Электрические схемы стабилизаторов напряжения: электронных, релейных, электромеханических и инверторных

Опубликовано в Разное
/
8 Дек 2020

Содержание

электронных, релейных, электромеханических и инверторных

Любое электрооборудование проектируется с расчётом на стабильные параметры сетевого напряжения. Это необходимо по двум причинам:

  1. Подключённое к сети устройство должно обеспечивать стабильные параметры тока на выходе в соответствии со своим целевым предназначением;
  2. Электрическая схема оборудования нуждается в защите от аномалий входного тока, которые являются основной причиной сбоев в работе и выходе из строя потребителей электроэнергии вследствие перегорания их токопроводящих контактов и элементов.

Чтобы питающее сетевое напряжение оставалось неизменным, используется специальное устройство – стабилизатор напряжения. Он осуществляет выравнивание характеристик входного тока и обеспечивает отключение потребителей в случае возникновения короткого замыкания или других критических сетевых аномалий.

Виды стабилизаторов напряжения

Принципиальная схема стабилизатора напряжения включает 2 основных элемента, функции которых заключаются в сравнении входных параметров тока с требуемыми и регулировкой выходных характеристик.

При выборе стабилизатора необходимо учитывать его основные параметры, которые должны соответствовать свойствам электросети и особенностям питающихся от неё потребителей.

В список главных характеристик любого стабилизирующего устройства входят:

  • Точность стабилизации;
  • Скорость реакции на изменения параметров входного тока;
  • Эксплуатационная надёжность;
  • Защищённость от помех;
  • Срок эксплуатации;
  • Стоимость.

Существует несколько технических решений, позволяющих обеспечить стабильные параметры тока в сетях электропитания различного назначения. Наиболее широкое применение получили следующие виды стабилизаторов напряжения:

Сервоприводные.

Обеспечивают высокую точность стабилизации и обладают неплохой устойчивостью к сетевым перегрузкам, включая короткое замыкание. Схема стабилизатора напряжения сервоприводного типа имеет существенный недостаток – низкую скорость реакции на изменения характеристик входного тока, вследствие их целесообразно использовать для защиты потребителей, питающихся от сетей, исключающих резкие скачки напряжения на входе.

Релейные. Характеризуются завидным быстродействием, однако не способны обеспечить высокую точность и качество выравнивания выходного напряжения, вследствие чего применяются для защиты электрооборудования малой мощности.

Электронные. Работают по тому же принципу, что и релейные, но вместо коммутационных реле функцию регулировки выходного напряжения выполняют электронные ключи – симисторы или тиристоры. Устройства этого типа отличаются высокой скоростью стабилизации и надёжной защитой от резких скачков входного напряжения. К недостаткам можно отнести сравнительно большую погрешность при выравнивании выходного тока и высокую стоимость.

Электромеханические. Представляют собой разновидность сервоприводных стабилизаторов. В отличии от последних, в оборудовании этого класса вместо графитовых щёток используются ролики, обеспечивающие защиту от перегрева, высокую перегрузочную способность и продолжительный срок службы системы. Главным минусом электромеханического стабилизатора является сравнительно высокая стоимость.

В продаже встречаются гибридные (с двойной релейной схемой), а также инверторные и широтно-импульсные (ШИМ) стабилизаторы. Они обеспечивают высокую скорость выравнивания выходного тока с небольшой погрешностью и могут работать с широким диапазоном входных параметров напряжения. Стабилизаторы с подмагничиванием и дискретным высокочастотным регулированием являются узкоспециализированными, вследствие чего широкого применения на практике не получили.

Сервоприводные стабилизаторы

Схема стабилизатора напряжения сервоприводного типа включает:

  • Блок защиты от перегрузки;
  • Автотрансформатор;
  • Серводвигатель с редуктором;
  • Блок управления

Сервоприводные стабилизаторы напряжения осуществляют выравнивание выходного тока посредством сервопривода, который приводит в движение коммутационные контакты – графитовые щётки.

Перемещение последних в нужную позицию обмотки трансформатора осуществляется плавно без прерывания фазы и искажений синусоиды выходного напряжения. При скачках или проседаниях входного тока в пределах 10 В блок управления выдаёт команду серводвигателю, который двигает коммутационные контакты до достижения требуемых на выходе 220 В.

Схема регулируемого стабилизатора напряжения сервоприводного типа включает подвижные элементы, что снижает его надёжность и долговечность. Кроме того, устройства этого класса поддерживают достаточно узкий диапазон входного напряжения (150-260 В) и допустимой нагрузки (в пределах 250-500 Вт). В то же время, работают они практически бесшумно и обеспечивают погрешность выравнивания параметров тока не более 2-3%.

Стабилизаторы релейного типа

Принцип работы устройств стабилизации релейного типа основан на ступенчатом регулировании напряжения. Осуществляется оно посредством силовых реле, которые выполняют коммутацию секций на вторичной обмотке автотрансформатора после вычисления необходимого числа трансформации контролирующим входные и выходные параметры тока процессором.

К основным достоинствам релейных стабилизаторов относят:

  1. Компактные габариты и небольшой вес;
  2. Широкий диапазон выравнивания;
  3. Возможность применения при температурном режиме -20…+40°C;
  4. Низкую стоимость.

Главные минусы этого оборудования – малая перегрузочная способность и снижение скорости стабилизации при увеличении точности последней.

Электронные стабилизаторы напряжения

Электронные устройства стабилизации работают по принципу ступенчатого регулирования напряжения посредством автоматической коммутации участков вторичной обмотки трансформатора, которая осуществляется силовыми электронными ключами, управляемыми процессорным блоком.

Отсутствие открытой коммутации исключает возникновение искр и окисление токопроводящих контактов схемы стабилизатора при избыточном токе на входе. Кроме того, оборудование этого класса обеспечивает малую инерционность срабатывания, отличается высокой конструктивной надёжностью и полностью бесшумной работой.

Можно собрать электронный стабилизатор напряжения 220В своими руками. Стоимость такое устройство будет иметь гораздо меньшую, чем произведённое на заводе, обеспечивая простоту в обслуживании. Основным недостатком самодельных решений является их низкая надёжность.

Инверторные стабилизирующие устройства

Всё более популярными становятся устройства стабилизации, работающие по принципу двойного преобразования напряжения. Они не имеют подвижных элементов и обеспечивают куда более высокое качество выравнивания тока, чем классические сервоприводные, релейные и электронные.

Схема инверторного стабилизатора напряжения 220В включает:

  • Входной частотный фильтр;
  • Выпрямитель напряжения;
  • Корректор коэффициента мощности;
  • Накопительный конденсатор;
  • Преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор) с требуемыми на выходе устройства характеристиками.
  • Микроконтроллер.

Входной ток проходит частотную фильтрацию, после чего выпрямитель превращает его в постоянный с правильной синусоидой.

В результате значительно возрастает коэффициент мощности. Постоянное напряжение заряжает конденсаторы, с которых ток поступает на инвертор, где выравниваются его частота и напряжение до требуемых 50 Гц и 220 В соответственно.

Инверторные устройства стабилизации обеспечивают КПД выше 90% и практически нулевую инерционность, поддерживая широкий спектр входных параметров тока.

Схема подключения стабилизатора напряжения не представляет особой сложности. Очень важно при этом грамотно выбрать сечение кабеля:

  • Чем выше мощность устройства, тем большей должна быть площадь сечения;
  • При низком уровне входного напряжения сила тока будет большой, поэтому для сетей с преобладающими проседаниями напряжения следует выбирать сечение кабеля с запасом.

И главное: при подключении стабилизатора любого типа требуется неукоснительно соблюдать правила электробезопасности и рекомендации производителя, указанные в паспорте устройства.

Подключение стабилизатора напряжения для дома: виды и схемы

Все товары производятся согласно ГОСТ. Это касается и предоставляемых услуг. Подачу напряжения потребителю можно назвать услугой и товаром, так как человек все же покупает электроэнергию. Так вот вернувшись опять к тому же ГОСТ, подаваемое напряжение 220 В может иметь диапазон расхождений ±10% от существующей нормы. То есть, если в розетке вместо напряжения 220 вольт будет от 198 В до 242 В, такое значение будет соответствовать нормам стандарта. Однако не все бытовые приборы могут работать на низких или высоких параметрах, что требует установки дополнительного прибора для сглаживания напряжения. Сегодня мы рассмотрим подробную схему подключения в частном доме стабилизатора напряжения, а также узнаем о существующих различиях стабилизирующих приборов.

Общая схема стабилизатора

Современные стабилизаторы представляют сложные устройства с электронной начинкой. Все они различаются принципом работы, но об этом поговорим позже. Чтобы понять, что такое стабилизатор, давайте на рисунке рассмотрим общее устройство узлов. По этому принципу устроены все стабилизирующие устройства.

Схема стабилизатора состоит из трансформатора Т1, установленного на входе устройства. Благодаря работе первичных и вторичных обмоток трансформатора, поступившее из сети напряжение доводится до параметров, необходимых для его стабилизации. Следующий блок РЭ представляет регулирующий элемент. Он регулирует выходное напряжение. И последний блок УЭ является управляющим. Его работа заключается в измерении напряжения нагрузки. Если оно не соответствует действительности, блок подает сигнал корректировки. По принципу этой схемы заключается работа всех стабилизаторов напряжения.

Существующие разновидности стабилизирующих устройств

Потребителю доступны 3 вида стабилизатора напряжения 220, отличающимся своим устройством и принципом работы:

  1. Приборы сервоприводного типа считаются самыми простыми и работают по принципу реостата. Существует катушка с витками провода, по которым передвигается бегунок, подсоединенный к сервоприводу. За счет передвижения бегунка регулируется выходное напряжение. Этот прибор регулировки напряжения 220в для дома является самым дешевым, но ненадежным. Сервопривод считается слабым узлом, подверженным быстрому выходу из строя, а графитовые щетки быстро стираются, что требует их частой замены.
  2. Релейный стабилизатор напряжения считается неплохим выбором по принципу цена/качество. Работа прибора заключается в переключении обмоток трансформатора блоками реле, за счет чего изменяется выходное напряжение. Единственным минусом устройства является залипание контактов реле, но происходит это довольно редко.
  3. Лучшим выбором в свой дом является стабилизатор электронного типа. Он работает по принципу релейного типа, только за переключение обмоток трансформатора здесь отвечают электронные тиристорные ключи. Работа происходит бесшумно, что позволяет устанавливать устройство непосредственно внутри дома. Регулировка напряжения происходит мгновенно. Единственным недостатком является высокая цена изделия.
    Выбирая стабилизатор напряжения 220в, надо руководствоваться его предназначением. Например, для хозяйственных нужд неразумно покупать дорогую электронную модель. Сюда подойдет релейный или сервоприводный прибор. Если необходимо выравнивать напряжения для дома, лучше не экономить и купить надежный электронный стабилизатор.

Различие по клеммным выходам стабилизаторов 220 В

Кто пытался устанавливать стабилизирующее устройство своими руками, заметил, что разные модели отличаются количеством выходов. На этом фото показан вариант с пятью клеммами.

К средней клемме подходит заземляющий провод. Слева расположены входные клеммы для подключения к сети. Буквой «L» обозначена фаза, а «N» – это ноль. Клеммы с правой стороны с соответствующим обозначением предназначены для подключения потребителя.

Существуют модели без заземляющего клеммника. К тому же на корпусе располагается только 3 выхода, как на этом фото.

Посередине подключается рабочий ноль. Он объединяется внутри корпуса перемычками. Слева подключается входная, а справа выходная фаза. То есть, схема подключениz основана на разрыве фазы, а ноль остается общим.

Существуют простейшие модели, имеющие на задней панели разъем в виде розетки. Такие приборы маломощные и предназначены для отдельного потребителя. Например, достаточно вилку холодильника вставить в разъем стабилизатора, а шнур самого прибора подключить к розетке домашней электросети.

Выбираем место установки электроприбора

Прежде чем ставить в доме прибор своими руками, надо правильно определиться с местом его расположения. Маломощную модель, естественно, устанавливают возле самого потребителя. Это может быть стол или любая подставка. Главное, предусмотреть, чтобы стабилизатор надежно стоял, и на него не могла попасть влага, а также прямые солнечные лучи. Мощные устройства устанавливают стационарно на стене, полу или для них делают нишу.

Во время работы трансформатора катушки сильно греются. Для их охлаждения корпус оборудован вентиляционными отверстиями, которые не должны быть закрыты при установке. Особенно это касается ниши.

Пыль и повышенная влажность воздуха негативно влияют на работу электронных компонентов. Важно обратить внимание на наличие в помещении горючих веществ. Они могут выделять взрывоопасные пары, что очень опасно для релейных и сервоприводных моделей. Дело в том, что движущийся по катушке бегунок и работающие контакты реле могут создавать искру, которая вызовет возгорание, например, паров бензина.
Здесь можно сделать один правильный вывод. Нельзя размещать электроприбор в сырых и пыльных подвалах, чердаках и других подобных помещениях. Внутри гаража или в комнате, где существует опасность утечки газа, например, котельная, от монтажа стабилизатора надо отказаться. Оптимально установить стабилизатор напряжения возле распределительного щитка сразу после электросчетчика.

Примеры подключения стабилизатора 220 В по разным схемам

Схемы подключения разных моделей различаются из-за особенностей конструкции электроприбора. Если точнее, то от количества выходных клемм на корпусе изделия. Сейчас мы рассмотрим, как подключить стабилизатор в домашнюю сеть своими руками по разным схемам.

Подключение отдельного потребителя

Если наблюдается незначительный перепад напряжения, неразумно весь дом подключать к дорогостоящему прибору. Достаточно купить маломощную модель и к ней подсоединить чувствительную электронику, например, компьютер, телевизор и др. О таких моделях мы говорили выше. Достаточно с помощью вилки и розетки подключить стабилизатор напряжения к потребителю. Если необходимо одновременно подключить несколько потребителей, то каждый из них надо подсоединять через сетевой фильтр. Он не даст, например, работающему телевизору создавать помехи включенному компьютеру.

Если будет подключаться газовый котел, то схему разумно укомплектовать источником бесперебойного питания. Надо заметить, что газовые котлы нельзя подключать к стабилизаторам с механической регулировкой напряжения из-за образования искры.

Не стоит бессмысленно подключать к стабилизатору все подряд электроприборы. Например, утюг, духовой шкаф и другая бытовая техника, имеющая только нагревательные ТЭНы, на скачки напряжения не реагируют. Запрещено подключать к одной розетке 2 стабилизатора для разных потребителей. Их работа будет мешать друг другу, создавая помехи в сети.

Схема подключения всего дома

При плохом качестве подаваемого напряжения разумно сделать подключение стабилизатора напряжения на весь дом. Пример схемы показан ниже.

Некоторые особенности могут отличаться из-за количества выходных клемм на корпусе. О них мы говорили выше. Но в любом случае стабилизирующий прибор ставят первым после счетчика.

От выходных клемм устройства необходимо в дом протянуть несколько линий для определенных групп потребителей. Например, одна линия пойдет на освещение, вторая – для группы розеток мощной бытовой техники, третья – для групп розеток повседневного пользования. Каждая линия должна иметь защитный автомат УЗО.

Важно предусмотреть, чтобы мощный электроприбор не подключался к одной из розеток, относящихся к группе повседневного пользования. Например, духовой шкаф будет создавать сильные помехи работающему компьютеру. Если по схеме разводки избежать этого нельзя, всю электронику к розеткам подключают через сетевой фильтр.

Примеры схем подключения трехфазной сети к стабилизатору

Вопрос, как установить стабилизирующее устройство в трехфазную сеть не должно вызвать особых затруднений. Принцип подключения тот же, только вместо двух имеется четыре входящих, а также выходящих провода: один ноль и три фазы. Естественно, будет и пятый провод, но он заземляющий. Примерную схему подключения можно увидеть на рисунке ниже.

Как видно, принцип подключения тот же, но кроме установленных в распределительном щите основных пакетных выключателей для линий, на каждый работающий электроприбор ставят отдельный автомат. Такая сложная схема больше подходит для предприятий, где работают трехфазные двигатели.
Для бытового подключения такие схемы используются редко. К тому же трехфазная модель очень дорого стоит, что накладно хозяину дома.

Подключение однофазных моделей к трехфазной сети

Подведение в дом 3 фазы актуально для мощных электрических плит. Хотя неважно, что хозяин будет подключать, рассмотрим сами варианты схем. К трехфазной сети потребуется подключить 3 стабилизатора. Не стоит пугаться, по затратам это все равно выгоднее. Дело в том, что 3 однофазные модели стоят дешевле 1 трехфазной. К тому же здесь кроется еще одна выгода. При выходе из строя одного стабилизатора весь дом не останется без света. К одной из двух оставшихся линий можно подключить освещение и розетки для техники, работающей от напряжения 220 вольт.

Как мы выше рассмотрели, существуют однофазные модели с пятью и тремя выходами. Естественно, схемы их подключения будут отличаться. Сразу надо заметить, что маломощные приборы, рассчитанные на одного потребителя с розеткой на задней панели, для трехфазной сети не подойдут.

Вариант схемы подключения стабилизаторов с пятью выходами можно увидеть на рисунке ниже.

Здесь предполагается использование так называемой схемы «звезда». Заземление идет общее. Входные и выходные ноли объединены каждый в свою группу. Три фазных провода идут на разрыв к каждому устройству и выходят тремя линиями. Каждая линия обязательно имеет свой автомат.

Если же стабилизаторы имеют всего 3 клеммы на корпусе, подключение происходит по другой схеме. Ее можно увидеть ниже на картинке.

Как видно из схемы, ноль от электросчетчика идет общий. Три фазных провода идут на разрыв через каждый стабилизирующий прибор.

Вот, в принципе, мы и рассмотрели все варианты установки в доме стабилизатора напряжения по самым распространенным схемам. Выполняя такие работы самостоятельно надо помнить о расчете мощностей самих стабилизаторов, иначе они просто не выдержат всей домашней нагрузки.

Подключение стабилизатора напряжения

Частой причиной преждевременного выхода бытовых электроприборов из строя, являются перепады напряжения в электрической сети.

Предотвратить эти нежелательные ситуации помогут стабилизаторы напряжения – специальные устройства, дающее возможность защитить от скачков напряжения и помех, бытовое и промышленное оборудование.

Электроника стабилизатора обеспечивает контроль значений входного напряжения и своевременно отключает нагрузку при выходе его за допустимые параметры. Подключение нагрузки производится при возврате значений сети в разрешённые нормы.

Схема подключения стабилизатора напряжения в сеть 220 Вольт.

Подключение стабилизатора напряжения производится при отключенном напряжении сети. Это требование техники безопасности выполняется в обязательном порядке, для чего производится отключение автомата или рубильника, расположенного в распределительном электрощите. В след за этим обязательно проверяется отсутствие напряжения, используя индикатор напряжения.

Подключение стабилизатора происходит, как правило, на вводе в помещение перед нагрузкой. Подключение осуществляется последовательно в разрыв фазного провода. Производители в обязательном порядке наносят обозначение контактов на поверхности корпуса стабилизатора.

Подключение стабилизатора напряжения происходит через несколько контактов:

  • фаза-вход
  • фаза-выход
  • ноль

Фазный провод от вводного автомата подключается к клемме вход на стабилизаторе. Ноль подключаем к нулевой клемме на стабилизаторе и к нулевой шине щита. Провода нагрузки подключаем к клемме выход. Ноль на нагрузку подключаем к нулевому контакту на стабилизаторе или берем с нулевой шины электрощита.

Как выполнить подключение, если на корпусе стабилизатора четыре контакта?

Иногда стабилизаторы напряжения подключаются не через три контакта, а через четыре контакта:

  • фаза-вход
  • ноль-вход
  • фаза-выход
  • ноль-выход

В данном случае стабилизатор напряжения подключается к сети следующим образом: от вводного автомата электрощита подключаем фазный и нулевой провода к клеммам «вход», затем фазный и нулевой провода нагрузки подключаем к клеммам «выход».

После монтажа необходимо ещё раз проверить точность подключения проводов. До первого включения стабилизатора необходимо отключить всю нагрузку от его выхода(отключить освещение и вытащить вилки электроприборов из розеток).

После включения стабилизатора проверьте его работу, стабилизатор должен работать без посторонних шумов, потрескиваний и т.п.

Рекомендуется ежегодно выполнять профилактическую протяжку винтовых и болтовых соединений. Данная мера предотвратит повреждение изоляции и возможность пожара от плохо затянутого или ослабшего контакта.

Многие маломощные стабилизаторы с выходной мощностью менее 1,5 кВт выпускаются в виде готового блока, укомплектованного сетевым шнуром с готовой вилкой на конце. На корпусе стабилизатора уже располагаются одна или несколько розеток для подключения бытовой техники. Таким образом, стабилизатор является промежуточным элементом между электрической сетью и подключенной к нему нагрузкой, обеспечивая защиту от аномальных напряжений.

Схема подключения стабилизатора напряжения в сеть 380 В

В последнее время в загородных домах применяется трехфазная система питания (380 В). Нагрузку при таком подключении стараются равномерно распределить по всем трем фазам.

Защита электроприборов в такой сети осуществляется двумя способами: установкой одного трехфазного стабилизатора или установкой трёх однофазных. Установка трёхфазного стабилизатора оправдана, лишь в случае, если в доме установлены трёхфазные потребители-электродвигатели. Для этих приборов допустимо установка только трехфазных стабилизаторов напряжения. Такие нагрузки в домах применяются очень редко (в большинстве случаев не применяются). Поэтому если у Вас в доме все потребители однофазные (220 В), в этом случае оправданна установка трёх однофазных стабилизаторов.

Данный способ установки имеет ряд преимуществ: во первых, стоимость одного трёхфазного стабилизатора несравнимо больше, чем трёх однофазных, во вторых при выходе из строя одного стабилизатора (или пропадании напряжения по одной фазе) два оставшихся продолжат работать, в то время как трёхфазный стабилизатор полностью обесточит дом.

Где устанавливают стабилизатор напряжения.

Для установки стабилизатора напряжения рекомендуется использовать подсобные помещения: кладовки подсобки тамбуры и т.д. Основным условием при выборе места установки является наличие гарантированной вентиляции стабилизатора.

Схема подключения стабилизаторов напряжения с четырьмя контактами

Материалы, близкие по теме:

Как подключить трехфазный стабилизатор напряжения?

Схемы подключения трехфазного стабилизатора напряжения к сети. Видео инструкция по монтажу.


Нестабильность сетевого напряжения питания характеризует системы электроснабжения многих регионов. Особенно актуальна эта проблема для районов, удаленных от крупных узлов генерации электроэнергии, напряжение в которые поступает по протяженным линиям электропередачи. Применение стабилизатора напряжения (СН) в таких ситуациях является лучшим решением, позволяющим обеспечить допустимые нормы параметров электропитания и обезопасить электрооборудование от скачков напряжения. Для дома вполне хватит устройства мощностью до 15 кВт. Если к объекту подведено три фазы, имеющие напряжение 380 вольт, необходимо подключить аппарат, рассчитанный на 3 фазы. О том, как выполнить подключение трехфазного стабилизатора напряжения для дома, мы расскажем далее. Содержание:

Схемы монтажа

Конструктивно трехфазный стабилизатор, рассчитанный на напряжение 380 вольт, представляет собой три однофазных устройства, каждое из которых стабилизирует однофазное напряжение. Подключение стабилизатора, работающего в трехфазной сети, следует производить строго в соответствии с прилагаемой инструкцией, которую нужно тщательно изучить, прежде чем начинать монтаж. По способу подключения, встречаются два вида устройств. Схема включения этих устройств имеет различия. Трехфазный стабилизатор первого типа содержит три модуля на три клеммы, к которым производится подключение проводов. К этим клеммам следует подключить вход и выход фазного провода, а также нулевой провод, который является общим для ввода питания, трех модулей стабилизации и цепей питания нагрузки. Каждый модуль подключен к однофазной сети. Схема, иллюстрирующая подключение устройства этого типа приведена ниже:

Трехфазный стабилизатор на напряжение 380 вольт второго типа, также содержит в своем составе три однофазных стабилизатора, каждый из которых имеет четыре клеммы для подключения проводов. Кроме входа и выхода фазного провода, к модулям стабилизатора этого типа следует подключить также вход и выход нулевого провода. Таким образом, в этой схеме, нулевой провод ввода питания не связан с нулевым проводом стабилизированной электрической сети. Подключение стабилизатора такого типа показано на схеме ниже. Красным цветом нарисованы провода фазы, синим цветом – нулевые провода.

Также рекомендуем просмотреть видео, на котором предоставлена схема подключения стабилизатора напряжения к сети 380 Вольт:

Общие правила подключения

Трехфазный стабилизатор напряжения необходимо после распаковки подвергнуть внешнему осмотру и проверке на наличие механических и иных повреждений до того, как осуществлять его подключение. Если транспортировка изделия производилась при отрицательной температуре, следует выдержать прибор в помещении, где он будет установлен, необходимое количество времени, чтобы исчезла наледь, а также испарился конденсат на деталях.

Подключение прибора должно выполняться специалистом, обладающим необходимой квалификацией. Если в инструкции изложены требования к персоналу, осуществляющему подключение, их следует соблюсти. Требования, как правило, заключаются в наличии аттестации на определенную группу по электробезопасности. Само подключение трехфазного стабилизатора должно выполняться в строгом соответствии с электрической схемой, прилагающейся к изделию.

Вначале производится установка стабилизатора на место, где он будет функционировать. Аппарат должен устанавливаться в сухом помещении, где он не будет подвержен воздействию токопроводящей пыли. В процессе работы следует обеспечить доступ воздуха к вентиляционным отверстиям в кожухе устройства, для нормального охлаждения электрических элементов, которые содержит схема стабилизатора. Среда в месте, где производится установка стабилизатора, не должна содержать агрессивных веществ, способных разрушить изоляцию и металлические части прибора. Диапазон температуры окружающего воздуха, атмосферное давление и влажность должны соответствовать значениям, указанным в инструкции по эксплуатации. Необходимо помнить о том, что нарушение условий установки и эксплуатации влекут за собой отказ в гарантийном ремонте и обслуживании.

Подключение входных цепей питания, по которым подается сетевое напряжение, должно быть выполнено через переключатель (автоматический выключатель), номинальный ток которого выбирается по току нагрузки, подключенной к стабилизатору. Автоматический выключатель должен обеспечивать защиту от коротких замыканий токовой отсечкой, а также защитой от тока перегрузки, имеющей выдержку времени.

Цепи защитного заземления, выполненного в соответствии с ПУЭ, должны быть подключены к предназначенной для этого клемме. Трехфазный стабилизатор на напряжение 380 вольт, может нормально функционировать только при наличии нулевого провода, то есть, электрическая сеть, подводимая к устройству, должна быть четырехпроводной. Сечение проводников, которыми осуществляется подключение входных цепей, а также стабилизированных выходов, необходимо выбрать по току нагрузки. Для этого можно воспользоваться таблицей из ПУЭ. О том, как рассчитать сечение кабеля по току, мы рассказывали в отдельной статье.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно показаны общие правила монтажа СН:

Вот по такой инструкции производится подключение трехфазного стабилизатора напряжения для дома. Надеемся, предоставленные советы и схемы монтажа помогли вам разобраться в вопросе!

Будет полезно прочитать:

  • Как собрать трехфазный щит учета
  • Устройства защиты от перенапряжения в сети
  • Лучшие стабилизаторы напряжения для дома


Нравится0)Не нравится0)

принцип работы, импульсная модель, универсальный регулируемый прибор

Чтобы эффективно побороть различные помехи в сети, необходимо использовать простые стабилизаторы тока. Современные производители занимаются промышленным изготовлением таких устройств, благодаря чему каждая модель отличается своими функциональными и техническими характеристиками. В бытовой отрасли нет больших требований к стабилизаторам тока, но высококачественное измерительное оборудование всегда нуждается в стабильном напряжении.

Краткое описание

Опытные мастера прекрасно знают, что простейшие ограничители тока представлены в виде обычных резисторов. Такие агрегаты часто называют стабилизаторами, что не является действительностью, так как они не способны убрать все помехи при колебании напряжения на своём входе. Использование резистора в схеме питания того или иного прибора возможно только в том случае, если всё входное напряжение стабилизируется.

В иной ситуации даже мельчайшие скачки напряжения воспринимаются как повышенная нагрузка, что негативно отражается на работе всего устройства. Эффективность работы резистивных ограничителей тока является довольно низкой, так как потребляемая ими энергия рассеивается в виде тепла.

Более высоким уровнем КПД обладают те конструкции, которые изготовлены на базе готовых интегральных микросхем линейных стабилизаторов. Схемы таких устройств отличаются минимальным набором элементов, простотой настройки и отсутствием помех. Чтобы избежать нежелательного перегрева регулирующего элемента, различия между входным и выходным напряжением должны быть минимальными. В противном случае корпус микросхемы будет вынужден рассеивать всю невостребованную энергию, что в несколько раз снижает итоговый показатель КПД.

Наибольшей эффективностью обладают схемы с широтно-импульсной модуляцией. Их производство основано на использовании универсальных микросхем, где присутствует цепь обратной связи и специальные защитные механизмы, благодаря чему существенно возрастает надёжность всего устройства. Использование импульсного трансформатора ведёт к удержанию схемы, что положительно влияет на уровень КПД и продолжительность эксплуатационного срока. Стоит отметить, что такие стабилизаторы мастера часто изготавливают своими руками, используя для этого специальные детали.

Функциональные возможности

Только тот мастер, который хорошо знает принцип работы стабилизатора тока, сможет эффективно применять это устройство в различных сферах. Основная сложность в том, что электросети насыщены различными помехами, которые негативно влияют на работоспособность оборудования и приборов. Чтобы эффективно преодолеть источники отрицательного воздействия, специалисты повсюду применяют стабилизаторы напряжения и тока.

В каждом таком изделии присутствует незаменимый элемент — трансформатор, который обеспечивает стабильную и безотказную работу всей системы. Даже самая элементарная схема обязательно укомплектована универсальным выпрямительным мостом, который соединён с разными резисторами, а также конденсаторами. К главным эксплуатационным характеристикам относятся предельный уровень сопротивления и индивидуальная ёмкость.

Квалифицированные специалисты отмечают, что простой стабилизатор тока функционирует по самой элементарной схеме. Всё дело в том, что электрический ток поступает на основной трансформатор, благодаря чему меняется его предельная частота. На входе она всегда совпадает с этим показателем в электросети, находясь в пределах 50 герц. Только после того, как произошло преобразование тока, предельная частота будет снижена до оптимальной отметки.

Стоит отметить, что в традиционной схеме присутствуют мощные высоковольтные выпрямители, которые помогают определить полярность напряжения. А вот конденсаторы участвуют в качественной стабилизации тока, резисторы устраняют имеющиеся помехи.

Изготовление простого преобразователя для светодиодов

Опытные мастера согласятся, что собрать качественный и долговечный стабилизатор не так уж и сложно. Главная особенность состоит в том, что на блок может быть установлена целая система низковольтных конденсаторов на 20 вольт, а импульсная микросхема может иметь вход до 35 В. Наиболее простой светодиодный стабилизатор, выполненный своими руками — это вариант LM317. Потребуется только правильно рассчитать резистор для используемого светодиода с помощью специализированного онлайн-калькулятора.

Важным фактом остаётся то, что для слаженной работы такого агрегата отлично подходит подручное питание:

  • Стандартный блок на 19 вольт от ноутбука.
  • На 24 В.
  • Более мощный агрегат на 32 вольт от обычного принтера.
  • Либо на 9 или на 12 вольт от какой-либо бытовой электроники.

К основным преимуществам такого преобразователя всегда относят его доступность, минимальное количество элементов, высокую степень надёжности, а также наличие в магазинах. Собирать самостоятельно более сложную схему весьма нерационально. Если мастер не обладает необходимым опытом, тогда импульсный стабилизатор тока лучше купить в готовом виде. При необходимости его всегда можно усовершенствовать.

Продолжительность работы светодиода без потери яркости зависит от режима. Главное достоинство простейших стабилизаторов (драйверов), таких как микросхема-стабилизатор LM317, — их довольно трудно сжечь. Схема подключения LM317 требует всего двух деталей: самой микросхемы, включаемой в режим стабилизации, и резистора. Сам процесс сборки состоит из нескольких основных этапов:

  1. Потребуется купить переменный резистор сопротивлением в 0.5 кОм (имеет три вывода и ручку регулировки). Заказать его можно через интернет или купить в «Радиолюбителе».
  2. Провода припаиваются к среднему выводу, а также к одному из крайних.
  3. С помощью мультиметра, включённого в режиме измерения сопротивления, замеряется сопротивление резистора. Нужно добиться максимального показания в 500 Ом (чтобы светодиод не перегорел при низком сопротивлении резистора).
  4. После внимательной проверки правильности соединений перед подключением собирается цепь.

Для любого устройства можно добиться подачи 10 А (задаётся низкоомным сопротивлением). Для этих целей можно использовать транзистор КТ825 или установить аналог с лучшими техническими характеристиками и системой охлаждения. Максимальная мощность LM317 — 1.5 ампер. Если есть необходимость увеличить ток, то в схему можно добавить полевой или обычный транзистор.

Универсальная регулируемая модель

Многие мастера сталкиваются с необходимостью использования высококачественного стабилизатора, который позволил бы проводить настройки сети в широком диапазоне. Некоторые современные схемы отличаются тем, что в них предусмотрено наличие токозадающего резистора с пониженными характеристиками. Сами специалисты отмечают, что такое устройство позволяет проводить усиление напряжения в другом резисторе. Это состояние принято называть усиленным напряжением ошибки.

Параметры опорного и ошибочного напряжения можно сравнить при помощи опорного усилителя, благодаря этому мастер осуществляет настройку состояния полевого транзистора. Стоит отметить, что такая схема требует дополнительного питания, которое обязательно должно поступать к отдельному разъёму. Всё дело в том, что питающее напряжение должно обеспечивать слаженную работу абсолютно всех компонентов используемой схемы. Допустимый уровень не должен быть превышен, так как это чревато преждевременной поломкой оборудования.

Чтобы максимально правильно настроить работу регулируемого стабилизатора тока, необходимо использовать специальный ползунок. Именно подстроечный резистор позволяет мастеру выставить максимальное значение тока. Настройка сети получается более гибкой, так как все параметры можно самостоятельно корректировать в зависимости от интенсивности эксплуатации.

Многофункциональный прибор

Среднюю сложность изготовления имеют драйверы для светодиодов на 220 В. Много времени может занять их настройка, требующая опыта по наладке. Такой драйвер извлечь можно из светодиодных ламп, прожекторов и светильников с неисправной светодиодной цепью. Большинство из них также возможно доработать, узнав модель контроллера преобразователя. Параметры обычно задаются одним или несколькими резисторами.

В datasheet указывается уровень сопротивления, необходимый для получения нужного тока. Если установить регулируемый резистор, то количество Ампер будет настраиваемым (но без превышения указанной номинальной мощности).

Ещё недавно высокой популярностью пользовался универсальный модуль XL4015. По своим характеристикам он подходит для подключения светодиодов с высокой мощностью (до 100 Ватт). Стандартный вариант его корпуса припаян к плате, выполняющей функции радиатора. Чтобы улучшить охлаждение XL4015, схема должна быть доработана с установкой радиатора на коробку устройства.

Многие пользователи просто ставят его сверху, однако, эффективность такой установки довольно низкая. Систему охлаждения желательно располагать внизу платы, напротив пайки микросхемы. Для оптимального качества её можно отпаять и установить на полноценный радиатор, используя термопасту. Провода потребуется удлинить. Дополнительное охлаждение можно монтировать и для диодов, что значительно повысит эффективность работы всей схемы.

Среди драйверов наиболее универсальным считается регулируемый. Обязательно устанавливается переменный резистор, который задаёт количество ампер. Эти характеристики обычно указываются в следующих документах:

  • В сопроводительной документации к микросхеме.
  • В datasheet.
  • В стандартной схеме включения.

Без добавочного охлаждения микросхемы такие устройства выдерживают 1—3 А (в соответствии с моделью контроллера широтно-импульсной модуляции). Главный недостаток этих драйверов — чрезмерный нагрев диода и дросселя. Выше 3 А потребуется охлаждение мощного диода и контроллера. Дроссель заменяют более подходящим либо перематывают толстым проводом.

Незаменимое устройство постоянного тока

Даже начинающий мастер знает, что такой агрегат работает по принципу двойного интегрирования. Абсолютно во всех моделях за этот процесс отвечают преобразователи. Универсальные двухканальные транзисторы предназначены для увеличения существующих динамических характеристик. Важно помнить, что для устранения тепловых потерь нужно использовать конденсаторы с большой ёмкостью.

Сделать показатель выпрямления можно только благодаря точному расчёту необходимого значения. Как показывает практика, если при выходном напряжении постоянного тока получается 12 ампер, то предельное значение должно составлять 5 В. Устройство сможет стабильно поддерживать рабочую частоту на отметке 30 Гц. Относительно порогового напряжения — всё зависит от блокировки сигнала, который поступает от трансформатора. Но фронт импульсов не должен превышать 2 МКС.

Только качественное преобразование тока позволяет обеспечить слаженную работу главных транзисторов. В этой схеме допускается использование исключительно полупроводниковых диодов. Если резисторы балластные, то это чревато большими тепловыми потерями. Именно поэтому коэффициент рассевания существенно увеличивается. Мастер может увидеть, что амплитуда колебаний возросла, а процесс индуктивности не произошёл.

Современная схема на базе КРЕН

Такое устройство будет стабильно работать только с элементами LM317 и КР142ЕН12. Это связано с тем, что они выступают в качестве универсальных стабилизаторов напряжения, хорошо справляясь с током до 1.5 А и выходным напряжением до 40 вольт. В классическом тепловом режиме эти элементы способны качественно рассеивать мощность до 10 Ватт. Сами микросхемы отличаются низким собственным потреблением, так как этот показатель составляет всего 8 мА. Главное, что этот показатель остаётся неизменным даже в том случае, если напряжение колеблется.

Отдельного внимания заслуживает микросхема LM317, которая способна удерживать постоянное напряжение на основном резисторе. Этот агрегат с неизменным сопротивлением обеспечивает максимальную стабильность проходящего через него тока, благодаря чему его часто называют токозадающим резистором. Современные стабилизаторы на КРЕН отличаются от своих аналогов относительной простотой, за счёт чего активно эксплуатируются в качестве зарядки для аккумуляторов и для электронной нагрузки.

Что такое стабилизатор напряжения и как он работает? Типы стабилизаторов

Что такое стабилизатор напряжения и зачем он нам? Работа стабилизатора, типы и применение

Введение в стабилизатор:

Внедрение технологии микропроцессорных микросхем и силовых электронных устройств в конструкцию интеллектуальных стабилизаторов напряжения переменного тока (или автоматических регуляторов напряжения (AVR)) привело к -качественное, стабильное электроснабжение при значительных и продолжительных отклонениях сетевого напряжения.

В качестве усовершенствования традиционных стабилизаторов напряжения релейного типа в современных инновационных стабилизаторах используются высокопроизводительные цифровые схемы управления и полупроводниковые схемы управления, которые исключают регулировку потенциометра и позволяют пользователю устанавливать требования к напряжению с помощью клавиатуры, с возможностью запуска и остановки выхода.

Это также привело к тому, что время срабатывания или чувствительность стабилизаторов были очень низкими, обычно менее нескольких миллисекунд, кроме того, это можно регулировать с помощью переменной настройки.В настоящее время стабилизаторы стали оптимизированным решением питания для многих электронных устройств, чувствительных к колебаниям напряжения, и они нашли работу со многими устройствами, такими как станки с ЧПУ, кондиционеры, телевизоры, медицинское оборудование, компьютеры, телекоммуникационное оборудование и т. Д.

Что такое стабилизатор напряжения?

Это электрический прибор, который разработан так, что подает постоянное напряжение на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от изменений входного или входящего напряжения питания.Он защищает оборудование или машину от перенапряжения, пониженного напряжения и других скачков напряжения.

Он также называется автоматический регулятор напряжения (АРН) . Стабилизаторы напряжения предпочтительны для дорогостоящего и драгоценного электрического оборудования, поскольку они защищают его от вредных колебаний низкого / высокого напряжения. Некоторое из этого оборудования — кондиционеры, офсетные печатные машины, лабораторное оборудование, промышленные машины и медицинское оборудование.

Стабилизаторы напряжения регулируют колебания входного напряжения до того, как оно может быть подано на нагрузку (или оборудование, чувствительное к колебаниям напряжения).Выходное напряжение стабилизатора будет оставаться в диапазоне 220 В или 230 В в случае однофазного питания и 380 В или 400 В в случае трехфазного питания в пределах заданного диапазона колебаний входного напряжения. Это регулирование осуществляется с помощью понижающих и повышающих операций, выполняемых внутренней схемой.

Сегодня на рынке доступно огромное количество автоматических регуляторов напряжения. Это могут быть одно- или трехфазные блоки в зависимости от типа применения и необходимой мощности (кВА). Трехфазные стабилизаторы выпускаются в двух версиях: модели со сбалансированной нагрузкой и модели с несбалансированной нагрузкой.

Они доступны в виде отдельных блоков для бытовых приборов или в виде больших стабилизаторов для целых приборов в определенном месте, например, в доме. Кроме того, это могут быть стабилизаторы аналогового или цифрового типа.

К распространенным типам стабилизаторов напряжения относятся стабилизаторы с ручным управлением или с переключением, автоматические стабилизаторы релейного типа, твердотельные или статические стабилизаторы и стабилизаторы с сервоуправлением.В дополнение к функции стабилизации большинство стабилизаторов имеют дополнительные функции, такие как отсечка низкого напряжения на входе / выходе, отсечка высокого напряжения на входе / выходе, отсечка при перегрузке, возможность запуска и остановки выхода, ручной / автоматический запуск, отображение отсечки напряжения, переключение при нулевом напряжении. и др.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения?

Как правило, каждое электрическое оборудование или устройство рассчитано на широкий диапазон входного напряжения. В зависимости от чувствительности рабочий диапазон оборудования ограничен определенными значениями, например, одно оборудование может выдерживать ± 10 процентов номинального напряжения, а другое — ± 5 процентов или меньше.

Колебания напряжения (повышение или понижение величины номинального напряжения) довольно часто встречаются во многих областях, особенно на оконечных линиях. Наиболее частые причины колебаний напряжения — это освещение, неисправности электрооборудования, неисправная проводка и периодическое отключение устройства. Эти колебания приводят к поломке электрического оборудования или приборов.

Результатом длительного перенапряжения

  • Необратимое повреждение оборудования
  • Повреждение изоляции обмоток
  • Нежелательное прерывание нагрузки
  • Повышенные потери в кабелях и сопутствующем оборудовании
  • Снижение срока службы устройства

Длительное падение напряжения приведет к

  • Неисправность оборудования
  • Более длительные периоды работы (как в случае резистивных нагревателей)
  • Снижение производительности оборудования
  • Вытягивание больших токов, которые в дальнейшем приводят к перегреву
  • Ошибки вычислений
  • Пониженная частота вращения двигателей

Таким образом, стабильность и точность напряжения определяют правильную работу оборудования. Таким образом, стабилизаторы напряжения гарантируют, что колебания напряжения на входящем источнике питания не повлияют на нагрузку или электрический прибор.

Как работает стабилизатор напряжения?

Основной принцип работы стабилизатора напряжения для выполнения операций понижения и повышения

В стабилизаторе напряжения коррекция напряжения при повышенном и пониженном напряжении выполняется с помощью двух основных операций, а именно: b oost и понижающих операций . Эти операции могут выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью электронных схем.В условиях пониженного напряжения режим повышения напряжения увеличивает напряжение до номинального уровня, в то время как понижающий режим снижает уровень напряжения во время состояния повышенного напряжения.

Концепция стабилизации включает в себя добавление или вычитание напряжения в сети и из нее. Для выполнения такой задачи в стабилизаторе используется трансформатор, который в различных конфигурациях соединен с переключающими реле. В некоторых стабилизаторах используется трансформатор с отводами на обмотке для обеспечения различных коррекций напряжения, в то время как в сервостабилизаторах используется автотрансформатор для обеспечения широкого диапазона коррекции.

Чтобы понять эту концепцию, давайте рассмотрим простой понижающий трансформатор с номиналом 230 / 12В и его связь с этими операциями приведены ниже.

На рисунке выше показана конфигурация повышения, в которой полярность вторичной обмотки ориентирована таким образом, что ее напряжение добавляется непосредственно к первичному напряжению. Следовательно, в случае пониженного напряжения трансформатор (будь то переключение ответвлений или автотрансформатор) переключается с помощью реле или твердотельных переключателей, так что к входному напряжению добавляются дополнительные вольты.

На приведенном выше рисунке трансформатор подключен в компенсирующей конфигурации, в которой полярность вторичной катушки ориентирована таким образом, что ее напряжение вычитается из первичного напряжения. Схема переключения переключает соединение с нагрузкой в ​​эту конфигурацию во время состояния перенапряжения.

На рисунке выше показан двухступенчатый стабилизатор напряжения, в котором используются два реле для обеспечения постоянного переменного тока на нагрузку во время перенапряжения и в условиях напряжения. Путем переключения реле могут выполняться операции понижения и повышения напряжения для двух конкретных колебаний напряжения (одно находится под напряжением, например, 195 В, а другое — при повышенном напряжении, например, 245 В).

В случае стабилизаторов ответвительного трансформаторного типа, различные ответвления переключаются в зависимости от требуемой величины повышающего или понижающего напряжения. Но, в случае стабилизаторов типа автотрансформатора, двигатели (серводвигатель) используются вместе со скользящим контактом для получения повышающего или понижающего напряжения от автотрансформатора, поскольку он содержит только одну обмотку.

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения стали неотъемлемой частью многих бытовых электроприборов, промышленных и коммерческих систем. Раньше использовались ручные или переключаемые стабилизаторы напряжения для повышения или понижения входящего напряжения, чтобы обеспечить выходное напряжение в желаемом диапазоне. В таких стабилизаторах используются электромеханические реле в качестве переключающих устройств.

Позже, дополнительная электронная схема автоматизирует процесс стабилизации, и на свет появились автоматические регуляторы напряжения переключателей ответвлений. Другой популярный тип стабилизатора напряжения — сервостабилизатор, в котором коррекция напряжения осуществляется непрерывно без какого-либо переключателя.Обсудим три основных типа стабилизаторов напряжения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа

В стабилизаторах напряжения этого типа регулирование напряжения осуществляется переключением реле таким образом, чтобы одно из нескольких ответвлений трансформатора подключалось к нагрузке (как описано выше) независимо от того, он предназначен для работы в режиме наддува или противодействия. На рисунке ниже показана внутренняя схема стабилизатора релейного типа.

Он имеет электронную схему и набор реле, помимо трансформатора (который может быть тороидальным или трансформатором с железным сердечником с выводами на его вторичной обмотке).Электронная схема состоит из схемы выпрямителя, операционного усилителя, микроконтроллера и других крошечных компонентов.

Электронная схема сравнивает выходное напряжение с эталонным значением, обеспечиваемым встроенным источником эталонного напряжения. Всякий раз, когда напряжение повышается или опускается ниже заданного значения, схема управления переключает соответствующее реле для подключения к выходу требуемого ответвления.

Эти стабилизаторы обычно изменяют напряжение при колебаниях входного напряжения от ± 15 процентов до ± 6 процентов с точностью выходного напряжения от ± 5 до ± 10 процентов.Этот тип стабилизаторов наиболее часто используется для низкоуровневых устройств в жилых, коммерческих и промышленных помещениях, поскольку они имеют небольшой вес и низкую стоимость. Однако они страдают рядом ограничений, таких как низкая скорость коррекции напряжения, меньшая долговечность, меньшая надежность, прерывание цепи питания во время регулирования и неспособность выдерживать высокие скачки напряжения.

Стабилизаторы напряжения с сервоуправлением

Их называют просто сервостабилизаторами (работа с сервомеханизмом, который также известен как отрицательная обратная связь), и название предполагает, что он использует серводвигатель для коррекции напряжения.Они в основном используются для обеспечения высокой точности выходного напряжения, обычно ± 1% при изменении входного напряжения до ± 50%. На рисунке ниже показана внутренняя схема сервостабилизатора, который включает в себя серводвигатель, автотрансформатор, повышающий трансформатор, драйвер двигателя и схему управления в качестве основных компонентов.

В этом стабилизаторе один конец первичной обмотки понижающего вольтодобавочного трансформатора подключен к фиксированному отводу автотрансформатора, а другой конец подключен к подвижному рычагу, который управляется серводвигателем. Вторичная обмотка понижающего повышающего трансформатора соединена последовательно с входящим источником питания, который представляет собой не что иное, как выход стабилизатора.

Электронная схема управления определяет падение напряжения и повышение напряжения путем сравнения входа со встроенным источником опорного напряжения. Когда схема обнаруживает ошибку, она запускает двигатель, который, в свою очередь, перемещает рычаг автотрансформатора. Он может питать первичную обмотку повышающего трансформатора, так что напряжение на вторичной обмотке должно быть желаемым выходным напряжением.Большинство сервостабилизаторов используют встроенный микроконтроллер или процессор для схемы управления для достижения интеллектуального управления.

Эти стабилизаторы могут быть однофазными, трехфазными симметричными или трехфазными несимметричными. В однофазном исполнении серводвигатель, соединенный с регулируемым трансформатором, обеспечивает коррекцию напряжения. В случае трехфазного симметричного типа серводвигатель соединен с тремя автотрансформаторами, так что стабилизированный выход обеспечивается во время колебаний путем регулировки выхода трансформаторов. В несбалансированном типе сервостабилизаторов три независимых серводвигателя соединены с тремя автотрансформаторами и имеют три отдельные цепи управления.

Сервостабилизаторы имеют ряд преимуществ по сравнению со стабилизаторами релейного типа. Некоторые из них — более высокая скорость коррекции, высокая точность стабилизированного выхода, способность выдерживать броски тока и высокая надежность. Однако они требуют периодического обслуживания из-за наличия двигателей.

Стабилизаторы статического напряжения

Как следует из названия, стабилизатор статического напряжения не имеет движущихся частей в качестве механизма серводвигателя в случае сервостабилизаторов.Он использует схему силового электронного преобразователя для стабилизации напряжения, а не вариацию в случае обычных стабилизаторов. С помощью этих стабилизаторов можно добиться большей точности и отличного регулирования напряжения по сравнению с сервостабилизаторами, и обычно регулирование составляет ± 1 процент.

По сути, он состоит из повышающего трансформатора, преобразователя мощности IGBT (или преобразователя переменного тока в переменный) и микроконтроллера, микропроцессора или контроллера на базе DSP. Преобразователь IGBT с микропроцессорным управлением генерирует соответствующее количество напряжения с помощью метода широтно-импульсной модуляции, и это напряжение подается на первичную обмотку повышающего трансформатора.Преобразователь IGBT вырабатывает напряжение таким образом, что оно может быть синфазным или сдвинутым на 180 градусов по фазе входящего линейного напряжения, чтобы выполнять сложение и вычитание напряжений во время колебаний.

Каждый раз, когда микропроцессор обнаруживает провал напряжения, он посылает импульсы ШИМ на преобразователь IGBT, так что он генерирует напряжение, равное величине отклонения от номинального значения. Этот выход находится в фазе с входящим источником питания и подается на первичную обмотку повышающего трансформатора.Поскольку вторичная обмотка подключена к входящей линии, индуцированное напряжение будет добавлено к входящему источнику питания, и это скорректированное напряжение будет подаваться на нагрузку.

Точно так же повышение напряжения заставляет схему микропроцессора посылать импульсы ШИМ таким образом, что преобразователь выводит напряжение с отклоненной величиной, которое на 180 градусов не совпадает по фазе с входящим напряжением. Это напряжение на вторичной обмотке понижающего вольтодобавочного трансформатора вычитается из входного напряжения, так что выполняется понижающая операция.

Эти стабилизаторы очень популярны по сравнению со стабилизаторами с переключением ответвлений и сервоуправляемыми стабилизаторами из-за большого количества преимуществ, таких как компактный размер, очень быстрая скорость коррекции, отличное регулирование напряжения, отсутствие технического обслуживания из-за отсутствия движущихся частей, высокая эффективность и высокий КПД. надежность.

Разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения

Здесь возникает серьезный, но сбивающий с толку вопрос: в чем именно разница (я) между стабилизатором и регулятором ? Что ж. . Оба выполняют одно и то же действие, которое заключается в стабилизации напряжения, но основное различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения составляет :

Стабилизатор напряжения: Это устройство или схема, которые предназначены для подачи постоянного напряжения на выход без изменений. входящего напряжения.

Регулятор напряжения: Это устройство или схема, которые предназначены для подачи постоянного напряжения на выход без изменения тока нагрузки.

Как выбрать стабилизатор напряжения правильного размера?

Прежде всего, необходимо учесть несколько факторов, прежде чем покупать стабилизатор напряжения для прибора.Эти факторы включают в себя мощность, необходимую для устройства, уровень колебаний напряжения, возникающих в зоне установки, тип устройства, тип стабилизатора, рабочий диапазон стабилизатора (на который стабилизатор подает правильное напряжение), отключение по перенапряжению / пониженному напряжению, тип схема управления, тип монтажа и другие факторы. Здесь мы привели основные шаги, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора для вашего приложения.

  • Проверьте номинальную мощность устройства, которое вы собираетесь использовать со стабилизатором, наблюдая за деталями паспортной таблички (вот образцы: паспортная табличка трансформатора, паспортная табличка MCB, паспортная табличка конденсатора и т. Д.) Или из руководства пользователя продукта.
  • Поскольку стабилизаторы рассчитаны на кВА (как и у трансформатора, рассчитанные на кВА, а не на кВт), также можно рассчитать мощность, просто умножив напряжение прибора на максимальный номинальный ток.
  • Рекомендуется добавить запас прочности к номиналу стабилизатора, обычно 20-25 процентов. Это может быть полезно для будущих планов по добавлению дополнительных устройств к выходу стабилизатора.
  • Если прибор рассчитан в ваттах, учитывайте коэффициент мощности при расчете номинальной мощности стабилизатора в кВА.Напротив, если стабилизаторы рассчитаны в кВт, а не в кВА, умножьте коэффициент мощности на произведение напряжения и тока.

ниже — это живой и решенный пример, что , как выбрать стабилизатор напряжения подходящего размера для вашего электрического прибора (ов)

Предположим, если прибор (кондиционер или холодильник) рассчитан на 1 кВА. Следовательно, безопасный запас в 20 процентов составляет 200 Вт. Прибавив эти ватты к фактическому номиналу, мы получим мощность 1200 ВА. Поэтому для прибора предпочтительнее стабилизатор на 1,2 кВА или 1200 ВА.Для домашних нужд предпочтительны стабилизаторы от 200 ВА до 10 кВА. А для коммерческих и промышленных применений используются одно- и трехфазные стабилизаторы большой мощности.

Надеемся, что представленная информация будет информативной и полезной для читателя. Мы хотим, чтобы читатели выразили свое мнение по этой теме и ответили на этот простой вопрос — какова цель функции связи RS232 / RS485 в современных стабилизаторах напряжения — в разделе комментариев ниже.

Схема защиты от перегрузки сети переменного тока для стабилизаторов напряжения

В этой статье мы обсудим, как сделать дешевую, но эффективную схему защиты от перегрузки переменного тока и перегрузки по току, работающую от сети, с использованием очень обычных дискретных компонентов.

Введение

Я опубликовал в этом блоге несколько схем стабилизатора сетевого напряжения, эти устройства разработаны и предназначены для защиты подключенных устройств на их выходах.

Однако у этого оборудования отсутствует одна защита — защита от перегрузки.

Важность схемы защиты от перегрузки

Конкретный блок стабилизатора может быть рассчитан на работу с максимальным заданным пределом мощности, при превышении которого его влияние может начать ослабевать или стать неэффективным.

Перегрузка стабилизатора напряжения также может привести к нагреву трансформатора и пожару.

Простая схема, показанная ниже, может быть объединена со схемой стабилизатора или любой такой схемой защиты для усиления защитных возможностей устройств.

Как это работает

На схеме показана очень простая и понятная конфигурация, в которой только пара транзисторов и несколько других пассивных частей используются для формирования предполагаемой конструкции.

Сетевой стабилизированный переменный ток поступает с выходов стабилизатора и может переключаться через другой RL1 через его замыкающие контакты.

К одному из проводов подключения к сети переменного тока добавлен последовательный резистор рассчитанного значения.

По мере увеличения нагрузки на выходе сети на этом резисторе начинает возникать пропорциональная величина напряжения.

Сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы напряжения на нем было достаточно, чтобы загорелся подключенный светодиод в ответ на нагрузку, которая может рассматриваться как опасная и превышает максимально допустимый предел.

Когда это происходит, светодиод просто загорается, LDR, расположенный и заключенный перед светодиодом, мгновенно снижает свое сопротивление в ответ на освещение, генерируемое LDR.

Внезапное снижение сопротивления LDR включает T1, который, в свою очередь, включает T2 и реле, инициируя эффект фиксации схемы и реле.

Таким образом, нагрузка или устройство на выходе немедленно отключается при обнаружении ситуации перегрузки.

Все действие происходит за доли секунды, не оставляя никаких шансов на какие-либо нежелательные последствия, а вся система защищена включением этой простой схемы защиты от перегрузки сети переменного тока.

Формула для расчета резистора ограничения тока

R1 = 1,5 / I (предполагаемый предел тока),

Например, если I = 15 ампер, то R1 = 1,5 / 15 = 0,1 Ом, и его мощность будет 1,5 x 15 = 22,5 Вт

Список деталей

  • Все резисторы имеют 1/4 Вт 5%, кроме R1 (см. Текст)
  • R4 = 56 Ом
  • R4, R7 = 1K
  • R5 = 10K
  • R6 = 47K
  • P1 = 100K предустановлено
  • Диоды = Все 1N4007
  • T1 = BC547
  • T2 = BC557
  • C2 = 10 мкФ / 25 В
  • LD1 = красный светодиод 20 мА
  • Реле = 12 В / 200 мА 30 ампер

Светодиод / Устройство LDR можно собрать вручную, как показано на следующем примере image

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

электрическая схема | Схемы и примеры

Электрическая цепь , путь для передачи электрического тока. Электрическая цепь включает в себя устройство, которое передает энергию заряженным частицам, составляющим ток, например батарею или генератор; устройства, использующие ток, такие как лампы, электродвигатели или компьютеры; и соединительные провода или линии передачи.Два основных закона, которые математически описывают характеристики электрических цепей, — это закон Ома и правила Кирхгофа.

Принципиальная электрическая схема с выключателем, батареей и лампой.

© Открыть индекс

Подробнее по этой теме

Магнитная керамика: электрические цепи

Хотя керамические ферриты имеют меньшую намагниченность насыщения, чем магнитные металлы, их можно сделать гораздо более резистивными к электричеству. ..

Электрические цепи классифицируются по нескольким признакам. В цепи постоянного тока проходит ток, который течет только в одном направлении. В цепи переменного тока проходит ток, который пульсирует вперед и назад много раз каждую секунду, как и в большинстве домашних цепей. (Для более подробного обсуждения цепей постоянного и переменного тока, см. Электричество: Постоянный электрический ток и электричество: Переменные электрические токи.) Последовательная цепь представляет собой путь, по которому весь ток протекает через каждый компонент.Параллельная цепь состоит из ветвей, так что ток разделяется, и только часть его течет через любую ветвь. Напряжение или разность потенциалов на каждой ветви параллельной цепи одинаковы, но токи могут отличаться. В домашней электрической цепи, например, одно и то же напряжение подается на каждый светильник или прибор, но каждая из этих нагрузок потребляет разное количество тока в зависимости от требований к мощности. Несколько одинаковых батарей, соединенных параллельно, обеспечивают больший ток, чем одна батарея, но напряжение такое же, как и у одной батареи. См. Также интегральная схема; настроенная схема.

  • последовательная цепь

    последовательная цепь.

    Encyclopædia Britannica, Inc.
  • параллельная цепь

    А параллельная цепь.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

Сеть транзисторов, трансформаторов, конденсаторов, соединительных проводов и других электронных компонентов в одном устройстве, таком как радио, также представляет собой электрическую цепь. Такие сложные схемы могут состоять из одной или нескольких ветвей в комбинациях последовательного и последовательно-параллельного расположения.

  • амперметр

    Две схемы, показывающие амперметр, подключенный к простой цепи в двух разных положениях.

    Encyclopædia Britannica, Inc.
  • Схема с вольтметром

    Схема, показывающая вольтметр, подключенный к простой цепи.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

Как работают электрические схемы

Если вы не понимаете, как работают электрические цепи или что люди имеют в виду, тогда они говорят о вольтах и ​​усилителях, надеюсь, я смогу пролить немного света.Я собираюсь сделать этот пост простым введением в электрические схемы для всех, кто не знает, но заинтересован.

Собираюсь сделать сообщение простым и охватить следующее:

  • Основные части электрической цепи (напряжение, ток и сопротивление)
  • Как соотносятся основные части (знаменитый закон Ома)
  • Мощность в электрической цепи
  • Связываем все вместе несколькими примерами

Работа со схемами

Говоря об электрических цепях, следует учитывать три основных параметра — напряжение, ток и сопротивление.

Напряжение — это движущая сила, которая заставляет все работать. Для большинства людей это, вероятно, самая знакомая величина. На изображении ниже показаны различные напряжения.

Ток — это электрический ток в цепи. Например, если вы подключите лампу к розетке, показанной выше, электричество пройдет по проводам и преобразуется в тепло и свет в лампе. Чтобы электричество текло, вам нужна некоторая движущая сила — возврат к напряжению, которое является движущей силой.

Часто, пытаясь объяснить напряжение и ток, используется аналогия с водой. Напряжение эквивалентно давлению воды и току потока воды по трубам.

В любой электрической цепи есть сопротивление протеканию тока. Величина сопротивления зависит от того, что подключено в цепи. Чем больше сопротивление в цепи, тем меньше ток. В цепи лампы сопротивление является правильным значением, чтобы обеспечить ток, достаточный для того, чтобы лампа светилась — если бы сопротивление было меньше, ток был бы больше и сгорел бы лампу, если бы большего тока было бы недостаточно, чтобы заставить лампу свечение.

Если вы можете понять напряжение, ток и сопротивление, вы сможете понять, как работают электрические цепи.

На рисунке ниже показан нагреватель, подключенный к розетке. Также показано схематическое изображение цепи, показывающей управляющее напряжение, ток и сопротивление потоку электричества, создаваемое нагревателем.

Если вам известны значения двух из этих параметров, вы всегда можете работать со значением третьего.Около 1825 года ученый по имени Георг Ом исследовал эту взаимосвязь и придумал то, что известно как закон Ома. В своих экспериментах он обнаружил, что в цепи напряжение, разделенное на ток, всегда равно постоянной величине — сопротивлению:

.

— Закон Ома; R — сопротивление, V — напряжение, I — ток

Единицей измерения напряжения является Вольт (В), тока — Ампера (А), а для сопротивления — Ом (Ом), названного в честь Георга Ома.

В дополнение к форме уравнения, показанной выше, закон Ома также может быть преобразован, чтобы найти напряжение или ток с учетом других параметров:

Если вы все еще со мной, то теперь у вас есть хорошее базовое представление о том, как работают электрические цепи. Чтобы увидеть ситуацию в перспективе, помогут несколько примеров:

Рассмотрим схему нагревателя, показанную выше. Если напряжение розетки 230 В, а сопротивление нагревателя 53 Ом (что типично для нагревателя мощностью 1 кВт).Тогда ток будет 230/53 = 4,4 А (ампер)

В качестве второго примера сопротивление человеческого тела составляет приблизительно 1000 Ом. Если вы случайно войдете в контакт с проводом под напряжением 230 В, ток, протекающий через ваше тело, составит 230/1000 = 0,23 А

    • Безопасность: любой ток в теле, превышающий 0,05 А, может привести к серьезным травмам или смертельному исходу. При типичном сопротивлении корпуса 1000 Ом даже напряжение 50 В может вызвать протекание этого тока.При напряжении около 50 В необходимо принять как можно больше мер, чтобы исключить контакт с токоведущими проводниками.

Кое-что о единицах

В приведенных выше примерах получены токи 4,4 и 0,23 А. При работе с электрическими цепями значения напряжения, тока и сопротивления могут варьироваться от миллионов до небольших долей. Этот диапазон чисел от очень большого до очень маленького может затруднить считывание значений.Для облегчения чтения чисел используются префиксы — два общих префикса — kilo (k) и mili (m):

— килограмм (k) просто означает 1000 (тысяча). Чтобы преобразовать что-то в килограммы, просто разделите на 1000. Например, 132 000 В можно записать как 132 кВ (киловольт) или 43 000 А как 43 кА.

— мили (м) как бы противоположно килограмму; это сеть 1/1000 (одна тысячная). Чтобы преобразовать в мили, просто умножьте на 1000. Например, 0,23 А будет 230 мА (мили-ампер)

Немного по мощности

Прежде чем резюмировать то, через что мы прошли, последнее, о чем стоит поговорить, — это мощность.Причина, по которой у нас есть электрические цепи, заключается в том, чтобы сделать для нас некоторую полезную работу. В лампе это должно обеспечивать свет, в обогревателе — чтобы дать нам тепло, а в электромобиле — чтобы нас водить. Электрические цепи передают энергию от электростанции к подключенному оборудованию, чтобы мы могли получить от них эту полезную работу.

Мощность (P) измеряется в ваттах (Вт), и если вы знаете ток и сопротивление цепи, вы можете рассчитать это (поверьте мне в уравнении):

Итак, мощность в любом элементе оборудования — это текущий квадрат, умноженный на его сопротивление, что на самом деле довольно просто.Если вы хотите поиграть с математикой, вы можете объединить это с законом Ома, чтобы выразить это разными способами:

Пример: рассмотрим пример нагревателя выше — сопротивление составляет 53 Ом, и мы рассчитали ток как 4,4 А. Это дает мощность 4,4 2 x 53 = 1026 Вт (или примерно 1 кВт).

Сводка

Итак, электрические цепи имеют три взаимосвязанные величины — напряжение, ток и сопротивление. Напряжение — это движущая сила, которая перемещает ток по цепи, позволяя подавать мощность на оборудование. Любой элемент оборудования обеспечивает сопротивление, ограничивающее ток в цепи. Между этими тремя параметрами существует простая взаимосвязь, которая называется законом Ома.

Надеюсь, этот пост помог лучше понять электричество и электрические цепи. Если у вас есть какие-либо комментарии, что-либо или предложения по улучшению публикации, просто добавьте ниже.

Электроэнергия | Электрические схемы

Вопрос

Дана следующая схема:

Ток на выходе из батареи равен \ (\ text {1.07} \) \ (\ text {A} \), общая мощность, рассеиваемая в цепи, равна \ (\ text {6.42} \) \ (\ text {W} \), то есть отношение полных сопротивлений двух параллельные сети \ (R_ {P1}: R_ {P2} \) — 1: 2, соотношение \ (R_1: R_2 \) — 3: 5 и \ (R_3 = \ text {7} \ text {Ω} \) .

Определите:

  1. напряжение батареи,
  2. мощность, рассеиваемую в \ (R_ {P1} \) и \ (R_ {P2} \), и
  3. значение каждого резистора и мощность, рассеиваемую в каждый из них.

Шаг 1: Что требуется?

В этом вопросе вам предоставляется различная информация и предлагается определить мощность, рассеиваемую на каждом резисторе и каждой комбинации резисторов.Обратите внимание, что данная информация в основном относится ко всей цепи. Это подсказка, которую вы должны начать с общей схемы и двигаться вниз к более конкретным элементам схемы.

Шаг 2: Расчет напряжения аккумулятора

В первую очередь сосредоточимся на аккумуляторе. Нам дана мощность всей цепи, а также ток, покидающий батарею. Мы знаем, что напряжение на выводах батареи — это напряжение на цепи в целом.

Мы можем использовать соотношение \ (P = VI \) для всей схемы, потому что напряжение такое же, как напряжение на клеммах батареи: \ begin {align *} P & = VI \\ V & = \ гидроразрыв {P} {I} \\ & = \ frac {\ text {6.42}} {\ text {1.07}} \\ & = \ text {6.00} \ text {V} \ end {align *}

Напряжение на батарее равно \ (\ text {6.00} \) \ (\ текст {V} \).

Шаг 3: Мощность, рассеиваемая в \ (R_ {P1} \) и \ (R_ {P2} \)

Помните, что мы работаем от общих деталей схемы вниз к деталям для отдельных элементов, это противоположно тому, как вы лечил эту схему раньше.

Мы можем рассматривать параллельные сети как эквивалентные резисторы, поэтому схема, с которой мы сейчас работаем, будет выглядеть так:

Мы знаем, что ток через два элемента схемы будет одинаковым, потому что это последовательная цепь и что сопротивление всей цепи должно быть: \ (R_T = R_ {P1} + R_ {P2} \).Мы можем определить полное сопротивление по закону Ома для цепи в целом: \ begin {align *} V_ {battery} & = IR_T \\ R_T & = \ frac {V_ {battery}} {I} \\ & = \ frac {\ text {6.00}} {\ text {1.07}} \\ & = \ text {5.61} \ text {Ω} \ end {align *}

Мы знаем, что соотношение между \ (R_ {P1}: R_ {P2} \) равно 1: 2, что означает, что мы знаем: \ begin {align *} R_ {P1} & = \ frac {1} {2} R_ {P2} \ \ \ text {и} \\ R_T & = R_ {P1} + R_ {P2} \\ & = \ frac {1} {2} R_ {P2} + R_ {P2} \\ & = \ frac {3} {2} R_ {P2} \\ (\ text {5. 61}) & = \ frac {3} {2} R_ {P2} \\ R_ {P2} & = \ frac {2} {3} (\ text {5.2 (\ text {3.74}) \\ & = \ text {4.28} \ text {W} \ end {align *}

Шаг 4: Расчет параллельной сети 1

Теперь мы можем приступить к подробным расчетам для первый набор параллельных резисторов.

Мы знаем, что соотношение между \ (R_ {1}: R_ {2} \) составляет 3: 5, что означает, что мы знаем \ (R_ {1} = \ frac {3} {5} R_ {2 } \). Мы также знаем, что полное сопротивление двух параллельных резисторов в этой сети равно \ (\ text {1.87} \) \ (\ text {Ω} \). Мы можем использовать соотношение между значениями двух резисторов, а также формулу для общего сопротивления (\ (\ frac {1} {R_PT} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} \)), чтобы найти значения резисторов: \ begin {align *} \ frac {1} {R_ {P1}} & = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} \\\ frac { 1} {R_ {P1}} & = \ frac {5} {3R_2} + \ frac {1} {R_2} \\\ frac {1} {R_ {P1}} & = \ frac {1} {R_2} (\ frac {5} {3} +1) \\\ frac {1} {R_ {P1}} & = \ frac {1} {R_2} (\ frac {5} {3} + \ frac {3} {3}) \\\ frac {1} {R_ {P1}} & = \ frac {1} {R_2} \ frac {8} {3} \\ R_2 & = R_ {P1} \ frac {8} {3 } \\ & = (\ text {1. 87}) \ frac {8} {3} \\ & = \ text {4.99} \ text {Ω} \ end {align *} Мы также можем вычислить \ (R_ {1} \): \ begin {align *} R_ {1} & = \ frac {3} {5} R_ {2} \\ & = \ frac {3} {5} (\ text {4.99}) \\ & = \ text {2.99} \ text {Ω } \ end {align *}

Чтобы определить мощность, нам нужно рассчитанное нами сопротивление, а также напряжение или ток. Два резистора включены параллельно, поэтому напряжение на них такое же, как и напряжение в параллельной сети. Мы можем использовать закон Ома для определения напряжения в сети параллельных резисторов, так как мы знаем полное сопротивление и ток: \ begin {align *} V & = I R \\ & = (\ text {1.2} {\ text {4.99}} \\ & = \ text {0.80} \ text {W} \ end {align *}

Шаг 5: Расчеты параллельной сети 2

Теперь мы можем приступить к подробным расчетам для второй набор параллельных резисторов.

Нам дан \ (R_3 = \ text {7.00} \ text {Ω} \), и мы знаем \ (R_ {P2} \), поэтому мы можем вычислить \ (R_4 \) из: \ begin {align *} \ frac {1} {R_ {P2}} & = \ frac {1} {R_3} + \ frac {1} {R_4} \\\ frac {1} {\ text {3. 74}} & = \ frac {1} {\ text {7.00}} + \ frac {1} {R_4} \\ R_4 & = \ text {8.03} ​​\ text {Ω} \ end {align *}

Мы можем вычислить напряжение во второй параллельной сети, вычитая напряжение первой параллельной сети от напряжения батареи, \ (V_ {P2} = \ text {6.2} {\ text {8.03}} \\ & = \ text {1.99} \ text {W} \ end {align *}

Цепь переменного тока — напряжение, ток и мощность

В цепи переменного тока — генерируется переменный ток от источника синусоидального напряжения

Напряжение

Токи в цепях с чистыми резистивными, емкостными или индуктивными нагрузками.

Мгновенное напряжение в синусоидальной цепи переменного тока может быть выражено в форме во временной области как

u (t) = U max cos (ω t + θ) (1)

где

u (t) = напряжение в цепи в момент времени t (В)

U max = максимальное напряжение при амплитуде синусоидальной волны (В)

t = время (с)

ω = 2 π f

= угловая частота синусоидальной волны (рад / с)

f = частота (Гц, 1 / с)

θ = фазовый сдвиг синусоидальной волны (рад)

Мгновенное напряжение альтернативно может быть выражено в частотной области (или векторном) как

U = U (jω) = U max e (1а)

, где

U (jω) = U = комплексное напряжение (В)

Вектор — это комплексное число, выраженное в полярной форме, состоящее из величины, равной максимальной амплитуде синусоидального сигнала, и фазы. угол, равный фазовому сдвигу синусоидального сигнала относительно косинусоидального сигнала.

Обратите внимание, что конкретная угловая частота — ω — явно не используется в выражении вектора.

Ток

Мгновенный ток может быть выражен в форме во временной области как

i (t) = I m cos (ω t + θ) (2)

где

i (t) = ток в момент времени t (A)

I max = максимальный ток при амплитуде синусоидальной волны (A)

Токи в цепях с чистые резистивные, емкостные или индуктивные нагрузки показаны на рисунке выше.Ток в «реальной» цепи с резистивной, индуктивной и емкостной нагрузками указан на рисунке ниже.

Мгновенный ток в цепи переменного тока альтернативно может быть выражен в частотной области (или векторной) форме как

I = I (jω) = I max e (2a)

, где

I = I (jω) = комплексный ток (A)

Частота

Обратите внимание, что частота большинства систем переменного тока фиксированная — например, 60 Гц в Северной Америке и 50 Гц в большей части остального мира.

Угловая частота для Северной Америки составляет

ω = 2 π 60

= 377 рад / с

Угловая частота для большей части остального мира составляет

ω = 2 π 50

= 314 рад / с

Активная нагрузка

Напряжение на резистивной нагрузке в системе переменного тока можно выразить как

U = RI (4)

, где

R = сопротивление (Ом)

Для резистивной нагрузки в цепи переменного тока напряжение равно в фазе с током.

Индуктивная нагрузка

Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока может быть выражено как

U = j ω LI (5)

, где

L = индуктивность (Генри)

Для индуктивной нагрузки ток в цепи переменного тока составляет π / 2 (90 o ) фаз после напряжения (или напряжения перед током).

Емкостная нагрузка

Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока может быть выражено как

U = 1 / (j ω C) I (6)

где

C = емкость (фарад)

Для емкостной нагрузки ток в цепи переменного тока опережает напряжение на π / 2 (90 o ) фаза .

В реальной электрической цепи присутствует смесь резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок со сдвигом фазы напряжение / ток в диапазоне — π / 2 <= φ <= π / 2 , как показано на рисунок ниже.

Ток в «реальной» цепи со смесью резистивных, индуктивных и емкостных нагрузок. φ — фазовый угол между током и напряжением.

Импеданс

Закон Ома для сложного переменного тока может быть выражен как

U z = I z Z (7)

, где

U z = падение напряжения на нагрузке (вольт, В)

I z = ток через нагрузку (ампер, А)

Z = импеданс нагрузки (Ом, Ом)

Полное сопротивление в цепи переменного тока можно рассматривать как комплексное сопротивление. Импеданс действует как частотно-зависимый резистор, где сопротивление является функцией частоты синусоидального возбуждения.

Импеданс в серии

Результирующий импеданс для последовательных сопротивлений может быть выражен как

Z = Z 1 + Z 2 (7b)

Сопротивление параллельно

Результирующее полное сопротивление для параллельных сопротивлений может быть выражено как

1 / Z = 1 / Z 1 + 1 / Z 2 (7c)

Полная проводимость

Полная проводимость — это инвертированный импеданс

Y = 1 / Z (8)

, где

Y = полная проводимость (1 / Ом)

RMS или эффективное напряжение

RMS-значение — это эффективное значение синусоидального напряжения или тока.

RMS — среднеквадратичное значение — или эффективное напряжение может быть выражено как

U rms = U eff

= U max / (2) 1/2

= 0,707 U макс (9)

где

U действующее значение = U eff

= действующее напряжение (В)

U макс = максимальное напряжение (амплитуда) источника синусоидального напряжения (В)

RMS — среднеквадратическое значение — или эффективный ток может быть выражен как

I rms = I eff

= I max / (2) 1/2

= 0. 707 I макс. (10)

где

I среднеквадратичное значение = I eff

= действующее значение тока (A)

I max = максимальный ток (амплитуда) источника синусоидального напряжения (A)

Вольтметры и амперметры переменного тока показывают среднеквадратичное значение напряжения или тока — или 0,707 максимальных пиковых значений. Максимальные пиковые значения равны 1.41 раз больше значений вольтметра.

Пример

  • для системы 230 В U среднеквадратичное значение = 230 В и U макс. = 324 В
  • для системы 120 В U среднеквадратичное значение = 120 В и U max = 169 В

Трехфазное напряжение переменного тока — от линии к линии и от линии к нейтрали

В трехфазной системе переменного тока напряжение может подаваться между линиями и нейтралью (фазный потенциал) или между линиями (линейный потенциал). Результирующие напряжения для двух общих систем — европейской системы 400/230 В и североамериканской системы 208/120 В указаны для одного периода на рисунках ниже.

400V / 230V AC

print 400 / 230V Трехфазная диаграмма

  • L1, L2 и L3 — это три фазы, соединяющие потенциалы нейтрали — фазовые потенциалы
  • L1 to L2, L1 to L3 и L2 — L3 — это трехфазные линейные потенциалы — линейные потенциалы
  • L2, L2 и L3 — результирующий потенциал трех фаз в сбалансированной цепи — результирующий потенциал = 0

Величина линейных потенциалов равна 3 1/2 (1.73) величина фазового потенциала.

U действующее значение, линия = 1,73 U действующее значение, фаза (11)

208 В / 120 В перем. мощность, которая выполняет фактическую работу в цепи — может быть рассчитана как

P = U rms I rms cos φ (12)

где

P = активная активная мощность (Вт)

φ = фазовый угол между током и напряжением (рад, градусы)

Cos φ также называется коэффициентом мощности.

Оставить комментарий