Трехфазные стабилизаторы напряжения

Качество электроэнергии это не абстрактное понятие, а набор определенных показателей, регулируемых нормами ГОСТа 32144-2013. Соответственно, производители электрооборудования, для обеспечения функциональности своей продукции, также должны ориентироваться на нормированные характеристики питающих сетей. Но что делать в случаях перепадов или скачков напряжения в электрической сети, проявление которых не поддается прогнозированию? Самый оптимальный вариант решения задачи – установить трехфазный стабилизатор напряжения.

Что такое трёхфазный стабилизатор?

По своей сути трёхфазный стабилизатор напряжения это три самостоятельных однофазных стабилизатора, которые объединены общей схемой контроля, и в случае перекоса фазы или её отключения, схема полностью отключит весь стабилизатор. Однофазные устройства подключаются таким образом, что на каждый блок подаётся своя фаза, а ноль является общим для всех блоков. Кроме того, сам корпус трёхфазного стабилизатора должен быть заземлён.

Принципиальных отличий трёхфазного стабилизатора от однофазного прибора практически нет. Трёхфазные устройства могут иметь релейную, электромеханическую или тиристорную схему.

В трёхфазных стабилизаторах может быть более сложная схема защиты.

Она может отключать стабилизатор по любой из следующих причин:

• Напряжение фазы ниже критического уровня;
• Напряжение фазы выше критического уровня;
• Температура элементов любого блока превысила определённый порог.

Иногда при подключении потребителей может возникнуть ситуация с неравномерной нагрузкой на отдельные фазы, что называется «перекос фаз». Элементом защиты в этом случае является трехфазный автомат. Стабилизаторы такого типа обычно представляют собой вертикальную напольную  конструкцию. Кроме органов управления, на передней панелей располагаются индикаторы напряжения. Это могут быть стрелочные вольтметры или цифровые сегментные индикаторы.

Область применения трёхфазных стабилизаторов исключительно велика. Трёхфазные стабилизаторы напряжения для дома обычно имеют небольшую мощность. Она может ограничиваться 30-50 кВт. Стабилизаторы с мощностью до 100 кВт используются для электропитания небольших коттеджных посёлков, а так же на предприятиях малого бизнеса.

Устройства большой мощности устанавливаются на промышленных предприятиях. Если трёхфазный стабилизатор имеет гальваническую развязку, то он может эксплуатироваться в условиях повышенной влажности. Стабилизаторы такой конструкции применяются в специализированных медицинских учреждениях, лабораториях и научных центрах.

Основные особенности

Стабилизатор трехфазного типа в большинстве случаев состоит из трех однофазных стабилизаторов. Основной элемент схемы однофазного стабилизатора напряжения – автотрансформатор. Он включает пару намотанных на сердечник катушек, изолированных друг от друга. К первой катушке подключается источник электроэнергии, а ко вторичной, где вследствие электромагнитной индукции напряжение будет иметь отличные от входных характеристики – выходная нагрузка.

Кроме автотрансформатора с гальваническим соединением обмоток принципиальная схема стабилизатора включает:

• Контроллер (измеряет входные параметры тока и рассчитывает разницу с выходными);
• Управляющее устройство (получает команды от контроллера на активацию или отключение определённого числа витков первичной и вторичной обмоток в соответствии с необходимым коэффициентом трансформации);
• Систему защиты от перегрузок и короткого замыкания (магнитный и тепловой расщепители), а также кратковременных избыточных импульсов или проседаний входного напряжения (грозозащита).

Во многих современных моделях стабилизирующих устройств реализована функция байпас. Это дополнительный элемент схемы, который обеспечивает непрерывность питания подключённых к сети потребителей в случае его обрывов при переключении нагрузки на трансформаторе. Наличие байпаса востребовано при защите чувствительного к непрерывности питающего тока электрооборудования.

Виды трехфазных стабилизаторов

Наиболее широко в быту и промышленности используются следующие виды стабилизаторов:

Электромеханические (сервоприводные). Осуществляют плавный и непрерывный контроль выходного напряжения, не внося никаких искажений в его форму. Точность стабилизации находится в рамках 1-3%, но медленная реакция не позволяет подключать электромеханические стабилизаторы к сетям с частыми скачками или проседаниями напряжения.

Релейные. Выполняют ступенчатое регулирование выходного напряжения посредством переподключения необходимого количества витков первичной и вторичной обмоток посредством коммутационных реле. Точность стабилизации составляет около 10%. Релейные стабилизаторы имеют широкий диапазон входного напряжения (145-285 В для 1-фазного или 320-420 В для 3-фазного питания) и выдают чистую синусоиду выходного параметра.

Электронные. Одно- или трёхфазный электронный стабилизатор напряжения работает по принципу, схожему на реализованный в релейных моделях. Принципиальное отличие заключается в способе коммутации трансформаторных обмоток — она осуществляется силовыми ключами (симисторами или тиристорами) в соответствии с командами микропроцессора.

Инверторные (онлайн) и ШИМ-стабилизаторы. В нормализаторах этого класса реализован принцип двойного преобразования входного напряжения посредством встроенных в систему выпрямителя и инвертора. Иверторные системы имеют высокую стоимость, но характеризуются широким диапазоном входных параметров тока, высоким качеством синусоиды напряжения на выходе, точностью стабилизации до 0,5% и КПД от 96%. ШИМ-стабилизаторы функционируют по схожему с инверторными принципу, обеспечивая высокую точность стабилизации (погрешность не выше 1%) и почти мгновенную реакцию на изменения входных токовых характеристик.

Плюсы и минусы трёхфазных стабилизаторов

Главными недостатками трёхфазных стабилизаторов напряжения являются:

1. Большие габариты и вес, а также напольная (шкафная) конструкция усложняют выбор места установки и монтаж оборудования;
2. Шум при работе (для релейных и сервоприводных устройств);
3. Инерционность (синхронизация параметров однофазных модулей требует дополнительного времени, что влияет на качество и стабильность работы чувствительного оборудования);
4. Ограничения по температурному режиму эксплуатации (только электронные стабилизаторы способны нормально функционировать при минусовых температурах в помещении);
5. Ограничения по использованию во влажных или запылённых помещениях (зависят от варианта исполнения корпуса и класса электрозащиты основных узлов нормализатора);
6. Высокая стоимость.

В список достоинств трёхфазных устройств стабилизации следует включить:

1. Широкий диапазон входных параметров тока;
2. Высокая перегрузочная способность;
3. Простота в обслуживании;
4. Высокая точность и скорость стабилизации;
5. Надёжная защита от критических токовых аномалий (включая короткое замыкание и воздействие грозовых эффектов);
6. Расширенные функции управления.

Критерии выбора стабилизатора на 3 фазы

Для защиты от аномалий входных параметров тока электрооборудования бытового и промышленного назначения стабилизатор напряжения рекомендуется выбирать в соответствии со следующими критериями:

Количество фаз питания. Трёхфазные стабилизаторы напряжения для дома, офиса или производственных предприятий выбираются в том случае, если от электросети объекта питается хотя бы один потребитель с 3-фазной схемой питания. В ситуациях, когда суммарная потребляемая мощность подключаемой однофазной техники превышает 7 кВт, сеть целесообразно переоборудовать на 3-фазы с подключением к каждой из них отдельного однофазного стабилизатора с соответствующим фазовой нагрузке значением мощности.

Мощность.Требуемая мощность стабилизатора напряжения измеряется в вольт-амперах (ВА) и рассчитывается суммированием потребляемой всем оборудованием, которое питается от сети. Для компенсации перегрузок при наличии в сети оборудования с электродвигателями или трансформаторами (холодильников, стиральных машин и т.д.) стабилизатор должен иметь как минимум троекратный запас мощности.

Точность и инерционность стабилизации. Приводятся в инструкции по эксплуатации или паспорте электроприбора. К примеру, бытовое оборудование и оргтехника нуждаются в стабилизации сетевого напряжения с погрешностью до 5%, тогда как лабораторная, вычислительная, телевизионная и т.д. техника не терпит погрешностей стабилизации выше 1%. Инерционность стабилизатора – время реакции на изменения входных параметров сетевого тока – выбирается в соответствии с характеристиками потребителей.

Диапазон напряжения на входе. Заявленная производителем точность стабилизации касается рабочего диапазона входного напряжения. При выходе последнего за установленные (предельные) рамки стабилизатор отключает потребителей от питания, либо отключается сам.

Перегрузочная способность. Характеризуется временем, на протяжении которого стабилизатор способен выдавать мощность, превышающую номинальную на 5% и выше. По истечению заданного периода перегрузки или при коротком замыкании система защиты отключает устройство с целью предотвращения его выхода из строя. Трёхфазный промышленный стабилизатор напряжения должен иметь высокую устойчивость к перегрузкам, поскольку к электросетям производственного назначения часто подключаются потребители со значительными скачками параметров тока при запуске (электродвигатели, насосы и т.п.).

Наличие интеллектуальных опций контроля и управления, в том числе удалённого, работой системы. Нормализаторы напряжения могут оснащаться дополнительными опциями, повышающими удобство контроля и управления параметрами сетевого тока, к примеру, фильтрами импульсных помех, ручной регулировкой выходного напряжения, байпасом, дистанционным управлением и т.д.

Схема и особенности подключения

В зависимости от особенностей потребителей электроэнергии, нуждающихся в защите от аномалий входного тока, трёхфазный стабилизатор напряжения может подключаться по одной из следующих схем:

1. Сразу после электросчётчика или распределительного щитка;
2. Непосредственно перед потребителем, нуждающимся в стабилизации напряжения.

Стабилизатор с 3-фазным питанием имеет 4 входных и 4 выходных клеммы. Одна из них предназначена для подключения нуля или нейтрали, остальные – для подключения фазных линий. Эта схема соблюдается независимо от того, где подключен нормализатор – после счётчика или сразу перед защищаемым оборудованием.

Чтобы выбрать трёхфазный стабилизатор напряжения, следует внимательно изучить свойства сети электропитания, а также характеристик подключаемого к ней оборудования. Грамотный подбор устройства стабилизации позволяет обеспечить стабильную и непрерывную работу потребителей и способствует увеличению срока их службы.

Схемы подключения

Подключение стабилизаторов на 3 фазы осуществляется в соответствии с прилагающийся инструкцией, пример типовой схемы показан ниже.

Типовое подключение 3-х фазного стабилизатора

При подключении 3 однофазных блоков для нормализации сети 380 В, или более высокого напряжения, питающего промышленное оборудование, может быть задействована схема подключения, представленная ниже.

Подключение 3-х однофазных блоков стабилизации

Обратим внимание, что обеспечить надежную защиту техники, запитанной от 3-х фазной сети, стабилизируемой от трех отдельных однофазных устройств, необходимо использовать блок синхронизации. Пример такого подключения показан ниже.

Подключение 3-х модулей с применением блока синхронизации

Обозначения:

• А – Электросчетчик.
• В – Блок синхронизации.
• С – Распределительный шкаф, для подключения нагрузки.
• D, Е, F – Однофазные модули нормализации напряжения.

Стабилизаторы от компании «Энергия»

Трёхфазный стабилизатор напряжения 15 кВт «Энергия HYBRID СНВТ 15 000/3» представляет собой оригинальное техническое решение, объединяющее в одном устройстве два принципа стабилизации напряжения – электродинамический (сервоприводный) и релейный. Прибор обеспечивает устойчивую работу в диапазоне напряжения сети от 105 до 280В и гарантирует установку напряжения 220±3%.

Стабилизатор может использоваться на даче, в загородных жилых домах, офисах и небольших производственных предприятиях. Прибор выполнен в виде вертикальной стойки и оснащён всеми видами защиты.

При выборе трёхфазных стабилизаторов следует обращать внимание преимущественно на российские разработки, поскольку они, в отличие от зарубежных производителей, полностью адаптированы для эксплуатации в наших условиях.

Как выбрать – основные критерии

Перечисли факторы, требующие особого внимания при выборе стабилизатора:

1. Тип электросети, в зависимости от этого используют однофазные или трехфазные нормализаторы.
2. Качество электроэнергии. То есть, в насколько широком диапазоне происходят колебания напряжения. Соответственно, выбирается модель с соответствующими показателями.
3. Суммарная мощность нагрузки должна соответствовать номинальной мощности нормализатора. Например, если общая нагрузка 3 кВт, то прибор должен быть рассчитан на мощность 3 и более киловатт. Для повышенной надежности защиты электроприборов рекомендуется иметь запас по мощности.
4. С какой скоростью прибор регулирует напряжение, если этот параметр критичен, следует отдать предпочтение релейным, тиристорным или инверторным моделям.
5. Точность параметров выходного напряжения (величина погрешности), при повышенных требованиях рекомендуется использовать высокоточные трехфазные феррорезонансные или инверторные нормализаторы. Они обеспечивают высочайший уровень точности.

Будет полезно прочитать:

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...