Die als "Dreiphasen-Spannungsstabilisator" bezeichnete Einheit ist ein komplexes elektronisches Gerät, mit dem Sie die Ausgangsleistungsparameter auf dem gewünschten Niveau halten können. Der Bedarf an diesen Produkten entsteht durch die Instabilität des 380-Volt-Netzes, deren Schwankungen mitunter gefährliche Werte erreichen. Bei der Installation von Stabilisatoren ist es möglich, daran angeschlossene Industrie- und Haushaltsgeräte zu sparen, die oft aufgrund von Grenzwertüberschreitungen ausfallen.
Design-Merkmale
Ein Drehstromstabilisator besteht konstruktionsbedingt aus drei einphasigen Modulen des gleichen Typs mit einem gemeinsamen Steuer- und Überwachungskreis. Es gibt zwei bekannte Versionen solcher Geräte:
- Im ersten Fall handelt es sich um ein einziges Design, das drei unabhängige Stabilisierungskreise umfasst.
- Die zweite Option stellt drei identische einphasige Stabilisatoren dar, die in einem "Stern"-Schema verbunden und in Form von Modulen in einem einzigen Rack platziert sind.
Die erste der Versionen wird für die Wartung von Verbrauchern mit geringem Stromverbrauch verwendet und ist relativ günstig. Aber dafür müssen Sie mit ernsthaften Problemen bezahlen, die während des Betriebs möglich sind. Fällt eines der 3 Schemata aus, muss die gesamte Struktur repariert oder komplett erneuert werden. Die zweite Modifikation (in Form eines Racks mit unabhängigen Modulen) zeichnet sich durch eine erhöhte Funktionalität aus, die es ermöglicht, die Stromversorgung bei einem Ausfall einer der Phasenleitungen nicht zu unterbrechen. In diesem Fall wird die Spannung unter Umgehung des Problemmoduls direkt an den Ausgang angelegt.
Ein Merkmal des Anschlusses jeglicher Modifikationen ist die separate Versorgung der Phase an jedem der Wandler, während die Arbeitsnull ihnen gemeinsam bleibt. Außerdem müssen die Gehäuse dieser Geräte an einen bestehenden Erdungskreis einer Industrieanlage angeschlossen werden.
Die Steuer- und Überwachungsschaltung der 380-V-Spannungsstabilisatoren arbeitet nach einem speziellen Algorithmus, der es ermöglicht, nicht nur den Ausgangsspannungswert einzustellen, sondern auch das Gerät in folgenden Notfällen abzuschalten:
- der Spannungswert einer der Phasen liegt unter oder über dem kritischen Niveau;
- die Temperatur der Steuerelemente der Wandlermodule überschreitet den voreingestellten Schwellenwert;
- im Verbrauchskreis wurde ein starkes Phasenungleichgewicht festgestellt.
Phasenunsymmetrie ist typisch für den Betriebsmodus mit ungleichmäßiger Last, wenn die Werte der Phasenspannungen gegen Null des Transformator-Neutralleiters verschoben werden.
Als Schutzelement dient ein im Gerät eingebauter 4-poliger Leistungsschalter, der im Notfall die Last abschaltet. Der 3-Phasen-Stabilisator ist außen als vertikal eingebauter Bodenaufbau ausgeführt. Auf der Vorderseite werden neben den Bedienelementen auch Spannungsanzeigen in Form von Skalenvoltmetern oder modernen Digitalanzeigen angezeigt.
Funktionsprinzip und Umfang
- die Basis der meisten Stabilisatoren ist ein Wandler-Transformator mit einer einstellbaren Anzahl von Windungen am Ausgang, der es ermöglicht, die Spannung an ihnen in die eine oder andere Richtung zu ändern;
- solange die Messwerte am Eingang dem Nennwert entsprechen, werden normale 220 Volt von der Ausgangswicklung entfernt;
- Wenn sich die Eingangsspannung nach oben oder unten geändert hat, verarbeitet der im Stabilisator eingebaute Regler die Differenz und sendet ein Steuersignal an einen speziellen Motormechanismus;
- Letzterer bewegt den Schieberegler des Spannungspullers in die gewünschte Richtung und passt die Ausgangsspannung an, bis sie ihren Nennwert erreicht.
Unter den Mustern von Stabilisierungsvorrichtungen, die von der Industrie hergestellt werden, gibt es Modelle mit glatter und schrittweiser Steuerung.
Der Anwendungsbereich von Drehstromstabilisatoren ist recht breit. Sie werden in Stromversorgungskreisen nicht nur in der Produktion, sondern auch zu Hause, hauptsächlich in Privat- und Landhäusern, installiert. Stabilisierungsgeräte für den Haushaltsbedarf haben in der Regel eine geringe Leistung, die auf 30-50 kW begrenzt ist. Energieintensivere Geräte (bis 100 kW) werden häufig in städtischen Büros, in Vororten sowie in kleinen Unternehmen installiert.
Für eine persönliche Datscha reicht ein Gerät, das eine Ausgangsleistung von 50-70 kW garantiert, völlig aus. Industrielle Muster von Stabilisatoren mit einer deklarierten Leistung von mehr als 100 kW werden in Fabrikhallen, in medizinischen Einrichtungen sowie auf Ausstellungsgeländen und in Einkaufszentren installiert. Geräte mit galvanischer Spannungstrennung, die bei hoher Luftfeuchtigkeit betrieben werden, sind in spezialisierten medizinischen Einrichtungen, Labors und Forschungszentren gefragt.
Arten von Drehstromstabilisatoren
Die Industrie hat mit der Produktion einer Vielzahl von Modifikationen von Stabilisatoren für den Betrieb in Drehstromnetzen begonnen. Eine Liste der Haupttypen solcher Einheiten:
- Relais- und Thyristorgeräte;
- elektromechanische Stabilisatoren;
- ferroresonante und Invertermodelle;
- hybride Geräte.
Jede dieser Positionen bedarf einer gesonderten Betrachtung.
Relais- und Thyristorproben
In Relaisgeräten werden elektromagnetische Relais verwendet, um die Windungen der Ausgangsspule des eingebauten Transformators zu schalten. Systeme dieser Klasse zeichnen sich durch ausreichende Geschwindigkeit aus und sind komfortabel in Bedienung und Wartung. Aufgrund der mechanischen Natur des Schaltens sind sie jedoch nicht haltbar genug (die Relaisbetätigungsressourcen sind begrenzt). Gleichzeitig reicht die Genauigkeit der Einstellung der Ausgangsindikatoren von Relaiseinheiten für praktische Anforderungen nicht aus.
Thyristorgeräte enthalten keine mechanischen Kontakte, da ihr Schaltkreis auf der Basis von Halbleitergeräten aufgebaut ist. Aus diesem Grund steigen die Indikatoren für Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Stabilisators stark an und die Ressource ist praktisch unbegrenzt. Dank der gut funktionierenden Produktion moderner elektronischer Komponenten sind die Kosten für ein solches Gerät gering.
Elektromechanische Modelle
Bei Geräten dieser Art wird die Ausgangsspannung durch mechanisches Verschieben der Bürsten des Stromabnehmers eingestellt, der Teil des eingebauten Servoantriebs ist. Dies erklärt die geringe Regelgeschwindigkeit des Ausgangsparameters, die 15 Volt pro Sekunde nicht überschreitet. Weitere Nachteile dieser Geräte sind:
- übermäßiger Lärm;
- starke Funkenbildung während der Arbeit;
- geringe Trägheit (das Gerät hat keine Zeit, auf plötzliche Änderungen der Eingangsspannung zu reagieren).
Eine positive Eigenschaft elektromechanischer Geräte ist die hohe Genauigkeit der Einstellung der Ausgangsindikatoren (Spannung und Leistung).
Ferroresonante Stabilisatoren
Diese Art von Stabilisierungsvorrichtungen ähnelt herkömmlichen Transformatormodellen, bei denen der Magnetkreis eine ausgeprägte Asymmetrie aufweist. Darin unterscheidet es sich von typischen Bauformen mit nichtlinearen magnetischen Eigenschaften. Ein wesentlicher Nachteil dieser Geräte ist ihre geringe Energieeffizienz.Außerdem erweist sich die Netzdrossel als beträchtlich groß, wenn große Stromlasten gesteuert werden müssen.
Um die Größe und das Gewicht des Geräts zu reduzieren, wird ein Kondensator eingeführt, wodurch der Magnetkreis Resonanzeigenschaften erhält. Daher der Name dieser Einheit - ferroresonanter Regler. Heute wird diese Art von Stabilisator (wie sein elektromechanisches Gegenstück) nur in besonderen Fällen verwendet. Im Alltag wurden sie durch moderne elektronische Geräte, sogenannte Wechselrichter, ersetzt.
Wechselrichter
Wechselrichtermodelle sind nach einer komplexen elektronischen Schaltung aufgebaut, die mehrere Schritte zur Umwandlung der Eingangsspannung umfasst. Dadurch ist es möglich, einen nahezu idealen Regler zu erhalten, der es Ihnen ermöglicht, den Ausgangspegel mit einer Genauigkeit aufrechtzuerhalten, die für andere Stabilisatoren unerreichbar ist. Der Bereich der zulässigen Eingangsschwingungen wurde ebenfalls erweitert und die Regelgeschwindigkeit wird nur durch die Geschwindigkeit der Ausgangsschlüsselelemente (Hochfrequenztransistoren) begrenzt. Der einzige Nachteil elektronischer Einheiten sind ihre hohen Kosten.
Hybridgeräte
Diese Art von Stabilisierungsvorrichtung ist erst vor relativ kurzer Zeit (im Jahr 2012) auf den Markt gekommen. Die Grundlage seines Designs ist ein mechanischer Regler, der zwei Relais-Wandler umfasst. Im Normalbetrieb arbeitet nur ein elektromechanisches Gerät und Zusatzgeräte kommen zum Einsatz, wenn das Hauptmodul seinen Funktionen nicht mehr gerecht wird.
Die Unfähigkeit, den optimalen Pegel am Ausgang aufrechtzuerhalten, manifestiert sich normalerweise, wenn die Eingangsspannungen zu niedrig oder zu hoch sind, begrenzt auf den Bereich von 144 bis 256 Volt. Wenn dieser Wert weniger als 144 oder mehr als 256 Volt beträgt, beginnt die zweite Stabilisierungsstufe, die auf einem E / M-Relais montiert ist, zu arbeiten. Der maximale Einstellbereich beträgt 105 bis 280 Volt.
