Стабилизаторы в цепи переменного тока

Требования, предъявляемые к стабилизаторам напряжения и, в частности, к допустимому отклонению напряжения электропитания потребителей промышленного и бытового назначения, определяются ГОСТ 13109-97 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения".

По принципу действия стабилизаторы переменного тока можно классифицировать следующим образом:

· ступенчатые корректоры напряжения (стабилизаторы со ступенчатым регулированием);

· феррорезонансные стабилизаторы;

· электромеханические стабилизаторы с электроприводом;

· стабилизаторы с подмагничиванием трансформатора;

· системы с двойным преобразованием энергии;

· высокочастотные транзисторные регуляторы (стабилизаторы с дискретным ВЧ регулированием).

1 Стабилизаторы напряжения со ступенчатым регулированием представляют наиболее широкий класс устройств, обеспечивающих поддержание выходного напряжения с определенной точностью. Принцип стабилизации основан на автоматической коммутации (переключении) секций (обмоток) автотрансформатора (или трансформатора) с помощью силовых ключей (реле, тиристоров, симисторов). В силу ряда достоинств, ступенчатые корректоры напряжения получили наибольшее распространение.

Достоинства:

· быстродействие;

· широкий диапазон входного напряжения;

· возможность работы при холостом ходе;

· отсутствие искажения формы выходного напряжения;

· высокое значение КПД.

Недостатки:

· ступенчатое изменение выходного напряжения, ограничивающее точность стабилизации.

2 Феррорезонансные стабилизаторы напряжения построены на основе использования феррорезонанса в нелинейном контуре трансформатор - конденсатор, который обеспечивает непрерывное регулирование выходного напряжения в определенных пределах изменения нагрузки. В настоящее время находят ограниченное применение из-за ряда недостатков.

Достоинства:

· высокое быстродействие;

· устойчивость к перегрузкам по напряжению и широкий диапазон температур;

· большой ресурс работы.

Недостатки:

· искажение формы входного напряжения;

· недопустимость работы в режимах холостого хода и при перегрузках;

· зависимость выходного напряжения от частоты питающей сети;

· низкое значение КПД.

3. Электромеханические стабилизаторы напряжения представляют собой следящую систему с использованием электродвигателя, автотрансформатора и системы управления двигателем. Такие стабилизаторы позволяют непрерывно и плавно регулировать выходное напряжение без искажения синусоидальной формы.

Достоинства:

· высокая точность регулирования;

· отсутствие помех;

· высокая перегрузочная способность;

· широкий диапазон регулирования.

Недостатки:

· низкое быстродействие;

· ограниченный срок службы при наличии требования по проведению периодических регламентных работ;

· наличие открытого скользящего электрического контакта, ограничивающее среду использования.

4. Стабилизаторы напряжения с подмагничиванием трансформатора основаны на компенсации изменения напряжения сети путем регулирования коэффициента трансформации за счет локального подмагничивания стержней автотрансформаторов со специально выполненным магнитопроводом и системой обмоток. Подмагничивание осуществляется с помощью тиристорного регулятора. Такие стабилизаторы характеризуются высокими перегрузочными способностями, но имеют ограниченный диапазон регулирования и существенный коэффициент искажения синусоидальной формы выходного напряжения по сравнению со ступенчатыми корректорами напряжения.

5. Стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием энергии содержат выпрямитель и транзисторный инвертор с ШИМ управлением, обеспечивающий стабильное синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц. В настоящее время находятся в стадии промышленного освоения.

6. Стабилизаторы напряжения с высокочастотным транзисторным регулированием основаны на использовании быстродействующих силовых транзисторов, коммутируемых с высокой частотой на каждом периоде сетевого напряжения. Являются перспективным направлением в развитии стабилизаторов. В настоящее время находятся на стадии разработок, в промышленном производстве отсутствуют.