Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизаторы или как их еще называют, нормализаторы напряжения – специальные устройства, которые обеспечивают стабильное напряжение для конкретного потребителя или целого объекта (дом, квартира, офисный центр, производственный цех и т. д.).

К выбору устройства необходимо подходить тщательно, чтобы получить требуемый эффект от работы стабилизирующего прибора. Так, для различных ситуаций применяются стабилизаторы с разными принципами действия, в подавляющем числе ситуаций допустима погрешность при корректировке, реже, требуется плавная регулировка и поддержание напряжения с высокой точностью с другими функциями (фильтрация сетевых помех, молниезащита и т.д.). Данная статья направлена на поддержку клиентов и посетителей сайта с целью дать профессиональное разъяснение о принципе работы стабилизаторов напряжения их преимуществах и недостатках на конкретных примерах.

 

Электронный принцип работы

В данную категорию относятся устройства симистрного и тиристорного типа. Система регулирования полностью автоматизирована и не требует дополнительных корректирующих настроек со стороны пользователя. На территории Украины данные типы широко распространены благодаря наличию более 10 заводов по производству стабилизаторов, наш ассортимент представлен сериями Breeze, Normic, Shteel, Calmer, Flagman для однофазных и трехфазных сетей. Также электронные нормализаторы поставляет на Украину ряд европейских производителей, таких как ORTEA предлагает однофазные GEMINI и трехфазные AQUARIUS.

Алгоритм работы этих устройств заключается в измерении напряжения на входе стабилизатора, обработке информации микропроцессором, который в свою очередь управляет электронными ключами (симисторами, тиристорами). При изменении входного напряжения одна ступень закрывается, другая открывается, тем самым регулируя количество витков трансформатора влияющих на коррекцию напряжения. Чем больше ступеней у стабилизатора, тем меньше погрешность. Основная масса бюджетных нормализаторов имеет от 8 до 12 ступеней, а их погрешность колеблется от 6 до 4%, устройства более высокого класса содержат от 16 до 36 ступеней, в это случае погрешность снижается с 3 до 1%.

В 2012 году впервые на территории стран СНГ запущено производство стабилизаторов с электронным принципом работы на базе 48 ступеней регулирования с точностью выходного напряжения 1,0 – 0,6%.​

Достоинства:

  • высокая скорость регулирования: 20 мс;

  • компактные размеры и вес;

  • низкий уровень шума;

  • оптимальной соотношение цены и качества;

  • длительный ресурс эксплуатации – 10-20 лет;

Недостатки:

  • дискретное (ступенчатое) регулирование;

  • невысокая перегрузочная способность до 150%.

 

Электродинамический принцип работы

К этой категории относятся устройства на основе электродвигателей. Как и электронные собраться, электродинамические устройства имеют полностью автоматизированный процесс коррекции сетевого напряжения. Украинских заводов по выпуску данного оборудования не существует из-за большого количества предложений китайских стабилизаторов низкого качества (характеристики этих устройств не рассматриваются). Однако практически все европейские производители также предлагают большое множество моделей электродинамических нормализаторов высокого качества. Итальянские производители ORTEA и IREM, а также турецкий завод NTT Stabilizer предлагают модели на напряжение 220В (серии Vega, Antares, DVS11 до 135кВА), 380В (серии DVS33, Orion-Y, Orion-Plus, Sirius до 6000кВА) и даже 6 и 11кВ (серии Sirius MV6 и Sirius MV11 до 6000кВА).

Принцип действия данных устройств основан на электродвигателе, которые контролируется микропроцессором. При изменении входного напряжения, контроллер подает сигнал двигателю, который перемещает графитовый ролик по обмоткам трансформатора, тем самым добавляя или снижая выходное напряжение до номинального. В зависимости от мощности стабилизатора, могут применяться разные системы регулирования, к примеру, итальянский производитель ORTEA запатентовал уникальную разработку с применением колоновидных медных стержней по которым перемещается электродвигателей с графитовым роликом высокого качества. Замер изменения напряжения происходит 2000 раз в секунду! Как правило погрешность электродинамических стабилизаторов не превышает 0,5 – 1%.

Достоинства:

  • плавная регулировка;

  • высокая точность стабилизации – 0,5%;

  • высокое быстродействие – 8-16мс/В;

  • низкий уровень шума;

  • высокая перегрузочная способность – 500-1000%;

  • молниезащита, EMI-фильтр, защитное исполнение IP54

  • стабильная работа при температуре от –25 … 50 С;

  • длительный ресурс эксплуатации – 20-30 лет.

Недостатки:

  • относительно высокая стоимость;

  • относительно большой вес.

 

Релейный принцип работы

Стабилизаторы релейного типа относятся к полностью автоматическим и не требуют дополнительного вмешательства в процесс регулирования. На Украине существуют несколько заводов, которые длительное время выпускают устройства относящиеся к этой категории (серии Гибрид-Н, Струм). По принципу действия релейные нормализаторы очень схожи с электронными, отличие заключается лишь в том, что в место симисторов и тиристоров применяются силовые реле, которые коммутируют обмотки трансформатора.

Достоинства:

  • высокое быстродействие – 20-40мс;

  • компактные размеры и вес;

  • низкая стоимость.

Недостатки:

  • отсутствие моделей средней и большой мощности;

  • погрешность может достигать 220В±7,5%;

  • дискретное регулирование напряжения;

  • шум при работе (щелчки);

  • низкая перегрузочная способность – 120-150%;

  • короткий срок эксплуатации – 2-5 лет.

 

Феррорезонасный принцип работы

Феррорезонансные нормализаторы, как и прочие современные типы имеют автоматический процесс регулирования напряжения. В основе принципа действия лежит явление магнитного насыщения сердечников трансформатора или дросселей.

Современные устройства феррорезонансного типа обладают впечатляющими характеристиками и очень длительным сроком службы, однако стоимость устройств достаточно высокая. В настоящее время есть возможность приобрести стабилизаторы серии SOLA-HD, производства компании EMERSON (США). Данное оборудование оправдано применять с технологическими установками высокой стоимости.

Достоинства:

  • высокое быстродействие – 20-40мс;

  • высокая точность стабилизации – 1%;

  • длительный срок эксплуатации – 40-50 лет;

  • встроенные фильтры помех;

  • форма выходного напряжения – синусоида;

  • высокая перегрузочная способность – 200-300%.

Недостатки:

  • высокий уровень шума (гул);

  • высокая стоимость;

  • относительно большие размеры и вес.

 

Тип регулирования в зависимости от принципа работы

Тип стабилизатора

Принцип регулирования

Погрешность

Электронные

дискретный (ступенчатый)

230±7– 0,8%

Релейные

дискретный (ступенчатый)

230±7,5 – 2,5%

Электродинамические

плавный

230±1,5 – 0,5%

Феррорезонансные

плавный

230±3 – 1%

Метод регулирования является основным отличием в принципах работы. Как правило, дискретное регулирование может применяться в электронных и релейных устройствах, а плавное соответствует электродинамическим (сервоприводным) и феррорезонансным нормализаторам. Для бытового применения подходит любой тип стабилизаторов, однако погрешностью более 3 – 4% будет проявляется в виде мерцания ламп накаливания. Это единственный недостаток видимый человеческому глазу, для основной массы бытовых приборов погрешность до 8-10% является нормальной.

Совет! Если мерцание света является нежелательным, традиционные лампы накаливания необходимо заменить на компактные люминесцентные лампы (энергосберегающие) или современное светодиодное освещение LED.

Плавное регулирование и высокая точность стабилизации напряжения оправданы в медицинских учреждениях, промышленных установках, системах связи и передачи данных, технологических установках, а также в бытовом секторе, где установлены дорогостоящие системы видео- и аудио-аппаратуры и т. д.

 

Графики плавного и дискретного регулирования

График плавного регулирования напряжения стабилизатором VEGA ORTEA

График выходного напряжения стабилизатора ORTEA Vega 15кВА (Рис. 1)

 

На рисунке 1 изображена кривая выходного напряжения в соответствии с точностью 220В±0,5% или 1,5 Вольта, при этом хорошо видно, что выходное напряжение отклоняется незначительно и плавно.

График дискретного регулирования напряжения стабилизатором НОНС-15000 Normic

График выходного напряжения стабилизатора НОНС-15000 NORMIC 15кВА (Рис. 2)

 

На рисунке 2 можно заметить явные скачки напряжения в пределах заданной погрешности, в данном случае это 220В±4,5% или 10 Вольт.

 

Заключение

Несомненно, плавное регулирование обязательно для высокотехнологических устройств, где отсутствие скачков и высокая точность напряжения является важным фактором. Электродинамические и феррорезонансные стабилизаторы обеспечивают фильтрацию помех, а также могут комплектоваться дополнительными опциями, которые будут полезны для производства: мониторинг, удаленное управление, корпусы с усиленной защитой IP54, масляное охлаждение, электронный байпас, молниезащита и т. д. Кроме этого, как электродинамические, так и феррорезонансные стабилизаторы могут могут применяться в неотапливаемых помещениях или металлических щитах, где допускается падение температуры до –25 С и влажность до 95%.

Стабилизаторы с дискретным принципом регулирования (электронные и релейные) хорошо зарекомендовали себя в бытовом сегменте, где ключевую роль играет стоимость, компактные размеры и отсутствие шума при работе. Кроме этого у электронных стабилизаторов есть преимущество в виде моментального регулирования, а также система защит от аварий в сети, удобная индикация и дополнительные функции по тонкой настройке стабилизаторов.

За рекомендациями по выбору типа стабилизатора и конкретной модели, обращайтесь по телефонам и email к продакт-менеджерам компании. Вам будет предложено оптимальное решение, которое решит требуемую задачу и будет соответствовать имеющемуся бюджету.


Рейтинг и отзывы: Принцип работы стабилизатора напряжения 1 1 1 1 1 0/5 на основе 0 голосов