Принцип устройства стабилизатора: Принцип работы стабилизатора напряжения

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения – устройство, преобразующее электроэнергию с неустойчивыми характеристиками, которые не подходят для устройств энергопотребления. На выходе поступает напряжение с заданными стабильными параметрами, которыми снабжаются потребители энергии.

Разновидности устройств

Стабилизаторы напряжения Штиль

(от 0,1 до 100 кВА)

Стабилизаторы напряжения СДП Русэлт

(от 1 до 10 кВА)

Стабилизаторы напряжения

для газовых котлов

Прежде всего стоит разобраться, какие бывают разновидности устройств. Стабилизатор напряжения купить можно разный, например:

• Постоянного напряжения;
• Переменного напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Они необходимы, если значение поступающего тока мало или наоборот слишком велико для электропотребителя. Проходя через устройство, напряжение преобразуется до заданного уровня. В свою очередь они делятся на:

• Линейный стабилизатор. Принцип функционирования основан на непрерывном изменении сопротивления для осуществления стабильного показателя на выходе. Простая конструкция устройства с минимальным количеством деталей работает без помех;
• Импульсный. С помощь коротких импульсов нестабильный ток накапливается на катушке или в конденсаторе. В последствии накопленная электроэнергия поступает на выход с заданными параметрами. Если жена выходе показатель превышает возможное допустимое значение, то накопитель сбрасывает напряжение, переставая аккумулировать энергию, тем самым позволяя на выходе подавать напряжение с меньшим значением.

Стабилизаторы переменного напряжения

Устройство, которые поддерживает выход тока с заданными характеристиками, вне зависимости от того, какие показатели были на входе. Они бывают:

• Накопительные. Этот стабилизатор напряжения купить необходимо, если для применения достаточно накопления электроэнергии в системе, с последующим преобразованием и выдачи на выходе тока со стабильными параметрами;
• Корректирующие. Стабилизатор напряжения, преобразующий энергию за счет добавления потенциала, которого не хватает для получения необходимых параметров.

Качество и долговременность работы таких устройств зависит от скачков напряжения и других параметров подаваемой энергии. И только благодаря стабилизаторам напряжения возможно бесперебойное электроснабжение с заданными параметрами.

Выгода в использовании стабилизаторов напряжения

Благодаря использованию стабилизаторов напряжения можно добиться эффективного расходования электроэнергии, обезопасить оборудование от перепадов напряжения, вызванного под воздействием различных факторов. Среди преимуществ данного оборудования:

· Обеспечение качественного питания электросети, исключающего поломку дорогостоящей электроники и техники. Повреждение современного дорогостоящего оборудование сопряжено с серьезными затратами на ремонтные работы. Применение стабилизатора исключает риск поломки, вызванный нестабильной работой сети.

· Низкое напряжение приводит к повышению потребления электроэнергии. Увеличение потребления становится причиной повышения расходов на оплату счетов. Стабилизатор позволяет отказаться от перерасхода и сохранить бюджет.

· Перепады напряжения приводят к КЗ, перегреву проводов. Кроме того, от них возможно возгорание. Стабилизаторы способствуют исключению этих рисков.

· Если напряжение держится на нормальном уровне, могут возникнуть импульсы из-за погодных явлений или перекоса фаз. Стабилизатор позволяет обезопасить техники, предотвращая такое воздействие.

Совокупность преимуществ позволяет не только экономить благодаря стабилизатором, но и обезопасить электросеть и приборы, подключенные к ней.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Выбирая стабилизатор напряжения, стоит обратить внимание на такие характеристики, как:

· Особенности монтажа. Существуют модели, которые устанавливаются в непосредственной близости от электроприбора, на стену. Если требуется использование стабилизатора на улице, то стоит задуматься о наличии защиты от воздействия влаги и других внешних факторов. Если стабилизатор будет работать в условиях повышенных температур, то необходима модель, оснащенная охлаждением.

· Тип электросети: для одной фазы подходит устройство с напряжением 220-250 В, трехфазные обустраиваются при помощи устройств в 380-415 В.

· Допустимые показатели нагрузки. Бытовые стабилизаторы могут иметь мощность 3-5 кВт. Для коммерческих и общественных помещений подойдут устройства средней мощности, а для производства – высокомощное оборудование на десятки-сотни кВт. Мощность стабилизатора должна быть больше мощностей используемой техники на 30%.

· Максимальную и минимальную мощность на выходе.

· Мощность на выходе должна превышать минимум на 15% мощность всех используемых электроприборов.

· Точность регулировки. Для использования в быту подойдет устройство с точностью 5-7%. В промышленном применении важна большая точность. Поэтом предельный показатель – 3%.

· Скорость регулировки – не должна превышать 20 мс. Чем меньше – тем лучше.

· Особенность регулировки – дискретная или электродинамическая. Первый тип стоит дешевле и применяется для дома и коммерческой недвижимости. Второй – стоит дорого и подойдет для промышленности.

· Уровень издаваемого шума и размеры устройства.

Сделайте заказ на стабилизаторы напряжения в нашей компании, и мы выполним его быстро.

виды приборов и технологий стабилизации

Содержание

Технология стабилизации напряжения, основанная на эффекте феррорезонанса

В 1938 году был изобретен и запатентован феррорезонансный трансформатор (автор Джозеф Сола). Именно это устройство, изначально названное «трансформатор постоянного напряжения», стали впервые использовать для стабилизации параметров электрической энергии, так как оно за счет электромагнитного явления, называемого феррорезонансом, при колебаниях входного напряжения сохраняло неизменным значение выходного.

Отметим, что феррорезонансный эффект не регулирует напряжение напрямую, однако при правильном применении позволяет минимизировать влияние первичного (входного) напряжения на вторичное (выходное).

Феррорезонансный трансформатор включает в себя две магнитные цепи (обмотки) со слабой связью друг с другом. Магнитопроводы цепей имеют различную магнитную проницаемость, поэтому во время работы выходная цепь находится в режиме постоянного насыщения, а входная, наоборот, не достигает насыщенности. Благодаря этому даже значительные отклонения напряжения на входе не приводят к существенным колебаниям на выходе. Разница между величиной фактически снимаемого с трансформатора напряжения и его номинальным значением обычно не превышает пяти процентов (при соблюдении определённых условий).

Феррорезонансные трансформаторы выпускаются по сей день, правда, современные модели из-за высокой цены и некоторых особенностей эксплуатации, практически не используются в качестве стабилизаторов напряжения.

Первые стабилизаторы напряжения в СССР

В нашей стране разработки приборов, обеспечивающих коррекцию переменного напряжения, начались в конце 1950-х годов. Именно тогда возникла потребность в качественном электропитании бытовой техники, начавшей массово появляться в советских квартирах и домах.

За основу для первых серийных стабилизаторов отечественные инженеры взяли описанную выше технологию феррорезонанса – она не требовала сложной схемы и, самое главное, полностью удовлетворяла существующие на тот момент требования к качеству электропитания.

В широкий обиход советские феррорезонансные стабилизаторы вошли уже в 1960-х годах. Их конструкция включала в себя автотрансформатор, входной и фильтрующий дроссель, а также конденсатор.

Данные изделия не отличались большой мощностью и в основном были рассчитаны на 200-300 Вт. Но этого вполне хватало для питания типичных нагрузок того времени: цветных и чёрно-белых телевизоров, радиоаппаратуры, магнитофонов и измерительных приборов (более мощные трехфазные стабилизаторы использовались для защиты ответственного электрооборудования на промышленных предприятиях).

В течение 1960-1970-х годов наибольшее распространение в бытовом секторе получили модели ТСН-170, ФСН-200, СНБ-200, СН-200, УСН-200, ТСН-200 СН-250, СН-315 и СНП-400 (цифра в названии означает выходную мощность устройства). Перечисленные устройства выпускались как в пластиковых, так и металлических корпусах и предназначались для настенного или напольного размещения. Для сети предусматривался выведенный шнур со штепсельной вилкой, для нагрузки – розеточное гнездо.

Использовались советские феррорезонансные стабилизаторы в первую очередь для защиты телевизоров от сильно завышенного или заниженного сетевого напряжения: они обеспечивали возможность нормального приема телевизионных передач, сохранность и увеличение срока службы кинескопа, ламп и других элементов телевизионного приёмника.

Что касается технических характеристик, то данные изделия в основном были рассчитаны на работу от сети переменного тока с частотой 50 Гц и номинальным напряжением 127 или 220 В. При этом рабочий диапазон входных напряжений составлял 85-140 В (для сети 127 В) и 155-250 В (для сети 220 В). Приборы имели коэффициент полезного действия не менее 80%, не боялись перегрузок и коротких замыканий. Кроме того, феррорезонансные стабилизаторы благодаря отсутствию электромеханических частей имели длительный срок службы. У некоторых пользователей сделанные во времена СССР устройства до сих пор исправно работают!

Были у этих стабилизаторов и свои недостатки: постоянный гул при работе (доходил до 32 дБА), существенные искажения формы выходного напряжения, большая зависимость от входной частоты и величины подключённой нагрузки, а также сильное электромагнитное поле, которое при близком расположении к телевизору создавало помехи в его работе.

Отметим, что разработки в области стабилизации сетевого напряжения велись в СССР непрерывно, поэтому параллельно с феррорезонансными стабилизаторами с конвейеров профильных заводов выходили и приборы иных типов. В частности, автотрансформаторные регуляторы моделей АРН-250, АРБ-400 и АТ-2, которые предполагали ручное поддержание выходного напряжения в установленных пределах. Однако ни одна разновидность изделий не получила в советский период такого распространения, как стабилизаторы на базе феррорезонанса.

Лишь с начала 90-х годов, когда в нашей стране появляется большое количество требовательной к качеству электропитания зарубежной бытовой техники и электроники, российские производители начинают выпуск стабилизаторов напряжения, в основу которых положены рассмотренные далее технологии.

Стабилизация напряжения с помощью сервопривода

В 1960-х стали активно распространяться сервоприводы – специальные электромоторы, механизм которых мог поворачиваться под разным углом и удерживать необходимое положение.

В тех же годах сервопривод начал использоваться и в стабилизаторах напряжения. Так, в 1961 году был запатентован электромеханический стабилизатор, силовая честь которого состояла из регулируемого автотрансформатора, подвижного токосъемного контакта с приводом от двигателя постоянного тока и источника напряжения собственных нужд. Прибор позволял автоматически стабилизировать сетевое напряжение, не искажая при этом форму его кривой.

Сегодня электромеханические стабилизаторы по-прежнему выпускаются и несмотря на разнообразие моделей имеют схожий принцип работы – плата управления сравнивает значение напряжения на входе изделия с установленным образцовым. В случае различия этих двух параметров сервопривод с графитовым ползунком, роликом или щеткой (в зависимости от конкретной модели стабилизатора) перемещается по обмотке автотрансформатора и подключает к цепи количество витков, достаточное для получения выходного напряжения максимально приближенного к эталонной величине.

Такой принцип работы сопряжен с существенными недостатками. Речь, в первую очередь, о невысокой скорости срабатывания – сервоприводу при возникновении сетевого отклонения требуется определенное время, чтобы передвинуть токосниматель в необходимое положение. Кроме того, быстрый механический износ подвижных деталей обуславливает необходимость их периодической замены.

Шум при передвижении щеток сервопривода, возможное искрение во время работы и громоздкая конструкция создают дополнительные сложности при бытовой эксплуатации данных устройств.

Подробнее об электромеханических стабилизаторах можно узнать в статье «Электромеханические стабилизаторы напряжения».

Релейная технология стабилизации напряжения

Появившееся еще в 19 веке электромеханическое реле – это, наверное, самый распространённый в автоматике элемент. В нашей стране оно сначала применялось в промышленности для управления технологическими процессами, а затем вошло и в состав различной бытовой техники. Разработка в СССР стабилизаторов напряжения, действующих на основе релейного элемента и получивших соответствующее название «релейные», приходится на 1970-е годы.

Основные элементы типичного релейного стабилизатора – это автотрансформатор, электронная плата управления и блок силовых реле, каждое из которых по сути представляют собой автоматический выключатель, соединяющий или разъединяющий электрическую цепь под внешним воздействием либо при достижении определенных параметров.

Во время работы релейного стабилизатора управляющая плата постоянно контролирует входное напряжение и в случае его отклонения от номинальных показателей подает сигнал на релейный блок. Последующее замыкание (размыкание) определённого реле коммутирует обмотки трансформатора и обеспечивает необходимый для нейтрализации входного искажения коэффициент трансформации.

Устройства данного типа имеют повышенную скорость срабатывания, но регулировка сетевого напряжения выполняется ступенчато (не плавно), что сказывается на форме подаваемого на нагрузку сигнала. Кроме того, срабатывание реле всегда сопровождается щелчками, создающими определенный шум во время работы устройства.

Подробнее о данном типе стабилизаторов можно узнать в статье «Релейные стабилизаторы напряжения».

Стабилизация напряжения на основе тиристоров и симисторов

Активное проникновение в электротехнику полупроводниковых компонентов нашло своё отражение и в вопросе стабилизации электрической энергии. В конце 1970-х начались разработки стабилизаторов напряжения, работающих на основе тиристоров – полупроводниковых приборов, имеющих два состояния «закрытое» с низкой проводимостью и «открытое» с высокой.

Обычно тиристоры используются как силовые ключи в различных электронных устройствах, например, в переключателях скорости электродвигателей, таймерах, диммерах и т.д. Отметим, что тиристоры в зависимости от конструкции могут проводить ток как в одном направлении, так и в двух (приборы второго типа получили название – симисторы).

Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения по принципу своей работы схожи с релейными и отличаются лишь тем, что коммутация обмоток автотрансформатора выполняется не релейными блоками, а электронными, состоящими из тиристоров или симисторов. Применение таких блоков позволяет регулировать напряжение гораздо быстрее, чем с помощью классических электромеханических реле. Другие преимущества данной технологии: абсолютная бесшумность работы и отсутствие требующих технического обслуживания деталей.

Сегодня симисторные и тиристорные стабилизаторы являются одними из самых распространённых и популярных, что, однако, не отменяет их главного недостатка – ступенчатого регулирования напряжения (аналогично релейным моделям).

Более подробно о тиристорных и симисторных стабилизаторах рассказано в статье «Электронные стабилизаторы напряжения».

Технология двойного преобразования энергии

Инверторы и выпрямители – статические преобразователи напряжения, совместное использование которых в 1980-х породило технологию двойного бестрансформаторного преобразования энергии. Данная технология в течение нескольких десятилетий успешно применялась в онлайн ИБП, а в 2015 году была использована и при создании стабилизаторов напряжения нового поколения. Полученные устройства, названые инверторными стабилизаторами, обеспечили непревзойдённые технические характеристики и стали настоящим прорывом в своей отрасли.

Инверторные стабилизаторы избавлены от громоздкого автотрансформатора и каких-либо электромеханических частей, силовая часть приборов состоит исключительно из электронных модулей: выпрямителя, накопительной емкости и инвертора.

Работа такого стабилизатора заключается в двукратном преобразовании поступающего на вход напряжения. Сначала оно с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное, затем проходит через промежуточную (накопительную) емкость и попадает на инвертор, где снова становится переменным. В итоге на выход устройства подаётся снятое с инвертора напряжение, которое обладает точным значением и синусоидальной формой.

Важно!
Двойное преобразование в инверторных стабилизаторах является штатным рабочим процессом и осуществляется постоянно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Именно из-за этого данные устройства отличаются мгновенным срабатыванием и бесступенчатой стабилизацией, а генерируемая ими идеальная синусоидальная форма выходного сигнала не зависит от любых колебаний и помех во внешней сети. Кроме того, инверторные стабилизаторы работают в расширенном диапазоне входного напряжения и способны обеспечить эталонную точность стабилизации.

В настоящее время инверторные стабилизаторы удовлетворяют даже самые жесткие требования к качеству электропитания и входят в число наиболее популярных устройств в соответствующем им сегменте рынка.

Подробнее об инверторных стабилизаторах читайте в статье «Инверторные стабилизаторы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки».

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторов

Содержание

Знакомство со стабилизатором:

Внедрение технологии микропроцессорных микросхем и силовых электронных устройств в конструкцию интеллектуальных стабилизаторов переменного напряжения (или автоматических регуляторов напряжения (АРН)) привело к созданию качественное, стабильное электроснабжение при значительных и продолжительных отклонениях сетевого напряжения.

В отличие от традиционных стабилизаторов напряжения релейного типа, в современных инновационных стабилизаторах используются высокоэффективные цифровые схемы управления и полупроводниковые схемы управления, которые устраняют необходимость в регулировке потенциометром и позволяют пользователю устанавливать требования к напряжению с помощью клавиатуры, с возможностью запуска и остановки выхода.

Это также привело к уменьшению времени срабатывания или чувствительности стабилизаторов, обычно менее нескольких миллисекунд, кроме того, это можно регулировать с помощью переменной настройки. В настоящее время стабилизаторы стали оптимизированным решением для питания многих электронных устройств, чувствительных к колебаниям напряжения, и они нашли работу со многими устройствами, такими как станки с ЧПУ, кондиционеры, телевизоры, медицинское оборудование, компьютеры, телекоммуникационное оборудование и так далее.

Что такое стабилизатор напряжения?

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

Его также называют автоматическим регулятором напряжения (АРН) . Стабилизаторы напряжения предпочтительны для дорогостоящего и ценного электрооборудования, чтобы защитить его от вредных колебаний низкого/высокого напряжения. Некоторым из этого оборудования являются кондиционеры, офсетные печатные машины, лабораторное оборудование, промышленные машины и медицинское оборудование.

Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения, прежде чем оно может быть подано на нагрузку (или оборудование, чувствительное к колебаниям напряжения). Выходное напряжение стабилизатора будет оставаться в пределах 220В или 230В при однофазном питании и 380В или 400В при трехфазном питании, в заданном диапазоне колебаний входного напряжения. Это регулирование выполняется операциями понижения и повышения, выполняемыми внутренней схемой.

На современном рынке представлено огромное количество автоматических регуляторов напряжения. Это могут быть однофазные или трехфазные агрегаты в зависимости от типа применения и требуемой мощности (кВА). Трехфазные стабилизаторы выпускаются в двух версиях: модели со сбалансированной нагрузкой и модели с несимметричной нагрузкой.

Они доступны либо в виде специальных блоков для бытовой техники, либо в виде большого стабилизатора для всей бытовой техники в определенном месте, например, во всем доме. Кроме того, это могут быть блоки стабилизаторов как аналогового, так и цифрового типа.

К наиболее распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным или переключаемым управлением, стабилизаторы с автоматическим реле, полупроводниковые или статические стабилизаторы и стабилизаторы с сервоприводом. 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, запуск и остановка выхода, ручной/автоматический запуск, отображение отключения напряжения, переключение при нулевом напряжении. и т. д.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения?

Как правило, каждое электрическое оборудование или устройство рассчитано на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности рабочий диапазон оборудования ограничен определенными значениями, например, одно оборудование может выдерживать ± 10 процентов от номинального напряжения, а другое ± 5 процентов или меньше.

Колебания напряжения (повышение или понижение величины номинального напряжения) довольно распространены во многих областях, особенно на оконечных линиях. Наиболее распространенными причинами скачков напряжения являются освещение, неисправности электрооборудования, неисправная проводка и периодическое отключение устройства. Эти колебания создают проблемы с электрическим оборудованием или приборами.

Длительное перенапряжение приведет к

• Необратимое повреждение оборудования
• Повреждение изоляции обмоток
• Нежелательное прерывание нагрузки
• Увеличение потерь в кабелях и соответствующем оборудовании
• Снижение срока службы прибора

Длительное время под напряжением приведет к

• Неисправность оборудования
• Более длительные периоды работы (как в случае резистивных нагревателей)
• Снижение производительности оборудования
• Потребление больших токов, которые в дальнейшем приводят к перегреву
• Ошибки вычислений
• Снижение скорости двигателей

Таким образом, стабильность и точность напряжения определяют правильную работу оборудования. Таким образом, стабилизаторы напряжения гарантируют, что колебания напряжения на входе в сеть не повлияют на нагрузку или электроприбор.

Как работает стабилизатор напряжения?

Основной принцип стабилизатора напряжения для выполнения операций понижения и повышения напряжения

В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения при повышенном и пониженном напряжении выполняется посредством двух основных операций, а именно b операций oost и buck . Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем. В условиях пониженного напряжения операция повышения напряжения увеличивает напряжение до номинального уровня, в то время как операция понижения снижает уровень напряжения в условиях повышенного напряжения.

Концепция стабилизации заключается в добавлении или уменьшении напряжения в сети питания. Для выполнения такой задачи в стабилизаторе используется трансформатор, который по разным схемам соединен с коммутационными реле. В некоторых стабилизаторах используется трансформатор с ответвлениями на обмотке для обеспечения различных корректировок напряжения, в то время как в сервостабилизаторах используется автотрансформатор для обеспечения широкого диапазона коррекции.

Чтобы понять эту концепцию, давайте рассмотрим простой понижающий трансформатор номиналом 230/12 В, и его связь с этими операциями приведена ниже.

На рисунке выше показана повышающая конфигурация, в которой полярность вторичной обмотки ориентирована таким образом, что ее напряжение напрямую добавляется к первичному напряжению. Следовательно, в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то РПН или автотрансформатор) переключается с помощью реле или полупроводниковых переключателей, так что к входному напряжению добавляются дополнительные вольты.

На рисунке выше трансформатор подключен по схеме компенсирования, при этом полярность вторичной обмотки ориентирована таким образом, что ее напряжение вычитается из первичного напряжения. Схема переключения переключает соединение с нагрузкой на эту конфигурацию в условиях перенапряжения.

На приведенном выше рисунке показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, в котором используются два реле для обеспечения постоянной подачи переменного тока на нагрузку во время перенапряжения и в условиях пониженного напряжения. Переключая реле, понижайте и повышайте операции для двух определенных колебаний напряжения (например, одно находится под напряжением, скажем, 195В и другое для перенапряжения, скажем 245В) можно выполнить.

В случае стабилизаторов трансформаторного типа, различные ответвления переключаются в зависимости от требуемой величины повышающего или понижающего напряжения. Но в случае стабилизаторов автотрансформаторного типа 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 стали неотъемлемой частью многих бытовых, промышленных и коммерческих электроприборов. Ранее управляемые вручную или переключаемые стабилизаторы напряжения использовались для повышения или понижения входящего напряжения, чтобы обеспечить выходное напряжение в желаемом диапазоне. Такие стабилизаторы строятся с электромеханическими реле в качестве коммутационных устройств.

Позже, дополнительная электронная схема автоматизировала процесс стабилизации и породила автоматические регуляторы напряжения РПН. Другим популярным типом стабилизатора напряжения является сервостабилизатор, в котором коррекция напряжения осуществляется непрерывно без какого-либо переключения. Рассмотрим три основных типа стабилизаторов напряжения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа

В стабилизаторах напряжения этого типа регулировка напряжения осуществляется путем переключения реле таким образом, чтобы один из отводов трансформатора подключался к нагрузке (как описано выше) независимо от того, это для повышения или раскряжевки операции. На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.

Он имеет электронную схему и набор реле помимо трансформатора (который может быть тороидальным или железным сердечником с ответвлениями на его вторичной обмотке). Электронная схема состоит из схемы выпрямителя, операционного усилителя, блока микроконтроллера и других крошечных компонентов.

Электронная схема сравнивает выходное напряжение с опорным значением, полученным от встроенного источника опорного напряжения. Всякий раз, когда напряжение поднимается или падает ниже опорного значения, схема управления переключает соответствующее реле, чтобы подключить желаемое ответвление к выходу.

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 чаще всего используется для приборов низкого класса в жилых, коммерческих и промышленных целях, поскольку они имеют малый вес и низкую стоимость. Однако у них есть несколько ограничений, таких как низкая скорость коррекции напряжения, меньшая долговечность, меньшая надежность, прерывание пути питания во время регулирования и неспособность выдерживать скачки высокого напряжения.

Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением

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

В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки понижающего повышающего трансформатора подключен к фиксированному отводу автотрансформатора, а другой конец подключен к подвижному рычагу, управляемому серводвигателем. Вторичная обмотка повышающего трансформатора соединена последовательно с входным питанием, которое представляет собой не что иное, как выход стабилизатора.

Электронная схема управления обнаруживает падение и повышение напряжения, сравнивая вход со встроенным источником опорного напряжения. Когда схема находит ошибку, она приводит в действие двигатель, который, в свою очередь, перемещает плечо автотрансформатора. Это может питать первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора, так что напряжение на вторичной обмотке должно соответствовать желаемому выходному напряжению. Большинство сервостабилизаторов используют встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления для обеспечения интеллектуального управления.

Эти стабилизаторы могут быть однофазными, трехфазными симметричными или трехфазными несимметричными. В однофазном типе серводвигатель, соединенный с регулируемым трансформатором, обеспечивает коррекцию напряжения. В случае трехфазного симметричного типа серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами, так что стабилизированная выходная мощность обеспечивается во время колебаний путем регулировки выходной мощности трансформаторов. В сервостабилизаторах несимметричного типа три независимых серводвигателя соединены с тремя автотрансформаторами и имеют три отдельные цепи управления.

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

Статические стабилизаторы напряжения

Как следует из названия, статический стабилизатор напряжения не имеет движущихся частей, как механизм серводвигателя в случае сервостабилизаторов. Он использует схему силового электронного преобразователя для регулирования напряжения, а не вариатор в случае обычных стабилизаторов. С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и превосходного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ±1 процент.

В основном он состоит из повышающего трансформатора, силового преобразователя IGBT (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или контроллера на основе DSP. Преобразователь IGBT, управляемый микропроцессором, генерирует необходимое количество напряжения с помощью метода широтно-импульсной модуляции, и это напряжение подается на первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора. Преобразователь IGBT вырабатывает напряжение таким образом, что оно может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе входного линейного напряжения, чтобы выполнять сложение и вычитание напряжения во время колебаний.

Всякий 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 находится в фазе с входным питанием и подается на первичную обмотку повышающего трансформатора. Поскольку вторичная обмотка подключена к входной линии, индуцированное напряжение будет добавлено к входному источнику питания, и это скорректированное напряжение подается на нагрузку.

Аналогичным образом, повышение напряжения заставляет схему микропроцессора посылать импульсы ШИМ таким образом, что преобразователь выдает напряжение с отклоненной величиной, которое на 180 градусов не совпадает по фазе с входным напряжением. Это напряжение на вторичной обмотке понижающего повышающего трансформатора вычитается из входного напряжения, так что выполняется понижающая операция.

Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением ответвлений и стабилизаторами с сервоуправлением из-за множества преимуществ, таких как компактный размер, очень высокая скорость коррекции, превосходное регулирование напряжения, отсутствие обслуживания из-за отсутствия движущихся частей, высокая эффективность и высокая производительность. надежность.

Разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения

Здесь возникает важный, но сбивающий с толку вопрос: в чем именно разница(я) между стабилизатором и регулятором ? Ну. . Оба выполняют одно и то же действие, которое заключается в стабилизации напряжения, но основное различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения заключается в :

Стабилизатор напряжения: Это устройство или схема, предназначенная для подачи постоянного напряжения на выход. без изменения входного напряжения.

Регулятор напряжения: Это устройство или схема, предназначенная для подачи постоянного напряжения на выход без изменения тока нагрузки.

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения?

Перед покупкой стабилизатора напряжения для электроприбора необходимо учитывать несколько факторов. Эти факторы включают потребляемую электроприбором мощность, уровень колебаний напряжения в месте установки, тип электроприбора, тип стабилизатора, рабочий диапазон стабилизатора (на который стабилизатор подается правильное напряжение), отсечку по перенапряжению/понижению напряжения, тип схема управления, тип монтажа и другие факторы. Здесь мы дали основные шаги, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора для вашего приложения.

• Проверьте номинальную мощность устройства, которое вы собираетесь использовать со стабилизатором, изучив данные на паспортной табличке (вот примеры: паспортная табличка трансформатора, паспортная табличка MCB, паспортная табличка конденсатора и т. д.) или из руководства пользователя изделия.
• Поскольку номинал стабилизаторов измеряется в кВА (так же, как и в случае с номиналом трансформатора в кВА, а не в кВт), также можно рассчитать мощность, просто умножив напряжение устройства на максимальный номинальный ток.
• Рекомендуется добавить запас прочности к рейтингу стабилизатора, обычно 20-25 процентов. Это может быть полезно для будущих планов по добавлению дополнительных устройств к выходу стабилизатора.
• Если мощность прибора указана в ваттах, учитывайте коэффициент мощности при расчете мощности стабилизатора в кВА. Наоборот, если номинал стабилизаторов указан в кВт, а не в кВА, умножьте коэффициент мощности на произведение напряжения и тока.

ниже приведен пример в реальном времени, как выбрать стабилизатор напряжения подходящего размера.0086 для вашего электроприбора(ов)

Предположим, что прибор (кондиционер воздуха или холодильник) имеет мощность 1 кВА. Таким образом, безопасный запас в 20 процентов составляет 200 Вт. Прибавив эти ватты к фактической мощности, мы получим мощность 1200 ВА. Поэтому для прибора предпочтительнее стабилизатор на 1,2 кВА или 1200 ВА. Для бытовых нужд предпочтительны стабилизаторы мощностью от 200 ВА до 10 кВА. А для коммерческого и промышленного применения используются одно- и трехфазные стабилизаторы с большим номиналом.

Надеемся, что предоставленная информация будет информативной и полезной для читателя. Мы хотим, чтобы читатели высказали свое мнение по этой теме и ответили на этот простой вопрос — для чего предназначена функция связи RS232/RS485 в современных стабилизаторах напряжения, в разделе комментариев ниже.

URL-адрес скопирован

Работа стабилизатора напряжения и его важность

Стабилизатор напряжения очень часто используется в холодильниках, кондиционерах, телевизорах, печном оборудовании, микропечах, музыкальных системах, стиральных машинах и т. д. Основная цель использования Стабилизаторы напряжения предназначены для защиты устройств от колебаний напряжения.

Это связано с тем, что каждый электроприбор предназначен для работы при определенном напряжении, обеспечивающем желаемую производительность.

Если это напряжение ниже или выше определенного значения, прибор может выйти из строя или работать в худшем состоянии, или даже может быть поврежден.

В домашнем и промышленном применении, как правило, используются автоматические регуляторы напряжения для поддержания постоянного напряжения на конкретном оборудовании. Дайте нам знать больше об этих стабилизаторах напряжения в деталях.

Краткое описание

Что такое стабилизаторы напряжения?

Как следует из названия, стабилизатор напряжения стабилизирует или регулирует напряжение, если напряжение питания изменяется или колеблется в заданном диапазоне.

Это электроприбор, который подает постоянное напряжение на нагрузку в условиях повышенного и пониженного напряжения. Это устройство обнаруживает эти состояния напряжения и, соответственно, приводит напряжение в желаемый диапазон.

Стабилизатор напряжения для холодильника

Стабилизатор напряжения позволяет регулировать напряжение питания нагрузки. Они не предназначены для обеспечения постоянного выходного напряжения; вместо этого он управляет нагрузкой или системой в допустимом диапазоне напряжений.

Внутренняя схема стабилизатора показана на рисунке ниже. Он состоит из автотрансформатора/трансформатора, выпрямительного блока, компараторов, коммутационной цепи и реле.

В современных стабилизаторах цифрового типа в качестве центрального блока управления используется микроконтроллер или микропроцессор.

Внутренняя схема стабилизатора

На современном рынке доступны различные типы стабилизаторов напряжения от разных производителей. Стабилизаторы поставляются с разным номиналом кВА для нормального диапазона (для получения выходного напряжения 200–240 В с повышающим напряжением 20–35 В для входного диапазона 180–270 В), а также для широкого диапазона (для получения выходного напряжения 190–240 В с повышающим напряжением 50–55 В). -buck для входного диапазона приложений 140-300 В).

Стабилизаторы доступны в виде специальных стабилизаторов для различных бытовых и промышленных приборов, таких как кондиционеры, LCD/LED-телевизоры, холодильники, музыкальные системы, стиральные машины, а также доступны в виде одного большого блока для всех приборов.

Стабилизаторы потребляют очень мало энергии, обычно от 2 до 5% от максимальной нагрузки (т. е. номинальной мощности стабилизатора). Это устройства с высоким КПД, обычно от 95 до 98%.

Трехфазный стабилизатор

Это могут быть однофазные или трехфазные стабилизаторы напряжения. Как нецифровые, так и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения доступны от известных производителей.

Некоторые дополнительные функции доступны в современных стабилизаторах, включая защиту от высокого напряжения, защиту от перегрузки, переключение при нулевом напряжении, защиту от колебаний частоты, отображение отключения напряжения и т. д.

Необходимость в стабилизаторах напряжения величина напряжения, которое обычно превышает или ниже диапазона установившегося напряжения, предписанного некоторыми стандартами.

В некоторых странах электроэнергия распределяется при напряжении 230 вольт для однофазной сети и 415 вольт для трехфазной сети. При этом все электроприборы (особенно однофазные) рассчитаны на работу в диапазоне напряжений от 220 до 240В.

Допустимый диапазон напряжения в некоторых странах (в том числе в Индии) составляет 220 ± 10 В в соответствии со стандартами электроэнергии. А также многие бытовые приборы выдерживают этот диапазон колебаний напряжения.

Но в большинстве мест колебания напряжения довольно распространены и обычно находятся в диапазоне от 170 до 270 В. Эти колебания напряжения могут оказывать существенное неблагоприятное воздействие на электроприборы.

• В случае осветительного оборудования низкое падение напряжения снижает световой поток (освещенность), что еще больше сокращает срок службы лампы.

Двигатель переменного тока

• создает меньший крутящий момент и, следовательно, скорость при низком напряжении, и они развивают большую скорость, чем требуется, при перенапряжении. Это снижает срок службы двигателя, а также вызывает повреждение изоляции под высоким напряжением.
• В случае индукционного нагрева низкое напряжение снижает тепловую мощность, что приводит к тому, что нагрузка работает при температуре, не соответствующей желаемой.
• Падение напряжения при теле- и радиопередаче снижает качество передачи, а также приводит к неисправности других электронных компонентов.
• Холодильники — это устройства с приводом от двигателя переменного тока, потребляющие большие токи в условиях падения напряжения, что может привести к перегреву обмоток.

Для преодоления вышеупомянутых последствий колебаний напряжения необходимы стабилизаторы напряжения.

Основной принцип работы стабилизатора напряжения

Регулировка напряжения необходима для двух различных целей; в условиях перенапряжения и пониженного напряжения. Процесс увеличения напряжения из состояния пониженного напряжения называется форсированием, тогда как снижение напряжения из состояния повышенного напряжения называется операцией понижения.

Эти две основные операции необходимы для каждого стабилизатора напряжения.

Как обсуждалось выше, компоненты стабилизатора напряжения включают трансформатор, реле и электронную схему. Если стабилизатор определяет падение входного напряжения, он включает электромагнитное реле, чтобы добавить больше напряжения от трансформатора, чтобы компенсировать потерю напряжения.

Когда входное напряжение превышает нормальное значение, стабилизатор активирует другое электромагнитное реле, которое вычитает напряжение для поддержания нормального значения напряжения.

Boost Operation

Принцип работы Boost стабилизатора напряжения показан на рисунке ниже.

Здесь напряжение питания подается на трансформатор, который обычно является понижающим трансформатором. Этот трансформатор подключен таким образом, что вторичный выход добавляется к первичному напряжению питания.

В случае низкого напряжения электронная схема в стабилизаторе переключает соответствующее реле таким образом, что это дополнительное питание (входящее питание + вторичный выход трансформатора) подается на нагрузку.

Понижающий режим

Принцип работы понижающего стабилизатора напряжения показан на рисунке ниже.

В понижающем режиме вторичная обмотка понижающего трансформатора подключается таким образом, что выходное напряжение вторичной обмотки вычитается из входного напряжения.

Таким образом, в случае повышения входного напряжения электронная схема переключает реле, которое переключает вычитаемое напряжение питания (т.е. входное напряжение – вторичное напряжение трансформатора) на цепь нагрузки.

В случае нормального рабочего состояния напряжения электронная схема полностью переключает нагрузку на входное питание без напряжения трансформатора.

Эти понижающие, повышающие и нормальные операции одинаковы для всех стабилизаторов, будь то стабилизаторы нормального типа или стабилизаторы с сервоприводом. В дополнение к этим двум основным операциям стабилизатор напряжения также выполняет операции отключения при более низком и более высоком напряжении.

Работа стабилизатора напряжения

На рисунке ниже показана рабочая модель стабилизатора напряжения, который содержит понижающий трансформатор (обычно с отводами на вторичной обмотке), выпрямитель, блок операционного усилителя/микроконтроллера и набор реле.

При этом операционные усилители настраиваются таким образом, чтобы они могли воспринимать различные заданные напряжения, такие как более низкое напряжение отсечки, напряжение в режиме повышения, нормальное рабочее напряжение, более высокое напряжение отсечки и рабочее напряжение понижения.

Набор реле подключен таким образом, что они отключают цепь нагрузки при повышении и понижении напряжения отсечки, а также переключают понижающее и повышающее напряжения на цепь нагрузки.

Понижающий трансформатор с переключением ответвлений имеет различные ответвления вторичного напряжения, которые полезны для работы операционного усилителя с различными напряжениями, а также для сложения и вычитания напряжений для операций повышения и понижения соответственно.

Цепь выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный для питания всей электронной схемы управления, а также катушек реле.
Предположим, что это однофазный стабилизатор мощностью 1 кВА, обеспечивающий стабилизацию в диапазоне напряжений от 200 до 245 В с повышающим напряжением 20-35 В для входного напряжения от 180 до 270 В.

Если входное питание, скажем, 195 В, тогда операционный усилитель подает питание на катушку повышающего реле, так что на нагрузку подается 195 + 25 = 220 В. Если входное напряжение составляет 260 В, соответствующий операционный усилитель подает питание на катушку понижающего реле, так что на нагрузку подается напряжение 260-30 = 225 В.

Если входное напряжение ниже 180 В, соответствующий операционный усилитель переключает катушку реле отключения вниз таким образом, что нагрузка отключается от питания.

И если напряжение питания превышает 270 В, соответствующий операционный усилитель подает питание на катушку реле с более высокой отсечкой, и, следовательно, нагрузка отключается от источника питания.

Все эти значения являются приблизительными; оно может варьироваться в зависимости от приложения. Таким образом, стабилизатор работает при различных условиях напряжения.

Сервоуправляемые стабилизаторы напряжения

В случае автоматических стабилизаторов напряжения скорость коррекции напряжения очень низкая. Высокоскоростная коррекция напряжения с большей точностью достигается стабилизаторами с сервоуправлением.

В стабилизаторах с сервоуправлением коррекция напряжения производится очень точно, т.е. ближе к базовому значению напряжения.

Основные компоненты сервостабилизатора включают бесступенчатый автотрансформатор с серводвигателем, повышающе-понижающий трансформатор и полупроводниковую схему управления, как показано на рисунке ниже.

Стабилизатор с сервоуправлением

В этом стабилизаторе полупроводниковая схема управления измеряет падение и повышение напряжения от заданного значения и соответственно управляет серводвигателем.

Первичная обмотка повышающе-понижающего преобразователя подключается к моторизованному автотрансформатору, а его вторичная обмотка подключается последовательно с входным питанием.

Всякий раз, когда двигатель приводит в действие автотрансформатор, соответствующее напряжение подается на первичную обмотку повышающе-понижающего трансформатора, и, следовательно, соответствующее вторичное напряжение корректирует напряжение питания нагрузки.

Здесь компараторы (не что иное, как операционные усилители) в полупроводниковой схеме управления воспринимают изменения напряжения и активируют серводвигатель в желаемом месте, так что переменный трансформатор увеличивает или уменьшает выходное напряжение на нагрузке.

Когда схема управления обнаруживает, что выходное напряжение выше опорного напряжения, она подает положительный сигнал на контроллер серводвигателя, и, следовательно, рычаг вращается до тех пор, пока два напряжения не сравняются.

Если выходное напряжение падает ниже опорного значения, на серводвигатель поступает отрицательный сигнал, и рычаг поворачивает контакт в другую сторону, чтобы уменьшить напряжение. Сервостабилизаторы могут производить регулировку выходного сигнала ±0,5% с высокой эффективностью около 98%.

Как выбрать подходящий стабилизатор для домашних нужд?

Размер стабилизатора напряжения зависит от мощности оборудования, в котором должна использоваться стабилизация. Таким образом, в первую очередь при покупке стабилизатора напряжения следует учитывать мощность всех электроприборов (или конкретного электроприбора), которые будут питаться от стабилизатора. Такие номинальные мощности обычно указываются в ВА или кВА. А также необходимо учитывать, является ли это однофазным или трехфазным питанием.

Номинальная мощность приборов обычно указывается на заводской табличке этого прибора; если номинальная мощность недоступна, просто рассчитайте произведение напряжения и тока этого оборудования, чтобы получить номинальную мощность.

Всегда рекомендуется учитывать среднеквадратичное значение напряжения нагрузки.

Другим важным фактором является рассмотрение будущего расширения нагрузки. Таким образом, определение общей номинальной мощности требует возможного расширения в будущем, обычно на 20% больше, чем фактическая потребность в мощности, чтобы подключать нагрузки в долгосрочной перспективе.