Одной из самых важных проблем, с которыми сталкивается большинство потребителей электроэнергии, являются колебания питающего напряжения сети. Частые и внезапные изменения напряжения могут увеличивать затраты на техническое обслуживание оборудования, способствовать выходу из строя чувствительной электроники и перегреву кабелей. Избавиться от перечисленных сложностей можно, предусмотрев работу техники совместно со стабилизаторами напряжения.
Классификация типов стабилизаторов напряжения
Описываемые устройства могут быть электромеханическими (с подвижными частями) или статическими. Они различаются по мощности, фазности сети, в которой они действуют, способом стабилизации напряжения, а также наличием цифровой индикации результатов. Принято следующее деление рассматриваемых устройств на группы:
Стабилизаторы серводвигателей, которые чаще используются в промышленности. Они характеризуются высокой точностью и надёжностью, однако имеют увеличенные габариты.
Статические стабилизаторы, главной особенностью которых считается оперативность реакции на колебания внешнего напряжения. Производятся как в однофазном, так и в трёхфазном исполнениях.
Релейные стабилизаторы предназначены для использования совместно с бытовыми приборами, а потому наиболее экономичны. При не слишком высокой точности всегда гарантируют заявленный диапазон колебаний напряжения.
Кроме того, выделяют устройства, которые используются для регулирования напряжения отдельными приборами или их группами, расположенными в одном помещении.
Общие критерии выбора стабилизатора
Безотносительно к типам стабилизаторов напряжения принципы выбора нужного типоразмера рассматриваемого оборудования включают следующие показатели:
Высокую степень стабилизации напряжения.
Оперативность корректировки значений питающего напряжения.
Возможность работы под полной нагрузкой во всем диапазоне напряжений.
Гарантированную бесперебойность функционирования техники.
Минимальную трудоёмкость технического обслуживания.
Доступность установки и управления параметрами данных устройств.
Во внимание принимают также гарантийный срок службы, габариты, надёжность схемы агрегата.
Точность стабилизации напряжения
Колебания напряжения создают дополнительную нагрузку на некоторые элементы техники. Например, если машина постоянно работает при повышенном (против номинального) напряжении, изоляция будет стареть быстрее, чем ожидалось, что со временем обусловит необходимость её замены. С повышением точности процесс стабилизации происходит быстрее. Обычно данный показатель должен находиться в пределах 0,5…5%. С повышением точности управляемое устройством электрооборудование работает устойчивее и меньше нагревается.
Скорость стабилизации
В чувствительных сетях, где скорость передачи данных велика, даже небольшое колебание напряжения может вызвать серьезные неполадки, среди которых неполная (а то и неточная) передача данных или выход из строя чувствительного оборудования (например, жёстких дисков, серверов, персональных компьютеров). Для такого оборудования медленно работающие стабилизаторы непригодны.
В то же время, высокоскоростной стабилизатор способен оперативно регулировать уровень напряжения, чтобы предотвратить упомянутые выше проблемы.
Основное правило выбора заключается в том, что требуемая скорость стабилизатора должна быть достаточно высокой, чтобы колебания напряжения не успевали восприниматься управляемым оборудованием.
Статические стабилизаторы, по сравнению с электромеханическими, обладают более высокими скоростями стабилизации, что обусловлено принципом их действия. Процессы управления и регулировки напряжения производятся цифровыми платами и группами тиристоров.
Возможность работы под полной нагрузкой во всем диапазоне напряжений
При малых напряжениях и постоянной нагрузке ток в сети возрастает. В этих условиях требуется строгое постоянство питания. Важно, чтобы стабилизатор обеспечивал непрерывную работу при полной нагрузке управляемого устройства, даже при нижнем пределе напряжения.
Благодаря своей конструкции и способу работы электромеханические стабилизаторы выделяются повышенной устойчивостью к большим токам по сравнению с электронными (статическими) приборами.
Обеспечение бесперебойной работы оборудования
В случае перебоев напряжения стабилизатор должен обеспечивать правильный возврат напряжения к номинальным значениям, добиваясь поглощения любых накопленных нагрузок. Для этого устройство должно выдерживать большие нагрузки и работать во всем диапазоне напряжений.
Стабилизаторы релейного типа при регулировке напряжения могут создавать кратковременные перерывы. Они незаметны человеческому глазу, но чувствительны для техники. Поэтому для непрерывности действия стабилизатор напряжения должен управляться цифровыми микропроцессорами, осуществляющими непрерывный контроль между входным и желаемым напряжением.
Такие устройства могут быть как электромеханическими, так и электронными, при условии, что регулирование напряжения осуществляется не через реле.
Стабильность напряжения на выходе стабилизатора
Кроме постоянства напряжения, на качество питания оборудования влияет и качество напряжения. Например, шумовая вставка является сигналом плохого качества и может испортить результаты измерений и/или передачу данных.
Таким образом, стабилизатор, который вы выбираете, должен гарантировать отсутствие деформаций и линейных шумов. Указанному критерию удовлетворяют как электромеханические, так и электронные стабилизаторы, поскольку стабилизация напряжения в обоих типах устройств производится разделительным трансформатором при действующем значении напряжения.
Техническое обслуживание
Дополнительным критерием, который должен учитывать при выборе, являются стоимость стабилизатора, а также трудоёмкость монтажа и регламентного обслуживания.
Поскольку электронные стабилизаторы не содержат движущихся частей, их обслуживание минимально, в то время как для электромеханических стабилизаторов потребность в техническом обслуживании определяется качеством и конструкцией устройства. Если подвижные части изготовлены из материалов высокого качества, износ изоляционных материалов автотрансформатора, выполняющего регулирование напряжения, минимален.
Наконец, для выбора подходящего типоразмера стабилизатора следует учитывать характеристики напряжения линии. Нагрузки, требующие стабилизации входного напряжения, могут быть от очень малых, менее 1 кВА, до пиковых, достигающих 8000 кВА. Для нужд линии, питающей небольшие однофазные нагрузки, следует подбирать устройство, мощность которого должна превышать максимальную нагрузку на 15…20%. .
Для трёхфазной сети чаще всего потребуется асимметричная стабилизация. Например, в одну фазу подключено освещение комнаты, и ко всем фазам – нагрузки от электродвигателей. В этом случае фаза с освещением потребует более высокого тока, чем другие, и эта асимметрия не должна влиять на работу стабилизатора.
