Меню

Трехфазные стабилизаторы напряжения обзор

Как правильно выбрать трехфазный стабилизатор напряжения

Какой мощности должен быть?

При выборе трехфазного стабилизатора в первую очередь необходимо определиться с мощностью, которой должен обладать прибор.

Для трехфазных моделей существует следующая градация:

  • до 30 кВт;
  • от 30 до 100 кВт;
  • свыше 100 кВт.

К первой категории относятся стабилизаторы напряжения, мощности которых хватает, чтобы обеспечить население качественным электропитанием на бытовом уровне (ставятся в частных домах, коттеджах) или в небольших организациях.

Стабилизаторы мощностью от 30 до 100 кВт уже предназначены для работы с мощным промышленным оборудованием.

Приборы свыше 100 кВт используются для группы сверхмощных потребителей.

Так как самой распространенной и востребованной является первая категория (до 30 кВт), рассмотрим подбор трехфазного стабилизатора напряжения на ее примере.

Существует два способа, как узнать необходимую мощность:

    Способ № 1 : подбор для одного-двух потребителей на 380В.

В данном случае все достаточно просто — необходимо посмотреть в техническом паспорте мощность каждого прибора, посчитать суммарную мощность и брать стабилизатор на 30% превышающий данное значение (с падением напряжения падает и выдаваемая стабилизатором мощность, поэтому чтобы всегда иметь необходимые заявленные киловатты, нужно брать стабилизатор с запасом мощности).

Способ № 2 : подбор для всего объекта (частного дома или коттеджа).

На каждый объект электриками ставится ограничительный вводной автомат, который, во избежание пожаров, не позволяет одновременно включить электроприборы большей мощности, чем рассчитана электропроводка.

Чаще всего на современный частный дом выделяется 15 — 20 кВт (киловатт) и ставится вводной автомат на 20 или 25А (ампер).

Современные вводные автоматы 20 и 25 ампер для дома

Давайте подсчитаем, какой мощности нужен стабилизатор напряжения в дом с автоматом 20 ампер. Для этого используем формулу:

20 * 220 * 3 = 13200

Получаем 13200 Вт (ватт) или 13,2 кВт (киловатт).

Трехфазные модели стабилизаторов выпускаются на 30, 20, 15, 9, 6 кВа. Понимаем, что на 9 кВА мощности стабилизатора будет не хватать, а вот вариант на 15 кВА теоретически должен подойти. Почему теоретически? Об этом попробуем рассказать в следующем блоке.

15 кВА и 15 кВт — это одно и то же?

Внимательный читатель заметил, что 20амперный вводной автомат рассчитан на суммарную мощность всех потребителей в доме до 13,2 кВт (киловатта), а мощность стабилизаторов указывается в кВА (киловольт-амперах). Из этого возникает вопрос: можно ли приравнять кВт (киловатты) и кВА (киловольт-амперы)?

Чтобы дополнительно не перегружать статью техническими терминами, ответим, что есть 2 варианта ответа:

  • 15 кВА равно 15 кВт — если ни один потребитель в доме не имеет электродвигателя в своей конструкции. К таким электроприборам относятся: лампочки, ноутбук, стационарный компьютер, телевизор и т.д;
  • 15 кВА не равно 15 кВт — если в доме есть потребители с электродвигателем. Это: холодильник, кондиционер, насос, циркулярная пила и т.д.
    В этом случае необходимо перевести кВА в кВт. Для этого умножаем мощность стабилизатора (в нашем случае это 15 кВА) на коэффициент реактивной мощности «0.7»:

15 * 0.7 = 10.5 кВт

Как видим, при наличии указанных потребителей с электродвигателем, получаем стабилизатор напряжения уже не на 15 кВт, а всего на 10,5 кВт. Понятно, что этой мощности будет недостаточно и подойдет стабилизатор только на 20 кВА:

Вот теперь, для нашего вводного автомата в 20 ампер на 13,2 кВт, удалось узнать требуемую мощность трехфазного стабилизатора — 20 кВА, который в реале будет выдавать 14 кВт.

Теперь, зная всю схему подсчетов, можем быстро подсчитать необходимую мощность стабилизатора, если на дом подведена сеть 380 вольт и стоит вводной автомат уже на 25А (ампер):

  • умножаем: 25 * 220 * 3 = 16 500 Вт (или 16,5 кВт);
  • если нету потребителей с электродвигателем (в чем я сильно сомневаюсь), то берем трехфазный стабилизатор на 20 кВА;
  • если же приборы с электромотором есть, то умножаем 20 кВА на 0.7 и получаем только 14 кВт, который будет выдавать трехфазник, и 16,5 кВт которые выделяются вводным автоматом он станет попросту обрезать и уже будет отключаться по перегрузу с нагрузкой в 14 кВт. Чтобы этого избежать, нужно ставить трехфазник на 30 кВА:

Казалось бы, нам нужен стабилизатор на 16.5 кВт, ну максимум на 17 кВт, а 21 кВт это много. Но тут всплывает первый подводный камень — при падении напряжения в сети падает и выдаваемая стабилизатором мощность, которая будет составлять 85% от номинальной, а при очень сильных просадках и все 60%:

При выборе стабилизатора с запасом мощности у нас будет тот самый необходимый запас в 30%, который электрики так рекомендуют закладывать, чтобы избавиться от ситуаций, когда стабилизатор не выдерживает и отключается по перегрузу.

Когда напряжение сильно падает, то ни один стабилизатор не в состоянии выдавать номинальную мощность. А чтобы всегда получать заявленные киловатты, как раз и требуется брать аппарат по мощности на 30% больше, чем необходимо.

Мощность стабилизатора напряжения необходимо подбирать исходя из значения вводного автомата и с запасом по мощности на 30%.

Нужен ли морозостойкий стабилизатор и как сильно падает напряжение?

С мощностью мы определились и теперь нужно понять, будет стабилизатор стоять в отапливаемом помещении или требуется аппарат с возможностью работы при минусовых температурах.

Морозостойкие трехфазники, обычно, имеют ценник выше. Для примера сравним стабилизаторы на 20 кВА:

Энергия СНВТ-20000/3 Hybrid Энергия Hybrid 25000/3
Мощность: 20 кВA (14. 20 кВт) 25 кВA (17. 25 кВт)
Тип: обычный морозостойкий
Рабочий диапазон температуры: -5. +40°С -20. +40°С
Цена: 67 000 руб. 84 450 руб.

Что касается способности справляться с аномальными падениями или с повышенным напряжением (т.е., диапазон входных напряжений), здесь также выгоднее более новые модели.

Для сравнения возьмем всё те же трехфазники на 20 кВА:

Энергия СНВТ-20000/3 Hybrid Энергия Hybrid 25000/3
Мощность: 20 кВA (14. 20 кВт) 20 кВA (14. 20 кВт)
Рабочий диапазон температуры, °С: -5. +40 -20. +40
Входное напряжение линейное (380в): 155. 465в 140. 476в
Входное напряжение фазное (220в): 80. 275в

Как видим, новые улучшенные модели гораздо лучше приспособлены к современным колебаниям в сети и могут работать при минусовой температуре.

Обычные трехфазники имеют широкий диапазон входных напряжений. У морозостойких диапазон уже, но они могут работать в суровых климатических условиях.

Трехфазный или три однофазных?

Все трехфазные стабилизаторы напряжения имеют довольно высокий ценник и чтобы его снизить есть маленький лайфхак.

Дело в том, что у трехфазников есть такая особенность — когда пропадает одна из фаз, то у аппарата срабатывает защита и он отключается, обесточивая весь дом. Чтобы этого избежать и оставить работающими электроприборы на оставшихся двух фазах, лучше поставить три однофазных стабилизатора вместо одного на 380В (по одному на каждую фазу).

Кроме того, три однофазника выходят дешевле, чем один на 3 фазы. Возьмем всё тот же трехфазник на 20 кВА и реальными 14 кВт.

Так как фазы у нас три, то 14 кВт делим на 3 и понимаем, сколько у нас на каждой фазе:

Округляем до пяти и смотрим однофазный на 5 кВт. Не забываем, что 5 кВА в нашем случае не соответствует 5 кВт и выбираем в категории с пометкой: «8 кВА / 5. 8 кВт».

А также, среди тиристорных в категории «7.5 кВА / 5. 7,5 кВт» (у них немножко отличается градация по мощности).

Отсеиваем релейные стабилизаторы (у них ступенчатая регулировка, из-за чего мигают лампы, они для дома не подходят) и останавливаемся на вариантах с плавной регулировкой: электромеханических (1 шт = 21900 руб.) и тиристорных (1 шт = 31050 руб.).

Умножаем цену на три и получаем таблицу:

Энергия Hybrid 25000/3 Энергия Hybrid-8000(U) Энергия Classic 7500
трехфазный однофазные однофазные
гибрид электро-механические тиристорные
1 шт. = 84450 руб. 21900 3 шт. = руб. 31050 3 шт. = руб.

В случае с тремя электромеханическими однофазниками экономия составляет руб, а это уже приятно.

С тиристорными стабилизаторами ситуация другая. Это аппараты более высокого класа со своими преимуществами (бесшумность, еще шире диапазон по низу (до 60 вольт), настенные, с расширенной гарантией до 3 лет) и ценник соответственно повыше.

То же самое можно посчитать и для вводного автомата на 25А (ампер) с 16,5 кВт. Вспоминаем, что на него нужен стаб 30 кВА и реальными 21 кВт. Делим 21 на 3:

Итак, на каждую фазу нужен однофазник на 7 кВт. Смотрим электромеханику мощностью: 10 кВА / 7. 10 кВт(1 шт = 24100 руб.) и тиристоры: 9 кВА / 7. 9 кВт (1 шт = 36500 руб.).

Энергия Hybrid 30000/3 Энергия Hybrid-10000(U) Энергия Classic 9000
трехфазный однофазные однофазные
гибрид электро-механические тиристорные
1 шт. = 98800 руб. 24100 3 шт. = руб. 36500 3 шт. = руб.

В случае с тремя электромеханическими однофазниками экономим уже руб. По тиристорным было написано выше.

У этого способа есть только один минус — трехфазник можно заменить тремя однофазными стабилизаторами только в том случае, если в доме все электроприборы на 220В и нету потребителей на 380В. Если же приборы на 380 вольт есть, то ставить нужно только трехфазник. Иначе потребители на 380В не будут защищены.

Если есть потребители на 380В, то ставим трехфазник. Если электроприборы только на 220В — дешевле будет поставить три однофазных стабилизатора

Выводы

Итак, у нас все-таки получилось подсчитать и выбрать аппарат для самых распространенных вводных автоматов:

  • для 20А — трехфазник на 20 кВА или три однофазных на 8 кВА (5 кВт);
  • для 25А — трехфазник на 30 кВА или три однофазных на 10 кВА (7 кВт);

По этому же принципу можно подобрать трехфазный стабилизатор напряжения под номинал любого другого вводного автомата.

Надеюсь, удалось максимально помочь с подбором стабилизатора. Если Вы узнали для себя что-то новенькое и считаете эту информацию полезной, нажмите ниже на кнопки социальных сетей и сохраните эту статью себе, чтобы не потерять.

Источник



Трехфазный стабилизатор 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.

Устройство и принцип работы

Практикуется два варианта исполнения трехфазных стабилизаторов:

Исполнение 3-х фазных стабилизаторов: единая (1) и модульная (2) конструкции

  1. Единая конструкция, включающая в себя три контура стабилизации, независимых друг от друга.
  2. Три однофазных стабилизатора (одного типа), подключенных «звездой» и размещенных в одной стойке.

Исполнение 3-х фазных стабилизаторов: единая (1) и модульная (2) конструкции

Единые конструкции, как правило, применяются для стабилизации питания маломощных потребителей. В этом случае моноблочная конструкция обойдется дешевле модульных стабилизаторов, не если выйдет из строя один из контуров нормализации напряжения, в ремонт придется сдавать всю установку.

Основное преимущество модульной конструкции заключается в том, что при неисправности одного из блоков стабилизации функция «байпас» включает подачу питание напрямую, минуя проблемный модуль. Это позволяет не прерывать подачу электроэнергии, пока производится ремонт и не требует доставки в мастерскую всей конструкции.

Что касается принципа работы трехфазных стабилизаторов, то он такой же, как у однофазных приборов, которые мы уже рассматривали, в одной из предыдущих публикаций.

Типы трехфазных стабилизаторов напряжения

Классификация приборов, обеспечивающих нормализацию качества электроэнергии, производится в зависимости от их принципа действия и способа управления. На текущий момент применяются следующие виды стабилизаторов:

  • Электронные (тиристорные), устройства данной группы управляются автоматически, то есть отсутствует необходимость настройки пользователем. Широко применяются для защиты бытовых электрических приборов от перекоса фаз, скачков напряжения и т.д.
  • Сервоприводные (электромеханические), трехфазные модели выпускаются под рабочее напряжение 0,4-11,0 кВ, как правило, предназначены для промышленного использования.
  • Релейные, в настоящее время данный вид стабилизаторов вытесняется более современными моделями с электронными ключами.
  • Феррорезонансные.
  • Инверторные.

Кратко опишем особенности перечисленных выше видов.

Релейные

В основу работы приборов данной группы заложен дискретный принцип нормализации электроэнергии. Для этого осуществляется переключение между обмотками блоков трансформаторов, чтобы повысить или понизить уровень выходных напряжений, с целью максимального приближения к номинальным параметрам. Коммутация обмоток осуществляется при помощи силовых реле, за работу которых отвечает электронный блок управления.

Ниже представлено фото релейного однофазного модуля с обозначением основных элементов.

Основные элементы релейного стабилизатора

Основные элементы релейного стабилизатора

Обозначения:

  • А – Электронный блок контроля работы.
  • В – Блок коммутации.
  • С – Стабилизирующий трансформатор.

Тиристорные

В качестве базовой основы данного вида стабилизаторов используется тот же принцип что и у релейных модификаций. Единственное отличие заключается в блоке коммутации, где вместо силовых реле используются электронные ключи – тиристоры или симисторы (сдвоенные тиристоры), что отразилось в названии приборов этого типа.

Устройство стабилизатора Vektor Energy на электронных ключах

Устройство стабилизатора Vektor Energy на электронных ключах

Обозначения:

  • А – Автотрансформатор.
  • В – Электронные ключи (в данной модели используются симисторы).
  • С – Блок управления.

Иногда тиристорные стабилизаторы называют электронными, что тоже считается правильным, поскольку тиристоры, по сути, являются электронными ключами.

Электромеханические

Основным элементом данной конструкции является автотрансформатор, снабженный подвижным токосъемником. За счет перемещения последнего производится плавное управление коэффициентом трансформации, что позволяет корректировать линейное напряжение в однофазных и трехфазных сетях, обеспечивая высокую точность стабилизации.

В ранних моделях данного вида управление выходным напряжением осуществлялась вручную. Сегодня этот процесс полностью автоматизирован, перемещение токосъемника по обмотке автотрансформатора обеспечивает сервопривод, управляемый электронным контролером. Ниже представлено изображение трехфазного стабилизатора электромеханического типа и основные элементы одного из его модулей.

Особенности конструкции релейного стабилизатора

Особенности конструкции релейного стабилизатора

Обозначения:

  • А – Сервопривод, перемещающий токосъемник.
  • В – Плата управления.
  • С – Токосъемный механизм.
  • D – Автотрансформатор.

Феррорезонансные

Данный вид можно без преувеличения назвать прародителем бытовых нормализаторов напряжения. В нашей стране их широкое применение началось в середине 50-х годов прошлого века, когда ламповые телевизоры и другая бытовая техника стали доступны широким слоям населения.

В основу работы этого прибора заложен феррорезонансный эффект, в ходе которого устанавливается электромагнитное взаимодействие двух дросселей с насыщаемым и не насыщаемым сердечниками. Основные элементы такой конструкции представлены ниже.

Основные элементы феррорезонансного стабилизатора

Основные элементы феррорезонансного стабилизатора

Обозначения:

  • A – Трансформатор.
  • В – Дроссель с насыщаемым сердечником (выходной).
  • С – Дроссель с не насыщаемым сердечником (входной).
  • D – Сглаживающий конденсатор.

Инверторные

Это наиболее современная разработка нормализаторов питания. Принцип работы таких устройств коренным образом отличается от более ранних модификаций. В основу положено двойное преобразование. То есть, на первом этапе входной переменный ток преобразуется в постоянный. На втором этапе производится обратное инвертирование в синусоидальное напряжение с максимальным приближением к номинальным параметрам электрической сети.

Блок схема и устройство инверторного стабилизатора

Блок схема и устройство инверторного стабилизатора

Обозначения:

  • А – Входной фильтр.
  • B – Блок преобразования и коррекции сетевого напряжения.
  • С – Управляющий блок и входящие в него исполнительные элементы.
  • D – Контролер управления электронными ключами.
  • Е – Сглаживающий емкостной фильтр.
  • F – Инверторный преобразователь.

Гибридные приборы

Гибридные типы устройств комбинируют в себе свойства двух стабилизаторов, например, электромеханического и тиристорного. При небольших скачках напряжения нормализация осуществляется при помощи электромеханической составляющей, когда уровень превышает рабочий диапазон, электронные ключи осуществляют перекоммутацию обмоток трансформатора. Благодаря такой комбинации гибридные стабилизаторы позволяют использовать преимущества того или иного способа нормализации напряжения, правда, следует учитывать, что недостатки тоже суммируются.

Преимущества и недостатки

Предлагаем ознакомиться с плюсами и минусами различных типов нормализаторов напряжения, перечисленных выше. Начнем с релейного типа:

  1. Преимущества, к таковым следует отнести: относительно невысокую стоимость и быстродействие (в пределах 20,0 – 40,0 мс).
  2. Недостатки:
  • Не подходит для промышленного применения из-за недостаточной выходной мощности.
  • Большая дискретность и погрешность, последняя может быть на уровне 7,5%.
  • Небольшой уровень перегрузочной устойчивости (около 120%-160%).
  • Применение механических контактов существенно сокращает срок эксплуатации (как правило, не более 5-ти лет).

Теперь рассмотрим особенности моделей, в которых применяются электронные ключи:

  1. Плюсы:
  • Достаточно высокое быстродействие (около 20-ти мс).
  • Большой рабочий ресурс (порядка 10-и – 20-и лет).
  1. Основные минусы: высокая дискретность и низкая устойчивость к перегрузке.

У электромеханических приборов также имеются свои сильные и слабые стороны, к первым можно отнести:

  • Плавное изменение уровня напряжения.
  • Высокая скорость быстродействия и низкая погрешность стабилизации.
  • Перегрузочная устойчивость может составлять 500%-1000%.
  • Широкий диапазон рабочей температуры (от -25°С до 55°С ) и большой эксплуатационный ресурс (30 лет и более).

Что касается недостатков, то у электромеханических моделей их всего два: значительный вес и высокая стоимость.

У феррорезонансных стабилизаторов напряжения самый продолжительный срок эксплуатации (до 50-и лет), небольшой уровень погрешности (порядка 1%) и вполне приемлемая перегрузочная устойчивость (до 300%). Но данному виду присущи специфические недостатки, а именно характерный гул при работе, большой вес и габариты, а также сравнительно высокая стоимость.

Инверторные модели обладают более широким диапазоном входных напряжений, чем у других модификаций нормализаторов. Помимо этого они обеспечивают высокую точность выходного напряжения (погрешность составляет не более 1%) и его плавное регулирование. Инверторные приборы обладают небольшим весом, малыми габаритами и значительным рабочим ресурсом (до 25-и лет эксплуатации). К сожалению, относительно небольшой запас выходной мощности не позволяет использовать такие модели на промышленных предприятиях и объектах.

Что касается гибридных моделей, то их достоинства и недостатки определяются составляющими.

Схемы подключения

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

Типовое подключение 3-х фазного стабилизатора

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

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

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.

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.

Рекомендуем с осторожностью относиться к изделиям неизвестных китайских брендов, низкая цена — единственное их достоинство. При этом, в большинстве своем, они не могут обеспечить стабильное напряжение при приближении к номинальной нагрузке.

Типовые часто задаваемые вопросы от читателей

Как подобрать стабилизатор напряжения для водяного насоса мощностью 1,3 кВт?

Чтобы подобрать наиболее подходящий в вашем случае тип стабилизатора напряжения рекомендую отталкиваться от основных рабочих параметров. Для этого рассмотрите наиболее важные критерии:

Мощность стабилизатора напряжения – дефицит мощности приведет к недееспособности устройства при подключении слишком большой нагрузки, а ее чрезмерный избыток приведет к необоснованным затратам. Поэтому вы должны определиться –к стабилизатору будет подключаться только насос, тогда хватит и 2 кВт мощности. Если вы планируете запитать от него весь дом или группу бытовых приборов, то мощность стабилизатора напряжения выбирается по их суммарной нагрузке.

Диапазон стабилизации – определяет минимальный и максимальный предел напряжения, в рамках которых стабилизатор напряжения может выдавать требуемые 230 В для питания нагрузки. Поэтому предварительно вы должны сориентироваться, до какого предела опускается или выше какого поднимается напряжение в домашней цепи. Оба этих параметра не должны выходить за пределы диапазона стабилизации.

Тип стабилизации – чтобы выбрать из представленных на рынке вариантов также стоит обратиться к параметрам напряжения в домашней цепи. Если отсутствуют значительные скачки, снижение или нарастание напряжения происходит плавно, то можно приобрести более дешевые модели ступенчатых стабилизаторов, к примеру, электронный. Если для вашего района характерны коммутационные переходные процессы, существенная просадка напряжения, то лучше взять бесступенчатый стабилизатор напряжения с двойной трансформацией.

Источник

Читайте также:  Регулятор напряжения avr 450