Стабилизаторы напряжения принцип работы: Принцип работы стабилизаторов напряжения

принцип работы, схемы и т.д.

Стабилизатор напряжения — прибор, который обеспечивает стабильный уровень напряжения, автоматически компенсируя изменения напряжения источника и сопротивления нагрузки. Существует два основных типа стабилизаторов напряжения: параллельные стабилизаторы и последовательные стабилизаторы.

Стабилизация — термин, применяемый для выражения того, насколько хорошо источник электропитания поддерживает постоянное напряжение, подаваемое к нагрузке, независимо от изменений напряжения на входе источника и сопротивления нагрузки. Многие типы электронного оборудования для нормальной работы требуют стабильного уровня напряжения.

Стабилизатор напряжения

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Параллельный стабилизатор напряжения

Стабилизатор, установленный параллельно нагрузке. Параллельный стабилизатор состоит из стабилитрона (VR1), ограничивающего ток сопротивления (R1) и сопротивления нагрузки (RL). Сопротивление нагрузки установлено параллельно стабилитрону.

Схема параллельного стабилизатора, соединённого с мостовым выпрямителем

Стабилитрон предназначен для работы с конкретным напряжением, известным как напряжение туннельного пробоя p-n-перехода. Поскольку стабилитрон — активный элемент, он может менять своё внутреннее сопротивление. Изменения в прохождении тока через стабилитрон не изменяют падение напряжения в нём. Ограничивающее ток сопротивление, установленное в последовательности со стабилитроном, ограничивает величину тока, которое протекает через стабилитрон, и предохраняет его от повреждений. Падение напряжения в стабилитроне фиксируется посредством самой конструкции стабилитрона и остаётся относительно постоянным. Часть напряжения от источника, которая не снижается стабилитроном, снижается ограничивающим сопротивлением. Поскольку стабилитрон установлен параллельно сопротивлению нагрузки, напряжение через RL будет равно падению напряжения на стабилитроне.

Последовательный стабилизатор

Это стабилизатор, установленный последовательно по отношению к нагрузке. Последовательный стабилизатор состоит из стабилитрона (VR1), ограничивающего ток сопротивления (R1), и сопротивления нагрузки (RL).

Стабилитрон и ограничивающее ток сопротивление соединены последовательно, чтобы образовался делитель напряжения. База транзистора подсоединена к делителю напряжения. Контур транзистора «эмиттер-коллектор» соединён последовательно с сопротивлением нагрузки.

Схема последовательного стабилизатора, соединённого с мостовым выпрямителем

Поскольку транзистор в последовательном стабилизаторе напряжение, воздействующее на базу транзистора, равно падению напряжения в стабилитроне. Этот потенциал положителен относительно эмиттера транзистора. Так как стабилитрон поддерживает падение напряжения на постоянном уровне, потенциал, воздействующий на базу транзистора, будет оставаться постоянным.

Последовательный стабилизатор поддерживает постоянный уровень напряжения, подаваемого на нагрузку, изменяя величину падения напряжения в транзисторе. Возрастание тока через нагрузку может быть вызвано либо повышением напряжения источника питания, либо снижением сопротивления нагрузки. Когда ток возрастает, возрастает также и падение напряжения на нагрузке. В результате, напряжение, приложенное к эмиттеру транзистора, возрастает, делая его более положительным. Это означает, что разность электрических потенциалов между эмиттером и базой становится меньше, поэтому возрастает внутреннее сопротивление транзистора.

Трансформатор электрическое устройство, передающее энергию переменного тока от одного контура к другому

Повторитель напряжения имеет высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление и коэффициент усиления равный единице

Умножитель напряжения контур, способный выдать напряжение, в несколько раз превышающее полученное

Однополупериодный выпрямитель контур, проводящий во время одной половины цикла переменного тока

Двухполупериодный выпрямитель контур, проводящий ток в течение обеих половин цикла переменного тока

Информация

1. Что такое стабилизатор напряжения. Область применения.

Стабилизатор напряжения – это электрическое устройство, с помощью которого осуществляется автоматическое преобразование электрической энергии, позволяющее получить стабилизированное выходное напряжение, находящееся в заданных пределах при больших колебаниях сетевого напряжения. Простыми словами – это прибор, с помощью которого осуществляется выравнивание входного напряжения к оптимальному показателю 220 В или 380 В на выходе.

Основным назначением данных устройств является обеспечение безопасности работы электрических приборов, которые подключены и питаются электричеством из сети. В связи с поставкой низкого качества электроэнергии потребителю от энергосберегающих организаций (особенно за городом или в сельской местности), использование стабилизаторов напряжения становится очень актуальным. Ведь многие из нас зачастую используют очень дорогостоящую технику как в быту, ( телевизоры, компьютеры, холодильники, аудио и видео аппаратуру, стиральные машины, кондиционеры, отопительные котлы и т.д.) так и на объектах промышленного назначения (компьютерные сети, станки, медицинское оборудование, электропривод и т.д.). Практически любой пользователь сталкивался с выходом из строя или неустойчивой работой бытовой техники. В 95% случаев некорректность работы связана с нестабильным напряжением, перенапряжением, пиками и выбросами напряжения сети.

Стабилизаторы напряжения широко применяют:

Для дома, дачи, квартиры – подключая электрооборудование через бытовые стабилизаторы напряжения, вы продлеваете его эксплуатационный ресурс, тем самым обеспечивая оптимальный режим работы и самый высокий КПД.

Для защиты котла и отопительного оборудования – т.к. современные газовые и электрические котлы являются достаточно сложным электротехническим прибором, а его комплектация достаточно чувствительна к перепадам и скачкам напряжения, производители котлов обязуют потребителя использовать стабилизатор напряжения для данных устройств.

Для охранного оборудования, сигнализации – в связи с тем, что большинство охранных систем допускает отклонение напряжения сети не более чем 10%, а поставщики электроэнергии такую точность обеспечить не могут, это приводит к некорректной работе охранного оборудования. Именно стабилизатор напряжения стабилизирует Вашу сеть и устранит данные проблемы.

Для кондиционеров, и холодильного оборудования – в связи с тем, что при повышенном или пониженном напряжении срок службы двигателя сокращается в два, а то и три раза, рекомендуется установка стабилизатора напряжения, дабы избежать этой проблемы, предотвратить перегрев обмоток и дальнейший выход из строя.

2. Виды стабилизаторов напряжения. Принцип работы

На сегодняшний день примененные технические решения позволяют классифицировать стабилизаторы по основным типам:

• Релейные
• Электромеханические (сервоприводные)
• Симисторные
• Феррорезонансные

Каждый из вышеперечисленных видов имеет свои особенности

Релейные

Устройства данного типа имеют простую конструкцию, которая включает в себя автотрансформатор и силовые реле. Принцип стабилизации основан на автоматическом переключении секций трансформатора с помощью силовых реле, которыми в свою очередь управляет контроллер или процессор.

К преимуществам данного типа стабилизаторов можно отнести:

простая конструкция, доступная цена, небольшие размеры, широкий диапазон входного напряжения, относительно высокая скорость регулирования.

Недостатки данного типа:

быстрый износ деталей прибора, шумные, низкая точность стабилизации выходного напряжения, искажают синусоиду, теряют заявленную мощность, зачастую комплектуются дешевыми компонентами.

Электромеханические (сервоприводные)

Данный тип стабилизаторов работает по принципу реостата. В конструкцию включен электропривод, передвигающий подвижные контакты в виде ролика или щетки электродвигателя по обмотке автотрансформатора.

При изменении входного напряжения электродвигатель по команде управляющей электроники перемещает контакт в необходимое положение на обмотке, что позволяет изменять напряжение на выходе плавно.

Преимущества этих устройств:

высокая точность поддержания выходного напряжения (2-3%), устойчивы к перегрузкам, надежность, отсутствие искажений синусоиды, плавная регулировка

Недостатками таких приборов являются:

низкая скорость стабилизации, повышенный уровень шума, быстрый износ механических узлов в суровых условиях эксплуатации.

Симисторные (тиристорные)

Стабилизаторы напряжения данного вида — это устройства, которые молниеносно реагируют на любые скачки напряжения в сети. Принцип работы похож с релейным, но в данном типе реле заменено на симисторы. В результате исключения механических реле повышаются скорость переключения, надежность, устройства работают бесшумно. В силу ряда достоинств, электронные стабилизаторы напряжения нашли наибольшее распространение на рынке стабилизаторов.

Достоинства данного типа стабилизаторов

быстродействие, широкий диапазон регулирования, отсутствие искажения формы входного напряжения, высокое значение КПД, большой срок службы, отсутствие движущихся элементов, плавная регулировка.

Недостатки

восприимчивы к пусковым токам и перегрузам, дорогостоящие.

3. Основные параметры и функции стабилизаторов напряжения

Диапазон входного напряжения — наряду с точностью стабилизации, является важнейшей его характеристикой. Данный параметр состоит из двух категорий:

Рабочий диапазон — когда входное напряжение находится в пределах, при которых на выходе обеспечивается заявленная величина стабилизации, к примеру 220±4,3%;

Предельный диапазон — когда стабилизатор остается в рабочем состоянии, но напряжение на выходе отличается от заявленной величины стабилизации в большую или меньшую стороны до 15-18%).

При входном напряжении, выходящем за рамки предельного, стабилизатор отключает электроприборы, сам оставаясь подключенным к сети для контроля с возможностью включения электрооборудования вновь в работу при возвращении питающей сети в рабочий (предельный) диапазон напряжений.

Точность стабилизации выходного напряжения — зависит от величины входного напряжения сети, если оно находится в рабочем диапазоне, то точность стабилизации в большинстве случаев составляет 0,9-7% в зависимости от модели стабилизатора.

Перегрузочная способность – способность стабилизатора выдерживать кратковременные перегрузки от электроприборов, которые имеют высокие пусковые токи (например, электродвигатель погружного насоса, холодильника и т.

п.).

Защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе. В случае перегрузки стабилизатора, когда на него подается мощность превышающая номинальную, в течение продолжительного периода времени (от 0,1 сек. до 1 мин. и более), срабатывает система защиты (время срабатывания защиты зависит от величины перегрузки), которая отключит стабилизатор и тем самым предотвратит его выход из строя. При наличии в стабилизаторе функции повторного включения через 10 сек. после его отключения по перегрузке, он снова включится. Если перегрузка при повторном включении стабилизатора отсутствует, то стабилизатор продолжает штатно работать. В случае короткого замыкания в цепи подключенных к стабилизатору электроприборов, стабилизатор отключится. После чего обязательно необходимо выявить и устранить причину короткого замыкания и только потом включить стабилизатор.

Система контроля выходного напряжения. В случае выхода стабилизатора из строя или мгновенного увеличения входного напряжения такая система отключает электроприборы от стабилизатора и предотвратит их выход из строя.

Регулировка выходного напряжения. Наличие в некоторых моделях стабилизаторов возможности регулирования выходного напряжения в диапазоне 210-230 В, что помогает решить одновременно несколько проблем:

возможно установить на выходе стабилизатора западные стандарты напряжения 230В для импортных электроприборов. Без подобной функции стабилизатор постоянно будет выходить за заданный для данных электроприборов нижний диапазон напряжения, что может вызвать сбои в их работе;

для ламп накаливания можно установить напряжение около 210В, что значительно увеличит срок их службы, световой же поток останется в пределах, заявленных производителем.

Автоматическое включение стабилизатора при возврате входного напряжения в установленный диапазон. Т.к. стабилизатор отключает нагрузку в случае выхода входного напряжения за установленные пределы, он должен автоматически включаться и подключать нагрузку, если входное напряжение вернулось в установленный диапазон, иначе придётся следить за сетевым напряжением, включать стабилизатор вручную.

Наличие на входе и выходе стабилизатора фильтров подавления импульсных помех. Это полезная функция, которая защитит электроприборы от помех в радиочастотном диапазоне.

4. Как правильно подобрать стабилизатор напряжения

Для правильного выбора мощности стабилизатора нужно подсчитать сумму мощностей всех имеющихся электрических приборов и других потребителей электроэнергии, которые одновременно подключены к сети. Необходимую информацию о потребляемой мощности прибора можно найти в паспорте изделия или же его инструкции по эксплуатации, а также посмотреть на самом устройстве.

Также, при выборе стабилизатора напряжения необходимо определится с типом нагрузки (активная или реактивная). Для оборудования с активной нагрузкой достаточно мощности по номенклатуре, то есть потребляет утюг 1 кВт, то и стабилизатор нужно подбирать с трансформатором 1 кВт. Реактивную же нагрузку необходимо учитывать практически во всех приборах, где есть электродвигатели. Полная мощность исчисляется показателями ВА (вольт-ампер), а активная в Вт (ваттах).

Обратите внимание, в большинстве случаев все электрооборудование, работающее на асинхронных двигателях, к примеру, холодильник, расходует мощность, почти в 1,5 — 2 раза превышая собственную номинальную. Такие устройства отличаются чрезвычайно высокими пусковыми токами. Как правило, они могут значительно превышать номинальный.

Таблица показателей средней потребляемой мощности приборов:

Наименования электроприборов	Мощность, Вт
Телевизор	60
Моноблок	80
Проигрыватель DVD	40
Видеомагнитофон	40
Видеоплейер	40
Видеокамера	11
Акустическая система	до 100
Караоке	50
Буфер	до 150
Ресивер	до 1000
Система ДК	100
Музыкальный центр	50
Тюнер	10
Усилитель	400
Аудиомагнитофон	40
Электрогазовая плита	до 4000
Электрическая плита	до 10000
Морозильная камера	200
Холодильник	до 200
Посудомоечная машина	2000
Стиральная машина	2300
Поверхность электрическая	до 6000
Поверхность электрогазовая	2000
Духовка	2000
Эл. водонагреватель	до 1500
Воздухоочиститель (вытяжка)	300
Конвектор	2000
Тепловентилятор	2000
Электрический радиатор	2500
Электрический камин	2500
Кондиционер	до 1500
Вентилятор	100
Вафельница	2000
Кофеварка	до 2000
Кофеварка-эспрессо	до 2000
Кофемолка	180
Сендвичница	2000
Тостер	2000
Эл.чайник	2000
Фритюрница	1000
Блендер	600
Кухонный комбайн	до 1000
Миксер	400
Мясорубка	до 1000
Соковыжималка	500
Печь СВЧ	2500
Пылесос	до 2000
Сушилка для рук	1500
Утюг	1500
Прибор для укладки волос	500
Фен	1500
Щипцы для завивки	35
Швейная машина	135
Компьютер	135

5. Подключение стабилизатора напряжения

Главное правило при установке – стабилизатор идет следом за счетчиком электроэнергии. Для опытных пользователей не составит большого труда подключить часть потребителей к распределительному щитку, пропустив стабилизатор. Рассмотрим стандартную ситуацию, когда необходимо подключить стабилизатор напряжения на всю квартиру (дом). В данном случае на приборе есть клеммная колодка с контактами «фаза вход», «ноль» и « фаза выход». Доступ к ее винтам закрыт накладкой. В первую очередь необходимо выяснить, какой из проводов сети является фазным, а какой нулевым. Сделать это можно воспользовавшись индикатором фазы.

Схема подключения стабилизатора напряжения

Согласно технике безопасности, прежде чем приступить к подключению стабилизатора напряжения, необходимо отключить все автоматы, которые находятся перед счетчиком, а также проверить отсутствует ли фазное напряжение после него, тем самым обесточив дом (квартиру). Стабилизатор нужно подключать к разрыву фазного провода после счетчика. Сюда же подводится и нулевой провод, к примеру, от распределительного щитка. Некоторые стабилизаторы имеют два вывода для подключения ноля. При этом внутри они соединяются между собой. Данный подход удобный, если подключение осуществляется с разрывом нулевого кабеля, а сечение сдвоенного проводника окажется слишком большим для отверстия в клеммнике. Но нет никаких преград для пользования лишь одним из нолей (как описано выше). Нет необходимости проводить сложные расчеты, дабы быть уверенным, что сечение провода полностью соответствует мощности устройства. Достаточно просто узнать сечение провода после счётчика. Обратите внимание также, чтобы корпус стабилизатора был обязательно заземлен проводом, сечение которого должно быть не меньше, чем у фазного – это требуют правила электробезопасности.

Принцип работы автоматического регулятора напряжения-SCIENTEK ELECTRICAL

07 августа 2020 г.

FacebookTwitterPrintEmailAddThis

Регулятор — это устройство, стабилизирующее выходное напряжение. Стабилизатор напряжения состоит из постоянного напряжения, схемы управления и серводвигателя. Когда входное напряжение или нагрузка изменяются, схема управления осуществляет выборку, сравнение и усиление, а затем приводит в действие серводвигатель, чтобы изменить положение угольной щетки регулятора напряжения. Соотношение витков катушки регулируется автоматически, чтобы поддерживать стабильное выходное напряжение.

Принцип работы стабилизатора напряжения:

1. Однофазный компенсирующий стабилизатор напряжения На рисунке ниже представлена ​​принципиальная схема однофазного стабилизатора напряжения переменного тока с компенсацией, который в основном состоит из трансформатора регулирования напряжения Т1 и компенсационного трансформатор Т2. Как видно из рисунка выше, катушка на низковольтной стороне компенсационного трансформатора включена последовательно в основную цепь стабилизатора напряжения, поэтому энергия, выдаваемая этим стабилизатором напряжения, в основном поступает непосредственно на выходную нагрузку. через катушку низковольтной стороны компенсационного трансформатора.

 

Диаметр провода вторичной обмотки компенсационного трансформатора сделан достаточно большим, и мощность стабилизатора напряжения можно сделать большой. Пока трансформатор регулирования напряжения T1 несет разность между входным напряжением и выходным напряжением, допустимый входной диапазон регулятора напряжения изменяется. Мощность трансформатора регулирования напряжения Т1 часто составляет часть фактической мощности регулятора напряжения. Этот параметр определяет размер трансформатора регулятора напряжения по коэффициенту регулятора.

 

2. Однофазный регулятор постоянного напряжения SVC показан на рисунке ниже, который представляет собой принципиальную схему однофазного регулятора постоянного напряжения SVC. Его основной принцип работы следующий: точка А — входная сторона однофазного регулятора, точка В — выходная сторона. По сути, этот тип стабилизатора напряжения, напрямую регулируемый регулятором напряжения, выполнен по принципу автотрансформатора.

 

Область применения: Стабилизаторы напряжения могут найти широкое применение в электронно-вычислительных машинах, прецизионных станках, компьютерной томографии (КТ), прецизионных приборах, промышленных и горнодобывающих предприятиях, нефтяных месторождениях, железных дорогах, строительных площадках, школах, больницах, постах и телекоммуникации, гостиницы, научно-исследовательские и другие отделы Испытательное оборудование, лифтовое освещение, импортное оборудование и производственные линии и другие места, требующие стабильного напряжения питания.

Он также подходит для пользователей в конце распределительной сети низкого напряжения, где напряжение питания слишком низкое или слишком высокое, а диапазон колебаний велик, а электрическое оборудование имеет большие изменения нагрузки. Он особенно подходит для всех источников питания со стабилизированным напряжением, которые требуют высокой формы сигнала сети. Мощный компенсирующий регулятор мощности может подключаться к тепловым, гидравлическим и небольшим генераторам.

 

Серводвигатель Автоматический регулятор напряжения

Введение функции: Стабилизатор напряжения представляет собой цепь питания или устройство питания, которое может автоматически регулировать выходное напряжение. Его функция заключается в стабилизации напряжения источника питания, которое сильно колеблется и не соответствует требованиям электрооборудования в пределах заданного диапазона значений, чтобы различные схемы или электрооборудование могли нормально работать при номинальном рабочем напряжении.

 

Первоначальный регулятор мощности полагался на скачок реле для стабилизации напряжения. Когда напряжение сети колеблется, активируется схема автоматической коррекции регулятора мощности, чтобы активировать внутреннее реле. Заставляя выходное напряжение оставаться около установленного значения, эта схема имеет преимущество простой схемы, но недостаток в том, что точность регулирования напряжения невысока, и каждый раз, когда реле прыгает и сдвигается, это вызывает мгновенное прерывание питания. питание и искровые помехи.

 

Это сильно мешает работе компьютерного оборудования при чтении и записи, легко вызвать неверные сигналы на компьютере, а в тяжелых случаях может повредить жесткий диск. В высококачественных небольших стабилизаторах напряжения в основном используются двигатели для привода угольных щеток для стабилизации напряжения. Стабилизатор напряжения этого типа имеет небольшие помехи для электрооборудования и имеет относительно высокую точность стабилизации напряжения.

Стабилизатор напряжения — Электронный пост

В настоящее время стабилизаторы стали оптимальным решением для питания многих электронных устройств, чувствительных к колебаниям напряжения.

Стабилизатор напряжения очень часто используется в холодильниках, кондиционерах, телевизорах, печном оборудовании, телекоммуникационном оборудовании, медицинском оборудовании, микропечах, музыкальных системах, стиральных машинах и т. д. Основная цель использования стабилизаторов напряжения состоит в том, чтобы защитить устройства от перепадов напряжения.

Рис. 1: Стабилизатор напряжения

Каждый электроприбор предназначен для работы под определенным напряжением, обеспечивающим желаемую производительность. Следовательно, если это напряжение ниже или выше определенного значения, прибор может выйти из строя или может работать в худшем состоянии или даже может быть поврежден.

В бытовых и промышленных применениях, как правило, используются автоматические регуляторы напряжения, чтобы поддерживать постоянное напряжение на конкретном оборудовании.

Что такое стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения — это электрический прибор, который подает постоянное напряжение на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от изменений входного или питающего напряжения.

Защищает оборудование или машину от перенапряжения, пониженного напряжения и других скачков напряжения.

Он также известен как автоматический регулятор напряжения (АРН) .

Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения до того, как оно может быть подано на нагрузку (или оборудование, чувствительное к колебаниям напряжения).

Выходное напряжение стабилизатора останется в пределах 220В или 230В в случае однофазного питания и 380В или 400В в случае трехфазного питания, в заданном диапазоне колебаний входного напряжения.

Эти стабилизаторы могут быть доступны либо в виде отдельных блоков для таких приборов, как кондиционеры, LCD/LED-телевизоры, холодильники, музыкальные системы, стиральные машины, либо в виде больших блоков стабилизаторов для всей техники в определенном месте, например, во всем доме. Кроме того, это могут быть блоки стабилизаторов как аналогового, так и цифрового типа.

Рис. 2: Стабилизатор напряжения

К наиболее распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным или переключаемым управлением, автоматические релейные стабилизаторы, полупроводниковые или статические стабилизаторы и стабилизаторы с сервоуправлением.

В дополнение к функции стабилизации, большинство стабилизаторов имеют дополнительные функции, такие как отсечка низкого напряжения на входе/выходе, отсечка высокого напряжения на входе/выходе, отсечка при перегрузке, запуск и остановка выхода, ручной/автоматический запуск, отображение отключения напряжения, установка нуля переключение напряжения и т. д.

Зачем нужен стабилизатор напряжения?

Как правило, каждый электроприбор рассчитан на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности рабочий диапазон оборудования ограничен определенным значением, например, одно оборудование может выдерживать ± 10 процентов от номинального напряжения, а другое ± 5 процентов или меньше.

В некоторых странах электроэнергия распределяется при напряжении 230 вольт для однофазной сети и 415 вольт для трехфазной сети. При этом все электроприборы (особенно однофазные) рассчитаны на работу в диапазоне напряжений от 220 до 240В.

Допустимый диапазон напряжения в некоторых странах (в том числе в Индии) составляет 220 ± 10 В в соответствии со стандартами электроэнергии. А также многие бытовые приборы выдерживают этот диапазон колебаний напряжения.

Но в большинстве мест колебания напряжения довольно распространены и обычно находятся в диапазоне от 170 до 270 В. Эти колебания напряжения могут оказывать существенное неблагоприятное воздействие на электроприборы.

Наиболее распространенными причинами скачков напряжения являются освещение, неисправности электрооборудования, неисправная проводка и периодическое отключение устройства. Эти колебания создают проблемы с электрическим оборудованием или приборами.

Длительное перенапряжение приведет к следующим неблагоприятным последствиям, таким как:

• Необратимое повреждение оборудования
• Повреждение изоляции обмоток
• Нежелательное прерывание нагрузки
• Повышенные потери в кабелях и соответствующем оборудовании
• Снижение срока службы прибора

Аналогично Длительное пребывание под напряжением приведет к следующим неблагоприятным последствиям:

• Неисправность оборудования (телевизионного, радиопередающего оборудования)
• Более длительные периоды работы (как в случае резистивных нагревателей)
• Снижение производительности оборудования
• Потребление больших токов, которые в дальнейшем приводят к перегреву (холодильники)
• Вычислительные ошибки
• Пониженная скорость двигателей

Таким образом, стабильность и точность напряжения определяют правильную работу оборудования. Таким образом, стабилизаторы напряжения гарантируют, что колебания напряжения на входе в сеть не повлияют на нагрузку или электроприбор.

Как работает стабилизатор напряжения?

Основной принцип работы стабилизатора напряжения

В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения при повышенном и пониженном напряжении выполняется посредством двух основных операций, а именно b операций понижения и понижения .

Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем.

Процесс повышения напряжения из состояния пониженного напряжения называется форсированием, тогда как уменьшение напряжения из состояния повышенного напряжения называется операцией понижения.

Концепция стабилизации заключается в добавлении или уменьшении напряжения в сети питания.

Для выполнения такой задачи в стабилизаторе используется трансформатор, который подключается в разных конфигурациях с переключающими реле.

В некоторых стабилизаторах используется трансформатор с ответвлениями на обмотке для обеспечения различных корректировок напряжения, в то время как в сервостабилизаторах используется автотрансформатор для обеспечения широкого диапазона коррекции.

Если стабилизатор определяет падение входного напряжения, он включает электромагнитное реле, чтобы добавить больше напряжения от трансформатора, чтобы компенсировать потерю напряжения.

Когда входное напряжение превышает нормальное значение, стабилизатор активирует другое электромагнитное реле, которое вычитает напряжение для поддержания нормального значения напряжения.

Режим форсирования

Принцип форсирования стабилизатора напряжения показан на рис.1 ниже.

Рис.3: Принципиальная схема операции повышения

Здесь напряжение питания подается на трансформатор, который обычно является понижающим трансформатором.

Полярность вторичной обмотки здесь ориентирована таким образом, что ее напряжение непосредственно добавляется к первичному напряжению.

Таким образом, в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то РПН или автотрансформатор) переключается реле или полупроводниковыми переключателями таким образом, что это дополнительное питание (входящее питание + вторичный выход трансформатора) подается на нагрузку.

Понижающий режим

Принцип работы понижающего стабилизатора напряжения показан на рисунке 2 ниже.

Рис.4: Принципиальная схема работы понижающего преобразователя

В понижающем режиме полярность вторичной обмотки понижающего трансформатора подключается таким образом, что вторичное выходное напряжение вычитается из входного напряжения.

Таким образом, в условиях перенапряжения электронная схема переключает реле, которое переключает вычитаемое напряжение питания (т. е. входное напряжение – вторичное напряжение трансформатора) на цепь нагрузки.

Эти понижающие, повышающие и нормальные операции одинаковы для всех стабилизаторов, независимо от того, являются ли они стабилизаторами нормального типа или стабилизаторами с сервоприводом. В дополнение к этим двум основным операциям стабилизатор напряжения также выполняет операции отключения при более низком и более высоком напряжении.

Рис. 5: Принципиальная схема автоматического повышения и понижения напряжения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, в котором используются два реле (реле 1 и реле 2) для обеспечения постоянного питания нагрузки переменным током. при перенапряжении и в условиях напряжения.

Переключая реле, можно выполнять операции понижения и повышения для двух определенных колебаний напряжения (одна при пониженном напряжении, скажем, 195 В, а другая при повышенном напряжении, скажем, 245 В).

В случае стабилизаторов трансформаторного типа, различные ответвления переключаются в зависимости от требуемой величины повышающего или понижающего напряжения. Но в случае стабилизаторов автотрансформаторного типа двигатели (серводвигатель) используются вместе со скользящим контактом для получения повышающего или понижающего напряжения от автотрансформатора, поскольку он содержит только одну обмотку.

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа. Это:

1. Стабилизаторы напряжения релейного типа
2. Сервоуправляемые стабилизаторы напряжения
3. Статические стабилизаторы напряжения

1. Стабилизаторы напряжения релейного типа

В стабилизаторах напряжения релейного типа напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичных трансформаторов в различных конфигурациях для реализации функции Buck & Boost.

На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.

Рис. 6: Внутренний вид стабилизаторов напряжения релейного типа

Он имеет трансформатор (который может быть тороидальным или трансформатором с железным сердечником) с ответвлениями на вторичной обмотке, реле и электронную плату.

Электронная схема состоит из схемы выпрямителя, операционного усилителя, блока микроконтроллера и других крошечных компонентов.

Электронная схема предназначена для сравнения выходного напряжения с опорным значением, обеспечиваемым встроенным источником опорного напряжения.

Всякий раз, когда напряжение поднимается или падает ниже заданного значения, схема управления переключает соответствующее реле, чтобы подключить желаемое ответвление к выходу.

Эти стабилизаторы обычно изменяют напряжение при колебаниях входного напряжения от ±15 до ±6 процентов с точностью выходного напряжения от ±5 до ±10 процентов.

Стабилизаторы этого типа чаще всего используются для низкотемпературных приборов в жилых, коммерческих и промышленных целях, поскольку они имеют малый вес и низкую стоимость.

Преимущества стабилизаторов напряжения релейного типа

Этот стабилизатор в основном используется для приборов/оборудования малой мощности в жилых/коммерческих/промышленных целях.

• Они стоят дешевле.
• Компактные размеры.

Ограничения стабилизаторов напряжения релейного типа

Стабилизаторы этого типа имеют несколько ограничений, таких как:

• медленная скорость коррекции напряжения
• менее прочный
• меньше надежность
• прерывание пути питания во время регулирования
• не выдерживает скачков напряжения

2. Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением

Как следует из названия, в этом типе стабилизатора используется серводвигатель для корректировки напряжения.

Они также известны как сервостабилизаторы и представляют собой замкнутые системы.

В основном используются для обеспечения высокой точности выходного напряжения, обычно ±1% при изменении входного напряжения до ±50%.

На приведенном ниже рисунке показана внутренняя схема сервостабилизатора, которая включает в себя серводвигатель, автотрансформатор, понижающий повышающий трансформатор, драйвер двигателя и схему управления в качестве основных компонентов.

Рис. 7: Внутренний вид стабилизатора напряжения на основе сервопривода

В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки понижающего повышающего трансформатора подключен к фиксированному отводу автотрансформатора, а другой конец подключен к подвижному рычагу. который управляется серводвигателем.

Вторичная обмотка повышающего трансформатора соединена последовательно с входом питания, который является не чем иным, как выходом стабилизатора.

Рис.8: Принципиальная схема стабилизатора напряжения на основе сервопривода

Принцип работы

Электронная схема управления определяет падение и повышение напряжения путем сравнения входного сигнала со встроенным источником опорного напряжения.

Когда схема обнаруживает ошибку, она приводит в действие двигатель, который, в свою очередь, перемещает рычаг автотрансформатора.

Это может питать первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора таким образом, чтобы напряжение на вторичной обмотке соответствовало требуемому выходному напряжению.

В большинстве сервостабилизаторов используется встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления, обеспечивающей интеллектуальное управление.

Эти стабилизаторы также можно разделить на однофазные, трехфазные сбалансированные или трехфазные несбалансированные блоки.

В однофазном исполнении серводвигатель, соединенный с регулируемым трансформатором, обеспечивает коррекцию напряжения.

В случае трехфазного симметричного типа серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами, так что стабилизированный выходной сигнал обеспечивается во время колебаний за счет регулировки выходного сигнала трансформаторов.

В сервостабилизаторах несбалансированного типа три независимых серводвигателя соединены с тремя автотрансформаторами и имеют три отдельные цепи управления.

Преимущества стабилизатора напряжения на основе сервопривода

Преимущества сервостабилизаторов по сравнению со стабилизаторами релейного типа:

• более высокая скорость коррекции
• высокая точность стабилизированного выхода
• способный выдерживать пусковые токи
• высокая надежность

Ограничения стабилизатора напряжения на основе сервопривода

• требуют периодического обслуживания.
• Для устранения ошибки серводвигатель необходимо выровнять. Выравнивание серводвигателя требует умелых рук.

3. Статические стабилизаторы напряжения

Как следует из названия, статические стабилизаторы напряжения не имеют движущихся частей, как в случае сервостабилизаторов напряжения.

Для регулирования напряжения используется силовая электронная схема преобразователя.

С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и превосходного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ±1 процент.

Рис. 9. Статический стабилизатор напряжения

 

Он состоит из повышающего трансформатора, преобразователя мощности IGBT (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или контроллера на основе DSP.

Преобразователь IGBT, управляемый микропроцессором, генерирует необходимое напряжение с помощью метода широтно-импульсной модуляции, и это напряжение подается на первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора.

Преобразователь IGBT вырабатывает напряжение таким образом, что оно может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе входного линейного напряжения, чтобы выполнять сложение и вычитание напряжения во время колебаний.

Рис.10: Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения

Принцип работы

Всякий раз, когда микропроцессор обнаруживает падение напряжения, он посылает импульсы ШИМ на IGBT-преобразователь таким образом, что он генерирует напряжение, равное величине отклонения от номинального значения.

Этот выход находится в фазе с входным питанием и подается на первичную обмотку понижающего повышающего трансформатора.

Поскольку вторичная обмотка подключена к входной линии, индуцированное напряжение будет добавлено к входному источнику питания, и это скорректированное напряжение подается на нагрузку.

Аналогичным образом, повышение напряжения заставляет схему микропроцессора посылать импульсы ШИМ таким образом, что преобразователь выдает напряжение с отклонением на 180 градусов по фазе с входным напряжением.

Это напряжение на вторичной обмотке понижающего повышающего трансформатора вычитается из входного напряжения, так что выполняется понижающая операция.

Преимущества статических стабилизаторов напряжения

Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением ответвлений и стабилизаторами с сервоуправлением из-за большого разнообразия преимуществ, таких как:

• компактный размер
• очень высокая скорость коррекции
• отличное регулирование напряжения
• не требует технического обслуживания из-за отсутствия движущихся частей
• высокая эффективность
• высокая надежность

Ограничения статического стабилизатора напряжения

Дорого стоят по сравнению с аналогами.

Как выбрать подходящий стабилизатор напряжения для ваших нужд?

Перед покупкой подходящего стабилизатора напряжения для любого электроприбора необходимо учитывать несколько факторов.

Перед выбором стабилизатора напряжения необходимо учитывать следующие факторы:

• мощность, требуемая устройством
• уровень колебаний напряжения в месте установки
• тип прибора
• тип стабилизатора
• рабочий диапазон стабилизатора (до какого стабилизатора идут правильные напряжения)
• Отключение по повышенному/пониженному напряжению, тип цепи управления
• тип крепления

и многие другие факторы.

Здесь мы обсудим основные шаги, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора для нашего приложения.

•  Проверьте номинальную мощность устройства, для которого вам нужен стабилизатор. Номинальная мощность указана на задней панели устройства в виде наклейки или заводской таблички. Она указывается в киловаттах (кВт).
•  Поскольку номинал стабилизаторов измеряется в кВА, также можно рассчитать мощность, просто умножив напряжение прибора на максимальный номинальный ток.