Основу сучасних стабілізаторів напруги становить автоматичний трансформатор. Управління навантаженням, яка подається на його обмотки з метою нормалізації вихідних параметрів струму, здійснюється релейним, сервопривідного або електронним методом. Останній забезпечує безшумність, малу інерційність і найбільш високу точність стабілізації.
При цьому пристрій майже не потребує обслуговування і здатне служити протягом більше 15 років. В результаті попит на електронні нормалізатори росте не по днях, а по годинах, не дивлячись на раніше високу вартість. Працює стабілізатор напруги електронного типу за принципом, схожим з принципом дії електромеханічних і релейних пристроїв.
Крім автоматичного трансформатора схема такого обладнання включає: • електронну схему управління; • частотні фільтри; • датчики робочих параметрів системи; • електронні силові ключі (сімістори або тиристори).
Тип електронних ключів, які здійснюють перепідключення витків обмоток трансформатора в процесі нормалізації параметрів вихідного струму, визначає категорію пристрої нормалізації напруги і, відповідно, його конструктивні і функціональні особливості. Головні відмінності і споживчі якості Сімістори і тиристори - напівпровідникові прилади, характеристики яких визначаються наявністю в пластині напівпровідника шарів з різними показниками провідності. Принципова відмінність між цими двома видами електронних ключів полягає в тому, що тиристори пропускають струм в одному напрямку, а сімістори роблять це в обидві сторони.
Таким чином, 1 симистор замінює тиристорну пару з підключенням елементів по зустрічно-паралельного принципу. Це означає, що схема сімісторного стабілізатора напруги в плані проектування менш витратна. Крім того, цей тип електронних ключів забезпечує найбільш високі показники швидкодії системи нормалізації мережевих параметрів струму. А це має ключове значення при захисті від аномалій вхідного і вихідного струму потужних і високочутливих споживачів. Так само як і сімісторний обладнання, тиристорний стабілізатор напруги працює під управлінням мікропроцесора. Останній забезпечує високу точність і швидкість порівняння і обробки вхідних і вихідних параметрів струму. При цьому всі перепідключення електронних ключів здійснюються тільки за умови проходження синусоїди вхідного напруги через нульову позначку, що повністю виключає спотворення мережевих параметрів на виході.
Якщо порівнювати тиристорний і сімісторний стабілізатор напруги, ключі останнього мають істотний мінус. Полягає він в малій стійкості до різких сплесків або просідання вхідного струму, наприклад, прііндуктівном характері навантаження. Тому надійність симісторних нормализаторов забезпечує за допомогою додаткових заходів захисту. Принцип роботи, сильні та слабкі сторони тиристорних стабілізаторів
Тиристорний стабілізатор напруги функціонує наступним чином: 1. При зміні вхідного струму фаза затримки (близько 20 мс) використовується для виміру поточних параметрів напруги на вході; 2. Після порівняння реальних і необхідних струмових характеристик процесор дає команду на вирівнювання вихідної напруги; 3. Якщо відхилення вхідного струму не вийшли за допустимі рамки, стабілізатор вирівнює напругу на виході до номінального рівня 220В; 4. При різких надлишкових сплесках струму на вході система захисту пристрою аварійно відключає харчування; 5. При просідання вхідної напруги стабілізатор піднімає його значення на виході настільки, наскільки дозволяє потужність трансформатора.
Однофазний тиристорний стабілізатор напруги регулює вихідну напругу за допомогою перепідключення витків на обмотках додаткового трансформатора. Таким же чином працює і трифазне обладнання, оснащене системою синхронізації фазових блоків. До переваг тиристорних нормализаторов відносять: • безшумність в роботі; • довговічність (1 тиристор забезпечує більш 1 млрд спрацьовувань); • відсутність дугових розрядів при вирівнюванні вихідного струму; • низьке енергоспоживання;
• компактні габарити; • високу швидкодію; • невелику похибку нормалізації (не більше +/- 3% від номінального значення); • широкий діапазон параметрів вхідного струму (в межах 100-300 В).
Недоліки тиристорного обладнання полягають в: • ступінчастою стабілізації вихідної напруги; • необхідності перезавантаження пристрою в разі «підвисання» електронної схеми; • високу вартість.
Тиристорні пристрої стабілізації забезпечують вирівнювання вихідного струму в рамках 214-226 В, що є вельми високим показником. У той же час, вони вимагають надійного захисту від перегріву і струмових перевантажень, що призводить до ускладнення конструкції обладнання.
Сімісторні стабілізатори: основні плюси і мінуси Сімісторний стабілізатор напруги працює за схожим принципом з тиристорним, але має ряд особливостей, які потрібно обов'язково враховувати при виборі нормалізатора для захисту конкретної електромережі. По-перше, один симистор займає площу, достатню для розміщення 4-6 тиристорів. Як наслідок ростуть габарити і вага всього пристрою стабілізації.
По-друге, сімістори нагріваються куди сильніше тиристорних ключів, зокрема, при виникненні пускових струмів, в кілька разів перевищують робочі. Це підвищує ризик виходу з ладу електронних ключів при дефіциті запасу вихідної потужності стабілізатора, який повинен становити як мінімум 25% від номінальної споживаної. По-третє, і трифазний, і однофазний сімісторний стабілізатор напруги в процесі роботи утворює короткочасні сплески і провали навантаження аналогічно з релейними стабілізаторами. Тому чутливі до перешкод і аномалій струму споживачі, підключені до такого нормалізатор, повинні додатково оснащуватися елементами, що дозволяють компенсувати відхилення параметрів напруги, Приміром, варисторами.
По-четверте, сімісторних пристрої стабілізації дуже складні в управлінні, яке реалізується за допомогою певної програмної прошивки контролера. Останній при позаштатних режимах роботи, наприклад, зниження якості охолодження або тривалих надмірних імпульсів на вході може вийти з ладу, так само як і прошивка може в будь-який момент «злетіти». Заміна схеми - заняття не з дешевих, проте головну складність представляє відновлення програми, оскільки виробники рідко поширюють її зміст. До іншим недоліків сімісторного обладнання можна віднести:
• Ступінчастість регулювання параметрів струму на виході, яку можна компенсувати тільки шляхом збільшення числа ступенів (визначається співвідношенням кількості витків обмоток трансформатора до кількості електронних ключів); • Високу вартість; • Складність настоянки і обслуговування; • Трудомісткість і складність ремонту та заміни комплектуючих.
Що стосується переваг, у симісторних нормализаторов їх щонайменше кілька: • Висока швидкодія системи (не більше 10-20 мс, що становить половину або всього одну фазу синусоїди навантаження); • Повна безшумність в роботу; • Довговічність служби; • Високий ККД.
Нарешті, саме сімісторних нормалізатори напруги мають найкращим співвідношенням надійності в роботі і вартості, що і визначає їх стрімко зростаючу популярність на ринку. Додаткові рекомендації по вибору При виборі електронного стабілізатора напруги вкрай важливо враховувати умови, в яких він буде експлуатуватися. Наприклад, тиристорне обладнання не може працювати в приміщеннях з вологістю повітря вище 80%, а сімісторний часто потребує додаткового охолодженні і захисту від струмових аномалій.
У будь-якому випадку полегшити пошук моделі, що задовольняє вимоги щодо захисту конкретної електромережі, дозволить лише уважне вивчення і порівняння характеристик представників обох категорій електронних стабілізаторів.
