Ассортимент

Особенности конструкции

Трехфазный стабилизатор напряжения

По своей конструкции трехфазный стабилизатор – это три однотипных однофазных модуля с общей схемой управления и контроля. Известны два варианта исполнения таких устройств:

  • В первом случае это единая конструкция, включающая в себя три независимых контура стабилизации.
  • Второй вариант представляет собой три одинаковых однофазных стабилизатора, включенных по схеме «звезда» и размещенных в виде модулей в единой стойке.

Первое из исполнений применяется для обслуживания маломощных потребителей и стоит сравнительно дешево. Но за это приходится расплачиваться серьезными проблемами, возможными при его эксплуатации. При выходе из строя одной из 3-х схем всю конструкцию приходится ремонтировать или обновлять полностью. Вторая модификация (в виде стойки с независимыми модулями) отличается повышенной функциональностью, позволяющей не прерывать подачу питания при неисправности одной из фазных линий. В этом случае напряжение подается на выход напрямую, минуя проблемный модуль.

Однофазный стабилизатор напряжения Энергия СНВТ Hybrid

Особенностью подключения любых модификаций является раздельная подача фазы на каждый из преобразователей, в то время как рабочий ноль у них остается общим. Кроме того, корпуса этих устройств обязательно соединяются с имеющимся на промышленном объекте заземляющим контуром.

Схема управления и контроля стабилизаторов напряжения 380 В работает по особому алгоритму, позволяющему не только корректировать величину выходного напряжения, но и отключать прибор в следующих экстренных случаях:

  • величина напряжения одной из фаз ниже или выше критического уровня;
  • температура элементов регулировки преобразовательных модулей превышает заданный порог;
  • в схеме потребления обнаружен сильный перекос фаз.

В качестве защитного элемента, отключающего нагрузку в аварийной ситуации, применяется встроенный в агрегат 4-х полюсный автомат. Стабилизатор 3-фазный внешне оформлен как вертикально установленная напольная конструкция. На ее переднюю панель, помимо органов управления, выведены индикаторы напряжения, выполненные в виде стрелочных вольтметров или современных цифровых индикаторов.

Нагрузка и мощность

Нагрузка (полезная нагрузка)Приборы и оборудование, подключаемые к стабилизатору.

Номинальная нагрузка (выходная мощность)Разрешенная производителем мощность подключаемой нагрузки, при которой стабилизатор работает без перегрузки.

Активная нагрузка  (активная мощность)Приборы, не имеющие в своем составе катушек индуктивности и емкостей (лампы накаливания, электроплиты, утюги, обогреватели и т.п.). Для таких приборов активная и полная мощности совпадают.

Реактивная нагрузка (реактивная мощность)Это часть энергии, которая в процессе работы электроприбора накапливается в катушках индуктивности и емкостях и не совершает полезной работы, но которая учитывается в полной мощности прибора в виде реактивной составляющей (в дополнение к активной составляющей).

Полная мощность Сумма активной и реактивной мощности.

Перегрузочная мощность (максимальная мощность, запас мощности, перегрузочная способность, перегрузка)Перегрузочная мощность это выходная мощность прибора, превышающая номинальную мощность и которую он может кратковременно развивать  без ущерба для своей работоспособности в период действия перегрузки. Обычно такая работа связана с появлением высоких пусковых токов подключенного оборудования в первоначальный момент накопления энергии в катушках индуктивности или емкостях. Затраченная на это мощность называется реактивной. О параметрах перегрузочной мощности (её значении и времени действия) производитель обычно информирует отдельно.

Пусковые токи оборудования (Перегрузка)Кратковременное увеличение потребляемой мощности оборудования. Появление пусковых токов объясняется накоплением дополнительной энергии в  катушках индуктивности или емкостях в виде реактивной составляющей мощности.

Коэффициент мощности (сos(φ))     Безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока;с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе; переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

φ =90⁰, сos(φ)=0 — нагрузка полностью реактивная.

φ =45⁰, сos(φ)=0.71 — нагрузка имеет реактивную и активную составляющую. 

φ =0⁰, сos(φ)=1 — нагрузка полностью активная. 

Значение коэффициента мощности Высокое Хорошее Удовлетворительное Низкое Неудовлетворительное
сos(φ) 0,95…1 0,8…0,95 0,65…0,8 0,5…0,65 0…0,5

Корректор мощности на входеКоррекция реактивной составляющей полной мощности потребления устройства выполняется путём включения в цепь реактивного элемента, производящего обратное действие. Например, для компенсации действия электродвигателя переменного тока, обладающего высокой индуктивной реактивной составляющей полной мощности, параллельно цепи питания включается конденсатор.

Коэффициент полезного действия (КПД)В замкнутой электроцепи, при протекании зарядов по проводникам, осуществляется сопротивление полной и полезной нагрузки работы электричества. Их соотношение определяет коэффициент полезного действия (другими словами это отношение полезного тепла к полному). Как правило, КПД это безразмерный коэффициент от 0 до 1, чем он выше, тем эффективнее будет работать устройство и меньше будут потери электричества.

Собственная потребляемая мощность, холостой ходКаждый стабилизатор тратит энергию на работу собственной электроники и нагрев силовых элементов даже при отсутствии полезной нагрузки (на холостом ходу). Самый простой способ оценить собственную потребляемую мощность это произвести расчёт по коэффициенту полезного действия (КПД), который обычно указан в техпаспорте. Достаточно мощность устройства умножить на процент потерь (от 100% нужно отнять значение КПД).  Так, прибору мощностью 1000Вт с КПД 97% для работы без нагрузки понадобится 30 Вт в час (100%-97%=3% и  1000Вт*3%=30Вт).

Асинхронный двигательНаиболее распространённый в бытовой технике двигатель переменного тока, обладающий высокими пусковыми токами. Долговечность его работы в основном зависит от качества питающего напряжения.

Принцип работы и сфера применения

Назначение любого стабилизатора состоит в поддержании выходного напряжения на заданном уровне. Для понимания принципа его работы сначала нужно ознакомиться со следующими особенностями внутреннего устройства:

  • основой большинства стабилизаторов является преобразователь-трансформатор с регулируемым числом витков на выходе, позволяющим изменять напряжение на них в ту или другую сторону;
  • до тех пор, пока показания на входе соответствуют номиналу, с выходной обмотки снимаются нормальные 220 Вольт;
  • если напряжение на входе изменилось в большую или меньшую сторону, встроенный в стабилизатор контроллер обрабатывает разницу и подает управляющий сигнал на специальный моторный механизм;
  • последний перемещает движок съемника напряжения в нужную сторону, корректируя выходное напряжение до момента достижения им номинала.

Среди выпускаемых промышленность образцов стабилизирующих устройств различают модели с плавной и ступенчатой регулировкой.

Область применения трехфазных стабилизаторов достаточно широка. Они устанавливаются в силовых цепях питания не только на производстве, но и в домашних условиях, в основном – в частных и загородных домах. Стабилизирующие устройства для бытовых нужд, как правило, отличаются невысоким показателем мощности, ограниченным величиной 30-50 кВт. Более энергоемкие агрегаты (до 100 кВт) нередко устанавливаются в городских офисах, в загородных поселках, а так же на небольших предприятиях.

Виды трехфазных стабилизаторов

Гибридный стабилизатор

Промышленностью налажен выпуск большого количества модификаций стабилизаторов, рассчитанных на работу в трехфазных сетях. Перечень основных типов таких агрегатов:

  • релейные и тиристорные устройства;
  • электромеханические стабилизаторы;
  • феррорезонансные и инверторные модели;
  • гибридные приборы.

Каждая из этих позиций нуждается в отдельном рассмотрении.

Релейные и тиристорные образцы

Релейный стабилизатор напряжения SUNTEK PR 1500 ВА

В релейных устройствах для переключения витков выходной катушки встроенного трансформатора используются электромагнитные реле. Системы этого класса отличаются достаточным быстродействием и удобны в работе и обслуживании. Однако из-за механического характера переключений они недостаточно долговечны (ресурс срабатывания реле ограничен). При этом точность регулировки выходных показателей у релейных агрегатов недостаточна для практических нужд.

Тиристорные устройства не содержат механических контактов, так как их переключающая схема построена на основе полупроводниковых приборов. За счет этого показатели надежности и долговечности стабилизатора резко повышаются, а ресурс практически неограничен. Благодаря отлаженному производству современных электронных компонентов стоимость такого устройства невысока.

Электромеханические модели

Электромеханический стабилизатор напряжения

В агрегатах этого типа подстройка выходного напряжения осуществляется путем механического перемещения щеток токосъемника, входящего в состав встроенного сервопривода. Этим и объясняется низкая скорость регулирования выходного параметра, не превышающая 15 Вольт в секунду. К другим недостаткам этих устройств относят:

  • излишнюю шумность;
  • сильное искрение в процессе работы;
  • низкую инерционность (устройство не успевает реагировать на резкие изменения входного напряжения).

Феррорезонансные стабилизаторы

Устройство феррорезонансного типа

Этот тип стабилизирующих устройств напоминает обычные трансформаторные модели, у которых магнитопровод имеет ярко выраженную асимметрию. Этим он отличается от типовых конструкций с нелинейными магнитными характеристиками. Существенный недостаток этих агрегатов – низкий КПД по мощности. Кроме того, при необходимости управления большими токовыми нагрузками линейный дроссель получается значительных размеров.

Для снижения габаритов и массы устройства в него введен конденсатор, за счет которого магнитопровод приобретает резонансные свойства. Отсюда и название этого агрегата – феррорезонансный регулятор. Сегодня этот тип стабилизаторов (как и его электромеханический аналог) применяется только в особых случаях. В бытовых условиях на смену им пришли современные электронные приборы, называемые инверторами.

Инверторы

Инвенторный стабилизатор

Инверторные модели построены по сложной электронной схеме, включающей в себя несколько ступеней преобразования входного напряжения. Благодаря этому удается получить практически идеальный регулятор, позволяющий поддерживать выходной уровень с недостижимой для других стабилизаторов точностью. Расширен и диапазон допустимых колебаний по входу, а скорость управления ограничена только быстродействием выходных ключевых элементов (высокочастотных транзисторов). Единственный недостаток электронных агрегатов – их высокая стоимость.

Гибридные приборы

Это тип стабилизирующих устройств появился на рынке сравнительно недавно (в 2012 году). Основа его конструкции – механический регулятор, в состав которого введены два преобразователя релейного типа. В нормальном режиме работает только электромеханическое устройство, а дополнительные узлы вступают в действие, когда основной модуль уже не справляется со своими функциями.

Невозможность поддерживать на выходе оптимальный уровень обычно проявляется при слишком заниженных или завышенных входных напряжениях, ограниченных диапазоном от 144 до 256 Вольт. Если эта величина меньше 144 или выше 256 Вольт, начинает работать вторая ступень стабилизации, собранная на э/м реле. Максимальный диапазон регулировки составляет от 105 до 280 Вольт.

Технические характеристики SKAT STL-15000

Напряжение питающей сети 220 В, частотой 50±1 Гц, В 220
Рабочий диапазон входного напряжения, В 120…280
Рабочий диапазон выходного напряжения, В 205…235
Предельный диапазон входного напряжения, В 80…295*
Точность стабилизации, % 7
Количество ступеней стабилизации, шт. 9
Ток нагрузки (Iном), A, не более 45
Номинальная мощность нагрузки, ВА, не более 9000
Максимальная, пиковая мощность нагрузки, ВА, не более 15000**
10  Среднее время переключения, мс, не более 10
11  Мощность, потребляемая от сети без нагрузки, ВА, не более 40
12  Максимальное сечение провода, зажимаемого в клеммах колодки, мм2 10
13  Габаритные размеры ШхВхГ, мм, не более без упаковки 434х350х380
в упаковке 486х410х410
14  Масса, НЕТТО (БРУТТО), кг, не более 32 (34)
15  Степень защиты оболочкой по 14254-2015 IP20
16  Диапазон рабочих температур, °С -10…+40

Примечание: Номиналы напряжений указаны с допуском ±2 В.
* Режим работы с расширенным диапазоном сетевого напряжения.
** В течение 20 секунд.

Трехфазный стабилизатор напряжения: преимущества и недостатки

Трехфазные стабилизаторы, как и однофазные, могут работать по разному принципу действия: семисторного, релейного и сервоприводного действия. Существуют и импульсные стабилизаторы, но они крайне дорогие и могут применяться в очень узком сегменте рынка. Рассмотрим преимущества и недостатки трехфазного стабилизатора.

Трехфазный стабилизатор релейного принципа действия состоит из многообмоточного трансформатора, который при коммутации релейными, или полупроводниковыми ключами обмоток может как повышать, так и понижать напряжение на заданную величину. Небольшим недостатком стабилизатора такого типа ступенчатость регулирования, но учитывая количество ступеней, точность стабилизации будет не менее 5 вольт относительно эталонного напряжения. Этот недостаток компенсируется сроком службы устройства и его надежностью.

Сервоприводный стабилизатор напряжения трёхфазной сети оснащен так называемым автотрансформатором. Принцип действия состоит в том что, блок программного управления командует сервопроводом, двигающим специальные контакты по трансформатору, добиваясь необходимого напряжения. Основным достоинством автотрансформатора является плавная компенсация отклонений в сети. Но износ автотрансформатора происходит гораздо быстрее, чем релейный или полупроводниковый.

Обязательно прочтите подробные статьи про стабилизаторы (как их подключить, схемы УЗО, как выбрать) :

  • «Стабилизатор напряжения для дома и дачи — принцип работы«
  • «Как правильно выбрать и подключить стабилизатор напряжения?«
  • «Как выбрать стабилизатор напряжения для газового котла?«

Виды трехфазных стабилизаторов

Наиболее широко в быту и промышленности используются следующие виды стабилизаторов:

Электромеханические (сервоприводные). Осуществляют плавный и непрерывный контроль выходного напряжения, не внося никаких искажений в его форму. Точность стабилизации находится в рамках 1-3%, но медленная реакция не позволяет подключать электромеханические стабилизаторы к сетям с частыми скачками или проседаниями напряжения.

Релейные. Выполняют ступенчатое регулирование выходного напряжения посредством переподключения необходимого количества витков первичной и вторичной обмоток посредством коммутационных реле. Точность стабилизации составляет около 10%. Релейные стабилизаторы имеют широкий диапазон входного напряжения (145-285 В для 1-фазного или 320-420 В для 3-фазного питания) и выдают чистую синусоиду выходного параметра.

Электронные. Одно- или трёхфазный электронный стабилизатор напряжения работает по принципу, схожему на реализованный в релейных моделях. Принципиальное отличие заключается в способе коммутации трансформаторных обмоток — она осуществляется силовыми ключами (симисторами или тиристорами) в соответствии с командами микропроцессора.

Инверторные (онлайн) и ШИМ-стабилизаторы. В нормализаторах этого класса реализован принцип двойного преобразования входного напряжения посредством встроенных в систему выпрямителя и инвертора. Инверторные системы имеют высокую стоимость, но характеризуются широким диапазоном входных параметров тока, высоким качеством синусоиды напряжения на выходе, точностью стабилизации до 0,5% и КПД от 96%. ШИМ-стабилизаторы функционируют по схожему с инверторными принципу, обеспечивая высокую точность стабилизации (погрешность не выше 1%) и почти мгновенную реакцию на изменения входных токовых характеристик.

Плюсы и минусы трёхфазных стабилизаторов

Главными недостатками трёхфазных стабилизаторов напряжения являются:

  1. Большие габариты и вес, а также напольная (шкафная) конструкция усложняют выбор места установки и монтаж оборудования;
  2. Шум при работе (для релейных и сервоприводных устройств);
  3. Инерционность (синхронизация параметров однофазных модулей требует дополнительного времени, что влияет на качество и стабильность работы чувствительного оборудования);
  4. Ограничения по температурному режиму эксплуатации (только электронные стабилизаторы способны нормально функционировать при минусовых температурах в помещении);
  5. Ограничения по использованию во влажных или запылённых помещениях (зависят от варианта исполнения корпуса и класса электрозащиты основных узлов нормализатора);
  6. Высокая стоимость.

В список достоинств трёхфазных устройств стабилизации следует включить:

  1. Широкий диапазон входных параметров тока;
  2. Высокая перегрузочная способность;
  3. Простота в обслуживании;
  4. Высокая точность и скорость стабилизации;
  5. Надёжная защита от критических токовых аномалий (включая короткое замыкание и воздействие грозовых эффектов);
  6. Расширенные функции управления.

Схемы монтажа

Конструктивно трехфазный стабилизатор, рассчитанный на напряжение 380 вольт, представляет собой три однофазных устройства, каждое из которых стабилизирует однофазное напряжение. Подключение стабилизатора, работающего в трехфазной сети, следует производить строго в соответствии с прилагаемой инструкцией, которую нужно тщательно изучить, прежде чем начинать монтаж. По способу подключения, встречаются два вида устройств. Схема включения этих устройств имеет различия. Трехфазный стабилизатор первого типа содержит три модуля на три клеммы, к которым производится подключение проводов. К этим клеммам следует подключить вход и выход фазного провода, а также нулевой провод, который является общим для ввода питания, трех модулей стабилизации и цепей питания нагрузки. Каждый модуль подключен к однофазной сети. Схема, иллюстрирующая подключение устройства этого типа приведена ниже:

Трехфазный стабилизатор на напряжение 380 вольт второго типа, также содержит в своем составе три однофазных стабилизатора, каждый из которых имеет четыре клеммы для подключения проводов. Кроме входа и выхода фазного провода, к модулям стабилизатора этого типа следует подключить также вход и выход нулевого провода. Таким образом, в этой схеме, нулевой провод ввода питания не связан с нулевым проводом стабилизированной электрической сети. Подключение стабилизатора такого типа показано на схеме ниже. Красным цветом нарисованы провода фазы, синим цветом – нулевые провода.

Также рекомендуем просмотреть видео, на котором предоставлена схема подключения стабилизатора напряжения к сети 380 Вольт:

Функции трехфазного стабилизатора

Современные трехфазные стабилизаторы благодаря микропроцессорному управлению могут одновременно выполнять следующие функции:

  • защита потребителя от перенапряжения в сети в случае аварии и выхода напряжения за допустимые пределы, в рамках которых стабилизация невозможна. Тогда прибор просто отключит потребителя;
  • защита от перекоса фаз;
  • в случае пропадания одной из фаз переключит потребитель на 2 других, распределив нагрузку между ними;
  • также обладает защитой от короткого замыкания по фазе. Причем в ряде случаев эта защита срабатывает раньше пакетного автомата.

В зависимости от расчетной мощности трехфазные стабилизаторы могут выпускаться в напольном, стоечном или модульном исполнении с возможностью наращиваемой мощности. Наиболее популярными сейчас стали релейные стабилизаторы напряжения благодаря своей надежности, относительно небольшой стоимости на единицу мощности.

При необходимости потребитель может приобрести трехфазный стабилизатор специального исполнения, работающий в широком диапазоне температур и при высокой влажности.

Трехфазный стабилизатор напряжения

При выборе стабилизатора напряжения, в целях экономии средств, стоит приблизительно расчитать существующую нагрузку, и перспективы ее увеличения, для того чтоб подобрать стабилизатор с необходимым запасом. Так как в случае превышения потребляемой мощности придется покупать новый прибор. Если вам сложно приблизительно оценить перспективы увеличения потребления электроэнергии вашим домом, то хорошим решением станет приобретение стабилизатора блочной конструкции. С возможностью последующего наращивания мощности. Также необходимо учитывать тот фактор, что любой стабилизатор напряжения не в состоянии отрабатывать импульсные скачки напряжения, вызванные атмосферными явлениями (молния). Поэтому для обеспечения загородного дома безопасной системой энергоснабжения хорошо применять комплексный подход. Что касается выбора конкретного производителя, то тут уже вопрос личного выбора каждого.

схема узо

Защита

Короткое замыкание (КЗ)Это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи, несущие угрозу работоспособности оборудования и жизни человека.

Тройная защита от перегрузкиЗащита по току, защита по напряжению и защита по температуре, примененная в стабилизаторах производства компании БАСТИОН.

Автоматический выключатель (автомат)Защитный автомат произведет автоматическое отключение, если фазный провод попадает на защитный (заземляющий) проводник,  что равносильно короткому замыканию (то есть максимально возможному току в схеме), что приведет к срабатыванию  электромагнитной защиты.

Класс защиты (IP — Ingress Protection)Международный электротехнический стандарт степени защищенности приборов от проникновения  в них частей тела, пыли, предметов, случайного контакта (первая цифра от 0 до 6) и влаги, воды, капель, струй и т.п. (вторая цифра от 0 до 8)

Ссылка на основную публикацию