СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОДНОФАЗНЫЙ

Для чего необходимы стабилизаторы напряжения?
Необходимость обеспечения постоянным сетевым напряжением оборудования вызвало большой спрос на использование стабилизаторов напряжения как в промышленности так и в других сферах хозяйственной деятельности. Использование стабилизаторов напряжения позволяет существенно сократить затраты на ремонт оборудования и, конечно же, продолжить срок его службы. Как известно повышенное напряжение на 15-20% в течении длительного промежутка времени может вдвое сократить срок службы промышленного и бытового оборудования, а в некоторых случаяx даже вывести его из строя.
Стабилизаторы напряжения поддерживают необходимое значение напряжения на выходе стабилизатора, в то время как на входе стабилизатора напряжение заходит с существенными колебаниями. Есть смысл устанавливать стабилизатор напряжения при условии, что напряжение в сети значительно отклоняется от номинального значения и может стать причиной аварийных и пожароопасных ситуаций. В основном стабилизаторы напряжения используются в большинстве бытовых и промышленных сетях энергообеспечения с номинальными напряжениями 220В и 380В.

Подбирают стабилизаторы напряжения в зависимости от видового разнообразия используемого оборудования, которые используется на отдельных участках промышленного объекта. При этом учитывается общая мощность всего используемого оборудования на объект е. Например если суммарная мощность на объекте составляет 10 кВт, то рекомендуют устанавливать стабилизатор напряжения с запасом по мощности, а именно 15 кВт.
Таким образом, когда используется стабилизатор напряжения, его мощность должна превышать суммарную мощность используемого оборудования на промышленном объекте не менее чем на 30%. Если это правило нарушается, то при определенных обстоятельствах стабилизатор напряжения может перегреться или вообще выйти из строя. Причинами такого выхода из строя могут стать, - снижение собственной мощности стабилизатора, в следствии существенного снижения входного напряжения. Такие параметры следует учитывать, если стабилизатор напряжения используется в системе промышленного оборудования, и в этом случае неважно постоянно работает стабилизатор или эпизодически. Обычно динамика изменения мощности стабилизатора при его работе в условия пониженного напряжения указывается в технической документации на изделие. В случае, если в документации не указана информация об изменении мощности в зависимости от изменения напряжения на входе, то специалисты промышленного объекта всегда могут самостоятельно рассчитать по специальным коэффициентам соотношения напряжений и мощностей.
Используя однофазные стабилизаторы напряжения на промышленных объектах следует учитывать характер внешней среды, в котором будет использоваться стабилизатор напряжения, а также и потребителей напряжения на этом объекте. В случае, когда электрооборудование требует стабилизации напряжения с высокой точностью, рекомендуется устанавливать тиристорный стабилизатор с плавной стабилизацией. Ознакомиться с дополнительной информацией о том как правильно выбрать мощность стабилизатора Вы сможете в статье: Как правильно подобрать мощность стабилизатора напряжения?

Какой стабилизатор выбрать? Выбор стабилизатора – задание не из легких. Перед тем как приобретать стабилизатор напряжения следует проконсультироваться со специалистами. Самостоятельный выбор промышленного оборудования требует доскональных знаний и пониманий электроники и электротехники, а также ориентирования в представленных на рынке Украины импортных и отечественных производителей стабилизаторов. Полностью доверять интуиции и советам знакомых и продавцам товаров широкого потребления не стоит, поскольку цена ошибки в выборе может дорого стоить.

Существует ряд показателей, которые имеют важное значение при выборе стабилизатора: диапазон входного напряжения, точность стабилизации и быстродействие, отсутствие искажений в форме сигнала, высокий КПД, оптимальное соотношение цена/качество.
Принцип работы промышленного стабилизатора напряжения значительно отличается от бытового стабилизатора. Промышленные – предназначены для энергоснабжения промышленного оборудования, производственных систем и освещения. При этом выбор стабилизатора также зависит от параметров сети, так если сеть однофазная – то стабилизатор подбирают однофазный. Если сеть трехфазная – то можно в такую сеть устанавливать три однофазных стабилизатора, однако если в такой сети есть хотя бы один трехфазный потребитель, то в такую сеть необходимо устанавливать трехфазный стабилизатор или дополнительно установить устройство контроля наличия фаз.
Для того чтоб подсчитать необходимую мощность стабилизатора – необходимо провести ряд подсчетов. Это и подсчет полной мощности, которая используется всеми электроприборами, и учет высоких пусковых токов электродвигателей, ну и конечно же предусмотреть запас по мощности. Для того чтоб высчитать этот запас мощности используют коэффициент 1,2 – 1,25.

При выборе диапазона напряжения стабилизатора необходимо учесть что в стабилизаторах напряжения есть два диапазона входного напряжения: рабочий и граничный. Таким образом при напряжении, которое выходит за рамки граничного на входе стабилизатора, он отключает все электроприборы, а сам находится в режиме ожидания и контроля за входным напряжением, для того чтоб обратно подключить все электроприборы, когда напряжение вернется в рабочий (граничный) диапазон.
Есть также и другие немаловажные технические и функциональные показатели стабилизаторов, например перегрузочная способность , наличие защиты от перегрузки и короткого замыкания, наличие системы контроля за выходным напряжением и возможность ее изменения, наличие на входе и выходе стабилизатора фильтров импульсных помех.

Подключение стабилизаторов напряжения, в большинстве случаев, следует поручать опытным инженерам-электрикам. Особенно в случаях со стабилизаторами напряжения, в которых используются микропроцессорное управление режимами настроек параметров. Немаловажным есть определение места подключения стабилизатора напряжения: помещение с умеренной влажностью и температурой окружающей среды от -5 до 45 град.С, а также точка подключения в схеме электроснабжения дома. Так например если в схеме гарантированного электроснабжения дома предусмотрено использование дизельной электростанции с автоматическим запуском, то стабилизатор напряжения необходимо устанавливать до АВР (система автозапуска дизельной электростанции). Эта схема подключения обеспечит корректную работу АВР и защитит дизельную электростанцию от ложных запусков, как это происходило бы без стабилизатора напряжения при падении входного напряжения ниже 186В.  

Типы стабилизаторов напряжения.
Электромагнитные. Это самые первые стабилизаторы напряжения. На данное время такие устройства используются очень редко, поскольку имеют массу недостатков. Электромагнитные стабилизаторы напряжения регулируют магнитные потоки в сердечнике трехфазного трансформатора. Регулирование осуществляется благодаря изменению магнитной чувствительности сердечника, что в свою очередь изменяет чувствительность контура и коэффициент трансформации напряжения. Тиристоры/симисторы в таких стабилизатора напряжения не используются в качестве коммутационных элементов, котрорые переключают обмотки положительной и отрицательной полуволн. Скорость регулирования определяют такие показатели: постоянная времени трансформатора, скорость системы подмагничивания, скорость системы измерения. Другие важные характеристики зависят от выбранного сердечника.
Среди недостатков следует отметить следующие:
- низкий диапазон входного напряжения;
- недопущение перегрузок;
- искажение синусоиды питающего напряжения;
- большие габариты и вес;
- высокий уровень шума.
Несмотря на это в таких стабилизаторах есть и такие преимущества: - широкий температурный диапазон; - отсутствие механических деталей, соответственно обеспечивается высокая износостойкость; - высокая точность стабилизации; - высокое быстродействие.

Электромеханические стабилизаторы напряжения. Это стабилизаторы выполненные по типу вольтдобавочного трансформатора. Его вторичная обмотка последовательно соединена с сетью, а изменение входного напряжения компенсируется автотрансформатором с сервоприводом, который регулирует напряжение на первичной обмотке стабилизатора. Скорость обработки изменения напряжения в сети определяют параметры его схемы токосъемного элемента. Другие важные параметры определяет вольтдобавочный трансформатор, через который и подается скомпенсированное напряжение.
При незначительных недостатках (износ подвижных элементов, ограниченная скорость стабилизации) электромеханические стабилизаторы напряжения имеют много преимуществ: высокая скорость реакции и точность стабилизации, плавная стабилизация, имеют возможность работать с нулевыми нагрузками, имеют широкий диапазон стабилизации, наиболее приспособлены для работы в тяжелых условиях промышленных предприятий.

Электронные. Принцип работы электронных стабилизатор напряжения состоит в том, что переключение обмоток автотрансформатора осуществляют коммутационные элементы (тиристоры или симисторы). Для того чтоб расширить диапазон входного напряжения и диапазон мощностей в стабилизатор устанавливают тот или иной вольтдобавочный автотрансформатор. От того, как работают электронные ключи, и от количества обмоток зависит скорость работы стабилизатора.
Преимущества такого стабилизатора очевидные: высокая точность стабилизации, высокая скорость реакции, широкий диапазон стабилизации, отсутствие механического износа, бесшумность работы, а главное – небольшие габариты и вес. Однако есть и ряд недостатков: ограниченная перегрузочная способность, что тянет за собой зависимость мощности стабилизатора от пиковой нагрузки потребителей, большое количество коммутационных элементов – которые снижают общую надежность стабилизатора, ступенчатый способ стабилизации.

Релейные. Коммутационными элементами в релейных стабилизаторах напряжения выступают реле, с помощью которых переключаются обмотки автотрансформатора. Количество обмоток и скорость работы реле определяют общую скорость стабилизации всего стабилизатора напряжения. Другие важные показатели определяет сам автотрансформатор, через который подается скомпенсированное напряжение.
Преимущества релейного трансформатора иногда компенсируется его недостатками. Например, чтоб уменьшить износ реле, мощность стабилизатора выбирается в зависимости от значения мощности нагрузки. Однако релейный стабилизатор имеет высокую точность стабилизации (что прямо пропорционально количеству ступеней и ключей), высокую скорость реакции, широкий температурный диапазон (ограничивается только температурной характеристикой устанавливаемых реле), широкий диапазон стабилизации. Достаточно неплохо такие стабилизатоы работают и в условиях промышленных объектов, т.к. реле не чувствительны к помехам и форме питающего напряжения и тока.
Среди недостатков также являются: ступенчатый способ стабилизации, ограничении при работе в условиях низких температур., большое количество коммутационных элементов – снижают общую надежность системы, высокий уровень шума, а также то, что скорость работы стабилизатора обратно пропорциональна его точности стабилизации.

© По материалам журнала «Бізнес пропозиція», выпуск №191, стр.28-29. Перевод на русск. осуществлен специалистами компании НТС-групп (ТМ ЭлектроКапризам-НЕТ!)