L'unità denominata "stabilizzatore di tensione trifase" è un complesso dispositivo elettronico che consente di mantenere i parametri di potenza in uscita al livello desiderato. La necessità di questi prodotti è causata dall'instabilità della rete di alimentazione a 380 volt, le cui oscillazioni raggiungono talvolta valori pericolosi. Quando si installano stabilizzatori, è possibile salvare apparecchiature industriali e domestiche ad esso collegate, che spesso si guastano a causa della tensione che supera i valori limite.
Caratteristiche del progetto
Per sua progettazione, uno stabilizzatore trifase è costituito da tre moduli monofase dello stesso tipo con un circuito di controllo e monitoraggio comune. Esistono due versioni note di tali dispositivi:
- Nel primo caso, si tratta di un unico design che include tre circuiti di stabilizzazione indipendenti.
- La seconda opzione consiste in tre stabilizzatori monofase identici collegati in uno schema a "stella" e posizionati sotto forma di moduli in un unico rack.
La prima delle versioni viene utilizzata per servire i consumatori a bassa potenza ed è relativamente economica. Ma per questo devi pagare con seri problemi che sono possibili durante il suo funzionamento. Se uno dei 3 schemi fallisce, l'intera struttura deve essere riparata o completamente rinnovata. La seconda modifica (sotto forma di rack con moduli indipendenti) si distingue per una maggiore funzionalità, che consente di non interrompere l'alimentazione in caso di guasto di una delle linee di fase. In questo caso, la tensione viene applicata direttamente all'uscita, bypassando il modulo problematico.
Una caratteristica di collegare eventuali modifiche è l'alimentazione separata della fase a ciascuno dei convertitori, mentre lo zero di lavoro rimane comune a loro. Inoltre, gli alloggiamenti di questi dispositivi devono essere collegati a un circuito di messa a terra esistente in un impianto industriale.
Il circuito di controllo e monitoraggio degli stabilizzatori di tensione a 380 V funziona secondo uno speciale algoritmo che consente non solo di regolare il valore della tensione di uscita, ma anche di spegnere il dispositivo nei seguenti casi di emergenza:
- il valore della tensione di una delle fasi è inferiore o superiore al livello critico;
- la temperatura degli elementi di controllo dei moduli convertitore supera la soglia prefissata;
- è stato riscontrato un forte squilibrio di fase nel circuito di consumo.
Lo squilibrio di fase è tipico per la modalità operativa con carico irregolare, quando i valori delle tensioni di fase vengono spostati verso lo zero del neutro del trasformatore.
Un interruttore a 4 poli integrato nell'unità viene utilizzato come elemento di protezione che disconnette il carico in caso di emergenza. Lo stabilizzatore trifase è progettato esternamente come una struttura a pavimento installata verticalmente. Sul suo pannello frontale, oltre ai controlli, vengono visualizzati gli indicatori di tensione, realizzati sotto forma di voltmetri a quadrante o moderni indicatori digitali.
Principio di funzionamento e scopo
- la base della maggior parte degli stabilizzatori è un convertitore-trasformatore con un numero regolabile di spire in uscita, che consente di modificare la tensione ai loro capi in una direzione o nell'altra;
- finché le letture all'ingresso corrispondono al valore nominale, i normali 220 volt vengono rimossi dall'avvolgimento di uscita;
- se la tensione di ingresso è aumentata o diminuita, il controller integrato nello stabilizzatore elabora la differenza e invia un segnale di controllo a uno speciale meccanismo del motore;
- quest'ultimo sposta il cursore dell'estrattore di tensione nella direzione desiderata, regolando la tensione di uscita fino a raggiungere il suo valore nominale.
Tra i campioni di dispositivi stabilizzatori prodotti dall'industria, ci sono modelli con controllo regolare e graduale.
Il campo di applicazione degli stabilizzatori trifase è piuttosto ampio. Sono installati nei circuiti di alimentazione non solo in produzione, ma anche a casa, principalmente in case private e di campagna. I dispositivi di stabilizzazione per le esigenze domestiche, di norma, hanno una bassa potenza, limitata a 30-50 kW. Le unità più energivore (fino a 100 kW) sono spesso installate negli uffici comunali, negli insediamenti suburbani e nelle piccole imprese.
Per una dacia personale, è sufficiente un dispositivo che garantisca una potenza di uscita fino a 50-70 kW. Campioni industriali di stabilizzatori con una potenza dichiarata superiore a 100 kW sono installati nei negozi delle fabbriche, nelle istituzioni mediche, nonché nei siti espositivi e nei centri commerciali. I dispositivi con isolamento galvanico della tensione, operanti in condizioni di elevata umidità, sono richiesti in istituti medici specializzati, laboratori e centri scientifici.
Tipi di stabilizzatori trifase
L'industria ha avviato la produzione di un gran numero di modifiche di stabilizzatori progettati per funzionare in reti trifase. Un elenco dei principali tipi di tali unità:
- dispositivi relè e tiristori;
- stabilizzatori elettromeccanici;
- modelli ferrorisonanti e inverter;
- apparecchi ibridi.
Ognuna di queste posizioni necessita di una considerazione separata.
Campioni di relè e tiristori
Nei dispositivi a relè, i relè elettromagnetici vengono utilizzati per commutare le spire della bobina di uscita del trasformatore integrato. I sistemi di questa classe sono caratterizzati da una velocità sufficiente e sono convenienti nel funzionamento e nella manutenzione. Tuttavia, a causa della natura meccanica della commutazione, non sono sufficientemente durevoli (la risorsa di attivazione del relè è limitata). Allo stesso tempo, l'accuratezza della regolazione degli indicatori di output delle unità relè è insufficiente per le esigenze pratiche.
I dispositivi a tiristori non contengono contatti meccanici, poiché il loro circuito di commutazione è costruito sulla base di dispositivi a semiconduttore. A causa di ciò, gli indicatori di affidabilità e durata dello stabilizzatore sono notevolmente aumentati e la risorsa è praticamente illimitata. Grazie alla produzione ben funzionante di moderni componenti elettronici, il costo di un tale dispositivo è basso.
Modelli elettromeccanici
Nelle unità di questo tipo, la tensione di uscita viene regolata spostando meccanicamente le spazzole del collettore di corrente, che fa parte del servoazionamento integrato. Questo spiega la bassa velocità di regolazione del parametro di uscita, che non supera i 15 Volt al secondo. Altri svantaggi di questi dispositivi includono:
- rumore eccessivo;
- forti scintille durante il lavoro;
- bassa inerzia (il dispositivo non ha il tempo di rispondere a cambiamenti improvvisi della tensione di ingresso).
Una qualità positiva dei dispositivi elettromeccanici è l'elevata precisione nell'impostazione degli indicatori di uscita (tensione e potenza).
Stabilizzanti ferrorisonanti
Questo tipo di dispositivi di stabilizzazione ricorda i modelli di trasformatore convenzionali, in cui il circuito magnetico ha un'asimmetria pronunciata. Ecco come si differenzia dai tipici design con caratteristiche magnetiche non lineari. Uno svantaggio significativo di queste unità è la loro bassa efficienza energetica.Inoltre, quando è necessario controllare grandi carichi di corrente, si ottiene l'induttanza di linea di dimensioni significative.
Per ridurre le dimensioni e il peso del dispositivo, viene introdotto un condensatore, grazie al quale il circuito magnetico acquisisce proprietà risonanti. Da qui il nome di questa unità - regolatore ferrorisonante. Oggi questo tipo di stabilizzatore (come la sua controparte elettromeccanica) viene utilizzato solo in casi particolari. Nella vita di tutti i giorni, sono stati sostituiti da moderni dispositivi elettronici chiamati inverter.
Inverter
I modelli di inverter sono costruiti secondo un complesso circuito elettronico che include diversi passaggi per convertire la tensione di ingresso. Grazie a ciò è possibile ottenere un regolatore pressoché ideale che consente di mantenere il livello di uscita con una precisione irraggiungibile per altri stabilizzatori. Anche la gamma di oscillazioni di ingresso consentite è stata ampliata e la velocità di controllo è limitata solo dalla velocità degli elementi chiave di uscita (transistor ad alta frequenza). L'unico inconveniente delle unità elettroniche è il loro costo elevato.
Dispositivi ibridi
Questo tipo di stabilizzatore è apparso sul mercato in tempi relativamente recenti (nel 2012). La base del suo design è un regolatore meccanico, che include due convertitori di tipo relè. In modalità normale, funziona solo un dispositivo elettromeccanico e le unità aggiuntive entrano in funzione quando il modulo principale non può più far fronte alle sue funzioni.
L'incapacità di mantenere il livello ottimale in uscita si manifesta solitamente quando le tensioni di ingresso sono troppo basse o troppo alte, limitate all'intervallo da 144 a 256 volt. Se questo valore è inferiore a 144 o superiore a 256 Volt, inizia a funzionare il secondo stadio di stabilizzazione, montato su un relè e/m. Il campo di regolazione massimo va da 105 a 280 volt.
