Главная \ Энергосберегающие мероприятия \ Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения

Качество электроэнергии, в частности, провалы напряжения, оказывают значительное негативное влияние на промышленное производство.  Это верно и для всех потребителей как для промышленных так и бытовых.  Есть несколько различных решений для регулирования напряжения в том числе : серво-стабилизаторы, CVT, Ферро резонансные регуляторы, тиристорные регуляторы переменного тока, РПН и совсем недавно, электронные регуляторы.  Рассмотрим коммерчески доступные технологии, и сравним технические характеристики различных решений для промышленного и коммерческого использования.  Важные моменты сравнения включают скорость реакции, типы неисправностей, надежность, стоимость и эффективность промышленных стабилизаторов напряжения.

Вопросы качества электроэнергии на промышленных предприятиях.

В промышленных предприятиях чтобы выжить в глобальной конкурентной среде, поддержание высокого уровня производительности становится критическим фактором.  Важно, чтобы производственные процессы протекали по существу непрерывно. Проблемыстабилизатор напряжения качества электроэнергии, ставящие под угрозу промышленное производство включают броски напряжения или скачки напряжения, перебои в электроснабжении, гармоники и т.д.  При отключениях, питание традиционно осуществляется с помощью резервного источника, генератора или UPS. UPS является довольно дорогим решением, так как использует батареи для хранения энергии, и обычно применяется для поддержки электронных нагрузок, таких как компьютеры и промышленные контроллеры.  Очень редко ИБП используются для поддержки всего промышленного процесса.  В промышленности преобладает использование генераторов для резервного питания. Это в первую очередь потому, что перебои в подаче электроэнергии очень распространены, и генератор может сохранить производство в рабочем состоянии.  Важно отметить, что в районах, где ощущается острый дефицит электроэнергии, перебои в подаче электроэнергии, как правило, планируются заранее. Это позволяет промышленным предприятиям планировать свою работу опираясь на внутренние генераторы.

Рассмотрим решения, которые могут уменьшить восприимчивость промышленных предприятий к проблемам качества электроэнергии. Из многих проблем, перечисленных выше, потенциально наиболее серьезными и трудными для решения, являются провалы напряжения. Скачки напряжения неизбежны при мощных системах, даже в самых технологически продвинутых инженерных сетях. Они главным образом вызваны сбоями в системе, при этом линии замыкания на землю являются наиболее частыми местами проблем. На самом деле, одним из наиболее перспективных решений, которые сейчас активно применяется, является использование статических автоматических переключателей, при этом должны быть два независимых канала питания, таким образом можно быстро переключаться с поврежденной линии на неповрежденную и сохранить непрерывное производство. Таким образом, можно обрабатывать более 95% всех провалов напряжения.  Статический переключатель это дорогое решение.  В любом случае, важно отметить, что это решение не является эффективным в тех случаях, когда броски и перебои напряжения связаны с острой нехваткой питания (мощности).

Проблемы из-за скачков напряжения. 

Влияние провалов напряжения для промышленных процессов тщательно изучаются, и являются предметом многочисленных докладов коммунальных служб, промышленников и ученых.  Краткосрочные (3-10 циклов) провалы напряжения более часты в промышленно развитых странах, в то время как снижение напряжения, как правило, более распространены в развивающихся странах.  Самая большая проблема, связанная с провалом напряжения это срабатывание чувствительного оборудования, такого как всевозможные приводы.скачки напряжения Срабатывание происходит из-за недостаточного напряжения на контакторах и катушках реле, а также снижение напряжения в шинах постоянного тока в регулирующих скорость вращения электродвигателей, программируемых контроллерах и других электронных компонентах. В дополнение ко всем проблемам с краткосрочными провалами, приходится бороться с долгосрочным пониженным напряжением. Это приводит к тяжелым проблемам заклиниванию вала двигателя, его перегреву и отключению, таким образом работа при неправильной нагрузке может привести к полной остановке процесса производства. В настоящее время используются различные решения для коррекции бросков напряжения и его перебоев.  К ним относятся промышленные стабилизаторы напряжения с подмагничиванием трансформатора, схемы с насыщенным трансформатором, электромеханические стабилизаторы напряжения, феррорезонансные стабилизаторы напряжения, схемы с контроллерами регуляторов фаз, гибридные системы автоматического регулирования напряжения SSAVR и.др.

Трехфазные стабилизаторы напряжения с подмагничиванием трансформатора. стабилизатор напряжения

Этот метод достаточно прост в нем используются хорошо зарекомендовавшие себя тирристорные технологии. Изменение напряжения достигается с помощью использования переключения отводов трансформатора. Этот метод компенсации возможен к применению при 1 цикле изменения напряжения и популярен для средних мощностей (> 3 кВА). Тем не менее, большой диапазон управления требует большого количества тиристоров (до 60 тиристоров для + / - 3% с регулированием +10 / -20% входного диапазона). В результате такое управление становится довольно сложным, когда требуется быстрая реакция. Еще один недостаток этой схемы состоит в её восприимчивости к высоким переходным токам нагрузки.

Трехфазные стабилизаторы с насыщенными трансформаторами. 

Эта схема регулирует выходное напряжение путем изменения входного сопротивления насыщенного трансформатора.  Эта схема проста по своей концепции и имеет хорошую надежность. К недостаткам этого метода относятся медленная реакция до 10 циклов, высокое выходное сопротивление, что дает большие искажения с нелинейными нагрузками, такие как регулируемые приводы, чувствительный к коэффициенту мощности нагрузки.
Эта схема плохо работает при возникновении импульсного тока, например при запуске двигателя, она не подавляет переходные процессы в сети. Коэффициентом мощности для таких схем около 0,95. Преимуществом насыщенного трансформатора, является его надежность, в нем нет движущихся частей. К недостаткам можно отнести его плохой коэффициент мощности, более высокие потери, большие размеры и более высокую стоимость. Типичный насыщенный трансформатор стоит дороже, чем контактор или контроллер.

Электромеханические трехфазные стабилизаторы напряжения.

Электромеханические трансформаторы служат для поддержания регулирования выходного напряжения.  Эта схема может работать с большими пусковыми токами, часто используется в промышленных условиях в связи с высокой возможностью наращивания. С другой стороны, она имеет медленный отклик (30 вольт/с) и не подходит для чувствительного оборудования. Кроме того, она имеет существенные требования к техническому обслуживанию. При подавлении скачков напряжения,  медленная реакция ограничивает ее эффективность.

Феррорезонансные трехфазные стабилизаторы напряжения.

Феррорезонансные трансформатор с нейтрализующими обмотками это "пассивное" устройство, которое широко применяется в кондиционерах. Трансформатор работает в области насыщения потока.  В результате, выходные сигналы имеют не синусоидальную форму особенно с нелинейными нагрузками.  Схемы с такими трансформаторами могут быть чувствительны к емкости контура и отклонению частоты. Кроме того, выходное напряжение может рухнуть в зависимости от нагрузки, например такой как запуск двигателя и высокие пусковые токи. Этот метод позволяет вести подавление скачков напряжения, но не будет подавлять переходные процессы генерируемые внутри предприятия. Обмотка может быть использована, чтобы убрать некоторые высшие гармоники.

Схемы с контроллерами регуляторов фаз.

Эта схема использует тиристоры с LC-фильтры для управления выходным напряжением. Она имеет медленный отклик, высокие искажения особенно с нелинейными нагрузками. Эта схема имеет хорошую линию подавление помех, но не будет подавлять помехи внутри предприятия. Она может обеспечить быструю реакцию (1-2 миллисекунды), синусоидальные напряжения и компактный дизайн. Эта категория регуляторов (стабилизаторов) напряжения потенциально предлагает самую высокую производительность. Тем не менее, большая перегрузочная способность может сделать общую стоимость устройства неприемлемо высоким. Для того чтобы реализовать быструю реакцию и высокую производительность при этом обеспечить более низкую стоимость, применяются гибридные конфигурации с использованием активных и пассивных компонентов.

Гибридные системы автоматического регулирования напряжения SSAVR.

Эти устройства основаны на использовании гибридной конфигурации активных и пассивныхстабилизатор напряжения компонентов для реализации экономически эффективного решения. Активные компоненты допускают перегрузки, возникающие из-за переходных процессов, таких как провалы напряжения из за пуска двигателей.  SSAVR также блокируют шумы, и активно пытаются подавить отклонения напряжения на стороне нагрузки. Эти устройства могут поддерживать выходное напряжение в пределах 1% от номинального, при большом диапазоне изменения входного напряжения. ВрОптимизатор напряжения OPTeLемя отклика может считаться почти мгновенным. Эффективность SSAVR довольно высокая около 97% при полной нагрузке, что значительно выше, чем у конкурирующих решений.

Провалы напряжения вызывают все большую озабоченность руководителей промышленных предприятий в связи с ростом автоматизации. Предотвращение провалов напряжения возможно с применением регуляторов напряжения (стабилизаторов). Электронные стабилизаторы напряжения это наиболее экономически эффективное решение на данный момент, кроме того, они предлагают дополнительные функции, такие как активная фильтрация.