Регулятор частоты, напряжения, активной мощности и пр. Стабилизатор частоты напряжения
Стабилизатор частоты
ПредлагаемыЙ сТ26Н 1Н33Тор 9HLTQTBt QTHocHTcB | известному THн1 стабилизаторов прерывистого действия для генераторов переменного тока; он состоит из чувствительного элемента и магнитного усилителя, питающего обмотку возбуждения приводного двигателя постоянного тока.
Особенность предлагаемого стгби,|изатора частоты заключается B том, что в нем в качестве чувствительного элемента использован параметрический контур, состоящий из периодически изменяемой индуктивности и емкости и обеспечивающий повышенную надежность работы стабилизатора.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора частоты.
На чертеже обозначено: U — напряжение генератора, частота которого стабилизируется; С| — конденсатор, предназначенный для уменьшения ширины петли частотного гистерезиса параметрического контура, служащего чувствительным элементом стабилизатора и состоящего из конденсатора С и индуктивности L = — - 1 + L"; ПТ вЂ” параметрический трансформатор, служащий для периодического изменения величины индукт|ншости Е,; В;, В, Вз — выпрямители; 14БР— магнитное бссконтактнос реле, представляющее собой усилительное звено стабилизатора и несущее обмотки: W„— переменного тока, 1Ä— управления, Р,„— смещения и 117„- — обратной связи. В цепь обмотки смешения вклю|ено добавочное сопротивление Р,, служащее для выбора рабочей точки реле МБР.
Для уменьшения до минимума разности между токами «отпускания» и «срабатыва|шя» .реле служит конденсатор Сз. Исполнительным органом стабилизатора частоты является обмотка управления двигателем преобразователя ОУД.
При увеличении скорости двигателя частота тока генератора. питающего параметрический контур, увеличивается, н в момент превышения заданного значения (400 г|1) в этом контуре скачком возникают колеоани».
¹ 116312
Ток контура выпрямляется выпрямителем В и подается на управляющую обмотку W, реле МБР. Последнее «срабатывает», вследствие чего
3 ток в управляющей обмотке ОУД двигателя увеличивается, и его скорость вращения уменьшается, и, следовательно, уменьшается также и частота тока генератора. Как только частота снизится и достигнет значения меньшего заданного (400 гц), колебания в контуре скачком срываются, реле
«отпускает», магнитный поток двигателя уменьшается и его скорость, а следовательно, и частота тока генератора увеличиваются. Далее процесс периодически повторяется.
Подстройка параметрического контура может осуществляться путем изменения поперечного сечения магнитопровода трансформатора.
Предмет изобретения
ытий п и Совете Министров ССС P
Комитет по делам изобретении и открыт " р
Редактор Jl. П. Ситников
Подп. и пеи. З.XII-58 г. 1 ираки 1825 Пена 25 коп.
СССР
Информационно-нздательскни отдел
С .бъем 0,17 и. л. Зак, 5157 о етеиий. и открытий при Совете Министров
Типографии Комитета по делам азобрет и й.
Москва, Петровка, 14.
Стабилизатор частоты прерывистого действия для генератора переменного тока, состоящий из чувствительного элемента и магнитного усилителя, питающего обмотку возбуждения приводного двигателя постоянного тока, отлич а ющийс я тем, что, с целью повышения надежности работы стабилизатора, в качестве чувствительного элемента использован параметрический контур, состоящий из периодически изменяемой индуктивности и емкости.
www.findpatent.ru
Регулятор частоты, напряжения, активной мощности и пр.
М. 70439
Класс 21с, 64з, ССС1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 я, I !
С
А. Г. Маскалев
РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ, НАПРЯ)КЕНИЯ, АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ПР.
Заявлено 9 июля 1946 r. за № 347001 с присоединением заявки № 349267 от 23 октября 1946 г. в Министерство электростанций СССР
Приоритет по пп. 1 — 3 исчисляется с 9 июля 1946 г., a по и. 4 — с 23 октября 1946 г.
Известны регуляторы с потенциометрическим устройством для регулирования частоты, напряжения, активной мощности и других параметров. На вход регулятора подводится напряжение, соответствующее регулируемому параметру, и напряжения, соответствующие действительной и заданной нагрузкам, а с выхода регулятора управляющее напряжение подается через усилитель на исполнительный орган, причем для выявления изменений регулируемого параметра применяются такие индикаторы, в которых напряжение, в случае отклонения регулируемого параметра от установленного значения, изменяется по фазе.
В описываемом регуляторе, изменение напряжения по фазе осуществляется индикатором либо плавно при неизменной величине напряжения, либо скачком на 180 при плавном изменении величины напряжения.
На фиг. 1, 14, 15 и 16 представлены принципиальные схемы предлагаемых регуляторов с применением различных индикаторов частоты, напряжения или активной мощности; на фиг. 2, 3, 8, 9, 10 11, 17, 18 и
19 — векторные диаграммы регуляторов; на фиг. 4, 5, 6, 7 — схема, частотная характеристика и векторные диаграммы фильтра; на фиг. 12 и 13 — схемы устройств для распределения нагрузок между генераторами.
Предлагаемый регулятор (фиг. 1) состоит из следующих элементов.
Частотного фильтра 1, изменяющего фазу напряжения на выходе при отклонении частоты от номинальной. Схемы 2, обеспечивающей подвод к частотному мосту напряжения, сдвинутого по отношению к напряжению сети на 90 . Устройства 8 для произвольного распределения нагрузок между генераторами. Устройства 5 для выделения напряжений, пропорциональных активной нагрузке генератора, активной нагруз¹ 70439 имеет две обмотки, Токи в обмотках имеют противоположное направление. Схема питания обмоток устроена так, что результирующий поток соленоида прямо пропорционален активной нагрузке всей станции, При отклонении нагрузки от заданной, движок смещается с ней рали и, в зависимости от направления смешения, по сопротивлению Ri пойдет ток определенного направления и регулятор будет воздейство вать на исполнительный орган, Эти действия также показаны векторны ми диаграммами, приведенными на фиг, 8 — 11. В остальном схема аналогична схеме регулятора, изображенной на фиг. 1. Регулятор, схема которого показана на фиг. 14, также поддерживает строго заданное соотношение нагрузок между генераторами и поддерживает заданную нагрузку на станции независимо от частоты и напряжения в системе.
На фиг. 15 приведена принципиальная схема регулятора для случая регулирования напряжения. В качестве органа, реагирующего на отклонение напряжения от заданной величины, применено устройство, аналогичное тому, которое имеется в регуляторе активной мощности, однако соленоид здесь имеет только одну обмотку. Величина напряжения, которую должен поддерживать регулятор, определяется натяжением пружины. Здесь вместо активных сопротивлений Rz и R применены индуктивные сопротивления L> и Ls, Электромашинный усилитель воздействует на возбуждение возбудителя 8 (увеличивая или уменьшая его возбуждение).
Регулятор также имеет астатическую характеристику и поддерживает строго заданное соотношение реактивных нагрузок между генераторами.
В случае необходимости, во всех указанных регуляторах может быть введена обратная связь, которая на схемах не указана.
В случае необходимости, при регулировании частоты и активной мощности, схема допускает воздействие на исполнительный орган.
Регулятор частоты, согласно фиг. 16„состоит из следующих элементов.
Эталонного генератора частоты б с кварцевым стабилизатором, мультивибратора 7 с фильтром, устройства 8, сравнивающего частоту эталонного генератора с частотой системы, устройства 2 для произвольного распределения нагрузок между генераторами, устройства 5 для выделения напряжений, пропорциональных активной нагрузке генератора, активной нагрузке станции и величине отклонения частоты и синхронного времени, электромашинного усилителя 8, воздействующего на электромагнит масляного серводвигателя 4, и электромагнита масляно о серводвигателя.
Эталонный генератор частоты с кварцевым стабилиз ооом выпбатывает частоты порядка нескольких десятков килогерц. При помощи мультивибратора эта частота делится до получения на выходе 50 гц, а мощность на выходе усиливается до требуемой величины. Эталонная частота и частота системы подводятся для сравнения к устройству 8, которое имеет два синхронных двигателя 9 и 10 — один, питаемый or напряжения эталонной частоты, и второй, питаемый от напряжения с частотой системы. Ротор каждого двигателя оканчивается валом с нарезкой, на которые надета общая муфта. В паз на муфте вставляется конец движка. который может вращаться вокруг оси О. Движок перемещается по дополнительному потенциометру, который все время обтекается током.
При частоте энергосистемы, равной эталонной, муфта не перемсщается и величина сопротивления (и соответственно падение напряжения) между движком д и отпайкой г равна нулю. В этом случае регулятор не воздействует на исполнительный орган. При о клоненин BcToTb1 системы от номинальной двигатель 9 меняет свою скорость
¹ 7043
При частоте сети, равной 50 г
Когда частота сети меньше 50 гц (фиг. 10), будет иметь место неравенство /11 i/)/Uq /, регулятор также будет действовать на исполнительный орган.
В случае, если при нормальной частоте в сети произошло, в силу каких-либо причин, отклонение от заданного соотношения нагрузок между генераторами (например, как указано на фиг. 11, генератор снизил заданную ему нагрузку U, не равно U,,, то про-.войдет нарушение равенства /U /. В данном случае будет неравенство
/U
На фиг. 8 — 11 величины U, и U,„oáoçíà÷àþò активные составляющие падения напряжения от тока данного генератора и, соответственно, от тока всех генераторов станции, а U, и U Ä вЂ” реактивные составляющие.
В зависимости от количества генераторов на станции (например, два или три), могут быть применены схемы распределителя, приведепные на фиг. 12, 13. В том случае, если частоту регулирует один генератор, регулятор выполняется без сопротивления Rq u Rq (следовательно, и без устройства распределения нагрузок).
Для обеспечения большей точности работы регулятора .-"с-от:.ый фильтр помещается в термостат.
Крутая характеристика частотного фильтра, быстрота реагирования электромашинного усилителя на заданный режим и отсутствие в цепи контактов обеспечивает практически безынерционное действие регулятора и высокую его чувствительность. Стабильность характерист. кп фильтра и астатическая характеристика регулятора обеспечиваю- в; сокую точность поддерживаемой величины частоты в системе. Способность регулятора к поддержанию заданного соотношения нагрузок между генераторами ускоряет возможность перекачивания энергии между генераторами, чего до сих пор не удавалось получить с регуляторами, имеющими астатическую характеристику, без пр .менения специальных устройств.
Предлагаемый регулятор действует правильно также ." при спиж— нии величины напряжения при коротких замыканиях.
На фиг, 14 приведена принципиальная схема использования данного регулятора, как регулятора актив.
Величина заданной активной мощности характеризуется натяжением пружины устройства, примененного здесь вместо частотного фильтра.
Устройство, задающее величину нагрузки, действует следующим образом. К потенциометру, укрепленному в специальной раме, подведено напряжение сети. От середины потенциометра сделан отвод, который присоединяется к сопротивлению R
Векторная диаграмма для нормального режима дана на фиг. 17.
В зависимости от знака напряжения ЛУ (фиг. 18 и фиг. 19) регулятор воздействует на исполнительный орган.
Регулятор начинает воздействовать на исполнительный орган немедленно при отклонении частоты от номинальной и прекращает свое действие после того, как будет восстановлена не только номинальная частота в системе, но также и выравнено синхронное время с эталонным (фактором эталонного времени также является генератор эталонной частоты).
Электромашинный усилитель воздействует на один из электромагнитов, который непосредственно связан со штоком масляного серводвигателя 4.
Для того, чтобы частота эталонного генератора не изменялась под влиянием температуры окружающей среды, кварцевая пластина эталонного генератора частоты помещена в термостат.
Для нескольких регуляторов данной станции используется одич генератор эталонной частоты. Эталонная частота данного генератора может передаваться на другие станции при регулировании частоты несколькими стайциями. Регулятор может быть также использован для устройства точных часов и часов, контролирующих расхождение между эталонным и синхронным временем.
Предмет изобретения
1. Регулятор частоты, напряжения, активной мощности и пр. с потенциометрическим устройством, на вход которого подаются напряжения, соответствующие регулируемому параметру, и напряжения, соответствующие действительной и заданной нагрузкам, а с выхода управляющее напряжение подается на исполнительный орган, например, через усилитель, и с применением такого индикатора регулируемого параметра, напряжение на выходе которого, в случае отклонения регулируемого параметра от установленного значения, изменяется по фазе, отличающийся тем, что изменение напряжения по фазе осущесгвляется индикатором либо плавно при неизменной величине напряжения, либо скачком на 180" при плавном изменении величины.
2. Регулятор по п. I, отл и ч а ющий ся применением полосового фильтра между выявительным органом индикатора и потенциометрическим устройством.
3. Регулятор по п. 1, о тл и ч а ю щи и с я применением в качестве индикатора напряжения или активной мощности — электромагнита, получающего питание от сети или от ваттметрового устройства и перемещающего движок дополнительного потенциометра с выведенной средней точкой.
4. Регулятор по п. 1, от л и ч а ю шийся применением в качестве индикатора частоты муфты, снабженной отверстиями с нарезкой, в которые входят валы двух синхронных двигателей, получающих питание от регулируемого источника тока и от сети, задающей частоту, такам образом, что при отклонении регулируемой частоты от заданного зна".сния муфта перемещает движок дополнительного потенциометра относительно средней точки последнего, фиг. 1О
Фиг. У
Фиг. и и, 4 аг ас
К г
Цру 4 =Ъ е ar
Ор г и, /
u,/>/о, Фиг. 1Г
Фиг. Q № 70439
gf
Я! — =Я !
Л 7043".1
Фиг 18 Риг. В и, и, р.r8 и, Редактор Н. М, Халецкий Техред А. А. Камышникова Корректор Л. И. Самсонова
Поди. к печ. 4.1-62 г
Зак. 8922
2/6.
Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14. — 11—
Фиг. Я .Ю 7
Формат бум. 70+108>/)|;
Тираж 220
ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и при Совете Министров СССР
Москва, Центр, M. Черкасский пер., д.
Объем 0,96 изд. л.
Цена 19 коп. открытий
www.findpatent.ru
Полезная информация о стабилизаторах | Cтабилизаторы напряжения
Как подбрать стабилизатора напряжения для дома
Подбор стабилизатора напрямую зависит от суммы всех мощностей имеющихся электроприборов, одновременное использование которых допустимо, а также от нижней границы напряжения в сети.
Обратите внимание, в большинстве случаев все насосы, работающие на асинхронных двигателях, и основанная на них техника, к примеру, холодильник, расходуют мощность, почти в 1,5 раза превышая собственную номинальную. А причиной этому является отображение лишь полезной мощности, не включая потери (cos fi = 0,6 – 0,7).
Такие устройства отличаются чрезвычайно высокими пусковыми токами. Они могут значительно превышать номинальный.
Гарантированное правильное выполнение функций стабилизатора с ними, обеспечит такой вариант, как накапливание мощности в 1,5-2 раза. К примеру, к насосу в 1 КВт подойдёт стабилизатор, показатели которого равны не меньше 1,5 КВт.
Один из самых сложных случаев – это холодильник, десятилетнего производства и более. Раньше не было никаких общепризнанных стандартов по степени шума или предоставлению низких пусковых токов. Например, в холодильниках со 100 Вт допускается пусковая мощность 1,5 КВт и выше. Также отсутствовали какие-либо ограничения на паразитные выбросы энергии, которая накапливается в индуктивности компрессора (мотора) назад в сеть. Нормальное взаимодействие холодильников такого типа и стабилизаторов напряжения на симисторных ключах практически невозможно. Современные модели холодильников отличаются небольшой степенью шума и вертикальным компрессором. Отлично синхронизируются с ними стабилизаторы напряжения таких серий, как NORMA и STANDARD.
Хотелось бы выделить СВЧ-печь. Её магнетрону также необходим запас мощности в 1,5 раза относительно предельной мощности стабилизатора напряжения. Например, печь в 1 КВт взаимодействует со стабилизатором, обладающего предельной ёмкостью в 1,5 КВт и выше.
Таблица показателей средней потребляемой мощности приборов
| 60 |
| 80 |
| 40 |
| 40 |
| 40 |
| 11 |
| до 100 |
| 50 |
| до 150 |
| до 1000 |
| 100 |
| 50 |
| 10 |
| 400 |
| 40 |
| до 4000 |
| до 10000 |
| 200 |
| до 200 |
| 2000 |
| 2300 |
| до 6000 |
| 2000 |
| 2000 |
| до 1500 |
| 300 |
| 2000 |
| 2000 |
| 2500 |
| 2500 |
| до 1500 |
| 100 |
| 2000 |
| до 2000 |
| до 2000 |
| 180 |
| 2000 |
| 2000 |
| 2000 |
| 1000 |
| 600 |
| до 1000 |
| 400 |
| до 1000 |
| 500 |
| 2500 |
| до 2000 |
| 1500 |
| 1500 |
| 500 |
| 1500 |
| 35 |
| 135 |
| 135 |
energoteh.su
Выбор стабилизатора напряжения
В данной статье, с акцентами на наиболее важных нюансах, приводится краткое руководство, как выбрать стабилизатор напряжения, изучая эксплуатационные характеристики.
Для их понимания нужно усвоить понятие «идеальный стабилизатор», в котором:
- При любом динамически изменяющемся входном напряжении, на выходе его значение не изменяется никогда;
- Какими бы ни были синусоидальные искажения на входе, на выходе всегда правильная синусоида;
- Независимо от пропускаемой мощности, погрешность выходных параметров всегда равна нулю;
- Какой бы ни была исходная частота переменного тока, выходящая частота постоянно стабильна.
В реальности производители, выпускающие различные виды стабилизаторов напряжения, стараются приблизить характеристики своих изделий к вышеописанным идеальным параметрам.
Полная мощность, Вольт*Ампер
Тут необходимо обратить внимание на способ расчёта полной мощности :
S=P/cosϕ (Вт),
где P – активная мощность (Вт), cosϕ – коэффициент мощности, указываемый в паспорте электроприборов.
Различные электронагревательные приборы потребляют только активную мощность, у энергосберегающих ламп cosϕ около 0,9 для электродвигателей cosϕ=0,75. Если нет возможности изучить характеристики бытовой техники, следует принимать cosϕ=0,75, то есть S=P/0,75, за исключением электроплит, бойлеров, утюгов, электрообогревателей, паяльников, ламп накаливания, где S=P.
Таким образом, для электроприбора нужно вычислить его значение полной мощности S, и суммировать полученные числа:
ΣS=S1+S2+S3+Sn
Дальше, нужно подсчитать, какая бытовая техника и электроинструменты могут быть включены вместе, сделать исключения, соответственно скорректировать полученное значение полной мощности, и соответственно ему выбрать стабилизатор напряжения для дома, взяв с запасам 15-30%.
Также следует учесть покупку различной бытовой аппаратуры в будущем.
Примерная мощность различных бытовых электроприборов
Максимально допустимая кратковременная перегрузка
Указывается в % к номинальной полной мощности, или в % к номинальному току. Данный параметр очень важен, если используются инструменты и бытовая техника, имеющие большие пусковые токи:
- асинхронные электродвигатели;
- электродрели;
- микроволновые печи;
- холодильники;
- глубинные насосы.
Данное значение перегрузок должно указываться в электроприборах. Хоть одновременное включение всех электроинструментов с тяжёлым запуском маловероятно, но это может произойти, если в разгар работ вдруг пропало электричество.
В таких случаях нужно обязательно выключать инструменты и оборудование. Будучи уверенным, что данное правило будет соблюдаться, нужно подобрать такой стабилизатор напряжения, чтобы значение его кратковременной перегрузки было с запасом по отношению к наиболее тяжело запускаемому электроинструменту.
Диапазон входящего напряжения, вольт
Многие пользователи делают выбор стабилизатора напряжения именно по этому критерию. Без сомнения, чем шире диапазон, тем больше запас прочности для работы в условиях, когда напряжение ненамного выходит за рамки допустимого.
Но, следует также принять во внимание, что чем шире возможности, тем больше ключей установлено в стабилизаторе, тем сложней его схема и соответственно выше цена.
Возможно, электропитание дачи или квартиры никогда и близко не приближается к указанным значениям в паспорте стабилизатора. Для того, чтобы не переплачивать за ненужные возможности, следует самостоятельно измерить напряжение в разное время суток, или заказать аудит энергопотребления в электротехнической лаборатории для определения диапазона входящего напряжения.
Выходное напряжение и точность стабилизации (погрешность). Вольт ±%
Данный параметр зависит от шага переключения ключей (дискретности), указывается в % к номинальному выходному напряжению 220В. Известно, что наиболее точными являются сервоприводные стабилизаторы, но они имеют ограниченный ресурс из-за трения в рабочих контактах, и не пригодны для эксплуатации при температурах ниже ноля.
сервоприводный стабилизатор напряжения
Почти все обычные электроприборы допускают нормальную работу в пределах 209 — 231В, за исключением прецизионного медицинского или лабораторного оборудования. Иными словами, совсем не обязательно выбирать стабилизатор, чтобы он имел самый лучший данный показатель, если для электроприборов это не существенно.
Быстродействие, миллисекунды (мс)
Данный параметр указывает время, за которое происходит переключение ключей, то есть реакция стабилизатора на изменения напряжения в сети. Кратковременные перенапряжения или падения напряжения очень неблагоприятно влияют на работу компьютера и любой бытовой техники, где есть микропроцессорное управление.
Например, котел отопления может зависнуть, вследствие чего потребуется его ручная перезагрузка. Стабилизатор, у которого слабое быстродействие, может не успеть отреагировать на резкое перенапряжение.
Самые лучшие по быстродействию – симисторные стабилизаторы, у которых время переключения составляет несколько миллисекунд. Если резких скачков не наблюдается, то подойдут более экономичные релейные стабилизаторы.
Симисторный стабилизатор
Система управления
Включает в себя функцию BYPASS (байпас) и ряд возможностей для регулировки выходного напряжения, времени задержки, параметров входящего напряжения. BYPASS (включение в обход) позволяет отключить стабилизацию ради экономии электроэнергии (все стабилизаторы имеют собственное энергопотребление в режиме холостого хода и корректировки напряжения, на эти параметры тоже стоит обратить внимание).
Этой функцией стоит пользоваться, лишь будучи уверенным, что резких перенапряжений не происходит, включая стабилизацию лишь в вечернее время, когда напряжение сильно снижается.
Если в процессе работы (BYPASS отключён) случается слишком большое перенапряжение, то стабилизатор отключается полностью, и включится, когда питание вернётся в норму. Многие изделия имеют настраиваемое время задержки, нужно чтобы успеть выключить инструменты или для холодильника, чтобы фреон успел стечь вниз к компрессору.
Возможно, функция изменения выходного напряжения понадобится для изменения накала ламп в ту или иную сторону, а касательно выходного – более узкий диапазон создает меньшую нагрузку на внутренние компоненты стабилизатора.
Характеристики релейного стабилизатора напряжения
Дополнительные возможности
Помимо стабилизации напряжения, производители часто снабжают стабилизаторы различными дополнительными функциями. Почти у всех моделей есть автомат защиты от сверхтоков и короткого замыкания, также имеется встроенная функция защиты от различного рода перенапряжений:
- аварийных;
- коммутационных;
- грозовых импульсов.
Нужно оговориться, что для полноценной грозозащиты, следует сделать целый комплекс мер, не полагаясь только на встроенную в стабилизатор опцию. Также возможны функции корректировки частоты и формы синусоиды.
Тут стоит заметить, что некоторые морально устаревшие модели симисторных стабилизаторов сами искривляют синусоиду, что является источником помех. Установив блок бесперебойного питания, который является инверторным стабилизатором, можно некоторое время получать стабилизированное питание, когда на входе ноль.
Количество фаз, размеры, подключение
Для однофазной сети (приходит два провода и заземление РЕ) нужен однофазный стабилизатор, если на ввод пришли три фазы, ноль и РЕ, то понадобится трехфазный.
Можно каждую фазу защитить однофазным стабилизатором, при условии, что не будут использоваться электроприборы, работающие от трех фаз одновременно (электродвигатели, станки, оборудование).
Существуют стабилизаторы напряжения с розеткой на корпусе для подключения группы электроприборов с помощью удлинителя, и контактными разъёмами подключения проводов для защиты всей электросети квартиры или частного дома.
Способ крепления и габаритные значения также будут важны, если придётся устанавливать стабилизатор в коридоре возле щитка в защитный ящик, в котором нужно предусмотреть отверстия для вентиляции, и учесть при этом температурный режим.
Трехфазный стабилизатор напряжения
Итоги
Вышеприведённая информация должна помочь пользователю определиться, как выбрать стабилизатор напряжения, чтобы надёжно защитить свою технику, при этом, не переплачивая за ненужные функции.
Данное описание не является исключительным, прогресс не стоит на месте, появляются различные новшества – компании, выпускающие стабилизаторы, постоянно модифицируют свои изделия, делая их всё лучше, изобретая новые технологии и концепции. У каждого производителя список параметров может несущественно отличаться, приблизительно он может выглядеть так:
Список параметров стабилизатора напряжения
Или по-другому:
Некоторые вышеописанные в данной статье параметры могут иметь иное название в инструкциях пользователя, или могут не указываться вообще. В этом случае, стоит выбрать иную модель, или получить дополнительную консультацию, поинтересоваться отзывами потребителей в личной беседе или на специальных площадках в интернете, чтобы не полагаться только на слова продавца-консультанта, старающегося продать стабилизатор напряжения, всячески его расхваливая.
Похожие статьи
infoelectrik.ru
Стабилизатор трехфазного напряжения с однофазным звеном высокой частоты
Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для стабилизации трехфазного напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции. Сущность изобретения: упрощение и облегчение стабилизатора достигается за счет введения в него однофазного звена повышенной частоты. Стабилизатор содержит два преобразователя частоты, один из которых со звеном постоянного тока (трехфазно-однофазный), а другой с непосредственной связью и естественной коммутацией (однофазно-трехфазный). Между ними включен однофазный высокочастотный понижающий трансформатор. Стабилизатор обеспечивает стабильность напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции независимо от изменений напряжения сети, а также от величины и характера нагрузки. При этом управление стабилизатором осуществляется двумя способами. В одном случае напряжение вольтодобавки регулируется без сдвига первой гармоники, в другом - с опережающим фазосдвижением напряжения вольтодобавки для компенсации реактивной мощности. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции с возможностью частичной компенсации реактивной мощности.
В условиях роста цен на энергоносители, в частности на электроэнергию, актуальна проблема создания энергосберегающих устройств, к которым относятся стабилизаторы напряжения с компенсацией реактивной мощности. Одновременно с этим при более быстром росте цен на медь, чем на полупроводники, целесообразными становятся электроустановки с промежуточным звеном повышенной частоты, облегчающие трансформаторное оборудование. Решению этих вопросов посвящено данное предложение, которое наилучшим образом проявляет свою полезность в электроустановках большой мощности, в частности в энергоблоках промпредприятий. Известен стабилизатор переменного напряжения со звеном высокой частоты (авт.св. СССР N 648960, кл. G 05 F 1/16, Н 02 P 13/16, 1979), который устанавливается на низкой стороне главного трансформатора и содержит в каждой фазе высокочастотный однофазный вольтодобавочный трансформатор с первичной, вторичной и дополнительными обмотками, а также модулятор и демодулятор, рассчитанные соответственно на токи первичной и вторичной обмоток вольтодобавочного трансформатора и содержащие по четыре полностью управляемых ключа с двусторонней проводимостью (итого в трехфазном варианте 54 транзистора или заптира, половина из которых работает в цепи тока нагрузки). Недостатками стабилизатора являются ограниченная мощность и, следовательно, область применения из-за необходимости применения в цепи тока нагрузки полностью управляемых ключей, его сложность вследствие применения в силовой части трехфазного стабилизатора большого количества полностью управляемых ключей с двусторонней проводимостью и специальных многообмоточных однофазных трансформаторов, а также вследствие сложности алгоритма управления и реализующей его системы, сравнительно большие вес и габариты преобразователя из-за применения в нем трех однофазных вольтодобавочных трансфоматоров, трех модуляторов и трех демодуляторов. Известен также стабилизатор трехфазного напряжения со звеном высокой частоты, отличающийся от предыдущего аналога упрощенной конструкцией однофазных вольтодобавочных трансформаторов (авт.св. СССР N 589681, кл.Н 02 P 13/14, Н 02 М 5/22, 1978). Он включается на низкой стороне главного трансформатора и содержит в каждой фазе высокочастотный однофазный двухобмоточный вольтодобавочный трансформатор, мост-модулятор (инвертор) и мост-демодулятор (конвертор) на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью. К одним из диагоналей этих мостов соответственно подключены первичная и вторичная обмотки однофазных высокочастотных вольтодобавочных трансформаторов, другая диагональ моста-модулятора подключена к сети или к нагрузке, а другая диагональ моста-демодулятора включена в цепь нагрузки. Однако и этому стабилизатору присущи недостатки. Он имеет ограниченную по мощности область применения, сравнительно сложные силовую часть и систему управления, а также большой вес и габариты как трансформаторного, так и полупроводникового оборудования на единицу мощности. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор трехфазного напряжения (авт.св. СССР N 322836, кл. H 02 P 13/14, H 02 M 5/45, 1970), который взят за прототип и содержит главный трехфазный трехобмоточный трансформатор, три однофазных или один трехфазный выпрямитель с синхронизированной с сетью системой управления напряжением, три однофазных инвертора с системами задания частоты, а также датчик напряжения нагрузки, выход которого через элемент сравнения подключен к управляющему входу системы управления напряжением, причем первичная обмотка главного тpансфоpматоpа подключена к сети, его вторичная обмотка включена в цепь нагрузки, а дополнительная вторичная обмотка через три однофазных выпрямителя или один трехфазный выпрямитель и три однофазных инвертора подключена к первичным обмоткам трех однофазных понижающих трансформаторов, вторичная обмотка каждого из которых включена в цепь нагрузки той же фазы, а две дополнительные вторичные обмотки соответственно в цепи нагрузок предыдущей и последующей фаз. Стабилизация напряжения осуществляется изменением угла управления тиристоров выпрямителя в функции разности между сигналом обратной связи с сигналом задания. Недостатки прототипа большой вес и габариты трансформаторного оборудования и сложность вследствие применения трех однофазных четырехобмоточных трансформаторов и трех однофазных инверторов с системами задания частоты. Цель изобретения улучшение массогабаритных показателей и упрощение стабилизатора. Цель достигается тем, что в стабилизатор введены блок синхронизации и повышения частоты и однофазно-трехфазный непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией, в состав которого входят три анодные и три катодные тиристорные группы, каждая из которых выполнена на двух тиристорах, и синхронизированная с сетью система повышения частоты, причем фазные вторичные обмотки главного трансформатора включены между трехфазной нагрузкой и трехфазным выходом непосредственного преобразователя частоты, однофазный вход которого подключен к вторичной обмотке однофазного понижающего трансформатора, выход блока синхронизации и повышения частоты подключен к синхронизирующему входу системы задания частоты однофазного инвертора, вход блока синхронизации и повышения частоты подключен к дополнительной вторичной обмотке главного тpансфоpматоpа, к которой также подключен синхронизирующий вход системы понижения частоты непосредственного преобразователя частоты, управляющий вход которой подключен к выходу элемента сравнения. Целью изобретения является также обеспечение частичной компенсации реактивной мощности, которая в прототипе не только не производится, но, напротив, имеет место дополнительное потребление реактивной мощности. Эта дополнительная полезность стабилизатора достигается тем, что выход датчика напряжения нагрузки через элемент сравнения также подключен к управляющему входу системы задания частоты инвертора (на фиг.1 пунктирная линия), которая вместе с системой понижения частоты непосредственного преобразователя частоты выполнена с возможностью регулирования фазы управляющих импульсов в сторону опережения относительно напряжения сети. На фиг.1 приведена принципиальная схема стабилизатора; на фиг.2 временные диаграммы формирования выходного напряжения для двух режимов работы. На фиг.1 введены следующие обозначения: Uз
,Up и Uза, Uра сигналы задания и регулирования соответственно фазы и амплитуды напряжения вольтодобавки. Стабилизатор (фиг. 1) содержит трехфазные сеть 1 и нагрузку 2, главный трехфазный трехобмоточный трансформатор 3 с первичной обмоткой 4, вторичной обмоткой 5 и дополнительной вторичной обмоткой 6, однофазный понижающий двухобмоточный трансформатор 7 с первичной и вторичной обмотками 8 и 9, трехфазно-однофазный преобразователь 10 частоты со звеном постоянного тока, в состав которого входят трехфазный выпрямитель 11 с синхронизированной с сетью системой 12 управления напряжением, однофазный инвертор 13 с системой 14 задания частоты, блок 15 синхронизации и повышения частоты, однофазно-трехфазный непосредственный преобразователь 16 частоты с естественной коммутацией, в состав которого входят три анодные 17, 18, 19 и три катодные 20, 21, 22 тиристорные группы, каждая из которых выполнена на двух тиристорах и синхронизированная с сетью система 23 понижения частоты, датчик 24 напряжения нагрузки и элемент 25 сравнения. Первичная обмотка 4 главного трансформатора 3 подключена к сети 1, его вторичная обмотка 5 включена между нагрузкой 2 и выходными зажимами непосредственного преобразователя 16 частоты входные зажимы которого подключены к вторичной обмотке 9 однофазного понижающего трансформатора 7. Первичная обмотка 8 однофазного понижающего трансформатора 7 подключена к выходу инвертора 13, вход которого через трехфазный выпрямитель 111 подключен к дополнительной вторичной обмотке 6 главного трансформатора 3, к которой подключены синхронизирующие входы блока 15 синхронизации и повышения частоты, системы 12 управления напряжением, а также системы 23 понижения частоты, Выход блока 15 синхронизации и повышения частоты подключен к первому управляющему входу системы 14 повышения частоты, выход которой подключен к инвертору 13, а выход датчика 24 напряжения нагрузки через элемент 25 сравнения подключен к управляющему входу системы 12 управления напряжением, выход которой подключен к выпрямителю 11. К дополнительным связям для обеспечения компенсации реактивной мощности следует отнести (см.фиг.1 пунктирная линия) подключение второго управляющего входа системы 14 повышения частоты инвертора 13 к выходу элемента 25 сравнения с учетом того, что и система 14 повышения частоты и система 23 понижения частоты выполнены с возможностью плавного регулирования фазы на опережение напряжения сети. Стабилизатор работает следующим образом. Преобразователь 10 частоты со звеном постоянного тока из трехфазного напряжения дополнительной обмотки 6 главного тpансфоpматоpа 3 формирует однофазное регулируемое напряжения высокой частоты. Это высокочастотное напряжение понижается однофазным трансформатором 7 и подается на вход трехфазно-однофазного непосредственного преобразователя 16 частоты. Тиристорный преобразователь 16 частоты с естественной коммутацией и ведомой сетью из однофазного регулируемого напряжения высокой частоты формирует регулируемое по величине трехфазное напряжение с частотой, равной частоте сети. Выходное напряжение преобразователя 16 частоты вместе с напряжением на вторичной обмотке 5 главного трансформатора 3 в сумме составляет напряжение нагрузки 2, которое стабилизируется на заданном, например номинальном, уровне за счет воздействия разностным сигналом, снимаемым с элемента 25 сравнения, на систему 12 управления выпрямителем 11, входящую в состав преобразователя 10 частоты. При смене полярности сигнала на выходе элемента 25 сравнения, подаваемого на управляющий вход системы 23 понижения частоты, последняя дискретно сдвигает управляющие импульсы, подаваемые на анодные 17, 18, 19 и катодные 20, 21, 22 вентильные группы, на полупериод напряжения сети. Так производятся смена полярности добавочного напряжения и перевод стабилизатора из режима вольтодобавки (фиг.2а) в режим вольтовычета (фиг.2 б) и наоборот. При этом независимо от режима работы стабилизатора внутри вентильных групп 17-22 тиристоры коммутируются естественным путем как в выпрямительном, так и в инверторном режимах работы непосредственного преобразователя 16 частоты. Вышеописанный процесс преобразования напряжения можно выразить следующими аналитическими соотношениями. Среднее выпрямленное напряжение дополнительной вторичной обмотки 6 главного трансформатора 3 Ud
= 
F(B) (1) где U1 фазное напряжение сети; K12 W1/W2д отношение числа витков первичной обмотки 4 к числу витков дополнительной вторичной обмотки 6; F(В)
[0,1] передаточная функция выпрямителя 11; в угол управления тиристорами выпpямителя 11. Уменьшенное высокочастотным трансформатором 7 выходное напряжение инвертора 13 имеет прямоугольную форму с регулируемой амплитудой, равной Umf= 
U1F(В) (2) где Kи K12 глубина вольтодобавки; Kт коэффициент трансформации однофазного понижающего высокочастотного трансформатора 7. Это высокочастотное однофазное напряжение при помощи непосредственного преобразователя 16 частоты преобразовывается в трехфазное напряжение вольтодобавки с двухступенчатой формой фазного напряжения (фиг.2). Действующее значение первой гармоники двухступенчатой вольтодобавки 
= 
Ud
e
= 
F(В)e
(3) где п фаза вольтодобавки, имеющая два значения 0 и 
радиан. Фазное напряжение нагрузки
= 
/K11+
(4) где K11= 
коэффициент трансформации главного трансформатора 3. На основании выражений (3) и (4) получают
= 
+ 
e
или U2=U
+ 
F(В)e
(5) При п 0 стабилизатор работает в режиме вольтодобавки, а при п в режиме вольтовычета, формируя выходное напряжение без сдвига первой гармоники. Выполнение системы 14 управления инвертором 13 и системы 23 управления непосредственным преобразователем 16 частоты с возможностью регулирования фазы и инвертора и фазы п непосредственного преобразователя в сторону опережения относительно напряжения сети позволяет реализовать способ управления стабилизатором с компенсацией реактивной мощности сети. В этом случае п регулируется внутри полупериода напряжения сети, а п внутри полупериода напряжения высокочастотного звена. Выходное напряжение стабилизатора с учетом выражения (5) и регулируемой по фазе вольтодобавкой
= U
+ 
F(В) e
Наиболее целесообразной областью применения являются промышленные и агропромышленные трансформаторные подстанции мощностью 250-1000 кВА.Формула изобретения
1. СТАБИЛИЗАТОР ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ОДНОФАЗНЫМ ЗВЕНОМ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий главный трехфазный трехобмоточный трансформатор, однофазный понижающий двухобмоточный трансформатор и трехфазно-однофазный преобразователь частоты со звеном постоянного тока, в состав которого входит трехфазный выпрямитель с синхронизированной с сетью системой управления напряжения и однофазный инвертор с системой задания частоты, а также датчик напряжения нагрузки, выход которого через элемент сравнения подключен к управляющему входу системы управления напряжением, при этом первичная обмотка главного трансформатора подключена к сети, его вторичная обмотка включена в цепь нагрузки, а дополнительная вторичная обмотка через трехфазно-однофазный преобразователь частоты со звеном постоянного тока подключена к первичной обмотке однофазного понижающего трансформатора, отличающийся тем, что введены блок синхронизации и повышения частоты и однофазно-трехфазный непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией, в состав которого входят три анодные и три катодные тиристорные группы, каждая из которых выполнена на двух тиристорах, и синхронизированная с сетью система понижения частоты, причем фазные вторичные обмотки главного трансформатора включены между трехфазной нагрузкой и трехфазным выходом непосредственного преобразователя частоты, однофазный вход которого подключен к вторичной обмотке однофазного понижающего трансформатора, выход блока синхронизации и повышения частоты подключен к синхронизирующему входу системы задания частоты однофазного инвертора, вход блока синхронизации и повышения частоты подключен к дополнительной вторичной обмотке главного трансформатора, к которой также подключен синхронизирующий вход системы понижения частоты непосредственного преобразователя частоты, управляющий вход которой подключен к выходу элемента сравнения. 2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что выход датчика напряжения нагрузки через элемент сравнения подключен к управляющему входу системы задания частоты инвертора, которая так же, как и система понижения частоты непосредственного преобразователя частоты выполнена с возможностью плавного регулирования фазы управляющих импульсов от 0 до рад в сторону опережения относительно напряжения сети.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2www.findpatent.ru
