Vad är en spänningsregulator och vad är den för?

definition

En spänningsstabilisator (CH) är en anordning som är utformad för att konvertera en instabil insignalsspänning från ett elektriskt nätverk: underskattat, överskattat, eller med periodiska överspänningar, till en utgångsanordning för stabilitet och elektriska apparater anslutna till den.

Vi omformulerar det för dummies: stabilisatorn gör det så att för enheterna som är anslutna till den, spänningen alltid är densamma och nära 220V, oavsett hur den går till dess ingång: 180, 190, 240, 250 volt eller till och med flyter.

Observera att 220V eller 240V är standardvärdet. Men i vissa länder nära och långt utomlands kan det vara annorlunda, till exempel 110V. Följaktligen fungerar inte "våra" stabilisatorer där.

Stabilisatorer är olika arter: både för arbete i likströmskretsar (linjär och puls, parallella och seriella typer), och för arbete i växelströmskretsar. De senare kallas ofta "nätspänningsstabilisatorer" eller helt enkelt "220V stabilisatorer". Enkelt uttryckt är sådana stabilisatorer anslutna till elnätet och konsumenterna ansluter redan till det.

I vardagen används CH för att skydda både enskilda enheter, till exempel för ett kylskåp eller en dator, och för att skydda hela huset, i detta fall installeras en kraftfull stabilisator på ingången.

klassificering

Utformningen av stabilisatorer beror på de fysiska principerna som de arbetar med. I detta avseende är de indelade i:

• elektromekaniska;
• ferroresonans;
• inverter;
• halvledare;
• relä.

Med antalet faser kan vara enfas och trefas. Ett brett utbud av kapaciteter tillåter produktion av stabilisatorer för både hushållsapparater och små hushållsapparater:

• för tv;
• för gaspanna;
• för kylen.

Så för stora föremål:

• industriella enheter
• verkstäder, byggnader.

Stabilisatorer är ganska energieffektiva. Elförbrukningen är från 2 till 5%. Vissa stabiliserande enheter kan ha ytterligare skydd:

• från surge;
• från överbelastning;
• från kortslutningar;
• från frekvensskillnader.

Funktionsprincip

Spänningsstabilisatorer är av olika typer, var och en skiljer sig i principen för reglering. Vi kommer att överväga dessa skillnader nedan.Om vi ​​generaliserar driftsprincipen och strukturen för alla typer, består nätspänningsstabilisatorn av två huvuddelar:

1. Styrsystem - övervakar ingångsspänningsnivån och ger styrenhetens kommando att öka eller minska den, så att utgången kommer att producera stabila 220V inom det angivna felet (regleringsnoggrannhet). Det här felet ligger inom 5-10% och är olika för varje enhet.
2. Kraftsdelen - i servomotor (eller servomotor), relä och elektronisk (triac) - är en autotransformator, med vilken ingångsspänningen stiger eller faller till en normal nivå, och inverterarstabilisatorer, eller som de också kallas "med dubbelomvandling", används en växelriktare . Denna enhet, som består av en generator (PWM-styrenhet), en transformator och strömbrytare (transistorer), som passerar eller kopplar bort ström genom transformatorns primära lindning och bildar utgångsspänningen med önskad form, frekvens och, viktigast av allt, storleken.

Om ingångsspänningen är normal har vissa stabilisatormodeller en "bypass" eller "transit" -funktion, när ingångsspänningen helt enkelt appliceras på utgången tills den lämnar det angivna intervallet. Exempelvis kopplas omkopplingen från 215 till 225 volt, och vid stora fluktuationer, till exempel med en nedgång på upp till 205-210V, kommer styrsystemet att koppla kretsen till kraftsektionen och börja justera, öka spänningen och uteffekten är redan stabil 220V med ett givet fel .

Jämn och mest exakt justering av utgångsspänningen för växelriktarmotorer, på andra plats - servodrivna enheter, och för relä och elektroniska, är justeringen stegvis, och noggrannheten beror på antalet steg. Som nämnts ovan ligger inom 10%, oftare cirka 5%.

Förutom ovanstående två delar har 220V spänningsregulatorn också en skyddsenhet, liksom en sekundär kraftkälla för styrsystemets kretsar, samma skydd och andra funktionselement. Den allmänna enheten visar bilden nedan:

Samtidigt ser arbetsplanen i sin enklaste form ut så här:

Vi kommer kort att granska hur spänningsstabilisatorer av huvudtyperna fungerar.

Relay

I relästabilisatorn sker reglering genom att växla reläet. Dessa reläer stänger vissa transformatorkontakter, vilket ökar eller minskar utspänningen.

Kontrollorganet är en elektronisk mikrokrets. Element på den jämför referens- och linjespänningen. Om det finns ett missförhållande, ges en signal till kopplingsreläerna för att ansluta de ökande eller minskande lindningarna hos autotransformatorn.

Relä-SN: er reglerar vanligtvis el inom ± 15% med en noggrannhet på output från ± 5% till ± 10%.

Fördelar med relästabilisatorer:

• låg kostnad;
• kompakthet.

nackdelar:

• långsamt svar på spänningsfluktuationer;
• kort livslängd;
• låg tillförlitlighet;
• vid avstängning är korttidsstängning av enheter möjlig;
• inte klarar överspänningar;
• brus, klick vid växling.

Servo-enhet

Huvudelementen i servostabilisatorer är en autotransformator och en servomotor. När spänningen avviker från normen ger styrenheten en signal till servomotorn, som växlar de nödvändiga lindningarna hos autotransformatorn. Som ett resultat av användningen av ett sådant system säkerställs smidig reglering och noggrannhet på upp till 1% av det totala området.

I servodrivningen SN är den ena änden av den primära lindningen av transformatorn ansluten till en styv gren av autotransformatorn, och den andra änden av den primära lindningen är ansluten till en rörlig kontakt (grafitborste), som förflyttas av en servomotor. En terminal på transformatorns sekundärlindning är ansluten till ingångseffektkällan, och den andra terminalen är ansluten till utgången från spänningsregulatorn.

Styrkortet jämför in- och referensspänningen. Vid eventuella avvikelser från uppsättningen kommer servodrivaren i drift.Han flyttar borsten längs grenarna på autotransformatorn. Servomotorn fortsätter att gå tills skillnaden mellan referens- och utgångsspänningen blir noll. Hela processen, från mottagning av el av dålig kvalitet till utgången av en stabil ström, tar tiotals millisekunder och begränsas av borstens hastighet som rör sig med en servodrift.

Servodrivna spänningsstabilisatorer tillverkas i olika utföranden.

1. Enfas. Består av en autotransformator och en servo-enhet.
2. Trefas. De är indelade i två typer. Balanserad - har tre transformatorer och en servodrift och en styrkrets. Regleringen genomförs samtidigt i alla tre faserna. Används för att skydda trefas elektriska apparater, maskinverktyg, apparater. Obalanserad - de har tre autotransformatorer, tre servomotorer och tre styrkretsar. Det vill säga stabilisering sker i varje fas, oberoende av varandra. Räckvidd: skydd av elektrisk utrustning i byggnader, verkstäder, industrianläggningar.

Fördelar med servostabiliserande enheter:

• prestanda;
• hög stabilitet;
• hög tillförlitlighet;
• motstånd mot överspänning;

nackdelar:

• behöver periodiskt underhåll;
• kräver minimala enhetsinställningar.

Växelriktare

Den största skillnaden mellan denna typ av SN är frånvaron av rörliga delar och en transformator. Spänningsreglering utförs med den dubbla omvandlingsmetoden. I det första steget korrigeras den ingående växelströmmen och passerar genom ett krusningsfilter, bestående av kondensator. Därefter flyter den likriktade strömmen till växelriktaren, där den åter omvandlas till växelström och matas till lasten. I detta fall är utgångsspänningen stabil både i storlek och frekvens.

I nästa video lär du dig om funktionsprincipen för ett av alternativen för att implementera en spänningsomvandlare från 12V DC till 220V AC. Vilket skiljer sig från växelriktarspänningsstabilisatorn till en början med ingångsspänningen, annars är funktionsprincipen i stort sett likadan och videon gör att du kan förstå hur den här typen av enheter fungerar:

fördelar:

• prestanda (den högsta av de listade);
• stort intervall av justerbar spänning (från 115 till 300V);
• hög prestationskoefficient (över 90%);
• tyst arbete;
• små dimensioner;
• smidig reglering.

nackdelar:

• minskning av reguleringsområdet med ökande belastning;
• hög kostnad.

Så vi undersökte hur spänningsregulatorn fungerar, varför den behövs och var den används. Vi hoppas att informationen var användbar och intressant för dig!

Relaterade material:

• Hur magnetstartaren fungerar
• Nätverk mot överspänningsskydd
• Skillnaden mellan AC och DC