Системы видеонаблюдения
ГЛАВНАЯ        CCTV        СКУД        ОПС        ИТС        СТАТЬИ


ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Параметры электрической энергии, подающейся на объекты потребителей, к сожалению, весьма часто отклоняются от допустимых величин.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Происходит это по причинам, среди которых:

1. Питание потребителей, удалённых от точек генерации длинными линиями электропередачи, обладающими значительной ёмкостью и активным сопротивлением проводов.

В режиме малых нагрузок, показание вольтметра на конце такой линии может существенно превышать номинальное значение за счёт влияния ёмкости, в часы максимумов потребления, напротив, происходит его падение на активном сопротивлении.

2. Отсутствие эффективного регулирования параметров электроснабжения на питающих трансформаторных подстанциях.

3. Плохое техническое состояние линий 0,4 кВ, приводящее к частым обрывам и перехлёстам проводов.

Резкие скачки параметров электроэнергии и значительные их отклонения от номинальной величины приводят к порче дорогой бытовой техники и электроприборов. Наиболее эффективный метод борьбы с этим явлением – установка стабилизатора, который может защищать либо отдельные, наиболее чувствительные электроприборы, либо весь объект (квартиру, дом, офис и т.п.).

Существует несколько типов стабилизаторов, по принципу действия их они бывают:

  • электромеханические;
  • релейные;
  • тиристорные;
  • инверторные.

Попробуем выяснить, какой стабилизатор лучше - релейный или электромеханический. Принцип действия электромеханического однофазного стабилизатора напряжения состоит в плавном изменении коэффициента трансформации автотрансформатора, являющегося основным элементом конструкции.

Автотрансформатором называется вид трансформатора, в котором часть витков общая для первичной и вторичной обмотки, то есть, они гальванически связаны между собой. Автотрансформаторы широко применяются в устройствах регулирования (например, ЛАТР).

Магнитный сердечник автотрансформатора обычно изготавливается в форме кольца (тора), состоящего из ленточной электротехнической стали. Такая форма сердечника, называемая тороидальной, обеспечивает минимальные магнитные потери и бесшумность при работе. Обмотка автотрансформатора намотана по всей окружности тора в несколько слоёв.

Часть её наружного слоя, которую называют вольтодобавочной обмоткой, зачищена от изоляции с наружной стороны. Эта область обмотки контактирует с подвижным токосъёмным контактом щёточного или роликового типа, перемещение которого приводит к изменению количества витков первичной обмотки, следовательно, к изменению коэффициента трансформации и величины вторичного напряжения.

Токосъёмный контакт приводится в движение специальным сервоприводом, состоящим из электродвигателя с редуктором. Для автоматического управления серводвигателем, в моделях электромеханических стабилизаторов применяются микропроцессорные контроллеры.

Контроллер в непрерывном режиме отслеживает уровень напряжения на нагрузке, и при его отклонении формирует соответствующий сигнал управления серводвигателем. Вращение сервопривода приводит в движение токосъёмный контакт, который изменяет коэффициент трансформации, возвращая параметры на выходе устройства к номинальному значению.

Таким образом осуществляется стабилизация напряжения, поступающего к потребителю.

РЕЛЕЙНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Релейный стабилизатор напряжения также изменяет коэффициент трансформации автотрансформатора. Разница в том, что вольтодобавочная обмотка релейного стабилизатора разделена на несколько секций с отдельными выводами (отпайками). Подключение каждого вывода обмотки к питающей сети производится контактами электромагнитного реле.

Регулирование напряжения в данной схеме осуществляется ступенчато (или дискретно). Каждую отпайку включает отдельное реле, то есть, сколько ступеней регулирования имеет стабилизатор, столько в нём установлено реле. Одновременно может быть включено только одно из них.

Команду на включение нужного реле подаёт контроллер, отслеживающий изменение уровня напряжения.

Строго говоря, электромеханические стабилизаторы тоже изменяют коэффициент трансформации дискретно, просто шаг изменения в них составляет всего один виток обмотки, что на практике выглядит как плавное регулирование. Ступенчатый релейный стабилизатор напряжения регулирует его заметными скачками.

Вместо электромагнитных реле могут применяться электронные приборы – тиристоры или симисторы (симметричные тиристоры). В случае тиристоров, их устанавливают в паре, включая встречно – параллельно, так как проводимость у этих приборов односторонняя. Симистор справляется с этой задачей самостоятельно, за счет двунаправленной проводимости.

Сравнение характеристик электромеханических и релейных стабилизаторов.

К важнейшим техническим характеристикам стабилизаторов относятся:

  • точность стабилизации;
  • диапазон изменения уровня напряжения на входе;
  • скорость реагирования на изменение параметров электропитания.

Электромеханическая система по точности стабилизации превосходит релейный или тиристорный стабилизатор. Это связано с тем, что электромеханические стабилизаторы изменяют количество витков первичной обмотки с шагом в один виток, количество же витков в секции вольтодобавочной обмотки релейного стабилизатора между соседними отпайками значительно больше.

По этой причине, погрешность стабилизации электромеханических устройств не превышает 3 – 5%, у релейных же этот показатель составляет 8% и более.

Диапазон входного напряжения в технических характеристиках стабилизаторов обычно разделён на два интервала. В рамках более узкого интервала, стабилизатор обеспечивает уровень выходного напряжения в пределах заявленной точности стабилизации, например 220В ± 3%, 220В ± 5% и т.п.

Кроме этого указывается более широкий интервал, при котором устройство ещё функционирует, но уже с большей погрешностью, обычно достигающей 10 – 15%. Отклонение параметров электропитания за рамки допустимого интервала вызывает отключение нагрузки защитами, которыми оснащаются все современные устройства стабилизации.

Входной диапазон зависит от количества витков вольтодобавочной обмотки. В электромеханических типах этот параметр ограничивается числом витков наружного слоя, по которому перемещается токосъёмный контакт.

Что касается релейных устройств, то с одной стороны, такое ограничение отсутствует, но с другой, расширение диапазона неизбежно приводит к увеличению числа витков между отпайками, что снижает точность стабилизации.

Проблему можно решить увеличением числа отпаек, однако нужно помнить, что к каждому отводу обмотки подключается отдельное реле или электронный ключ (в случае с тиристорным стабилизатором), чрезмерное число которых делают конструкцию более громоздкой и дорогой.

Реально число ступеней регулирования в типовых релейных схемах не превышает семи.

Теперь о скорости реагирования. Этот параметр важен в случае резких скачков параметров электропитания. Здесь выигрывают устройства релейного типа. Скорость реагирования определяется временем, протекающим от момента возмущения сетевого параметра до установления требуемого коэффициента трансформации, нормализующего выходные характеристики.

В релейных приборах, это время обычно не превышает 10 – 20 мс, в зависимости от типа применяемых реле. В электромеханических устройствах этот параметр обычно не нормируется. Вместо него в технических характеристиках приводится скорость изменения выходного напряжения при движении сервопривода (время регулирования), которая измеряется в вольтах в секунду (В/с).

Обычно этот параметр составляет порядка 30 В/с. Таким образом, если предположить, что произошёл скачок показаний входного вольтметра на величину 30 вольт, то релейное устройство нормализует выходной параметр в течение 20 мс, а электромеханическое в течение 1 секунды.

Резюмируя сказанное, можно так охарактеризовать особенности электромеханических и релейных стабилизаторов:

  • электромеханические обеспечивают более точную стабилизацию, но хуже справляются с резкими скачками электросетевых параметров, их лучше использовать там, где отклонения показаний вольтметра от номинала на входе питания носят длительный характер;
  • релейные – хороши когда имеют место частые и резкие скачки параметров электроэнергии.

Что касается шумности работы, оба рассмотренных типа устройств имеют движущиеся механические части. Шум могут издавать как работающий сервопривод, так и переключающиеся электромагнитные реле. Бесшумность в большой степени определяется качеством применяемых комплектующих и культурой их сборки.

В начало



  *  *  *

© 2014-2018 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют исключительно ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.