AC-spänningsstabilisator ( engelska Voltage regulator ) - en enhet vars utgång ger en stabil växelspänning med samma frekvens som matningsspänningen. [1] :6
Stabiliserad växelspänningskälla ( engelska Power conditioner ) - en enhet på vars utgång en stabil växelspänning tillhandahålls med en frekvens som inte beror på frekvensen av matningsspänningen. [1] :6
Förutom stabilisatorer, vid vars utgång spänningen motsvarar den nominella inspänningen, finns det designalternativ med en stabiliserad växelspänning vid utgången som skiljer sig från ingångsspänningen. [1] :30
Det finns ett antal långsiktiga förändringar i egenskaperna hos strömförsörjningsspänningen vid punkten för överföring av elektrisk energi till användaren av det elektriska nätverket: frekvensavvikelse ; långsamma spänningsförändringar; spänningsfluktuationer; flimmer. [2] Även när den används som kraftkällor för stora kraftsystem är nätspänningen utsatt för långsamma och kortvariga fluktuationer. Långsamma fluktuationer orsakas av en gradvis koppling eller frånkoppling av konsumenter och upprepas varje dag. Kortsiktiga fluktuationer är förknippade med övergående processer vid byte av konsument. [1] :5
En stabiliserad sekundärspänningstransformator är en transformator utformad för att begränsa påverkan av fluktuationer i primärspänningen. [3] :s. 3,101
En ferroresonant spänningsstabilisator är en statisk anordning där fenomenet ferroresonans av strömmar används för att omvandla en instabil nätspänning till en spänning vars effektiva värde är praktiskt taget konstant. Den kan användas i automatiska installationer, för att driva hemelektronik, för att konvertera ett enfas spänningssystem till ett symmetriskt trefas ett. [fyra]
En av de viktigaste egenskaperna hos ferroresonantstabilisatorer är deras nästan tröghetsfria verkan. Ändringar i inspänningen inom driftområdet leder bara till förändringar i formen av utspänningskurvan: det effektiva (eller genomsnittliga värdet för en halvcykel) för den senare förblir praktiskt taget oförändrat. Det är möjligt att använda dem för enheter som är känsliga för plötsliga kortvariga (över flera halvcykler) förändringar i matningsspänningen. Nackdelarna är: den stabiliserade spänningens beroende av strömkällans frekvens, den icke-sinusformade formen på utspänningskurvan, känslighet för typen av belastning, hög vikt per enhet uteffekt. [5]
De fysiska processerna i sådana stabilisatorer kan jämföras med en gungbräda . En gunga som svängs till en viss styrka är svår att stoppa eller plötsligt få den att svänga snabbare. När du åker på en gunga är det inte nödvändigt att trycka av varje gång - energin från oscillationen gör processen trög. Det är också svårt att öka eller minska frekvensen av svängningar - svängningar har sin egen resonans . I ferroresonansstabilisatorer förekommer elektromagnetiska svängningar i den oscillerande kretsen av kapacitans och induktans .
Denna typ av stabilisatorer kan användas i kombination med mekanismer som introducerar starka störningar i elnätet.
Under sovjettiden användes ferroresonantspänningsstabilisatorer för hushåll i stor utsträckning. Vanligtvis var TV-apparater anslutna via dem. Den första generationens TV-apparater använde nätaggregat med linjära spänningsstabilisatorer (och vissa kretsar drevs till och med av ostabiliserad spänning), som inte alltid klarade av nätspänningsfluktuationer, särskilt på landsbygden, som krävde tidigare spänningsstabilisering. Med tillkomsten av TV-apparaterna 4UPITST och USST , som hade växlande strömförsörjning , försvann behovet av ytterligare stabilisering av nätspänningen.
En ferroresonant stabilisator består av två chokes: med en omättad kärna (med ett magnetiskt gap) och en mättad, samt en kondensator. Det speciella med I–V-karakteristiken för en mättad induktor är att spänningen över den ändras lite när strömmen genom den ändras. Genom att välja parametrarna för drosslar och kondensatorer är det möjligt att säkerställa spänningsstabilisering när ingångsspänningen ändras inom ett ganska brett intervall, men en liten avvikelse i frekvensen på försörjningsnätverket påverkade i hög grad stabilisatorns egenskaper.
På grund av sin enkelhet är enheter populära i vardagen för att stabilisera spänningen hos enskilda enheter: kylskåp, TV-apparater etc.
En ferromagnetisk spänningsstabilisator är en elektromagnetisk anordning baserad på användningen av järnkärnmättnadsprocesser. Den används för att omvandla en instabil nätspänning till en spänning vars medelvärde är nästan konstant. De är uppdelade i stabilisatorer av parametrisk typ och kompensationstyp med magnetiserade ställdon. [6]
Spänningsreglering i elektromekaniska (elektrodynamiska) stabilisatorer utförs manuellt eller automatiskt genom att flytta strömavtagaren längs transformatorlindningen, vilket säkerställer en jämn förändring av dess transformationsförhållande tills den specificerade utspänningen uppnås.
Detta är den enda typen av stabilisator som ger smidig spänningsreglering utan att förvränga sinusformen. Stabilisatorer av denna typ har en tillräckligt hög utspänningsretentionsnoggrannhet (2,.3%) och ger den mest bekväma strömförsörjningen för hushållsapparater. De används framgångsrikt både i vardagen och i produktionen.
Det finns dock flera begränsningar för deras omfattning: den första är omöjligheten att arbeta vid negativa temperaturer (på grund av närvaron av öppna strömförande ytor och risken för kortslutning på grund av kondens). Dessutom har elektromekaniska stabilisatorer ett relativt snävt intervall av inspänningar (vanligtvis 150-260 volt) och en låg justeringshastighet, begränsad av strömavtagarens rörelsehastighet av servodrivningen.
Som strömavtagare används grafitborstar eller grafitbelagda rullar. Rullströmuppsamlingsenheten är mindre nyckfull i förhållande till damm, men den kräver förebyggande underhåll som syftar till att förhindra stopp, därför används denna design som regel i industriella stabilisatorer, och borstenheten är installerad i hushållsmodeller. Slitagehastigheten för strömsamlande element av båda typerna är ungefär densamma och, beroende på användningsintensiteten, måste den bytas ut efter 7-11 år.
Elektroniska stegstabilisatorer reglerar spänningen genom att byta lindningarna på en speciell transformator med hjälp av elektroniska omkopplare. Nycklarna styrs av processorn enligt ett speciellt program. För närvarande finns det två typer av elektroniska spänningsstabilisatorer: med halvledare och reläbrytare. Det senare skulle mer korrekt klassificeras som elektroniskt-mekaniskt, eftersom reläet är ett elektromekaniskt element. Stabilisatorer har hög hastighet, därför används de i kombination med dyr utrustning som kräver skydd från alla nätverksavvikelser. De används också i hem och industrier. Fördelarna med elektroniska spänningsstabilisatorer inkluderar deras förmåga att arbeta vid negativa omgivningstemperaturer.
En boostertransformator är en transformator med låg strömförsörjning, vars sekundärlindning är ansluten i serie till kretsen där den ändrar spänningen. [7]
Spänningsstabilisatorer av invertertyp omvandlar växelspänning till likspänning och ackumulerar energi genom att ladda mellankondensatorer.
Sedan, med hjälp av en elektronisk generator, omvandlas likspänningen tillbaka till växelspänning, men med stabila egenskaper.
Dessa enheter används framgångsrikt för att säkerställa driften av medicinsk och sportutrustning.
Denna stabilisator fungerar enligt principen att omvandla elektricitet till kinetisk energi med en elmotor och sedan omvandla den tillbaka till elektricitet med hjälp av en generator. Ackumuleringen av kinetisk energi och stabilisering av utspänningen i händelse av matningsspänningsfel utförs av ett svänghjul , som är stelt anslutet till motorns och generatorns rotorer.
Sådana stabilisatorer används vanligtvis för att stabilisera spänningen i trefasspänningssystem . Även vid kraftiga överspänningar och fall i nätspänningen förblir svänghjulets rotationshastighet nästan oförändrad, så generatorns utspänning är nästan oförändrad.
Impulsskurar släcks på grund av svänghjulets stora tröghet . Svänghjulets rotationshastighet beror inte på storleken på inspänningen, utan på fasfrekvensen.
Dessa system användes i stor utsträckning för att driva datorn . För närvarande sällan använd. Mest på platser av strategisk betydelse.
Kontinuerliga elektroniska regulatorer reglerar spänningen genom att antingen ändra resistansen hos reglerelementet, vanligtvis en transistor, eller slå på och stänga av reglerelementet vid en hög frekvens (tiotals kilohertz), och kontrollera på- och avstängningstiden för reglerelementet ( oftast en IGBT-transistor). Denna regleringsmetod kallas PWM (pulsbreddsmodulering).
Stabilisatorer som använder högfrekvent PWM är för närvarande den mest avancerade implementeringen av en växelspänningsregulator, och när de är korrekt utförda ligger de närmast konceptet med en "ideal regulator". Till skillnad från stabilisatorer av växelriktartyp, förkonverterar de inte växelspänningen till likström, utan den ingående växelspänningen omvandlas direkt, vilket ger dem hög effektivitet och en acceptabel kostnad.
Liksom stabilisatorer av invertertyp, ackumulerar avbrottsfri strömförsörjning också energi, men inte i en tank, utan i batterier .
Efter det ger de också, med hjälp av sin egen generator, ut en spänning med önskade egenskaper.
Avbrottsfri strömenheter är populära för arbeten i samband med datorteknik . Förutom att ge en stabil spänning, eliminerar enheterna programvarufel under strömavbrott .
| Kvaliteten på elektrisk energi | |
|---|---|