электромеханический стабилизатор напряжения (ЭМС) – устройство, которое необходимо иметь в каждом доме. Особенно он нужен там, где электроснабжение «страдает» провалами и всплесками уровня напряжения в сети. Современные электрические и электронные бытовые приборы чутко реагируют на малейшие изменения характеристик тока. ЭМС успешно справляется с этими недостатками электропитания.

Устройство ЭМС

Схема устройства и главные особенности

Главная особенность электромеханического стабилизатора – это регулировка входящего тока ползунковым контактором. Ползунок передвигается по поверхности катушки, тем самым меняя количество рабочих витков обмотки трансформатора. Токосъёмник приводится в движение шаговым электродвигателем.

Обмотка тороидального трансформатора покрыта изолированным проводом. На рабочем участке изоляция удалена. Шаговый электромотор поворачивает токосъёмник точно на определённый угол, заданный электросхемой прибора. Ниже приведены 2 электронные схемы ЭМС.

Схема с операционным усилителем

ЭМС с релейным электроприводом

Принцип действия и область применения

В основе устройства ЭМС положен принцип действия автотрансформатора. С его применением прибор достигает высокого уровня КПД. Приводом бегунка служит небольшой электродвигатель с редуктором. Скорость вращения ползунка составляет от 10 до 20 сек./об. Передвижением рычага управляет электронная схема. При изменении уровня напряжения в сети схема включает двигатель, и бегунок встаёт в такую позицию, при которой параметр тока восстанавливается до 220 в.

Важно! Электромеханические стабилизаторы пользуются особым спросом в тех местах, где районные сети электроснабжения, в силу несовершенного оснащения трансформаторных станций, не могут стабильно поддерживать стандартные параметры тока. Особенно эти недостатки сказываются в сельской местности. Через ЭМС подключают телевизоры, компьютеры и прочую чувствительную электронную и бытовую технику в домах индивидуальной застройки.

Плюсы и минусы

Устройство однофазных сервоприводных стабилизаторов напряжения обладает рядом достоинств, которые принесли большую популярность этому виду электрооборудования. Повышенный спрос на ЭМС стимулирует многих производителей изготавливать их различные модификации. Преимущества данной конструкции заключаются в следующем:

высокий КПД прибора;
погрешность точности стабилизации напряжения – 2%;
отсутствие искажений выходных параметров тока;
широкий диапазон стабилизации отклонений уровня входного напряжения;
тороидальная форма катушки трансформатора сводит до минимума поле рассеивания;
габариты и большая площадь сечения провода обмотки допускают высокий порог мощности нагрузки;
невысокая стоимость стабилизаторов.

Наряду с достоинствами, ЭМС имеет недостатки:

Замедленная реакция сервопривода на изменение напряжения входного тока. Всему виной – механический привод щёточного узла. Например, для сглаживания всплеска напряжения величиной 50 вольт прибору потребуется около 5 секунд. За это время чувствительная электроника может получить значительные повреждения.
Низкая износостойкость щёточного узла требует регулярной замены графитовых контакторов. Этот фактор не даёт конкурировать ЭМС с релейными и тиристорными аналогами.
Работа щёточного узла при определённом износе щёток может вызывать искрение внутри стабилизаторов. Поэтому применять его категорически нельзя в условиях высокой пожарной опасности.

Одно,- или двухфазные ЭМС

Электромеханические стабилизаторы в основном применяются для регулировки напряжения однофазного тока. Приборы используют в домашних условиях, офисах и там, где эксплуатируется электрооборудование, подключённое к бытовой электросети напряжением 220 вольт.

Двухфазные стабилизаторы устанавливают в тех помещениях, где нужно подключать мощных потребителей. Например, двухфазные ЭМС применяют для питания электросварочного оборудования, станков и прочих установок.

Основные характеристики прибора

Основной характеристикой электромеханических стабилизаторов является величина активной мощности. Мощность бытовой модели ЭМС колеблется в пределах 5-7 кВт. Есть более мощные аппараты, у которых этот показатель достигает 22 кВт.

Немаловажное значение имеет такой показатель, как диапазон стабилизации. Это величина напряжения между низким значением и наибольшим порогом напряжения, где прибор может осуществлять свою функцию. Наилучшие модели ЭМС работают в диапазоне от 130 до 280 вольт.

К следующим важным характеристикам относятся точность и скорость стабилизации. Лучший показатель точности – это отклонения в пределах 1,5-3%. Что касается скорости реакции, то показатель колеблется от 5 до 10 в/сек.

Устройство и основные узлы

В быту часто используют недорогие однофазные стабилизаторы. Наряду с ними, существуют более совершенные приборы, оснащённые цифровым дисплеем. Все модели имеют одно и то же принципиальное устройство. Конструкция ЭМС состоит из нескольких основных узлов:

автотрансформатор;
щёточный узел;
сервопривод;
блок электроники.

Автотрансформатор

Основное устройство стабилизатора занимает самое большое пространство внутри прибора. Его мощность может достигать нескольких десятков кВт. Автотрансформаторы не имеют раздельных первичных и вторичных обмоток. Они представляют собой тороидальные катушки изолированных проводов.

Щёточный узел

Токосъёмники имеют вид щёток, которые контактируют с оголёнными витками катушки автотрансформатора. Щеточный узел состоит из двух и более графитовых брусочков, в которые впаяны медные провода. Графит обладает высокой износостойкостью и способностью к скольжению, не создавая трения о витки катушки. Благодаря этому, щёточный узел стабилизатора может прослужить без замены щёток несколько лет. В мощных ЭМС токосъёмник сделан в виде графитовых роликов.

Обратите внимание! Графитовые элементы обладают низким сопротивлением. Несмотря на это, щётки часто перегреваются, что ведёт к быстрому их износу.

Чтобы щётки равномерно изнашивались, не создавая перепадов рельефа контактной поверхности, их делают в виде колёсиков. Оголённые витки трансформатора в тех местах, где щётки редко бывают, могут покрываться оксидной плёнкой. В результате резкого изменения уровня напряжения в сети щётки попадают на эти участки. Возрастает высокое переходное сопротивление, что сопровождается обильным тепловыделением. Для отвода излишнего тепла щёточные узлы снабжены дюралевыми радиаторами.

Сервопривод

Устройство состоит из соосного с катушкой шагового двигателя со щёточным узлом. Электромотор обладает высокооборотным валом. Его мощность позволяет преодолевать усилие прижимных пружин щёточного узла. Чем больше мощность ЭМС, тем больше контактная площадь токосъёмника. Следовательно, сервопривод должен преодолевать высокое трение щеток об обмотку автотрансформатора.

Блоки электроники

Электронная схема осуществляет управление сервоприводом. Чутко реагируя на изменения напряжения входного тока, электронный блок подаёт команды электродвигателю, который перемещает щёточный узел в нужное место контакта с катушкой трансформатора.

По достижении заданного уровня выходного напряжения сервопривод замирает. Данные об изменении параметров тока отражаются на цифровом интерфейсе или стрелочном табло прибора. В случае превышения допустимых показателей напряжения сетевого тока защитное устройство отключает стабилизатор от электросети и нагрузки. Электронный блок запитан от своего малогабаритного маломощного трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана на определённый диапазон допустимого входного напряжения.

Правила пользования стабилизатором

ЭМС нельзя использовать в помещениях с высоким уровнем влажности. Прибор сначала подключают к сети, только затем стабилизатор подсоединяют к нагрузке. Устройство должно находиться на безопасном расстоянии от источников индуктивности и магнитных полей.

Советы по выбору стабилизатора

Выбор стабилизатора зависит от того, какая нагрузка будет приходиться на прибор. Для этого делают расчёт совокупной нагрузки всех подключённых электроустройств. Отсюда выводится требуемая активная мощность ЭМС.

Дополнительная информация. Для подстраховки следует прибавлять к расчётному параметру ещё 20-25%. Определив окончательное значение активной мощности, приобретают прибор с соответствующей характеристикой.

Примеры удачных моделей электромеханических стабилизаторов

Рынок электротехники насыщен различными моделями ЭМС. На основании исследований независимых экспертов были определены наиболее удачные модели сервоприводных стабилизаторов.

РЕСАНТА АСН-50000-ЭМ

Эта модель считается самым лучшим отечественным сервоприводным стабилизатором. Прибор обладает хорошими показателями точности регулировки. Он показал себя как надёжное стабилизационное оборудование в условиях часто повторяющихся скачков напряжения. Стабилизатор оснащён двумя стрелочными табло.

ЭМС Ресанта

RUCELF SDWII-6000

Однофазный сервоприводный стабилизатор напряжения обладает превосходными техническими характеристиками:
Мощность – 5 кВт;
Диапазон входного напряжения – от 140 до 260 вольт;
Точность стабилизации – 1,5 %.

Стабилизатор Rucelf SDWII-6000

ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000

Электромеханический стабилизатор отечественного производства ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000 пользуется особой популярностью у населения страны. Компактный напольный вариант отличается привлекательным дизайном. Срок службы – 10 лет.

ЭМС Энергия

Электромеханические стабилизаторы надёжно предохраняют потребителей электроэнергии от внезапных скачков напряжения электросети. Тем самым создаются условия безопасной эксплуатации чувствительного электронного и электрического оборудования.

Видео

Электромеханический стабилизатор напряжения. Особенности конструкции

В линейке стабилизирующих устройств этой модели определено свое особое место. Это простой автотрансформатор, с той разницей, что регулирование напряжения питания выполняется не вращением ручки, а при помощи электрического двигателя. Электромеханический стабилизатор напряжения способен выдать на выходе устройства высокую точность параметра напряжения, однако его использование ограничено малым быстродействием.

Конструктивные особенности электромеханической модели

Такой стабилизатор еще называют сервоприводным. Он считается наиболее простой моделью по своему устройству. В основе конструкции простой лабораторный автотрансформатор, в котором при повороте регулировочной ручки можно менять значение напряжения вплоть до 240 В.

В новых моделях таких устройств принцип работы остался прежним, только рукоятка трансформатора вращается не рукой, а при помощи серводвигателя. Внешний вид трансформатора обладает тороидальной формой устройства. Обмотка трансформатора намотана медным проводником, а поверхность обмотки в верхней ее части очищена от изоляции для лучшего контакта с ползунком.

По обмотке передвигается контакт ползунка в виде щетки или ролика. Он зафиксирован на оси двигателя, который оснащен сервоприводом. Ротор двигателя не вращается, по мере поступления сигналов в виде импульсов, приходящих из управляющего блока, способен вращаться на некоторый угол. Щетка может быть сделана из графита, либо в виде ролика.

Электромеханический стабилизатор напряжения включает в себя следующие элементы:

Блок индикации.
Узел контактов.
Электрический двигатель.
Блок управления и контроля.
Силовой трансформатор.
Сетевой фильтр на входе.

Фильтр способен подавить электрические помехи в виде импульсов и высокочастотных гармоник. Пассивная модель фильтра выполнена по емкостно-индуктивной схеме. После фильтра питание поступает на контрольную схему, фиксирующую отклонения питания от номинальных величин и создает управляющие сигналы электрическим двигателем.

Контактный узел жестко зафиксирован на роторе вместе с графитным контактом, передвигается по обмотке автотрансформатора. На серводвигатель поступают управляющие сигналы для изменения напряжения на выходе стабилизатора, в зависимости от качества напряжения, поступающего на прибор. Для обеспечения лучшей надежности узел контактов может оснащаться двумя щетками, либо роликовым механизмом.

Индикаторный блок, находящийся на передней части панели стабилизатора, состоит из индикаторов в виде светодиодов, который показывают режимы работы. Некоторые модели оснащены цифровым дисплеем, который способен выдавать информацию о напряжении на выходе и входе стабилизатора, а также частоту и ток сети питания.

Перед аналогичными устройствами ставятся разные задачи. Одни подключаются к системе отопления, а другие работают с оргтехникой и т. д. Выбор часто зависит от бюджета и потребностей. Стоимость электромеханического стабилизатора напряжения невысокая.

Преимущества

Малая цена.
Повышенная точность выравнивания.
Плавность регулирования.

Малая цена

Она возможна только для старых конструкций. Современные новые стабилизаторы оснащены серводвигателями и высокотехнологичными устройствами, которые повышают его цену. Однако он все равно дешевле электронной модели.

В отличие от релейной модели в электромеханическом стабилизаторе напряжения применяются подвижные элементы, которые с течением времени становятся непригодными, и их надо заменять. Это, например, угольные щетки. Если для этого вызывать специалиста, то придется потратить на это деньги.

Точность

Показатель в 3% является хорошими данными при выборе устройства, если необходимо защищать точное лабораторное оборудование. В этом случае электромеханическим стабилизаторам напряжения нет качественной альтернативы.

Плавность регулирования

Этот параметр необходим, если подключаются точные датчики, либо измерительные приборы. Устройства бытового назначения не нуждаются в особой точности.

Недостатки

Подвижные элементы.
Шумность.
Малый КПД.
Низкое быстродействие.

Подвижные элементы

Из-за их наличия придется раз в год проводить техническое обслуживание, так как в механизм попадает пыль, контакты начинают искрить, возникают помехи в цепи.

Шумность

Повышенный шум обусловлен конструкцией стабилизаторов, и доставляет дискомфорт человеку в ночное время. Но современные приборы не имеют такого недостатка, так как применяются современные материалы, которые изолируют корпус с помощью звукоизоляции.

Малый КПД

Незначительный параметр КПД является результатом механической конструкции. В этом плане выигрывает релейная модель прибора.

Низкое быстродействие

У такой модели стабилизатора наиболее низкая скорость работы. Это его основной недостаток. Его быстродействие равно приблизительно 10 В в секунду. Точность, плавность и малая цена не совсем уж привлекательны, так как стабилизатор придется раз в год отдавать на техобслуживание, и за это платить.

Об электромеханическом однофазном стабилизаторе (регуляторе)

Качество питающей сети бытового напряжения порой оставляет желать лучшего. Особенно это заметно в удаленных от городов населенных пунктах. Вызывается это, в основном, низким качеством линий электропередач и неравномерной нагрузкой. Часто значение нестабильного напряжения выходит за пределы допустимых значений для бытовой техники. Понижение напряжения может вызвать неработоспособность или некачественную работу техники, низкую яркость осветительных ламп, а превышение чревато перегоранием предохранителей и выходом из строя устройств различной сложности и стоимости.

Стабилизатор напряжения

Существует возможность привести значение напряжения к нормальному значению – это использование стабилизатора напряжения. Стабилизаторы переменного напряжения могут быть различной конструкции и использовать несколько принципов стабилизации:

Феррорезонансные. Практически не используются из-за искажений формы напряжения и высокого уровня электромагнитных помех, хотя имеют наилучшие параметры стабилизации и высокую надежность;
С переключающимися обмотками. Могут быть на основе электромагнитных реле или полупроводниковых элементов, тиристоров;
Электромеханические.

Принцип работы электромеханического стабилизатора

В основу данного устройства входит автотрансформатор с изменяемым коэффициентом трансформации. Выглядит это следующим образом.

На тороидальный трансформатор намотана обмотка изолированным проводом. На одном из торцов трансформатора изоляция с обмотки удалена. По этому участку передвигается токосъемный узел. Перемещая токосъемник по обмотке, добавляют или удаляют из работы часть витков. Благодаря этому меняется коэффициент трансформации. Точно так же устроен лабораторный автотрансформатор – ЛАТР.

ЛАТР

Основное отличие автоматического стабилизатора заключается в том, что привод узла регулировки осуществляется при помощи электродвигателя, в качестве которого используется шаговый электромотор. Почему нельзя применять обычный двигатель? У простого электродвигателя невозможно контролировать угол поворота подвижной части – ротора или якоря. Шаговый же электропривод поворачивается на строго заданный угол в соответствии с количеством поданных импульсов.

Устройство

Однофазный электромеханический стабилизатор напряжения состоит из следующих узлов:

Собственно автотрансформатор;
Щеточный узел;
Сервопривод;
Блок контроля и управления;
Блок индикации;
Устройство внутреннего питания;
Устройство защиты.

В качестве дополнительных опций производители могут включать также фильтрующие элементы для защиты потребителей от помех, распространяющихся по сети переменного тока.

Автотрансформатор

Это самый габаритный и тяжелый узел. Мощность автотрансформатора определяет величину нагрузки, которая может достигать десятков киловатт. Достоинством автотрансформатора является то, что он не имеет раздельных первичных и вторичных обмоток. Вторичная обмотка является частью первичной. При равенстве входного и выходного напряжений трансформатор не играет никакой роли, лишь добавляя нагрузку в сеть в виде незначительного тока холостого хода.

Щеточный узел

Благодаря щеткам образуется контакт с витками обмотки трансформатора. Требованиями к щеточному узлу являются низкое трение для облегчения передвижения по обмотке, низкое переходное сопротивление и стойкость к износу.

Щетки являются самым ненадежным элементом сервоприводного стабилизатора напряжения. Срок службы токосъемных элементов даже при умеренной эксплуатации составляет несколько лет, после чего они подлежат замене.

Щеточный узел

Для изготовления щеток используется материал на основе графита. Свойствами графита являются его низкий коэффициент трения и низкое электрическое сопротивление. В то же время графит – довольно мягкий материал, и со временем щетки изнашиваются. Для равномерной выработки и снижения износа часто щетки выполняют в виде колес, которые перекатываются по виткам автотрансформатора.

Наличие переходного сопротивления между материалом щеток и витками трансформатора вызывает повышенное тепловыделение в месте контакта. Особенно велико сопротивление в тех частях обмотки, где щетки оказываются нечасто, например, при большом снижении или повышении входного напряжения, поскольку оголенные витки медного провода покрываются пленкой окислов от контакта с воздухом.

Для отвода излишков тепла щеточный узел снабжается ребристым радиатором охлаждения.

Сервопривод

Шаговый двигатель, который используется для привода щеточного узла, должен обладать высокой скоростью вращения и мощностью, достаточной для преодоления силы трения щеток, прижатых пружинами к обмотке. Разумеется, что чем выше мощность стабилизатора, тем габаритнее щетки и выше их трение об обмотки. Соответственно, мощность сервопривода должна быть также выше.

Сервопривод

Блоки электроники

Электронно-управляющий блок осуществляет контроль величин входного и выходного напряжений. Чем больше величина рассогласования, тем большее количество импульсов должно быть подано на обмотку шагового электродвигателя. По мере проворачивания щеточного узла выходное напряжение все более приближается к номинальному значению. При точном совпадении подача управляющих импульсов прекращается полностью.

Блок индикации позволяет визуально контролировать состояние входного и выходного напряжений. Данные выводятся на цифровой индикатор или стрелочный прибор в дешевых моделях.

Устройство защиты производит отключение устройства от сети и нагрузки при выходе напряжения за пределы допустимых значений, а также при превышении допустимой нагрузки потребителей.

Для питания внутренней электронной схемы используется малогабаритный маломощный трансформатор, первичная обмотка которого рассчитана на весь допустимый диапазон входного напряжения.

Внутреннее устройство

Достоинства и недостатки

Однофазный электромеханический стабилизатор обладает целым рядом достоинств, благодаря которым пользуется спросом и выпускается различными производителями:

Один из самых высоких показателей точности стабилизации – может доходить до 2%;
Плавность регулировки и отсутствие скачков выходного напряжения, как в релейных и тиристорных стабилизаторах;
Отсутствие искажений формы питающего тока, что позволяет использовать стабилизатор для питания любых типов нагрузки;
Широкий диапазон значений входного напряжения;
Отсутствие электромагнитных помех. Тороидальные трансформаторы обладают минимальным полем рассеивания;
Высокие значения допустимой мощности нагрузки, которая определяется, в основном, габаритами и сечением провода обмотки автотрансформатора;
Средний ценовой диапазон.

Широкому распространению данного типа устройств препятствует крайне низкая скорость реакции на изменение напряжения. Это связано с использованием подвижных устройств. К примеру, изменение напряжения на 50 В потребует около 5 секунд для того, чтобы выходное напряжение стало равным номинальному. Такая величина в несколько раз выше, чем у релейного стабилизатора, не говоря о тиристорном.

Следует отметить и низкую надежность, которая определяется надежностью щеточного узла. Как уже было сказано, износ щеток вынуждает производить их периодическую замену. Надежность щеток даже ниже, чем у контактов реле в релейных стабилизаторах.

Важно! Наличие механического контакта щеток с обмотками может вызвать искрение, что приводит к образованию помех и не допускает применение электромеханических регуляторов в пожароопасных помещениях и взрывоопасной атмосфере.

Остальные элементы по своей надежности такие же, как и в остальных стабилизаторах.

Использование того или иного типов стабилизаторов определяется требованиями нагрузки и характеристиками сети. Электромеханический сервоприводный стабилизатор напряжения незаменим в тех случаях, когда недопустимы скачкообразные изменения напряжения, искажения его формы, но нестабильность по входу не предполагает резких изменений.

Видео

Оцените статью:

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или электромеханический

У многих в квартире были перебои с напряжением в электрической сети. В это время могут сгореть несколько ламп освещения, может выйти из строя стиральная машина или компьютер. Выход из такой ситуации напрашивается один – приобрести и установить стабилизатор напряжения.

Основным критерием выбора домашнего стабилизатора является мощность прибора. Ее величина должна быть выше суммарной мощности всех ваших бытовых приборов. Стабилизатор напряжения – это прибор, который корректирует параметры электрической энергии до номинальных значений при значительных колебаниях питания в сети.

Виды стабилизаторов

Чтобы разобраться и сделать оптимальный выбор стабилизатора, необходимо рассмотреть наиболее популярные виды стабилизаторов и их особенности.

Релейный стабилизатор напряжения

Сегодня невозможно представить квартиру, в которой не было бы бытовой техники. Каждое устройство требует защиты от перепадов напряжения в бытовой сети. Одним из таких приборов защиты является релейный стабилизатор напряжения.

Благодаря такому прибору можно создать комфортные условия работы электрических устройств. Уровень напряжения в номинальном режиме должен составлять 220 В. Релейный вид стабилизатора встречается во многих областях. Это популярный вид защитного прибора, так как имеет простое устройство.

Конструктивные особенности

Перед применением прибора требуется изучить, как он устроен и работает. Релейный стабилизатор включает в себя автотрансформатор и схему электронных элементов, управляющих его действием. В корпусе кроме этого имеется реле. Стабилизатор релейного типа считается повышающим, так как при пониженном напряжении прибор осуществляет повышение напряжения.

Возрастание напряжения будет осуществляться путем подключения дополнительной обмотки. Чаще всего в трансформаторе есть 4 обмотки. При превышении напряжения в сети стабилизатор снижает излишнее напряжение. Схема стабилизатора релейного типа состоит из:

Повышающий трансформатор.
Управляющий микроконтроллер.
Реле.

Это основные элементы релейного стабилизатора. Также устройство может содержать вспомогательные элементы, например, дисплей.

Принцип действия

Разберемся в процессе функционирования стабилизатора релейного типа. Электронная система измеряет параметры входящей электроэнергии. После считывания данных прибор сравнивает эти параметры с величинами номинального режима.

Прибор автоматически производит подключение необходимой обмотки трансформатора для достижения нужных параметров сети. Работа релейного стабилизатора довольно простая. Прибор регулирует параметры сети по ступеням, в результате чего при очередной ступени напряжение изменяется на конкретную величину. Бывают ситуации, когда уровень напряжения не соответствует норме даже после корректировки. Такие ступенчатые регулировки могут также вызвать перепады напряжения.

Если подробно разобраться в принципе действия, то можно понять, что прибор быстро выбирает нужные обмотки. Такие ступенчатые скачки параметров считаются незначительными. Они станут заметнее, если на входе будут наблюдаться подобные скачки напряжения. При подключении к сети высокочувствительных устройств при сильных перепадах напряжения устройства выйдут из строя.

Недобросовестные производители могут запрограммировать стабилизатор таким образом, что на его дисплее всегда будет показывать значение 220 В.

Чаще всего релейный стабилизатор справляется с перепадами сети за 0,15 с. Такой прибор может отключить питание выходным током, когда на входе возникли значения тока наименьшего допустимого значения. После нормализации напряжения прибор снова подключится к работе. Напряжение восстанавливается за 0,6 с.

Достоинства

Основными преимуществами релейной модели стабилизатора можно назвать:

Малые габаритные размеры, так как трансформатор имеет только функцию повышения напряжения.
Большой интервал значений напряжения.
Значительный диапазон рабочих температур. Многие приборы нормально работают при температуре -40 +40 градусов.
Низкий уровень шума.
Допускается перегрузка до 110%.

Многие изготовители приборов утверждают, что их продукция способна функционировать много лет.

Недостатки

В работе релейных моделей стабилизаторов есть недостатки, которые обусловлены его методом работы, схемой прибора. Слабым звеном его конструкции считается реле. Если изготовитель установил некачественное реле, то оно может стать причиной неисправности прибора. Также при переключении режимов возникают щелчки и шумы.

Другим значимым недостатком является ступенчатое действие устройства выравнивания напряжения. При переключении с одной обмотки на другую напряжение может значительно изменяться, образуя некоторые скачки.

Недорогие модели имеют слабую мощность, которая не больше 30% от мощности бытовых устройств.

Правила пользования стабилизатором

При вашем выборе релейного типа стабилизатора, необходимо регулярно проводить его обслуживание, в том числе ежегодно тщательно его осматривать внутри корпуса. При осмотре нужно обращать внимание на:

Надежность крепления соединений проводников.
Уровень охлаждения и циркуляции воздуха в корпусе прибора.
Имеются ли повреждения.
Точность работы указателей измерения.

При обнаружении слабых соединений, пыли, необходимо выключить из сети стабилизатор и произвести его обслуживание, очистив его и затянув все крепления контактов. Помещение, в котором находится стабилизатор напряжения, должно проветриваться и быть сухим. Влажность в помещении не должна быть более 80%. При работе в корпусе стабилизатора отверстия для вентиляции должны иметь доступ воздуха.

Электромеханический стабилизатор

Ни для кого не секрет, что бытовые сети питания сегодня не могут обеспечить стабильную эксплуатацию электрических устройств в доме. Перепады и скачки напряжения вполне можно ожидать от сети питания. Для решения этих задач как нельзя лучше подходит электромеханический вид стабилизатора напряжения, так как он стал наиболее популярным на рынке бытовых приборов защиты.

Этот прибор является повышающим трансформатором, который самостоятельно осуществляет регулировку напряжения в сети, в отличие от релейного стабилизатора.

Классификация

Основным критерием деления на классы электромеханических стабилизаторов стали параметры напряжения. Приборы бывают 1-фазными и 3-фазными. Первые применяются чаще в частных постройках и офисах, а трехфазные модели в больших организациях, в промышленности. На сегодняшний день у людей есть возможность строительства больших домов, коттеджей, в которых находится множество бытовых устройств, которые требуют защиты от перепадов напряжения сети.

По конструктивному исполнению стабилизаторы бывают настенными, напольными, настольными. Крепиться могут в любых положениях.

Другим фактором является мощность прибора. Сейчас изготовители предлагают большой выбор моделей. Имеются маломощные приборы до 500 кВА, а также повышенной мощности до 20000 кВА. Нужно сказать, что устройства на 220 и 380 В имеют отличия в числе трансформаторов, расположенных в корпусе устройства.

Преимущества:

Широкий интервал напряжения входа.
Повышенная точность выхода.
Не чувствителен к рабочей частоте.
Отсутствие шума.

Недостатки:

Присутствуют движущиеся части.
Необходимость периодической замены щеточного блока.
При снижении напряжения до 180 В, нет гарантии нормальной работы.
1-фазные модели не могут работать при пониженной температуре.
Малая скорость работы.

Советы по выбору стабилизатора

При выборе учитывайте следующие факторы:

Модель стабилизатора по числу фаз сети. Если в вашей трехфазной сети работают 1-фазные устройства, то для защиты от перепадов напряжения лучше применять три отдельных однофазных стабилизатора.
Мощность прибора. При определении этого параметра нужно учесть, что некоторые устройства имеют асинхронные двигатели, у которых высокие пусковые токи.
Точность стабилизации для защиты бытовых устройств, его быстродействие.
Наличие вспомогательных функций.
Условия работы прибора.
При выборе прибора необходимо учесть схему разводки проводов цепи питания.

особенности, преимущества и недостатки, профессиональные рекомендации

Автор: Александр Старченко

В списке стабилизаторов напряжения эта конструкция занимает особое место. По сути это обычный автотрансформатор, только регулировка напряжения осуществляется не вращением ручки, а с помощью электродвигателя. Электромеханический стабилизатор напряжения обеспечивает очень высокую точность установки напряжения, но его применение ограничивается низкой скоростью выравнивания.

Конструкция электромеханического стабилизатора

Электромеханический, или сервоприводный, стабилизатор напряжения может считаться самым простым по конструкции. В его основе лежит обычный автотрансформатор лабораторного типа, в котором, поворачивая рукоятку можно было изменять величину напряжения от нуля до 240 вольт.

В современном стабилизаторе этот принцип сохранился, только ручка автотрансформатора поворачивается не рукой, а электрическим серводвигателем. Трансформатор имеет тороидальную конструкцию. Его обмотка выполнена из медного провода, и верхняя её часть очищена от изолирующего покрытия.

По обмотке трансформатора перемещается ползунковый контакт-щётка или ролик, который закреплен на оси электродвигателя. Двигатель оборудован сервоприводом. Это значит, что его ротор не вращается, а по импульсным сигналам, поступающим из блока управления, может поворачиваться на определённый угол. Щётка может быть изготовлена из графита или иметь роликовую конструкцию.

Электромеханический стабилизатор состоит из следующих узлов:

Входной сетевой фильтр;
Силовой автотрансформатор;
Блок контроля и управления;
Электродвигатель;
Контактный узел;
Блок индикации.

Сетевой фильтр обеспечивает подавление высокочастотных и импульсных электрических помех. Пассивный фильтр собран по индуктивно-ёмкостной схеме. После фильтра напряжение подаётся на схему контроля, которая фиксирует отклонения напряжения сети от номинала и вырабатывает сигналы для управления электродвигателем.

Жёстко закреплённый на роторе контактный узел с графитовым контактом перемещается по обмотке трансформатора. В зависимости от девиаций сети, серводвигатель получает сигналы управления для увеличения или уменьшения напряжения на выходе. Для надёжности контактный узел может иметь две щётки, или более стабильный в работе роликовый узел.

Блок индикации, располагающийся на передней панели устройства, состоит из светодиодных индикаторов режимов работы и, у отдельных моделей, цифрового универсального дисплея. Цифровой дисплей может показывать напряжение на входе и выходе устройства, ток и частоту сети.

Достоинства и применение сервоприводного стабилизатора

Стабилизатор напряжения, работающий по принципу плавного регулирования сетевого напряжения с применением серводвигателя, обладает определёнными положительными параметрами, которые определяют сферу его использования.

Основными достоинствами сервоприводного стабилизатора, являются следующие характеристики:

Высокая точность установки напряжения на выходе устройства;
Возможность работы с большими нагрузками;
Большой допустимый разброс напряжения на входе устройства;
Способность выдерживать большие перегрузки;
Чистая синусоида на выходе прибора.

Поскольку графитовая щётка или роликовый узел плавно перемещаются по обмотке трансформатора, то на выходных контактах стабилизатора напряжения не будет никаких перерывов в энергоснабжении потребителя. Поэтому сервоприводный стабилизатор можно использовать для электропитания практически любых электрических приборов.

Так как мощность нагрузки определяется только обмоткой трансформатора, то электромеханические стабилизаторы это единственный тип устройств, которые могут использоваться при нагрузках свыше 50 кВт, поэтому они часто применяются в качестве промышленных стабилизаторов.

В схеме сервоприводного стабилизатора отсутствуют нелинейные элементы, которые могут внести искажения синусоидальной формы выходного напряжения. Гладкая синусоида, которую обеспечивает электродинамический стабилизатор на выходе, позволяет использовать его для работы в системах с применением электродвигателей.

Асинхронные электродвигатели, применяемые для работы циркуляционных насосов, корректно работают только при синусоидальной форме питающего напряжения, которую может обеспечить электромеханический стабилизатор. Схема устройства, основанная на применении мощного силового трансформатора, позволяет обеспечивать большие токи на нагрузке.

Недостатки электромеханического стабилизатора

Несмотря на серьёзные достоинства, данное устройство обладает не менее серьёзными недостатками:

Низкая скорость стабилизации;
Невозможность эксплуатации при низких температурах;
Низкая надёжность;
Сложность ремонта;
Определённый шум при работе.

Сервоприводной механизм, который перемещает щётки по обмотке тороидального трансформатора, не может мгновенно переместиться на требуемый участок. Поэтому между определением необходимости изменения напряжения и его реальной установкой проходит определённое время. Обычно в паспортах на электромеханические стабилизаторы указывается температурный режим его эксплуатации, нарушение которого обязательно приведёт к отказу сервоприводного механизма.

Невысокая надёжность устройства обусловлена наличием подвижного узла, который имеет определённый срок наработки. Кроме того, графитовые контактные щётки подгорают при работе и требуют замены примерно через 2-4 года эксплуатации. Замена их достаточно продолжительный и трудоёмкий процесс. Изношенные щетки могут искрить при работе, поэтому сервоприводные стабилизаторы не рекомендуется использовать с газовым оборудованием.

Однофазный стабилизатор от компании «Энергия»

Одной из интересных моделей на рынке, является однофазный электромеханический стабилизатор напряжения «Энергия HYBRID СНВТ 10 000». Стабилизатор напряжения высокой точности представляет собой удачное техническое решение, где в одном устройстве, объединены электромеханический стабилизатор и дополнительный релейный узел. Это позволяет прибору работать при большом разбросе напряжения сети. Он обеспечивает выдачу напряжения 220В ± 3% при входных величинах от 105 до 280В.

Стабилизатор имеет систему «Байпас» и защиту от перегрузки и превышения напряжения на входе выше критической. Однофазный стабилизатор «Энергия HYBRID СНВТ 10 000» может использоваться как в быту, так и на производственных объектах. При подключении прибора к системам освещения отсутствует эффект мерцания ламп, так как не происходит разрыва фазы.

Выбирая электромеханический стабилизатор напряжения, следует обращать внимание на технические характеристики устройства, на качество электричества в месте эксплуатации и температурный режим.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

Стабилизаторы напряжения – электромеханические и релейные, виды, принцип действия различных типов устройств

Электрика »
Электроснабжение »
Источники питания »
Стабилизаторы »
Электромеханические

Параметры электрической энергии, подающейся на объекты потребителей, к сожалению, весьма часто отклоняются от допустимых величин.

Происходит это по причинам, среди которых:

1. Питание потребителей, удалённых от точек генерации длинными линиями электропередачи, обладающими значительной ёмкостью и активным сопротивлением проводов.

В режиме малых нагрузок, показание вольтметра на конце такой линии может существенно превышать номинальное значение за счёт влияния ёмкости, в часы максимумов потребления, напротив, происходит его падение на активном сопротивлении.

2. Отсутствие эффективного регулирования параметров электроснабжения на питающих трансформаторных подстанциях.

3. Плохое техническое состояние линий 0,4 кВ, приводящее к частым обрывам и перехлёстам проводов.

Резкие скачки параметров электроэнергии и значительные их отклонения от номинальной величины приводят к порче дорогой бытовой техники и электроприборов. Наиболее эффективный метод борьбы с этим явлением – установка стабилизатора, который может защищать либо отдельные, наиболее чувствительные электроприборы, либо весь объект (квартиру, дом, офис и т.п.).

Существует несколько типов стабилизаторов, по принципу действия их они бывают:

электромеханические;
релейные;
тиристорные;
инверторные.

Попробуем выяснить, какой стабилизатор лучше — релейный или электромеханический. Принцип действия электромеханического однофазного стабилизатора напряжения состоит в плавном изменении коэффициента трансформации автотрансформатора, являющегося основным элементом конструкции.

Автотрансформатором называется вид трансформатора, в котором часть витков общая для первичной и вторичной обмотки, то есть, они гальванически связаны между собой. Автотрансформаторы широко применяются в устройствах регулирования (например, ЛАТР).

Магнитный сердечник автотрансформатора обычно изготавливается в форме кольца (тора), состоящего из ленточной электротехнической стали. Такая форма сердечника, называемая тороидальной, обеспечивает минимальные магнитные потери и бесшумность при работе. Обмотка автотрансформатора намотана по всей окружности тора в несколько слоёв.

Часть её наружного слоя, которую называют вольтодобавочной обмоткой, зачищена от изоляции с наружной стороны.

Эта область обмотки контактирует с подвижным токосъёмным контактом щёточного или роликового типа, перемещение которого приводит к изменению количества витков первичной обмотки, следовательно, к изменению коэффициента трансформации и величины вторичного напряжения.

Токосъёмный контакт приводится в движение специальным сервоприводом, состоящим из электродвигателя с редуктором. Для автоматического управления серводвигателем, в моделях электромеханических стабилизаторов применяются микропроцессорные контроллеры.

Контроллер в непрерывном режиме отслеживает уровень напряжения на нагрузке, и при его отклонении формирует соответствующий сигнал управления серводвигателем.

Вращение сервопривода приводит в движение токосъёмный контакт, который изменяет коэффициент трансформации, возвращая параметры на выходе устройства к номинальному значению.

Таким образом осуществляется стабилизация напряжения, поступающего к потребителю.

РЕЛЕЙНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Релейный стабилизатор напряжения также изменяет коэффициент трансформации автотрансформатора. Разница в том, что вольтодобавочная обмотка релейного стабилизатора разделена на несколько секций с отдельными выводами (отпайками). Подключение каждого вывода обмотки к питающей сети производится контактами электромагнитного реле.

Регулирование напряжения в данной схеме осуществляется ступенчато (или дискретно). Каждую отпайку включает отдельное реле, то есть, сколько ступеней регулирования имеет стабилизатор, столько в нём установлено реле. Одновременно может быть включено только одно из них.

Команду на включение нужного реле подаёт контроллер, отслеживающий изменение уровня напряжения.

Строго говоря, электромеханические стабилизаторы тоже изменяют коэффициент трансформации дискретно, просто шаг изменения в них составляет всего один виток обмотки, что на практике выглядит как плавное регулирование. Ступенчатый релейный стабилизатор напряжения регулирует его заметными скачками.

Вместо электромагнитных реле могут применяться электронные приборы – тиристоры или симисторы (симметричные тиристоры). В случае тиристоров, их устанавливают в паре, включая встречно – параллельно, так как проводимость у этих приборов односторонняя. Симистор справляется с этой задачей самостоятельно, за счет двунаправленной проводимости.

Сравнение характеристик электромеханических и релейных стабилизаторов.

К важнейшим техническим характеристикам стабилизаторов относятся:

точность стабилизации;
диапазон изменения уровня напряжения на входе;
скорость реагирования на изменение параметров электропитания.

Электромеханическая система по точности стабилизации превосходит релейный или тиристорный стабилизатор. Это связано с тем, что электромеханические стабилизаторы изменяют количество витков первичной обмотки с шагом в один виток, количество же витков в секции вольтодобавочной обмотки релейного стабилизатора между соседними отпайками значительно больше.

По этой причине, погрешность стабилизации электромеханических устройств не превышает 3 – 5%, у релейных же этот показатель составляет 8% и более.

Диапазон входного напряжения в технических характеристиках стабилизаторов обычно разделён на два интервала. В рамках более узкого интервала, стабилизатор обеспечивает уровень выходного напряжения в пределах заявленной точности стабилизации, например 220В ± 3%, 220В ± 5% и т.п.

Кроме этого указывается более широкий интервал, при котором устройство ещё функционирует, но уже с большей погрешностью, обычно достигающей 10 – 15%. Отклонение параметров электропитания за рамки допустимого интервала вызывает отключение нагрузки защитами, которыми оснащаются все современные устройства стабилизации.

Входной диапазон зависит от количества витков вольтодобавочной обмотки. В электромеханических типах этот параметр ограничивается числом витков наружного слоя, по которому перемещается токосъёмный контакт.

Что касается релейных устройств, то с одной стороны, такое ограничение отсутствует, но с другой, расширение диапазона неизбежно приводит к увеличению числа витков между отпайками, что снижает точность стабилизации.

Проблему можно решить увеличением числа отпаек, однако нужно помнить, что к каждому отводу обмотки подключается отдельное реле или электронный ключ (в случае с тиристорным стабилизатором), чрезмерное число которых делают конструкцию более громоздкой и дорогой.

Реально число ступеней регулирования в типовых релейных схемах не превышает семи.

Теперь о скорости реагирования. Этот параметр важен в случае резких скачков параметров электропитания. Здесь выигрывают устройства релейного типа. Скорость реагирования определяется временем, протекающим от момента возмущения сетевого параметра до установления требуемого коэффициента трансформации, нормализующего выходные характеристики.

В релейных приборах, это время обычно не превышает 10 – 20 мс, в зависимости от типа применяемых реле. В электромеханических устройствах этот параметр обычно не нормируется. Вместо него в технических характеристиках приводится скорость изменения выходного напряжения при движении сервопривода (время регулирования), которая измеряется в вольтах в секунду (В/с).

Обычно этот параметр составляет порядка 30 В/с. Таким образом, если предположить, что произошёл скачок показаний входного вольтметра на величину 30 вольт, то релейное устройство нормализует выходной параметр в течение 20 мс, а электромеханическое в течение 1 секунды.

Резюмируя сказанное, можно так охарактеризовать особенности электромеханических и релейных стабилизаторов:

электромеханические обеспечивают более точную стабилизацию, но хуже справляются с резкими скачками электросетевых параметров, их лучше использовать там, где отклонения показаний вольтметра от номинала на входе питания носят длительный характер;
релейные – хороши когда имеют место частые и резкие скачки параметров электроэнергии.

Что касается шумности работы, оба рассмотренных типа устройств имеют движущиеся механические части. Шум могут издавать как работающий сервопривод, так и переключающиеся электромагнитные реле.

Бесшумность в большой степени определяется качеством применяемых комплектующих и культурой их сборки.

* * *

© 2014-2020 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Виды и схемы стабилизаторов напряжения

Автор: Александр Старченко

Приборы для стабилизации напряжения сети применяются уже не одно десятилетие. Многие модели давно не используются, а другие пока не нашли широкого распространения, несмотря на высокие характеристики. Схема стабилизатора напряжения не является чем-то слишком сложным. Принцип работы и основные параметры различных стабилизаторов следует знать тем, кто ещё не определился с выбором.

Содержание:

Виды стабилизаторов напряжения

Виды стабилизаторов напряжения

В настоящее время применяются следующие виды стабилизаторов:

Феррорезонансные;
Сервоприводные;
Релейные;
Электронные;
Двойного преобразования.

Феррорезонансные стабилизаторы конструктивно являются самыми простыми устройствами. Они состоят из двух дросселей и конденсатора и работают на принципе магнитного резонанса. Стабилизаторы такого типа отличаются высокой скоростью срабатывания, очень большим сроком эксплуатации и могут работать в широком диапазоне напряжения на входе. В настоящее время их можно встретить в медицинских учреждениях. В быту практически не применяются.

Принцип действия сервоприводного или электромеханического стабилизатора основан на изменении величины напряжения с помощью автотрансформатора. Устройство отличается исключительно высокой точностью установки напряжения. Вместе с тем скорость стабилизации самая низкая. Электромеханический стабилизатор может работать с очень большими нагрузками.

Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции трансформатор с секционированной обмоткой. Выравнивание напряжения осуществляется с помощью группы реле, которые срабатывают по командам с платы контроля напряжения. Прибор имеет относительно высокую скорость стабилизации, но точность установки заметно ниже за счёт дискретного переключения обмоток.

Электронный стабилизатор работает по такому же принципу, только секции обмотки регулирующего трансформатора переключаются не с помощью реле, а силовыми ключами на полупроводниковых приборах. Точность электронного и релейного стабилизатора приблизительно одинаковая, но скорость электронного устройства заметно выше.

Стабилизаторы двойного преобразования, в отличие от других моделей, не имеют в своей конструкции силового трансформатора. Коррекция напряжения осуществляется на электронном уровне. Устройства этого типа отличаются высокой скоростью и точностью, но их стоимость намного выше, чем у других моделей. Стабилизатор напряжения 220 вольт своими руками, несмотря на кажущуюся сложность, может быть реализован именно на инверторном принципе.

Электромеханический стабилизатор

Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов:

Входной фильтр;
Плата измерения напряжения;
Автотрансформатор;
Серводвигатель;
Графитовый скользящий контакт;
Плата индикации.

В основе работы электромеханического стабилизатора лежит принцип регулировки напряжения путём изменения коэффициента трансформации. Это изменение осуществляется перемещением графитового контакта по свободной от изоляции обмотке трансформатора. Перемещение контакта осуществляется серводвигателем.

Напряжение сети поступает на фильтр, состоящий из конденсаторов и ферритовых дросселей. Его задача максимально очистить приходящее напряжение от высокочастотных и импульсных помех. В плате измерения напряжения заложен определённый допуск. Если напряжение сети в него укладывается, то оно сразу поступает на нагрузку.

При отклонении напряжения сверх допустимого, плата измерения напряжения подаёт команду на узел управления серводвигателем, который перемещает контакт в сторону увеличения или уменьшения напряжения. Как только величина напряжения придёт в норму, серводвигатель останавливается. Если напряжение сети нестабильно и часто изменяется, сервопривод может отрабатывать процесс регулирования практически постоянно.

Схема подключения стабилизатора напряжения малой мощности не представляет ничего сложного, поскольку на корпусе установлены розетки, а включение в сеть осуществляется шнуром с вилкой. На более мощных устройствах сеть и нагрузка подключаются с помощью винтовой колодки.

Релейный стабилизатор

В релейном стабилизаторе имеется почти такой же набор основных узлов:

Сетевой фильтр;
Плата контроля и управления;
Трансформатор;
Блок электромеханических реле;
Устройство индикации.

В этой конструкции коррекция напряжения осуществляется ступенчато, с помощью реле. Обмотка трансформатора разделена на несколько отдельных секций, каждая из которых имеет отвод. Релейный стабилизатор напряжения имеет несколько ступеней регулирования, число которых определяется количеством установленных реле.

Подключение секций обмотки, а, следовательно, и изменение напряжения может осуществляться либо аналоговым, либо цифровым способом. Плата управления, в зависимости от изменения напряжения на входе, подключает необходимое количество реле для обеспечения напряжения на выходе, соответствующего допуску. Стабилизаторы релейного типа имеют самую низкую цену среди этих приборов.

Пример схемы релейного стабилизатора

Еще одна схема стабилизатора релейного типа

Электронный стабилизатор

Принципиальная схема стабилизатора напряжения этого типа имеет лишь небольшие отличия от конструкции с электромагнитными реле:

Фильтр сети;
Плата измерения напряжения и управления;
Трансформатор;
Блок силовых электронных ключей;
Плата индикации.

Принцип работы электронного стабилизатора не отличается от принципа работы релейного устройства. Единственное отличие заключается в применении электронных ключей вместо реле. Ключи представляют собой управляемые полупроводниковые вентили – тиристоры и симисторы. Каждый из них имеет управляющий электрод, подачей напряжения на который вентиль можно открыть. В этот момент и происходит коммутация обмоток и изменение напряжения на выходе стабилизатора. Стабилизатор отличается хорошими параметрами и высокой надёжностью. Широкому распространению мешает высокая стоимость прибора.

Стабилизатор двойного преобразования

Это устройство, называемое так же инверторный стабилизатор, по своей конструкции и техническим решениям, полностью отличается от всех других моделей. В нем отсутствует трансформатор и элементы коммутации. В основу его работы положен принцип двойного преобразования напряжения. Из переменного напряжения в постоянное, и обратно в переменное.

Схема инверторного стабилизатора напряжения 220в состоит из следующих узлов:

Фильтр сетевых помех;
Корректор мощности – выпрямитель;
Блок конденсаторов;
Инвертор;
Узел микропроцессора.

Напряжение сети, пройдя через фильтр, поступает на корректор – выпрямитель, где осуществляется первое преобразование. В блоке конденсаторов запасается энергия, которая будет необходима при пониженном напряжении.

Обычно инвертор выполняется по схеме с использованием ШИМ контроллера. Дополнительное питание необходимо для питания микропроцессора, который управляет всей работой стабилизатора.

Это устройство отличается уникальными параметрами, поскольку инверторный стабилизатор не изменяет величину напряжения сети, а заново его генерирует. Это позволяет получить напряжение высокого качества со стабильной частотой.

На базе инверторного принципа может быть реализована схема регулируемого стабилизатора напряжения. В этом случае можно на схемном уровне рассчитать величину напряжения на входе, которая может быть практически любой, а стабилизатор будет выдавать 220В.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях! Стабилизатор напряжения

— Пост электроники

Стабилизатор напряжения

В настоящее время стабилизаторы стали оптимизированным решением для питания многих электронных устройств, чувствительных к колебаниям напряжения.

Стабилизаторы напряжения очень распространены в холодильниках, кондиционерах, телевизорах, печном оборудовании, телекоммуникационном оборудовании, медицинском оборудовании, микропечи, музыкальных системах, стиральных машинах и т. Д. Основное назначение стабилизаторов напряжения — защита устройства от колебаний напряжения.

Рис.1: Стабилизатор напряжения

Каждый электроприбор предназначен для работы под определенным напряжением для обеспечения желаемой производительности. Следовательно, если это напряжение ниже или выше определенного значения, прибор может работать со сбоями, работать в худших условиях или даже выйти из строя.

В домашних и промышленных применениях обычно используются автоматические регуляторы напряжения, чтобы поддерживать постоянное напряжение для конкретного оборудования.

Что такое стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения — это электрический прибор, который подает постоянное напряжение на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от изменений входного или питающего напряжения.

Он защищает оборудование или машину от перенапряжения, пониженного напряжения и других скачков напряжения.

Он также известен как автоматический регулятор напряжения (АРН) .

Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения до того, как оно может быть подано на нагрузку (или оборудование, чувствительное к колебаниям напряжения).

Выходное напряжение стабилизатора будет оставаться в диапазоне 220 В или 230 В в случае однофазного питания и 380 В или 400 В в случае трехфазного питания в пределах заданного диапазона колебаний входного напряжения.

Эти стабилизаторы могут быть доступны либо в виде отдельных блоков для таких бытовых приборов, как кондиционеры, ЖК-телевизоры, холодильники, музыкальные системы, стиральные машины, либо в виде больших блоков стабилизации для всей бытовой техники в определенном месте, например, во всем доме. Кроме того, это могут быть стабилизаторы аналогового или цифрового типа.

Рис.2: Стабилизатор напряжения

К распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным управлением или с переключением, автоматические стабилизаторы релейного типа, твердотельные или статические стабилизаторы и стабилизаторы с сервоуправлением.

В дополнение к функции стабилизации большинство стабилизаторов имеют дополнительные функции, такие как отсечка низкого напряжения на входе / выходе, отсечка высокого напряжения на входе / выходе, отсечка при перегрузке, возможность запуска и остановки выхода, ручной / автоматический запуск, отображение отсечки напряжения, нулевое напряжение переключение и др.

Зачем нам стабилизатор напряжения?

Как правило, каждый электроприбор рассчитан на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности рабочий диапазон оборудования ограничен определенным значением, например, одно оборудование может выдерживать ± 10 процентов номинального напряжения, а другое — ± 5 процентов или меньше.

В некоторых странах распределение электроэнергии составляет 230 вольт для однофазной сети и 415 вольт для трехфазной.В таком случае все электроприборы (особенно однофазные) рассчитаны на работу в диапазоне напряжений от 220 до 240В.

Допустимый диапазон напряжения в некоторых странах (также в Индии) составляет 220 ± 10 В в соответствии с электрическими стандартами. Кроме того, многие приборы могут выдерживать этот диапазон колебаний напряжения.

Но в большинстве случаев колебания напряжения довольно часты и обычно находятся в диапазоне от 170 до 270 В. Эти колебания напряжения могут иметь серьезные последствия для бытовых приборов.

Самыми частыми причинами колебаний напряжения являются освещение, неисправности электрооборудования, неисправная проводка и периодическое отключение устройства. Эти колебания приводят к поломке электрического оборудования или приборов.

Длительное перенапряжение приведет к следующим побочным эффектам, например:

Устойчивое повреждение оборудования
Повреждение изоляции обмоток
Нежелательное прерывание нагрузки
Повышенные потери в кабелях и сопутствующем оборудовании
Снижение срока службы прибора

Аналогично Длительное пребывание под напряжением приведет к следующим побочным эффектам:

Неисправность оборудования (ТВ, радиопередающее оборудование)
Более длительные периоды работы (как в случае резистивных нагревателей)
Пониженная производительность оборудования
Вытягивание больших токов, приводящих к перегреву (холодильники)
Ошибки вычислений
Пониженная частота вращения двигателей

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

Как работает стабилизатор напряжения?

Основной принцип работы стабилизатора напряжения

В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения при повышенном и пониженном напряжении выполняется с помощью двух основных операций, а именно: b oost и понижающих операций .

Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем.

Процесс увеличения напряжения из состояния пониженного напряжения называется операцией повышения напряжения, тогда как снижение напряжения из состояния повышенного напряжения называется операцией понижения.

Концепция стабилизации включает в себя добавление или вычитание напряжения в сети и из нее.

Для выполнения такой задачи в стабилизаторе используется трансформатор, который в различных конфигурациях соединен с переключающими реле.

В некоторых стабилизаторах используется трансформатор с отводами на обмотке для обеспечения различных коррекций напряжения, в то время как в сервостабилизаторах используется автотрансформатор для обеспечения широкого диапазона коррекции.

Если стабилизатор определяет падение входящего напряжения, он включает электромагнитное реле, чтобы добавить большее напряжение от трансформатора, чтобы компенсировать потерю напряжения.

Когда входящее напряжение превышает нормальное значение, стабилизатор активирует другое электромагнитное реле, так что оно вычитает напряжение для поддержания нормального значения напряжения.

Boost Operation

Принцип действия повышающего напряжения стабилизатора напряжения показан на рисунке.1 ниже.

Рис.3: Принципиальная схема работы в режиме наддува

Здесь напряжение питания подается на трансформатор, который обычно является понижающим трансформатором.

Полярность вторичной обмотки здесь ориентирована таким образом, что ее напряжение добавляется непосредственно к первичному напряжению.

Следовательно, в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то переключение ответвлений или автотрансформатор) переключается с помощью реле или полупроводниковых переключателей, так что это дополнительное питание (входящее питание + вторичный выход трансформатора) подается на нагрузку.

Бак Операция

Принцип работы понижающего стабилизатора напряжения показан на рисунке 2 ниже.

Рис.4: Принципиальная схема работы понижающего преобразователя

В понижающем режиме полярность вторичной обмотки понижающего трансформатора подключается таким образом, что вторичное выходное напряжение вычитается из входящего напряжения.

Следовательно, в состоянии повышенного напряжения электронная схема переключает реле, которое переключает вычитаемое напряжение питания (т.е.е., входящее напряжение — вторичное напряжение трансформатора) в цепь нагрузки.

Эти понижающие, повышающие и нормальные операции одинаковы для всех стабилизаторов, независимо от того, являются ли они стабилизаторами нормального типа или с сервомеханизмом. В дополнение к этим двум основным операциям, стабилизатор напряжения также выполняет операции отключения при понижении и повышении напряжения.

Рис.5: Принципиальная схема автоматического повышения и понижения напряжения стабилизатора напряжения

На рисунке выше показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, в котором используются два реле (реле 1 и реле 2) для обеспечения постоянной подачи переменного тока на нагрузку во время перенапряжения и в условиях напряжения.

Путем переключения реле могут выполняться операции понижения и повышения напряжения для двух конкретных колебаний напряжения (одно находится под напряжением, например, 195 В, а другое — при повышенном напряжении, например, 245 В).

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

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения можно условно разделить на три типа. Их:

Релейные стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением
Стабилизаторы статического напряжения

1. Релейные стабилизаторы напряжения

В стабилизаторах напряжения релейного типа напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичного трансформатора (ов) в различных конфигурациях для достижения функции Buck & Boost.

На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.

Рис.6: Внутренний вид стабилизаторов напряжения релейного типа

Он имеет трансформатор (который может быть с тороидальным трансформатором или трансформатором с железным сердечником) с выводами на его вторичной обмотке, реле и электронную плату.

Электронная схема состоит из схемы выпрямителя, операционного усилителя, микроконтроллера и других мелких компонентов.

Назначение электронной схемы — сравнить выходное напряжение с эталонным значением, обеспечиваемым встроенным источником эталонного напряжения.

Всякий раз, когда напряжение поднимается или опускается ниже заданного значения, схема управления переключает соответствующее реле для подключения к выходу требуемого ответвления.

Эти стабилизаторы обычно изменяют напряжение при колебаниях входного напряжения от ± 15 до ± 6 процентов с точностью выходного напряжения от ± 5 до ± 10 процентов.

Этот тип стабилизаторов наиболее широко используется для низкоуровневых устройств в жилых, коммерческих и промышленных помещениях, так как они имеют малый вес и низкую стоимость.

Преимущества стабилизаторов напряжения релейного типа

Этот стабилизатор в основном используется для приборов / оборудования малой мощности в жилых / коммерческих / промышленных помещениях.

Стоят дешевле.
Они компактны по размеру.

Ограничения релейных стабилизаторов напряжения

Этот тип стабилизатора имеет несколько ограничений, например:

медленная скорость коррекции напряжения
меньше прочности
меньше надежность
Обрыв цепи питания во время регулирования
не выдерживает скачков напряжения

2.Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением

Как следует из названия, в стабилизаторе этого типа используется серводвигатель для коррекции напряжения.

Они также известны как сервостабилизаторы и представляют собой системы с замкнутым контуром.

Они в основном используются для обеспечения высокой точности выходного напряжения, обычно ± 1% при изменении входного напряжения до ± 50%.

На рисунке ниже показана внутренняя схема сервостабилизатора, которая включает в себя серводвигатель, автотрансформатор, повышающий трансформатор, драйвер двигателя и схему управления в качестве основных компонентов.

Рис.7: Внутренний вид серво стабилизатора напряжения

В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки понижающего повышающего трансформатора соединен с фиксированным ответвлением автотрансформатора, а другой конец соединен с подвижным рычагом, которым управляет серводвигатель.

Вторичная обмотка понижающего повышающего трансформатора соединена последовательно с входящим источником питания, который представляет собой не что иное, как выход стабилизатора.

Фиг.8: Принципиальная схема стабилизатора напряжения на сервоприводе

Принцип работы

Схема электронного управления определяет падение напряжения и повышение напряжения путем сравнения входа со встроенным источником опорного напряжения.

Когда схема обнаруживает ошибку, она запускает двигатель, который, в свою очередь, перемещает рычаг автотрансформатора.

Он может питать первичную обмотку повышающего трансформатора, так что напряжение на вторичной обмотке должно соответствовать желаемому выходному напряжению.

В большинстве сервостабилизаторов используется встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления для достижения интеллектуального управления.

Эти стабилизаторы снова могут быть разделены на однофазные, трехфазные сбалансированные или трехфазные несимметричные блоки.

В однофазном исполнении серводвигатель, подключенный к регулируемому трансформатору, выполняет коррекцию напряжения.

В случае трехфазного симметричного типа серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами, так 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 цепи управления.

Преимущества стабилизатора напряжения на основе сервопривода

Преимущества сервостабилизаторов перед стабилизаторами релейного типа:

более высокая скорость коррекции
высокая точность стабилизированного выхода
выдерживает пусковые токи
высокая надежность

Ограничения стабилизатора напряжения на сервоприводе

требует периодического обслуживания.
Чтобы устранить ошибку, серводвигатель необходимо выровнять. Для регулировки серводвигателя нужны умелые руки.

3. Стабилизаторы статического напряжения

Как следует из названия, статический стабилизатор напряжения не имеет движущихся частей, как в случае сервостабилизаторов напряжения.

Он использует схему силового электронного преобразователя для стабилизации напряжения.

С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и отличного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ± 1 процент.

Рис.9: Стабилизатор статического напряжения

Он состоит из повышающего трансформатора, преобразователя мощности IGBT (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или контроллера на базе DSP.

Преобразователь IGBT с микропроцессорным управлением генерирует соответствующее количество напряжения с помощью метода широтно-импульсной модуляции, и это напряжение подается на первичную обмотку повышающего трансформатора.

Преобразователь IGBT вырабатывает напряжение таким образом, что оно может быть синфазным или сдвинутым на 180 градусов по фазе входящего линейного напряжения, чтобы выполнять сложение и вычитание напряжений во время колебаний.

Рис.10: Принципиальная схема стабилизатора статического напряжения

Принцип работы

Каждый раз, когда микропроцессор обнаруживает провал напряжения, он посылает импульсы ШИМ на преобразователь IGBT, так что он генерирует напряжение, равное величине отклонения от номинального значения.

Этот выход синфазен с входящим питанием и подается на первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора.

Поскольку вторичная обмотка подключена к входящей линии, индуцированное напряжение будет добавлено к входящему источнику питания, и это скорректированное напряжение будет подаваться на нагрузку.

Аналогично, повышение напряжения заставляет схему микропроцессора посылать импульсы ШИМ таким образом, что преобразователь выводит напряжение с отклоненной величиной, которое на 180 градусов не совпадает по фазе с входящим напряжением.

Это напряжение на вторичной обмотке понижающего вольтодобавочного трансформатора вычитается из входного напряжения, так что выполняется понижающая операция.

Преимущества статических стабилизаторов напряжения

Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением ответвлений и сервоуправляемыми стабилизаторами из-за множества преимуществ, таких как:

компактный размер
очень быстрая скорость коррекции
отличное регулирование напряжения
не требует обслуживания из-за отсутствия движущихся частей
высокая эффективность
высокая надежность

Ограничения стабилизатора статического напряжения

Они дороже своих аналогов.

Как выбрать подходящий стабилизатор напряжения для ваших нужд?

Прежде чем покупать подходящий стабилизатор напряжения для любого устройства, необходимо учесть несколько факторов.

Перед выбором стабилизатора напряжения необходимо учесть следующие факторы:

Требуемая мощность прибора
уровень колебаний напряжения в зоне установки
тип прибора
Тип стабилизатора
рабочий диапазон стабилизатора (на который стабилизатор идет правильные напряжения)
Отключение по повышенному / пониженному напряжению, тип схемы управления
тип крепления

и многие другие факторы.

Здесь мы обсудим основные шаги, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора для нашего приложения.

Проверьте номинальную мощность устройства, для которого вам необходим стабилизатор. Номинальная мощность указана на задней панели устройства в виде наклейки или паспортной таблички. Она будет в киловаттах (кВт).
Поскольку стабилизаторы рассчитаны на кВА, можно также рассчитать мощность, просто умножив напряжение прибора на максимальный номинальный ток.
Рекомендуется добавить к рейтингу стабилизатора запас прочности, обычно 20-25 процентов.Это может быть полезно для будущих планов по добавлению дополнительных устройств к выходу стабилизатора.
Если прибор измеряется в ваттах, учитывайте коэффициент мощности при расчете номинальной мощности стабилизатора в кВА. Напротив, если стабилизаторы рассчитаны в кВт, а не в кВА, умножьте коэффициент мощности на произведение напряжения и тока.

Например: предположим, если прибор (кондиционер или холодильник) рассчитан на 1 кВА.

Следовательно, безопасный запас в 20 процентов составляет 200 Вт.Прибавив эти ватты к фактическому номиналу, мы получим мощность 1200 ВА.

Так что для устройства предпочтительнее стабилизатор на 1,2 кВА или 1200 ВА.

Для домашних нужд предпочтительны стабилизаторы от 200 ВА до 10 кВА. А для коммерческих и промышленных применений используются одно- и трехфазные стабилизаторы большой мощности.

Что такое автоматический регулятор напряжения? Значение, принцип работы и применение

Автоматический регулятор напряжения предназначен для регулирования напряжения. Он принимает колебания напряжения и преобразует их в постоянное напряжение. Колебания напряжения в основном возникают из-за изменения нагрузки на систему питания. Колебания напряжения вызывают повреждение оборудования энергосистемы. Колебанием напряжения можно управлять, установив оборудование для контроля напряжения в нескольких местах, например, рядом с трансформаторами, генератором, фидерами и т. Д., Регулятор напряжения предусмотрен более чем в одной точке энергосистемы для управления колебаниями напряжения.

В системе питания постоянного тока напряжение может контролироваться с помощью составных генераторов в случае фидеров одинаковой длины, но в случае фидеров разной длины напряжение на конце каждого фидера поддерживается постоянным с помощью усилителя фидера. В системе переменного тока напряжение можно контролировать с помощью различных методов, таких как повышающие трансформаторы, индукционные регуляторы, шунтирующие конденсаторы и т. Д.,

Принцип работы регулятора напряжения

Работает по принципу обнаружения ошибок. Выходное напряжение генератора переменного тока, полученное через трансформатор напряжения, затем выпрямляется, фильтруется и сравнивается с эталоном. Разница между фактическим и опорным напряжением называется напряжением ошибки . Это напряжение ошибки усиливается усилителем и затем подается на основной или пилотный возбудитель.

Таким образом, усиленные сигналы ошибки управляют возбуждением основного или пилотного возбудителя посредством понижающего или повышающего действия (т.е.е. контролирует колебания напряжения). Управление выходом возбудителя ведет к контролю напряжения на клеммах главного генератора.

Применение автоматического регулятора напряжения

Основные функции АРН следующие.

Он контролирует напряжение системы и приближает работу машины к стабильному установившемуся режиму.
Он разделяет реактивную нагрузку между генераторами, работающими параллельно.
Автоматические регуляторы напряжения снижают перенапряжения, возникающие из-за внезапного отключения нагрузки в системе.
Увеличивает возбуждение системы в условиях неисправности, так что максимальная мощность синхронизации существует во время устранения неисправности.

Когда происходит резкое изменение нагрузки в генераторе переменного тока, необходимо изменить систему возбуждения, чтобы обеспечить такое же напряжение при новых условиях нагрузки. Сделать это можно с помощью автоматического регулятора напряжения. Аппаратура автоматического регулятора напряжения работает в поле возбудителя и изменяет выходное напряжение возбудителя и ток возбуждения.Во время резких колебаний АРВ не дает быстрого ответа.

Для получения быстрого отклика используются быстродействующие регуляторы напряжения на основе принципа , превышающего отметку . По принципу перерегулирования, когда нагрузка увеличивается, возбуждение системы также увеличивается. Перед увеличением напряжения до значения, соответствующего повышенному возбуждению, регулятор снижает возбуждение до надлежащего значения.

.Электромеханический стабилизатор напряжения

Стабилизатор статического напряжения 10 кВт

29 долларов.00–65 долларов США

/ Единица измерения
| 500 единиц / единиц (мин. Заказ)

Перевозка:: Поддержка
Морские перевозки

Время выполнения заказа:

Количество (шт.)	1–1000	> 1000
Приблиз.Срок (дни)	7	Торг

Настройка:

Индивидуальный логотип
(Мин.Заказ: 1000 шт.)

Индивидуальная упаковка
(Мин. Заказ: 1000 единиц)

Подробнее

Настройка графики
(Мин.Заказ: 1000 шт.)
Меньше

Образцы: