Činný výkon se vždy měří ve wattech (W), jalový výkon ve voltampérech reaktivních (VAr) a zdánlivý výkon ve voltampérech (VA). Zařízení, která spotřebovávají elektřinu, mají často aktivní i reaktivní složky zátěže.
Při aktivní zátěži se veškerá spotřebovaná elektrická energie přeměňuje na jiné druhy energie (tepelnou, světelnou atd.). U některých zařízení je tato součást hlavní. Příklady: žárovky, ohřívače, elektrické sporáky, žehličky atd. Pokud je jejich udávaný příkon 1 kW, stačí k jejich napájení stabilizátor napětí o výkonu 1 kVA.
Jalová zátěž se zase dělí na indukční a kapacitní. Příklad: elektronické a domácí spotřebiče, zařízení obsahující elektromotor. Zdánlivý výkon a činný výkon souvisí s koeficientem cos(φ). U zařízení s jalovou složkou zátěže je jejich činná spotřeba často uváděna ve W a cos(φ). Pro výpočet celkového výkonu ve VA je potřeba vydělit činný výkon (W) cos(φ).
Příklad. Pokud vrtačka řekne 600 W a cos(φ) = 0,6, znamená to, že celkový výkon skutečně spotřebovaný nástrojem bude 600/0,6 = 1000 VA. Pokud cos(φ) není zadáno, lze pro hrubý výpočet činný výkon vydělit 0,7. Regulátor napětí je měnič elektrické energie, který umožňuje získat stabilní výstupní napětí, které je ve stanovených mezích s výrazným kolísáním vstupního napětí a zátěžového odporu [1]. Stabilizátor napětí (bez ohledu na níže popsané typy) je určen k ochraně zařízení před nestabilním napájením a výpadky sítě a je nezbytný pro udržení stabilního napětí 220 V v zařízeních – bez ohledu na to, jak se mění vstupní napětí (v tomto případě je pod konstantním ovládání).
Automatický stabilizátor napětí nevyžaduje žádnou lidskou kontrolu, protože automaticky reguluje napětí v případě přepětí [2].
Mezi nevýhody lze poznamenat, že při sepnutí relé dochází k napěťovému rázu (5–15 V). Pro techniku je to nedůležité a bezpečné, ale žárovky změní svůj jas (blikání). Pravda, to neplatí pro zářivky a úsporné zářivky!
Jako u všech moderních stabilizátorů napětí je založen na výkonovém transformátoru a elektronické jednotce. Elektronická jednotka moderního reléového stabilizátoru napětí je poměrně výkonný mikrokontrolér, ve kterém se analyzuje vstupní a výstupní napětí a generují se signály pro ovládání spínačů nebo výkonových relé stabilizátoru.
Při generování řídicího napětí zohledňuje mikrokontrolér dobu odezvy kláves a výkonových relé. To umožňuje přepínání prakticky bez přerušení. Výsledkem je, že tvar napětí na výstupu stabilizátoru relé opakuje tvar na vstupu
Rýže. 1. Stabilizační obvod typu relé
Princip činnosti elektromechanických stabilizátorů napětí je následující: řídicí deska analyzuje vstupní napětí do stabilizátoru, v závislosti na situaci předá signál motoru umístěnému uvnitř toroidní cívky a tento motor rozpohybuje proud sběrným kartáčem. požadovaný počet otáček. To poskytuje vyšší přesnost stabilizace (2–4 %) ve srovnání s reléovými (5–8 %). Rychlost pohybu kartáče je ale omezena schopnostmi motoru – nejčastěji je rychlost přikládání 10–15 V/sec.
Během napěťových rázů 30–40 V mohou být zařízení vystavena na několik sekund nebezpečnému napětí. A také stojí za zmínku, že u zařízení od některých výrobců je samotný motor napájen vstupním napětím, takže když dojde k silnému poklesu napětí, prostě nemá dostatek energie a stabilizátor „zamrzne“. Ale pro osvětlovací zařízení je to optimální volba: ačkoli světlo změní jas během přepětí, bude měkčí a nebude tak silné jako u relé. Rýže. 2. Schéma typu elektromechanické stabilizace
Vzorec tyristorového stabilizátoru střídavého napětí
Rýže. 3. Obvod s oboustrannými spínači na jednom tyristoru
Mnoho ruských společností vyrábí tyristorové stabilizátory napětí. Princip činnosti tyristorových (triakových) stabilizátorů napětí je založen na automatickém spínání sekcí (vinutí) autotransformátoru (nebo transformátoru) pomocí výkonových spínačů – tyristorů. Zařazení tyristorů do obvodu střídavého proudu (primární vinutí transformátoru) umožňuje postavit stabilizátor střídavého napětí s vysokou účinností.
Nevýhodou takového stabilizátoru je, že stabilizace je dosaženo změnou tvaru křivky napětí [4], proto na výstupu takového stabilizátoru není tvar napětí sinusový. Efektivní hodnota napětí stabilizátoru bez napěťového boostu (obr. 3) klesá s rostoucím úhlem regulace. V praxi se obávají špatného přenosu tepla. Vzhledem k elektrické nejistotě koncových stupňů je nutné nucené chlazení tyristorů. Bohužel to způsobuje hluk ventilátoru, nasává se prach a selhávají pracovní klávesy. Největší nevýhodou tohoto typu stabilizátoru napětí je jeho vysoká cena.
Ke stabilizaci střídavého napětí se dále používají ferorezonanční stabilizátory (obr. 4) [3].
Rýže. 4. Obvod ferorezonančního stabilizátoru s kondenzátorem
Princip jejich činnosti je založen na změně indukčnosti cívek s železným jádrem při změně síly jimi procházejícího proudu. Na primární vinutí transformátoru je sériově zapojen kondenzátor C1, který spolu s indukčností primárního vinutí tvoří rezonanční obvod naladěný na frekvenci napájecí sítě (50 Hz). Hodnota kapacity kondenzátoru je určena výkonem transformátoru. Při výkonu 10–60 W se kapacita kondenzátoru volí od 3 do 12 μF.
Ferorezonanční stabilizátory vyššího výkonu se vyrábějí pomocí saturační tlumivky (obr. 5).
Při relativně nízkém síťovém napětí protéká induktorem malý proud a jeho indukčnost je velká. Většina proudu ze sítě protéká kondenzátorem zapojeným paralelně k induktoru a celkový odpor obvodu je kapacitní povahy. Kapacita kompenzuje část indukčního odporu vinutí autotransformátoru, zvyšuje se jím procházející proud a zvyšuje se napětí na výstupu autotransformátoru, což je typické pro případ napěťové rezonance.
Rýže. 5. Obvod ferorezonančního stabilizátoru se saturační tlumivkou
Při zvýšení napětí v síti, při zvýšení proudu procházejícího vinutím induktoru se indukčnost induktoru zmenšuje. Kapacita kondenzátoru je proto zvolena tak, aby v obvodu složeném z induktoru a kondenzátoru nastala proudová rezonance, při které se odpor obvodu stane maximálním a proud tekoucí ze sítě do vinutí autotransformátoru je minimální. . S rostoucím napětím v síti se postupně zvyšuje odpor obvodu, až dojde k rezonanci. Tím je zajištěna stabilizace napětí na vinutí autotransformátoru, když se napětí sítě mění v širokých mezích.
Výhodou ferorezonančních stabilizátorů je jednoduchost a spolehlivost. Nevýhodou je značná závislost výstupního napětí na frekvenci proudu v síti a znatelné zkreslení sinusového průběhu napětí. Stabilizátory vyrobené na induktorech s nasycenými jádry mají velké magnetické svodové pole, které může nebezpečně ovlivnit chod okolních zařízení a případně i člověka.
Stojí za zmínku, že všechny typy stabilizátorů mají stejnou záruční dobu – od 1 do 3 let (v závislosti na výrobci).
Doplňkové funkce stabilizátorů napětí
Kromě hlavní funkce – stabilizace napětí, mohou stabilizátory řešit další problémy.
Minimální sada doplňkových funkcí.
1. Analýza výstupního napětí. K tomu musí být stabilizátor vybaven informačním (digitálním nebo ukazatelovým) displejem, který zobrazuje výstupní napětí. Pokud má stabilizátor funkci analýzy vstupního napětí, bude to pro uživatele další užitečná informace.
2. U velkých jmenovitých hodnot (obvykle od 3000 VA) je v elektronickém zařízení instalována funkce Bypass (pro zpracování signálu, stabilizaci napětí atd.), která umožňuje přepínat vstupní signál přímo na výstup s obcházením všech funkčních bloků [1 ]. To znamená, že je možné zapnout síť s obcházením stabilizátoru napětí. Pokud se napětí vrátilo do normálu nebo v tuto chvíli není potřeba stabilizátor, můžete posunout páku nahoru a napětí obejde stabilizační bloky.
Typy upevňovacích stabilizátorů napětí
Existují dva typy montáže stabilizátorů napětí – podlaha a stěna. Konstrukce na podlahu není vždy vhodná, protože zvláště velké nominální hodnoty zabírají na podlaze poměrně velké plochy a jejich umístění na polici je nebezpečné kvůli značnému zatížení. Při montáži jsou stabilizátory vyrobeny plošší pro pohodlí zákazníků. V zásadě je lze použít i ve verzi na podlahu, ale pak se často ukáže, že informační část displeje je otočená „vzhůru nohama“ směrem k uživateli.
Mnoho modelů stabilizátorů napětí používá tlačítko zpoždění. To se provádí tak, že pokud napětí v síti zmizí nebo se dočasně dostane mimo provozní rozsah, zařízení se během této doby zpoždění před dalším zapnutím dostane do klidové polohy. U mnoha stabilizátorů je tlačítko zpoždění nabízeno v několika rozsazích – 6, 90 a 120 sekund. U moderních modelů je zpoždění automatické. Po zapnutí se na displeji zobrazí čas zapnutí stabilizátoru podle principu odpočítávání.
Připojení stabilizátorů napětí
Byl tedy zakoupen stabilizátor napětí. Je velmi dobré, pokud máte možnost pozvat zkušeného specialistu. Pokud ne, budete muset jednat sami. Nejprve vyberte místo pro instalaci stabilizátoru – mělo by být suché, bezprašné a snadno větratelné. Samotný stabilizátor je nutné pečlivě vybalit a seznámit s jeho vnější strukturou pomocí produktového listu. Pokud byl stabilizátor přepravován při teplotách pod nulou, musí být před připojením udržován při pokojové teplotě po dobu nejméně čtyř hodin. To je způsobeno skutečností, že všechny stabilizátory napětí se obávají tvorby vnitřní kondenzace, takže musíte počkat, dokud zařízení nevyschne.
Před zahájením provozu se ujistěte, že je vypínač v poloze „Vypnuto“ a samotný stabilizátor je připojen k zásuvce s uzemňovacími kontakty (euro zásuvka), jinak musí být stabilizátor uzemněn samostatně (nebo musí existovat připojovací svorka na svorkovnici). Po zapnutí stabilizátoru se na displeji objeví odpočítávání – tím se zapíná zpoždění.
Je tu ještě jeden velmi důležitý bod! Někteří výrobci neuvádějí v technickém listu produktu, jak správně stabilizátor připojit. V tomto případě je lepší kontaktovat výrobce, ale v zásadě se spojení děje takto:
Rýže. 6. Schéma zapojení stabilizátoru přes svorkovnici. Vezměte prosím na vědomí: fáze jsou podél okrajů svorkovnice, blíže ke středu – nuly, uprostřed – zem!
Velmi často jsou indikace pro stabilizátory napětí od mnoha výrobců stejné. Během provozu se na displeji stabilizátoru mohou objevit následující písmena: „H“, „L“, „CH“.
Vzhled písmene „H“ na displeji znamená, že napětí v síti vzrostlo nad provozní rozsah – vypnula přepěťová ochrana, a aby nedošlo k poškození zařízení, stabilizátor vypnul výstupní napětí. Když se vstupní napětí vrátí do provozního rozsahu, na displeji se opět zobrazí hodnota výstupního napětí a stabilizátor se automaticky přepne do provozního režimu.
Vzhled písmene „L“ na displeji znamená, že napětí v síti kleslo pod provozní rozsah – vypnula podpěťová ochrana a aby nedošlo k poškození zařízení, stabilizátor vypnul výstupní napětí. Když se vstupní napětí vrátí do provozního rozsahu, na displeji se opět zobrazí výstupní napětí a stabilizátor se automaticky přepne do provozního režimu.
Vzhled písmen „C-H“ na displeji znamená, že celkový výkon zařízení připojených ke stabilizátoru překročil jmenovitý výkon stabilizátoru – došlo k aktivaci tepelné ochrany. Je nutné snížit zátěž, poté se samotný stabilizátor automaticky přepne do provozního režimu.
Během provozu stabilizátoru je nutné:
– zkontrolujte pouzdro stabilizátoru a k němu připojené vodiče, abyste zjistili poškození (jednou za měsíc);
– odstraňte nečistoty a prach z povrchů těla stabilizátoru kartáčem nebo suchým hadříkem.
Jak vybrat správný stabilizátor napětí pro napájení
Volba výkonu stabilizátoru napětí při nákupu je jedním z nejdůležitějších úkolů a pokud jej vyřešíte správně, zajistíte si dlouhou, tichou životnost.
Chcete-li to provést, nejprve se podívejte, jaký typ vstupního stroje má vaše zařízení ve fázi. To určuje míru povoleného zatížení pro vaši nemovitost (dům). Nemá smysl brát výrazně vyšší výkon. Například existuje automat 25 A. To znamená, že limit výkonu je 25 A x 220 V = 5 500 VA, to znamená, že můžete vzít stabilizátor na 5 000 VA nebo 8 500 VA. Nemá smysl brát víc, navíc existuje možnost, že se vám vstupní stroj vypne, když zapnete výkonný stabilizátor (vysoké startovací proudy stroj „vyklepou“).
Za druhé, vypočítejte celkové zatížení všech zařízení. Rozdělte jej na dvě části – s motory a bez nich. To je nutné pro správné zohlednění rozběhových a jalových proudů (přibližné výkony jsou uvedeny v tabulce 1).
Kolísání napětí v elektrické síti nad nebo pod přípustné normy představuje hrozbu pro elektronická a elektrická zařízení. Pro zamezení poškození zařízení a zajištění jejich nepřetržitého provozu jsou instalovány stabilizátory střídavého napětí – zařízení určená ke stabilizaci napájení při odchylce síťového napětí v určitých mezích.
Funkce stabilizátoru napětí:
- regulace výstupního napětí v širokém rozsahu diskrétním způsobem bez zkreslení tvaru signálu;
- poskytující široký rozsah vstupních napětí (140–260 V);
- vysoký výkon;
- ovládání výstupního napětí pomocí voltmetru zabudovaného v krytu;
- automatické vypnutí zátěže při překročení limitů výstupního napětí a vstupního proudu;
- automatické vypnutí zátěže při překročení přípustného výkonu;
- indikace provozních režimů;
- zachování provozního stavu při krátkodobém přetížení.
Správná volba stabilizátoru závisí na mnoha faktorech. V první řadě je nutné určit typ fázového rozvodu v domě – jednofázové nebo třífázové (na tyto informace se zeptejte elektrikáře).
Podle funkčního zatížení lze stabilizátory rozdělit do tří skupin.
Na základě principu činnosti jsou stabilizátory rozděleny do následujících typů:
1. Elektromechanické (princip činnosti: proudový sběrač se pohybuje po cívce a tím reguluje přívod napětí na výstup stabilizátoru)
- Výhody: vysoká přesnost zařízení (průměrná přesnost 3%), dlouhá životnost díky kvalitě grafitového čepu proudového sběrného systému.
- Nevýhody: pomalá rychlost (10–15 voltů/sec), která není vhodná pro domácí spotřebiče (rychlost neovlivňuje pouze provoz žárovek). Je možné otevřené jiskření (při pohybu kartáče dochází k přerušovanému jiskření); pokud se dovnitř dostane prach, pravděpodobně dojde ke spálení. To může způsobit prasknutí stabilizátoru. Když se kartáč pohybuje, můžete slyšet hučení motoru.
2. Elektronické (relé)
- Výhody: vysoká rychlost odezvy, která je velmi důležitá u zařízení s motorem (čerpadlo, lednička, pračka); trvanlivost; nepřítomnost pohyblivých částí (kartáče se neopotřebovávají jako u elektromechanických) a otevřené jiskření.
- Nevýhody: průměrná přesnost stabilizace nepřesahuje 5%, což je přijatelné pro vybavení domácnosti (podle GOST – až 10%), ale nežádoucí pro přesné lékařské přístroje. Při přepínání rozsahů relé je slyšet cvaknutí.
3. Tyristor / triak
- Výhody: vysoká rychlost odezvy (jako relé), vysoká přesnost (2‒3 %), rovnoměrnost a tichý chod.
- Nevýhody: Při vícenásobném přepětí velmi často selže řídicí deska, po které vyžaduje rekonfiguraci nebo výměnu. Vysoká cena (několikrát vyšší než u reléových stabilizátorů).
V závislosti na velikosti a provedení mohou být stabilizátory namontované na podlahu nebo na stěnu, stejně jako univerzální, s pohodlným informačním displejem, který je dobře viditelný v poloze na stěnu i na podlaze.
Výkon stabilizátoru
Pro správné určení potřebného výkonu stabilizátoru je potřeba zjistit příkon elektrických spotřebičů. Lze to zjistit pomocí klešťového měřiče proudu, který zaznamenává maximální hodnoty proudu. Zařízení se zavěsí na drát, poté se zapnou všechny elektrické spotřebiče a zaznamená se maximální hodnota proudu.
Pokud takové zařízení neexistuje, pak pro určení celkového elektrického zatížení byste měli sečíst spotřebu energie domácích spotřebičů, které budou pracovat přes stabilizátor.
Varování!
Výkon stabilizátoru by neměl být vyšší než výkon elektrického stroje instalovaného v domě. Pokud nainstalujete stabilizátor vyššího výkonu, pak existuje možnost, že při zapnutí výkonného stabilizátoru dojde k vypnutí vstupního jističe (vysoké startovací proudy „vyřadí“ jistič).
V pasu každého zařízení, nástroje nebo štítku na jeho těle je uveden výkon ve wattech (W). Při výpočtu celkového zatížení všech zařízení by měla být rozdělena na dvě části – s motory a bez nich. To musí být provedeno, aby se správně zohlednily startovací a jalové proudy.
Jmenovitý příkon domácích spotřebičů a nářadí
Sečtěte hodnoty uvedené na všech zařízeních (bez motoru) a vydělte výkon uvedený na zařízeních s motory 0,7 (korekční faktor, který zohledňuje reaktivní složku, ke které dochází v důsledku rotujících prvků). Při zapínacích proudech vyžaduje zařízení v okamžiku zapnutí množství energie, které je několikanásobně větší než množství spotřebované k provozu zařízení v normálním režimu.
Startovací proudy spotřebitelů elektřiny
Vyberte si stabilizátor s 15–30% rezervou chodu, abyste v budoucnu nechali rezervu pro připojení dalšího zařízení. Pokud plánujete zapnout elektrické nářadí a vysokotlaká čerpadla přes stabilizátor, musí být jeho výkon zvýšen na 150 %. Svařovací stroj vyžaduje stabilizátor s výkonovou rezervou 300–500 %.
Při výběru věnujte pozornost tomu, zda má stabilizátor napětí ztrátový výkon. Tato informace je uvedena v pasu stabilizátoru. Někteří výrobci mají ztrátu výkonu 50%, což znamená, že je třeba zakoupit stabilizátor s dvojnásobnou rezervou výkonu.
Funkce “Delay” ve stabilizátoru napětí
Mnoho modelů stabilizátorů napětí používá tlačítko zpoždění. Pokud napětí v síti zmizí nebo se dočasně dostane mimo provozní rozsah, pak se zařízení během prodlevy dostane do klidové polohy před dalším zapnutím. Mnoho stabilizátorů nabízí tlačítko zpoždění v několika rozsazích: 6, 90 a 120 sekund.
