Co je regulátor napětí a k čemu je?

Definice

Stabilizátor napětí (CH) je zařízení určené k přeměně nestabilního vstupního napětí z napájecí sítě: podceňované, nadhodnocené nebo s periodickým přepětím, na stabilní zařízení velikosti výstupu a připojené k němu elektrické spotřebiče.

Opakujeme to pro figuríny: stabilizátor to dělá tak, že pro zařízení, která jsou k němu připojena, je napětí vždy stejné a blízké 220V, bez ohledu na to, jak jde na svůj vstup: 180, 190, 240, 250 voltů nebo dokonce plave.

Standardní hodnota je 220 V nebo 240 V. Ale v některých zemích blízko a daleko v zahraničí to může být jiné, například 110V. Proto „naše“ stabilizátory tam nebudou fungovat.

Stabilizátory se liší druh: jak pro práci v obvodech stejnosměrného proudu (lineární a pulzní, paralelní a sériové typy), tak pro práci v obvodech se střídavým proudem. Ty se často nazývají „stabilizátory síťového napětí“ nebo jednoduše „stabilizátory 220V“. Jednoduše řečeno, takové stabilizátory jsou připojeny k síti a spotřebitelé se k němu již připojují.

V každodenním životě se CH používá k ochraně obou jednotlivých zařízení, například pro ledničku nebo počítač, a k ochraně celého domu, v tomto případě je na vstupu nainstalován výkonný stabilizátor.

Klasifikace

Konstrukce stabilizátorů závisí na fyzikálních principech, na nichž působí. V tomto ohledu se dělí na:

• elektromechanické;
• ferroresonance;
• střídač;
• polovodič;
• relé.

Podle počtu fází může být jednofázová a třífázová. Široká škála kapacit umožňuje výrobu stabilizátorů pro domácí i malé domácí spotřebiče:

• pro televizi;
• pro plynový kotel;
• pro ledničku.

Takže pro velké objekty:

• průmyslové jednotky
• dílny, budovy.

Stabilizátory jsou velmi energeticky účinné. Spotřeba elektřiny je od 2 do 5%. Některá stabilizační zařízení mohou mít další ochranu:

• z nárůst;
• z přetížení;
• z zkraty;
• z frekvenčních rozdílů.

Princip fungování

Stabilizátory napětí jsou různých typů, z nichž každý se liší v principu regulace. Tyto rozdíly budeme posuzovat níže.Pokud zobecníme princip činnosti a strukturu všech typů, pak se stabilizátor síťového napětí skládá ze 2 hlavních částí:

1. Řídicí systém - monitoruje úroveň vstupního napětí a dává povel výkonové jednotky, aby ji zvýšil nebo snížil, takže výstup bude produkovat stabilní 220 V při stanovené chybě (přesnost ovládání). Tato chyba leží v rozmezí 5-10% a je pro každé zařízení jiná.
2. Výkonová část - v servomotoru (nebo servomotoru), relé a elektronice (triak) - je autotransformátor, se kterým vstupní napětí stoupá nebo klesá na normální úroveň, a v stabilizátorech střídače, nebo jak se také nazývají „s dvojitou konverzí“, se používá střídač . Toto zařízení, které se skládá z generátoru (PWM regulátor), transformátoru a výkonových spínačů (tranzistory), které prochází nebo odpojují proud primárním vinutím transformátoru a vytvářejí výstupní napětí požadovaného tvaru, frekvence a, co je nejdůležitější, velikosti.

Pokud je vstupní napětí normální, mají některé modely stabilizátorů funkci „bypass“ nebo „transit“, když je vstupní napětí jednoduše připojeno k výstupu, dokud neopustí uvedený rozsah. Například bypass bude sepnut z 215 na 225 voltů a v případě velkých výkyvů, například při odběru až do 205-210V, řídicí systém přepne obvod do výkonové sekce a začne seřizovat, zvýší napětí a výstup bude již při dané chybě stabilní 220V .

Hladké a nejpřesnější nastavení výstupního napětí pro střídačové VN, na druhém místě - servopohony a pro reléové a elektronické, je nastavení krokové a přesnost závisí na počtu stupňů. Jak bylo uvedeno výše, leží v rozmezí 10%, častěji kolem 5%.

Kromě výše uvedených dvou částí má regulátor napětí 220 V také ochrannou jednotku, jakož i sekundární zdroj energie pro obvody řídicího systému, stejné ochrany a další funkční prvky. Obecné zařízení ukazuje následující obrázek:

Současně schéma práce v nejjednodušší podobě vypadá takto:

Krátce se podíváme na to, jak fungují stabilizátory napětí hlavních typů.

Relé

U stabilizátoru relé dochází k regulaci přepnutím relé. Tato relé uzavírají určité kontakty transformátoru a zvyšují nebo snižují výstupní napětí.

Řídícím orgánem je elektronický mikroobvod. Prvky na něm porovnávají referenční a síťové napětí. Pokud dojde k neshodě, je vyslán signál do spínacích relé, aby spojil rostoucí nebo klesající vinutí autotransformátoru.

Relé SN obvykle regulují elektřinu v rozmezí ± 15% s přesností výstupu od ± 5% do ± 10%.

Výhody stabilizátorů relé:

• laskavost;
• kompaktnost.

Nevýhody:

• pomalá odezva na kolísání napětí;
• krátká životnost;
• nízká spolehlivost;
• při vypnutí je možné krátkodobé vypnutí zařízení;
• neschopný vydržet přepětí;
• hluk, kliknutí při přepínání.

Servopohon

Hlavními prvky stabilizátorů serva jsou autotransformátor a servomotor. Pokud se napětí odchyluje od normy, řídicí jednotka vyšle signál do servomotoru, který přepne potřebná vinutí autotransformátoru. Díky použití takového systému je zajištěna plynulá regulace a přesnost až 1% z celkového rozsahu.

V servopohonu SN je jeden konec primárního vinutí transformátoru připojen k pevné větvi autotransformátoru a druhý konec primárního vinutí je spojen s pohyblivým kontaktem (grafitový kartáč), který se pohybuje servomotorem. Jedna svorka sekundárního vinutí transformátoru je připojena ke zdroji vstupního napájení a druhá svorka je připojena k výstupu regulátoru napětí.

Řídicí deska porovnává vstupní a referenční napětí. V případě jakýchkoli odchylek od soupravy se servomotor uvede do provozu.Pohybuje kartáčem podél větví autotransformátoru. Servomotor bude pokračovat v chodu, dokud se rozdíl mezi referenčním a výstupním napětím nestane nulovým. Celý proces, od dodávky nekvalitní elektřiny po výstup stabilizovaného proudu, trvá desítky milisekund a je omezen rychlostí pohybu kartáče se servopohonem.

Stabilizátory napětí řízené servem jsou vyráběny v různých provedeních.

1. Jednofázová. Skládá se z jednoho autotransformátoru a jednoho servopohonu.
2. Tři fáze. Jsou rozděleny do dvou typů. Vyvážené - mají tři transformátory a jeden servopohon a jeden řídicí obvod. Regulace se provádí ve všech třech fázích současně. Používá se k ochraně třífázových elektrických přístrojů, obráběcích strojů, spotřebičů. Nevyvážené - mají tři autotransformátory, tři servomotory a tři řídicí obvody. To znamená, že ke stabilizaci dochází v každé fázi, nezávisle na sobě. Oblast působnosti: ochrana elektrických zařízení budov, dílen, průmyslových zařízení.

Výhody zařízení pro stabilizaci serva:

• výkon;
• vysoká přesnost stabilizace;
• vysoká spolehlivost;
• odolnost proti přepětí;

Nevýhody:

• potřebují pravidelnou údržbu;
• vyžadují minimální dovednosti při nastavování zařízení.

Střídač

Hlavním rozdílem mezi tímto typem SN je absence pohyblivých částí a transformátor. Regulace napětí se provádí metodou dvojité přeměny. V první fázi je vstupní střídavý proud usměrňován a prochází vlnovým filtrem, který se skládá z kondenzátor. Poté usměrněný proud teče do střídače, kde je opět přeměněn na střídavý proud a přiváděn do zátěže. V tomto případě je výstupní napětí stabilní jak ve velikosti, tak ve frekvenci.

V dalším videu se dozvíte o principu fungování jedné z možností implementace převodníku napětí od 12 V DC do 220 V AC. Což se liší od stabilizátoru napětí střídače především vstupním napětím, jinak je princip fungování do značné míry podobný a video vám umožní pochopit, jak tento typ zařízení funguje:

Výhody:

• výkon (nejvyšší z uvedených);
• velký rozsah nastavitelného napětí (od 115 do 300 V);
• vysoký koeficient výkonnosti (nad 90%);
• tichá práce;
• malé rozměry;
• hladká regulace.

Nevýhody:

• zmenšení rozsahu regulace se zvyšujícím se zatížením;
• vysoké náklady.

Zkoumali jsme tedy, jak regulátor napětí funguje, proč je potřeba a kde se používá. Doufáme, že poskytnuté informace byly pro vás užitečné a zajímavé!

Související materiály:

• Jak magnetický startér funguje
• Zařízení na ochranu před přepětím sítě
• Rozdíl mezi AC a DC