Jednotka s názvom "trojfázový stabilizátor napätia" je zložité elektronické zariadenie, ktoré umožňuje udržiavať parametre výstupného výkonu na požadovanej úrovni. Potreba týchto výrobkov je spôsobená nestabilitou napájacieho napätia 380 voltov, ktorého kolísanie niekedy dosahuje nebezpečné hodnoty. Pri inštalácii stabilizátorov je možné uložiť k nim pripojené priemyselné a domáce zariadenia, ktoré často zlyhávajú z dôvodu prekročenia medzných hodnôt napätia.
Dizajnové prvky
Svojou konštrukciou sú trojfázový stabilizátor tri jednofázové moduly rovnakého typu so spoločným riadiacim a monitorovacím obvodom. Existujú dve známe verzie týchto zariadení:
- V prvom prípade ide o jediný dizajn, ktorý obsahuje tri nezávislé stabilizačné obvody.
- Druhá možnosť predstavuje tri rovnaké jednofázové stabilizátory zapojené do „hviezdnej“ schémy a umiestnené vo forme modulov v jednom stojane.
Prvá z verzií sa používa na údržbu nízkoenergetických spotrebiteľov a je pomerne lacná. Ale za to musíte zaplatiť vážnymi problémami, ktoré sú možné počas jeho prevádzky. Ak jedna z 3 schém zlyhá, musí sa opraviť alebo úplne obnoviť celá konštrukcia. Druhá modifikácia (vo forme stojana s nezávislými modulmi) sa vyznačuje zvýšenou funkčnosťou, ktorá umožňuje neprerušiť napájanie v prípade poruchy jednej z fázových liniek. V takom prípade sa na výstup privádza napätie priamo, pričom sa obíde problémový modul.
Vlastnosťou pripájania akýchkoľvek úprav je samostatné napájanie fázy do každého z prevodníkov, zatiaľ čo pracovná nula zostáva pre ne spoločná. Okrem toho musia byť kryty týchto zariadení pripojené k existujúcemu uzemňovaciemu obvodu v priemyselnom zariadení.
Riadiaci a monitorovací obvod stabilizátorov napätia 380 V pracuje podľa špeciálneho algoritmu, ktorý umožňuje nielen nastavenie hodnoty výstupného napätia, ale aj vypnutie zariadenia v nasledujúcich núdzových prípadoch:
- hodnota napätia jednej z fáz je pod alebo nad kritickou úrovňou;
- teplota ovládacích prvkov modulov prevodníka presahuje nastavenú prahovú hodnotu;
- v odberovom okruhu sa zistila silná fázová nerovnováha.
Fázová nerovnováha je typická pre prevádzkový režim s nerovnomerným zaťažením, keď sa hodnoty fázových napätí posúvajú smerom k nule neutrálu transformátora.
4-pólový istič zabudovaný v jednotke sa používa ako ochranný prvok, ktorý v prípade núdze odpojí záťaž. Trojfázový stabilizátor je zvonka navrhnutý ako vertikálne inštalovaná podlahová konštrukcia. Na jeho prednom paneli sa okrem ovládacích prvkov zobrazujú indikátory napätia vyrobené vo forme číselníkových voltmetrov alebo moderných digitálnych indikátorov.
Princíp činnosti a rozsah pôsobnosti
- základom väčšiny stabilizátorov je prevodník-transformátor s nastaviteľným počtom závitov na výstupe, ktorý umožňuje meniť napätie na nich v jednom alebo druhom smere;
- pokiaľ hodnoty na vstupe zodpovedajú nominálnemu, normálnych 220 voltov je odstránených z výstupného vinutia;
- ak sa vstupné napätie zmenilo alebo znížilo, regulátor zabudovaný do stabilizátora spracuje rozdiel a odošle riadiaci signál do špeciálneho motorového mechanizmu;
- druhý posúva posúvač ťahača napätia v požadovanom smere a upravuje výstupné napätie, kým nedosiahne svoju nominálnu hodnotu.
Medzi vzorkami stabilizačných zariadení vyrobených v priemysle sú modely s plynulým a postupným riadením.
Pole použitia trojfázových stabilizátorov je dosť široké. Sú inštalované v napájacích obvodoch nielen vo výrobe, ale aj doma, hlavne v súkromných a vidieckych domoch. Stabilizačné zariadenia pre potreby domácnosti majú spravidla nízky výkon, obmedzený na 30-50 kW. Energeticky náročnejšie jednotky (do 100 kW) sa často inštalujú na mestských úradoch, v prímestských osadách aj v malých podnikoch.
Pre osobnú daču úplne stačí zariadenie, ktoré zaručuje výstupný výkon až 50-70 kW. Priemyselné vzorky stabilizátorov s deklarovaným výkonom nad 100 kW sú inštalované v obchodoch tovární, v lekárskych ústavoch, ako aj na výstaviskách a v nákupných centrách. Zariadenia s galvanickým oddelením napätia, ktoré pracujú za podmienok vysokej vlhkosti, sú žiadané v špecializovaných lekárskych inštitúciách, laboratóriách a vedeckých strediskách.
Typy trojfázových stabilizátorov
Priemysel zahájil výrobu veľkého množstva modifikácií stabilizátorov určených na prácu v trojfázových sieťach. Zoznam hlavných typov takýchto jednotiek:
- reléové a tyristorové zariadenia;
- elektromechanické stabilizátory;
- ferorezonančné a invertorové modely;
- hybridné spotrebiče.
Každá z týchto pozícií musí byť osobitne zvážená.
Relé a tyristorové vzorky
V reléových zariadeniach sa elektromagnetické relé používajú na prepínanie závitov výstupnej cievky zabudovaného transformátora. Systémy tejto triedy sa vyznačujú dostatočnou rýchlosťou a sú pohodlné v prevádzke a údržbe. Avšak kvôli mechanickej povahe spínania nie sú dostatočne odolné (zdroj ovládania relé je obmedzený). Presnosť nastavenia výstupných indikátorov reléových jednotiek je zároveň pre praktické potreby nedostatočná.
Tyristorové zariadenia neobsahujú mechanické kontakty, pretože ich spínací obvod je zostavený na báze polovodičových zariadení. Z tohto dôvodu sa ukazovatele spoľahlivosti a trvanlivosti stabilizátora prudko zvyšujú a zdroj je prakticky neobmedzený. Vďaka dobre fungujúcej výrobe moderných elektronických súčiastok sú náklady na takéto zariadenie nízke.
Elektromechanické modely
V jednotkách tohto typu sa výstupné napätie nastavuje mechanickým pohybom kefiek zberača prúdu, ktorý je súčasťou zabudovaného servopohonu. To vysvetľuje nízku mieru regulácie výstupného parametra, ktorá nepresahuje 15 voltov za sekundu. Medzi ďalšie nevýhody týchto zariadení patria:
- nadmerný hluk;
- silné iskrenie počas práce;
- nízka zotrvačnosť (zariadenie nemá čas reagovať na náhle zmeny vstupného napätia).
Pozitívnou kvalitou elektromechanických zariadení je vysoká presnosť nastavenia výstupných indikátorov (napätia a výkonu).
Ferorezonančné stabilizátory
Tento typ stabilizačných zariadení sa podobá konvenčným modelom transformátorov, v ktorých má magnetický obvod výraznú asymetriu. Týmto sa líši od typických vzorov s nelineárnymi magnetickými charakteristikami. Významnou nevýhodou týchto jednotiek je ich nízka energetická účinnosť.Okrem toho, keď je potrebné riadiť veľké prúdové zaťaženie, sieťová tlmivka sa ukáže byť značnej veľkosti.
Na zníženie veľkosti a hmotnosti zariadenia sa do neho zavádza kondenzátor, vďaka ktorému magnetický obvod získava rezonančné vlastnosti. Odtiaľ pochádza aj názov tejto jednotky - ferorezonančný regulátor. Dnes sa tento typ stabilizátora (rovnako ako jeho elektromechanický náprotivok) používa iba v osobitných prípadoch. V každodennom živote ich nahradili moderné elektronické zariadenia nazývané invertory.
Invertory
Modely invertorov sú zostavené podľa zložitého elektronického obvodu, ktorý obsahuje niekoľko krokov na prevod vstupného napätia. Vďaka tomu je možné získať takmer ideálny regulátor, ktorý umožňuje udržiavať výstupnú úroveň s nedosahovateľnou presnosťou pre iné stabilizátory. Rozšíril sa tiež rozsah prípustných vstupných kmitov a rýchlosť riadenia je obmedzená iba rýchlosťou výstupných kľúčových prvkov (vysokofrekvenčné tranzistory). Jedinou nevýhodou elektronických jednotiek je ich vysoká cena.
Hybridné zariadenia
Tento typ stabilizačného zariadenia sa na trhu objavil pomerne nedávno (v roku 2012). Základom jeho konštrukcie je mechanický regulátor, ktorý obsahuje dva reléové prevodníky. V normálnom režime funguje iba elektromechanické zariadenie a ďalšie jednotky začnú pracovať, keď hlavný modul prestane zvládať svoje funkcie.
Neschopnosť udržať optimálnu úroveň na výstupe sa zvyčajne prejaví, keď sú vstupné napätia príliš nízke alebo príliš vysoké, obmedzené na rozsah od 144 do 256 voltov. Ak je táto hodnota nižšia ako 144 alebo vyššia ako 256 voltov, začne pracovať druhý stupeň stabilizácie zostavený na relé e / m. Maximálny rozsah nastavenia je od 105 do 280 voltov.
