La unidad denominada "estabilizador de voltaje trifásico" es un dispositivo electrónico complejo que le permite mantener los parámetros de potencia de salida al nivel deseado. La necesidad de estos productos se debe a la inestabilidad de la red eléctrica de 380 voltios, cuyas fluctuaciones a veces alcanzan valores peligrosos. Al instalar estabilizadores, es posible guardar equipos industriales y domésticos conectados a ellos, que a menudo fallan debido a que el voltaje excede los valores límite.
Caracteristicas de diseño
Por su diseño, un estabilizador trifásico son tres módulos monofásicos del mismo tipo con un circuito de control y monitoreo común. Hay dos versiones conocidas de estos dispositivos:
- En el primer caso, se trata de un diseño único que incluye tres circuitos de estabilización independientes.
- La segunda opción consta de tres estabilizadores monofásicos idénticos conectados en un esquema de "estrella" y colocados en forma de módulos en un solo rack.
La primera de las versiones se utiliza para servir a consumidores de baja potencia y es relativamente barata. Pero para ello hay que pagar con graves problemas que son posibles durante su funcionamiento. Si uno de los 3 esquemas falla, toda la estructura debe repararse o renovarse por completo. La segunda modificación (en forma de bastidor con módulos independientes) se distingue por una mayor funcionalidad, que permite no interrumpir el suministro de energía en caso de falla de una de las líneas de fase. En este caso, el voltaje se aplica directamente a la salida, sin pasar por el módulo problemático.
Una característica de conectar cualquier modificación es el suministro separado de la fase a cada uno de los convertidores, mientras que el cero de trabajo sigue siendo común para ellos. Además, las carcasas de estos dispositivos deben conectarse a un bucle de conexión a tierra existente en una instalación industrial.
El circuito de control y monitoreo de los estabilizadores de voltaje de 380 V opera de acuerdo con un algoritmo especial que permite no solo ajustar el valor de voltaje de salida, sino también apagar el dispositivo en los siguientes casos de emergencia:
- el valor de voltaje de una de las fases está por debajo o por encima del nivel crítico;
- la temperatura de los elementos de control de los módulos convertidores excede el umbral preestablecido;
- Se encontró un fuerte desequilibrio de fase en el circuito de consumo.
El desequilibrio de fase es típico para el modo de funcionamiento con una carga desigual, cuando los valores de los voltajes de fase se desplazan hacia cero del neutro del transformador.
Un disyuntor de circuito de 4 polos integrado en la unidad se utiliza como elemento protector que desconecta la carga en caso de emergencia. El estabilizador trifásico está diseñado externamente como una estructura de piso instalada verticalmente. En su panel frontal, además de los controles, se muestran indicadores de voltaje, realizados en forma de voltímetros de cuadrante o indicadores digitales modernos.
Principio de funcionamiento y alcance
- la base de la mayoría de los estabilizadores es un convertidor-transformador con un número ajustable de vueltas en la salida, lo que permite cambiar el voltaje a través de ellos en una dirección u otra;
- siempre que las lecturas en la entrada correspondan al nominal, los 220 voltios normales se eliminan del devanado de salida;
- si el voltaje de entrada ha cambiado hacia arriba o hacia abajo, el controlador integrado en el estabilizador procesa la diferencia y envía una señal de control a un mecanismo de motor especial;
- este último mueve el deslizador del tirador de voltaje en la dirección deseada, ajustando el voltaje de salida hasta que alcanza su valor nominal.
Entre las muestras de dispositivos estabilizadores producidos por la industria, hay modelos con control suave y escalonado.
El campo de aplicación de los estabilizadores trifásicos es bastante amplio. Se instalan en circuitos de suministro de energía no solo en producción, sino también en el hogar, principalmente en casas privadas y de campo. Los dispositivos estabilizadores para las necesidades del hogar, por regla general, tienen una potencia nominal baja, limitada a 30-50 kW. Las unidades que consumen más energía (hasta 100 kW) a menudo se instalan en oficinas de la ciudad, en asentamientos suburbanos y en pequeñas empresas.
Para una casa de campo personal, un dispositivo que garantiza una potencia de salida de hasta 50-70 kW es suficiente. Las muestras industriales de estabilizadores con una potencia declarada de más de 100 kW se instalan en las tiendas de las fábricas, en las instituciones médicas, así como en los sitios de exhibición y en los centros comerciales. Los dispositivos con aislamiento de voltaje galvánico, que operan en condiciones de alta humedad, tienen demanda en instituciones médicas especializadas, laboratorios y centros científicos.
Tipos de estabilizadores trifásicos.
La industria ha lanzado la producción de una gran cantidad de modificaciones de estabilizadores diseñados para operar en redes trifásicas. Una lista de los principales tipos de tales unidades:
- dispositivos de relé y tiristores;
- estabilizadores electromecánicos;
- modelos ferroresonantes e inversores;
- Aparatos híbridos.
Cada una de estas posiciones necesita una consideración separada.
Muestras de relés y tiristores
En los dispositivos de relé, los relés electromagnéticos se utilizan para cambiar las espiras de la bobina de salida del transformador incorporado. Los sistemas de esta clase se caracterizan por una velocidad suficiente y son convenientes en operación y mantenimiento. Sin embargo, debido a la naturaleza mecánica de la conmutación, no son lo suficientemente duraderas (el recurso de activación del relé es limitado). Al mismo tiempo, la precisión del ajuste de los indicadores de salida de las unidades de relé es insuficiente para las necesidades prácticas.
Los dispositivos de tiristores no contienen contactos mecánicos, ya que su circuito de conmutación está construido sobre la base de dispositivos semiconductores. Debido a esto, los indicadores de confiabilidad y durabilidad del estabilizador aumentan considerablemente y el recurso es prácticamente ilimitado. Gracias al buen funcionamiento de la producción de componentes electrónicos modernos, el costo de dicho dispositivo es bajo.
Modelos electromecánicos
En unidades de este tipo, la tensión de salida se ajusta moviendo mecánicamente las escobillas del colector de corriente, que forma parte del servodrive integrado. Esto explica la baja tasa de regulación del parámetro de salida, que no supera los 15 voltios por segundo. Otras desventajas de estos dispositivos incluyen:
- ruido excesivo;
- fuertes chispas durante el trabajo;
- baja inercia (el dispositivo no tiene tiempo para responder a cambios repentinos en la tensión de entrada).
Una cualidad positiva de los dispositivos electromecánicos es la alta precisión en la configuración de los indicadores de salida (voltaje y potencia).
Estabilizadores ferroresonantes
Este tipo de dispositivos estabilizadores se asemeja a los modelos de transformadores convencionales, en los que el circuito magnético tiene una asimetría pronunciada. Así es como se diferencia de los diseños típicos con características magnéticas no lineales. Un inconveniente importante de estas unidades es su baja eficiencia energética.Además, cuando es necesario controlar grandes cargas de corriente, la inductancia de línea se obtiene de dimensiones significativas.
Para reducir el tamaño y el peso del dispositivo, se le introduce un condensador, por lo que el circuito magnético adquiere propiedades resonantes. De ahí el nombre de esta unidad: regulador ferroresonante. Hoy en día, este tipo de estabilizador (como su contraparte electromecánica) se usa solo en casos especiales. En la vida cotidiana, fueron reemplazados por dispositivos electrónicos modernos llamados inversores.
Inversores
Los modelos de inversor se construyen de acuerdo con un circuito electrónico complejo que incluye varios pasos para convertir el voltaje de entrada. Gracias a esto, es posible obtener un regulador casi ideal que le permite mantener el nivel de salida con una precisión inalcanzable para otros estabilizadores. El rango de oscilaciones de entrada permitidas también se ha ampliado y la velocidad de control está limitada solo por la velocidad de los elementos clave de salida (transistores de alta frecuencia). El único inconveniente de las unidades electrónicas es su elevado coste.
Dispositivos híbridos
Este tipo de dispositivo estabilizador apareció en el mercado hace relativamente poco tiempo (en 2012). La base de su diseño es un regulador mecánico, que incluye dos convertidores tipo relé. En el modo normal, solo funciona un dispositivo electromecánico y las unidades adicionales entran en funcionamiento cuando el módulo principal ya no puede hacer frente a sus funciones.
La incapacidad para mantener el nivel óptimo en la salida generalmente se manifiesta cuando los voltajes de entrada son demasiado bajos o demasiado altos, limitados al rango de 144 a 256 voltios. Si este valor es menor de 144 o mayor de 256 Voltios, comienza a funcionar la segunda etapa de estabilización, ensamblada en un relé e / m. El rango máximo de ajuste es de 105 a 280 voltios.
