Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения (также известный как сетевой кондиционер или кондиционер линии электропередачи ) — это устройство, предназначенное для улучшения качества питания , подаваемого на электрическое нагрузочное оборудование. Термин чаще всего относится к устройству, которое действует одним или несколькими способами для подачи напряжения надлежащего уровня и характеристик, позволяющих нагрузочному оборудованию функционировать должным образом. В некоторых случаях стабилизатор напряжения относится к регулятору напряжения с как минимум одной другой функцией для улучшения качества питания (например, коррекция коэффициента мощности , подавление шума, защита от переходных импульсов и т. д.)

Кондиционеры специально предназначены для сглаживания синусоидальной формы волны переменного тока и поддержания постоянного напряжения при изменяющихся нагрузках.

Типы

Стабилизатор переменного тока — это типичный стабилизатор напряжения, который обеспечивает «чистое» питание переменного тока для чувствительного электрооборудования. Обычно он используется для домашнего или офисного применения и обычно обеспечивает защиту от перенапряжения , а также фильтрацию помех.

Кондиционеры линии электропередач принимают электроэнергию и изменяют ее в зависимости от требований оборудования, к которому они подключены. Атрибуты, которые должны быть кондиционированы, измеряются различными устройствами. Скачки напряжения чаще всего случаются во время гроз или неисправностей в основных линиях электропередач. Сетевой фильтр останавливает поток электроэнергии, поступающий на машину, отключая источник питания.

Дизайн

Высококачественный стабилизатор напряжения спроектирован с внутренними фильтрами для изоляции отдельных розеток или гнезд на стабилизаторе напряжения. ^[1] Это устраняет помехи или «перекрестные помехи» между компонентами. Например, если приложение будет системой домашнего кинотеатра , то рейтинг подавления шума, указанный в технических характеристиках стабилизатора напряжения, будет очень важен. ^{[ необходима цитата ]} Этот рейтинг выражается в децибелах (дБ). Чем выше рейтинг дБ, тем лучше подавление шума.

Активные фильтры мощности (APF) — это фильтры, которые могут выполнять работу по устранению гармоник. Активные фильтры мощности могут использоваться для фильтрации гармоник в энергосистеме , которые значительно ниже частоты переключения фильтра. Активные фильтры мощности используются для фильтрации как высших, так и низших гармоник в энергосистеме . [ ^2]

Основное различие между активными и пассивными фильтрами мощности заключается в том, что APF подавляют гармоники, вводя активную мощность с той же частотой, но с обратной фазой для подавления этой гармоники, тогда как пассивные фильтры мощности используют комбинации резисторов (R), индукторов (L) и конденсаторов (C) и не требуют внешнего источника питания или активных компонентов, таких как транзисторы. Это различие позволяет APF подавлять широкий спектр гармоник. ^[3]

У стабилизатора напряжения также будет рейтинг "джоулей". Джоуль - это единица измерения энергии или тепла, необходимая для поддержания одного ватта в течение одной секунды, известной как ватт-секунда . Поскольку электрические скачки представляют собой кратковременные пики, рейтинг джоулей показывает, сколько электрической энергии подавитель может поглотить за один раз, прежде чем сам выйдет из строя. Чем выше рейтинг джоулей, тем лучше защита.

Использует

Стабилизаторы питания различаются по функциям и размеру, как правило, в зависимости от их использования. Некоторые стабилизаторы питания обеспечивают минимальную регулировку напряжения , в то время как другие защищают от шести или более проблем с качеством питания . Устройства могут быть достаточно маленькими для установки на печатную плату или достаточно большими для защиты целого завода.

Небольшие стабилизаторы напряжения оцениваются в вольт-амперах (В·А), а более крупные — в киловольт-амперах (кВ·А).

В идеале электроэнергия должна подаваться в виде синусоиды с амплитудой и частотой, указанными в национальных стандартах (в случае сети) или системных спецификациях (в случае подачи питания, не подключенного напрямую к сети) с сопротивлением 0 Ом на всех частотах.

Никакая реальная подача питания никогда не будет соответствовать этому идеалу. Отклонения могут включать:

• Изменения пикового или среднеквадратичного напряжения важны для различных типов оборудования.
• Когда среднеквадратичное напряжение превышает номинальное напряжение на 10–80 % в течение периода от 0,5 цикла до 1 минуты, такое событие называется «выбросом».
• «Провал» (в британском английском) или «провал» (в американском английском — эти два термина эквивалентны) — это противоположная ситуация: среднеквадратичное напряжение ниже номинального на 10–90 % в течение периода от 0,5 цикла до 1 минуты.
• Случайные или повторяющиеся изменения среднеквадратичного напряжения между 90 и 110% от номинала могут вызывать мерцание в осветительном оборудовании. Точное определение таких колебаний напряжения, которые вызывают мерцание, является предметом постоянных дебатов в более чем одном научном сообществе в течение многих лет.
• Резкие, очень кратковременные повышения напряжения, называемые «скачками», «импульсами» или «всплесками», обычно вызванные отключением больших индуктивных нагрузок или, что более серьезно, молнией.
• «Пониженное напряжение» происходит, когда номинальное напряжение падает ниже 90% более чем на 1 минуту. Термин «понижение напряжения» в общепринятом использовании не имеет формального определения, но обычно используется для описания снижения напряжения в системе коммунальным предприятием или системным оператором для снижения спроса или увеличения эксплуатационных запасов системы.
• « Перенапряжение » происходит, когда номинальное напряжение превышает 110% в течение более 1 минуты.
• Изменения частоты
• Изменения формы волны – обычно описываемые как гармоники
• Ненулевое низкочастотное сопротивление (когда нагрузка потребляет больше мощности, напряжение падает)
• Ненулевое высокочастотное сопротивление (когда нагрузка потребляет большой ток, а затем внезапно прекращает его потреблять, произойдет провал или скачок напряжения из-за индуктивностей в линии электропитания)

Смотрите также

• Статический синхронный последовательный компенсатор
• Динамическое восстановление напряжения
• Источник бесперебойного питания
• Активный фильтр

Ссылки

1. "Кондиционирование питания | Schneider Electric India". www.se.com . Получено 2022-06-30 .
2. He, Jinwei, Beihua Liang, Yun Wei Li и Chengshan Wang (7 июня 2016 г.). «Одновременная компенсация гармоник напряжения и тока микросети с использованием координированного управления преобразователями с двойным интерфейсом». IEEE Transactions on Power Electronics . 32 (4): 2647–2660. doi :10.1109/TPEL.2016.2576684. S2CID  20100604.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
3. Jain, SK, P. Agrawal и HO Gupta (10 декабря 2002 г.). «Шунтирующий активный фильтр питания с нечеткой логикой для улучшения качества электроэнергии». IEE Proceedings — Electric Power Applications . 149 (5): 317–328. doi :10.1049/ip-epa:20020511. Архивировано из оригинала 28 ноября 2016 г. Получено 22 ноября 2017 г.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

• Дуган, Роджер С.; Марк Ф. МакГранаган; Сурья Сантосо; Х. Уэйн Бити (2003). Качество электроэнергетических систем (2-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-138622-7.
• Мейер, Александра фон (2006). Электроэнергетические системы: Концептуальное введение . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-17859-0.
• Sittig, Roland; Roggwiller, P. (1982). Полупроводниковые приборы для кондиционирования питания . Нью-Йорк: Plenum Press. ISBN 978-0-306-41131-1.

Внешние ссылки

• Чарльз Перри и Дуг Дорр (1 марта 2003 г.). "Custom Power Choices Abound". Transmission & Distribution World . Penton Media . Получено 27 июля 2010 г.
• "Белая книга по качеству электроэнергии и энергоэффективности". 3DFS Power Solutions. Архивировано из оригинала 18 июля 2011 г.