Co to jest regulator napięcia i do czego służy?

Definicja

Stabilizator napięcia (CH) to urządzenie zaprojektowane do przekształcania niestabilnego napięcia wejściowego z sieci elektrycznej: niedoszacowane, zawyżone lub z okresowymi skokami napięcia na urządzenie wyjściowe o stabilnej wielkości i podłączone do niego urządzenia elektryczne.

Przeredagowujemy go dla manekinów: stabilizator sprawia, że ​​dla podłączonych do niego urządzeń napięcie jest zawsze takie samo i zbliżone do 220V, niezależnie od tego, jak idzie na jego wejście: 180, 190, 240, 250 woltów, a nawet pływa.

Należy pamiętać, że 220 V lub 240 V jest wartością standardową. Ale w niektórych krajach w pobliżu i daleko za granicą może być inaczej, na przykład 110 V. W związku z tym „nasze” stabilizatory nie będą tam działać.

Stabilizatory są różne gatunki: zarówno do pracy w obwodach prądu stałego (liniowe i impulsowe, równoległe i szeregowe), jak i do pracy w obwodach prądu przemiennego. Te ostatnie są często nazywane „stabilizatorami napięcia sieciowego” lub po prostu „stabilizatorami 220 V”. Mówiąc najprościej, takie stabilizatory są podłączone do sieci, a konsumenci już się do niej podłączają.

W życiu codziennym CH służy do ochrony zarówno pojedynczych urządzeń, na przykład lodówki lub komputera, jak i do ochrony całego domu, w tym przypadku na wejściu instalowany jest potężny stabilizator.

Klasyfikacja

Konstrukcja stabilizatorów zależy od fizycznych zasad, na których działają. Pod tym względem są one podzielone na:

• elektromechaniczny;
• ferrorezonans;
• falownik;
• półprzewodnik;
• przekaźnik.

Według liczby faz może być jednofazowy i trójfazowy. Szeroki zakres wydajności pozwala na produkcję stabilizatorów zarówno do użytku domowego, jak i drobnego sprzętu gospodarstwa domowego:

• do telewizora;
• do kotła gazowego;
• do lodówki.

W przypadku dużych obiektów:

• jednostki przemysłowe
• warsztaty, budynki.

Stabilizatory są dość energooszczędne. Zużycie energii elektrycznej wynosi od 2 do 5%. Niektóre urządzenia stabilizujące mogą mieć dodatkowe zabezpieczenia:

• od przypływ;
• od przeciążenia;
• od zwarcia;
• z różnic częstotliwości.

Zasada działania

Stabilizatory napięcia są różnego rodzaju, z których każdy różni się zasadą regulacji. Rozważymy te różnice poniżej.Jeśli uogólnimy zasadę działania i strukturę wszystkich typów, to stabilizator napięcia sieciowego składa się z 2 głównych części:

1. System sterowania - monitoruje poziom napięcia wejściowego i wydaje polecenie, aby jednostka mocy zwiększyła lub zmniejszyła go, dzięki czemu wyjście wytworzy stabilne napięcie 220 V w ramach określonego błędu (dokładność regulacji). Ten błąd mieści się w zakresie 5–10% i jest różny dla każdego urządzenia.
2. Część mocy - w serwosilniku (lub serwosilniku), przekaźniku i elektronice (triak) - jest autotransformatorem, dzięki któremu napięcie wejściowe wzrasta lub spada do normalnego poziomu, aw stabilizatorach falownika lub, ponieważ są one również nazywane „z podwójną konwersją”, używany jest falownik . To urządzenie, które składa się z generatora (kontrolera PWM), transformatora i przełączników mocy (tranzystorów), które przepuszczają lub rozłączają prąd przez uzwojenie pierwotne transformatora, tworząc napięcie wyjściowe o pożądanym kształcie, częstotliwości i, co najważniejsze, wielkości.

Jeśli napięcie wejściowe jest normalne, wówczas niektóre modele stabilizatorów mają funkcję „obejścia” lub „przejścia”, gdy napięcie wejściowe jest po prostu przykładane do wyjścia, dopóki nie opuści określonego zakresu. Na przykład obejście zostanie włączone z 215 do 225 woltów, aw przypadku dużych wahań, na przykład przy poborze do 205-210 V, układ sterowania przełączy obwód do sekcji mocy i rozpocznie regulację, zwiększy napięcie, a wyjście będzie już stabilne 220 V z danym błędem .

Płynna i najdokładniejsza regulacja napięcia wyjściowego dla falowników SN, na drugim miejscu - serwonapędów, a dla przekaźników i elektroniki regulacja odbywa się stopniowo, a dokładność zależy od liczby stopni. Jak wspomniano powyżej, mieści się w granicach 10%, częściej około 5%.

Oprócz powyższych dwóch części regulator napięcia 220 V ma również jednostkę ochronną, a także wtórne źródło zasilania obwodów układu sterowania, takie same zabezpieczenia i inne elementy funkcjonalne. Ogólne urządzenie pokazuje poniższy obrazek:

Jednocześnie schemat pracy w najprostszej formie wygląda następująco:

Omówimy krótko, jak działają stabilizatory napięcia głównych typów.

Przekaźnik

W stabilizatorze przekaźnika regulacja odbywa się poprzez przełączanie przekaźnika. Przekaźniki te zamykają niektóre styki transformatora, zwiększając lub zmniejszając napięcie wyjściowe.

Organ kontrolny jest mikroukładem elektronicznym. Elementy na nim porównują napięcie odniesienia i napięcie sieciowe. Jeśli występuje niedopasowanie, przekaźniki przełączające otrzymują sygnał, aby podłączyć rosnące lub malejące uzwojenia autotransformatora.

Przekaźniki SN zwykle regulują prąd w zakresie ± 15% z dokładnością wyjściową od ± 5% do ± 10%.

Zalety stabilizatorów przekaźników:

• taniość;
• ścisłość.

Niedogodności:

• powolna reakcja na wahania napięcia;
• krótki okres użytkowania;
• niska niezawodność;
• podczas przełączania możliwe jest krótkotrwałe wyłączenie urządzeń;
• niezdolny do wytrzymania przepięć;
• hałas, kliknięcia podczas przełączania.

Serwonapęd

Głównymi elementami serwo-stabilizatorów są autotransformator i serwosilnik. Kiedy napięcie odbiega od normy, sterownik wysyła sygnał do serwomotoru, który przełącza niezbędne uzwojenia autotransformatora. W wyniku zastosowania takiego systemu zapewniona jest płynna regulacja i dokładność do 1% całego zakresu.

W serwonapędu SN jeden koniec uzwojenia pierwotnego transformatora jest połączony ze sztywną gałęzią autotransformatora, a drugi koniec uzwojenia pierwotnego jest połączony z ruchomym stykiem (szczotka grafitowa), który jest poruszany przez siłownik. Jeden zacisk uzwojenia wtórnego transformatora jest podłączony do wejściowego źródła zasilania, a drugi zacisk jest podłączony do wyjścia regulatora napięcia.

Płyta kontrolna porównuje napięcie wejściowe i napięcie odniesienia. W przypadku jakichkolwiek odchyleń od zestawu silnik serwo uruchamia się.Przesuwa pędzel wzdłuż gałęzi autotransformatora. Siłownik będzie pracował do momentu, gdy różnica między napięciem odniesienia a napięciem wyjściowym wyniesie zero. Cały proces, od dostarczania złej jakości energii elektrycznej do wyjścia stabilizowanego prądu, trwa kilkadziesiąt milisekund i jest ograniczony przez prędkość pędzla poruszającego się z serwonapędem.

Serwosterowane stabilizatory napięcia są produkowane w różnych wersjach.

1. Jednofazowy. Składa się z jednego autotransformatora i jednego serwonapędu.
2. Trójfazowy. Są one podzielone na dwa typy. Zrównoważony - ma trzy transformatory i jeden serwonapęd i jeden obwód sterujący. Regulacja odbywa się jednocześnie na wszystkich trzech fazach. Służy do ochrony trójfazowego sprzętu elektrycznego, obrabiarek, urządzeń. Niesymetryczne - mają trzy autotransformatory, trzy serwosilniki i trzy obwody sterujące. Oznacza to, że stabilizacja zachodzi w każdej fazie, niezależnie od siebie. Zakres: ochrona urządzeń elektrycznych budynków, warsztatów, obiektów przemysłowych.

Zalety urządzeń serwo-stabilizujących:

• wydajność;
• wysoka dokładność stabilizacji;
• wysoka niezawodność;
• odporność na przepięcie;

Niedogodności:

• wymagają okresowej konserwacji;
• wymagają minimalnej umiejętności konfiguracji urządzenia.

Falownik

Główną różnicą między tego typu SN jest brak części ruchomych i transformatora. Regulacja napięcia odbywa się metodą podwójnej konwersji. W pierwszym etapie wejściowy prąd przemienny jest prostowany i przechodzi przez filtr tętnienia, składający się z kondensator. Następnie wyprostowany prąd przepływa do falownika, gdzie jest ponownie przetwarzany na prąd przemienny i dostarczany do obciążenia. W takim przypadku napięcie wyjściowe jest stabilne zarówno pod względem wielkości, jak i częstotliwości.

W następnym wideo dowiesz się o zasadzie działania jednej z opcji realizacji przetwornicy napięcia z 12V DC na 220V AC. Który różni się od stabilizatora napięcia falownika przede wszystkim napięciem wejściowym, w przeciwnym razie zasada działania jest w dużej mierze podobna, a wideo pozwoli ci zrozumieć, jak działa ten typ urządzenia:

Zalety:

• wydajność (najwyższa z wymienionych);
• duży zakres regulowanego napięcia (od 115 do 300 V);
• wysoki współczynnik wydajności (ponad 90%);
• cicha praca;
• małe wymiary;
• płynna regulacja.

Niedogodności:

• zmniejszenie zakresu regulacji wraz ze wzrostem obciążenia;
• wysoka cena.

Sprawdziliśmy więc, jak działa regulator napięcia, dlaczego jest potrzebny i gdzie jest używany. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie przydatne i interesujące!

Powiązane materiały:

• Jak działa starter magnetyczny
• Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej
• Różnica między prądem przemiennym i stałym