Принцип роботи стабілізаторів
СТАБІЛІЗАТОРИ НАПРУГИ ДЛЯ:
квартири, будинки, дачі;
магазину, офісу, складу;
побутової техніки, промислового та медичного обладнання;
виробничих ліній та атомних електростанцій
Принцип роботи стабілізаторів напруги
Принцип роботи стабілізатора полягає у відслідковуванні змін вхідної напруги та коригуванні відповідно до ситуації.
При зміні вхідної напруги першу фазу (20 мілісекунд) стабілізатор використовує для виміру напруги.
Після виміру відбувається реагування ситуацію.
При зміні напруги в межах діапазону відбувається вирівнювання до 220В.
При падінні напруги нижче діапазону стабілізатор переходить у режим "витягування" - піднімає напругу, на скільки вистачає ресурсу трансформатора.
При стрибку напруги вище діапазону відбувається аварійне відключення.
Імпульсні стрибки та стрибки при відключеннях та включеннях електроенергії не пропускаються.
Регулювання напруги в стабілізаторі організовано шляхом перемикання додаткових обмоток спеціального трансформатора.
Перемикання здійснюється електронними ключами в момент проходження синусоїди напруги через нульову позначку.
Електронні ключі керуються процесором за спеціальною програмою.
Процесор збирає дані з датчиків та комутує ключі за заданим алгоритмом. Також процесор не допускає включення більше одного ключа і стежить за справністю ключів.
Процесор також збирає дані з супутніх датчиків, не позначених на схемі (сили струму, нагрівання трансформатора, живлення процесора та ін.).
В алгоритм програми процесора закладено такі режими:
1. Транзит - режим, колинапруга на вході нормальна та стабілізатор забезпечує захист тільки від раптових стрибків.
2. Підвищення - режим, коли напруга на вході нижче за норму, але в межах діапазону регулювання, стабілізатор вирівнює напругу до номінального.
3. Витяг - аварійний режим, коли напруга на вході нижче норми і нижче діапазону. Зверніть увагу! Стабілізатор напруги не відключається, а піднімає напругу, скільки вистачає ресурсу трансформатора.
(Цей режим - правило, що залишилося у розробників із застійних часів, коли завод ще належав міністерству оборони. Військова техніка, створена ними, завжди мала додатковий ресурс на непередбачені обставини. "Не відключатися, а продовжувати "тягнути" на скільки вистачить сил!" - девіз військового обладнання)
4.Понижение - режим, коли напруга на вході вище за норму, але в межах діапазону регулювання, стабілізатор вирівнює напругу до номінального.
5. Аварія - режим, коли напруга на вході вище діапазону регулювання, стабілізатор відключається, переходячи в черговий режим і чекає падіння напруги.
6. Затримка увімкнення - режим забезпечує згладжування стрибка при включенні електроенергії.
Стабілізатори підвищеної точності
При невеликій кількості ключів точність стабілізації невелика: 7 ключів – 7 ступенів, величина ступеня виходить 15 – 20 Вольт.
Перемикання на 20 Вольт побутове обладнання не відчуває, проте це помітно через невелику зміну яскравості ламп розжарювання або, наприклад, зміну швидкості бігової доріжки.
Для обладнання, що потребує більш точної стабілізації, виробник Volter випускає стабілізатори із двокаскадною системою регулювання (модифікації "ПТ" та "ПТТ").
Перший каскадстабілізація регулює напругу грубо. Далі, пройшовши "первинну обробку", напруга доводиться до необхідної точності ключами другого каскаду.
Це як два стабілізатори в одному, тільки ключі управляються одним процесором, що синхронізує роботу каскадів. Обмотка другого каскаду виконана тому ж трансформаторі. Справді, навіщо вбудовувати другий трансформатор, якщо вже один є.
Незважаючи на використання всього 12 ключів, стабілізатор, зображений на схемі, має 36 ступенів регулювання (6х6=36).
Фізичні величини
В основу стабілізації напруги закладено перетворення енергії через трансформатор. Якщо знехтувати ККД трансформації, то за законом перетворення, стабілізатор повинен приймати та віддавати споживачам однакову кількість енергії. За рахунок яких параметрів можливе підвищення напруги? Енергія це твори потужності на час:
де P – потужність споживачів, а t – час роботи споживачів. Потужність у свою чергу пропорційна добутку струму на напругу:
де U - напруга, I - струм, k - постійний коефіцієнт для мережі змінного струму. Саме незмінність твору UI і є принципом стабілізації:
де U1, I1 - напруга та струм на вході стабілізатора, а U2, I2 - напруга та струм на виході стабілізатора.
приклад. Допустимо, Ви встановили на будинок стабілізатор напруги, який тримає напругу 220В.
Ваш електричний чайник потужністю 2200Вт при напрузі 220В споживає струм 10А (для простоти опустимо коефіцієнт k). Що відбувається до стабілізатора?
З формул, твір 220В x 10А має залишитися незмінним.
Але якщо на вході не 220В, а менше, наприклад, 200В? У цьому випадку стабілізаторзбільшує вхідний струм до 11А:
220В х 10А = 200В х 11А.
Якщо ж вхідна напруга стане навпаки більшою, наприклад 240В, стабілізатор зменшить вхідний струм до 9А:
220В х 10А = 240В х 9А (струм округлений до цілого).
Стабілізатор вирівнює вихідну напругу за рахунок зміни вхідного струму.