AC feszültség stabilizátor ( angol Voltage regulator ) - olyan eszköz, amelynek kimenete a tápfeszültséggel megegyező frekvenciájú stabil váltakozó feszültséget biztosít. [1] :6
Stabilizált váltakozó feszültségforrás ( angolul Power conditioner ) - olyan eszköz, amelynek kimenetén stabil váltakozó feszültséget biztosítanak, amelynek frekvenciája nem függ a tápfeszültség frekvenciájától. [1] :6
A stabilizátorokon kívül, amelyek kimenetén a feszültség megfelel a névleges bemeneti feszültségnek, vannak olyan tervezési lehetőségek, amelyek a kimeneten a bemeneti feszültségtől eltérő stabilizált váltakozó feszültséggel rendelkeznek. [1] :30
A tápfeszültség jellemzőiben számos hosszú távú változás következik be a villamos energia átviteli pontján az elektromos hálózat használójához: frekvencia eltérés ; lassú feszültségváltozások; feszültségingadozások; vibrálás. [2] Még akkor is, ha nagy energiaellátó rendszerek áramforrásaként használják, a hálózati feszültség lassú és rövid távú ingadozásoknak van kitéve. A lassú ingadozásokat a fogyasztók fokozatos csatlakozása vagy lekapcsolása okozza, és minden nap megismétlődik. A rövid távú ingadozások tranziens folyamatokhoz kapcsolódnak a fogyasztók váltása során. [1] :5
A stabilizált szekunder feszültség transzformátor olyan transzformátor , amelyet arra terveztek, hogy korlátozza az elsődleges feszültség ingadozásának hatását. [3] :p. 3.101
A ferrorezonáns feszültségstabilizátor egy statikus eszköz, amelyben az áramok ferrorezonanciájának jelenségét arra használják, hogy az instabil hálózati feszültséget olyan feszültséggé alakítsák, amelynek effektív értéke csaknem állandó. Használható automata telepítésekben, fogyasztói elektronika táplálására, egyfázisú feszültségrendszer szimmetrikus háromfázisúvá alakítására. [négy]
A ferrorezonáns stabilizátorok egyik legfontosabb tulajdonsága a szinte tehetetlenségük. A bemeneti feszültség működési tartományon belüli változása csak a kimeneti feszültséggörbe alakjának változásához vezet: ez utóbbi effektív (vagy félciklusra átlagosan) értéke gyakorlatilag változatlan marad. Használhatók olyan készülékekhez, amelyek érzékenyek a tápfeszültség hirtelen rövid távú (több félcikluson át tartó) változására. A hátrányok a következők: a stabilizált feszültség függése az áramforrás frekvenciájától, a kimeneti feszültséggörbe nem szinuszos alakja, érzékenység a terhelés típusára, nagy tömeg egységnyi kimeneti teljesítményre. [5]
Az ilyen stabilizátorokban lezajló fizikai folyamatok egy libikókához hasonlíthatók . Egy bizonyos erősségű hintát nehéz megállítani, vagy hirtelen gyorsabban lendíteni. A hintán való lovaglás során nem szükséges minden alkalommal lenyomni - a lengés energiája tehetetlenné teszi a folyamatot. Nehéz növelni vagy csökkenteni a rezgések frekvenciáját is – a kilengéseknek megvan a maguk rezonanciája . A ferrorezonancia stabilizátorokban elektromágneses rezgések lépnek fel a kapacitás és az induktivitás oszcillációs áramkörében .
Az ilyen típusú stabilizátorok olyan mechanizmusokkal kombinálva használhatók, amelyek erős interferenciát okoznak az elektromos hálózatban.
A szovjet időkben a háztartási ferrorezonáns feszültségstabilizátorokat széles körben használták. Általában rajtuk keresztül csatlakoztak a tévék. Az első generációs tévék hálózati tápegységeket használtak lineáris feszültségstabilizátorokkal (és egyes áramkörök még stabilizálatlan feszültséggel is működtek), ami nem mindig birkózott meg a hálózati feszültség ingadozásával, különösen vidéken, ami előzetes feszültségstabilizálást igényelt. A kapcsolóüzemű tápegységgel rendelkező 4UPITST és USST tévék megjelenésével megszűnt a hálózati feszültség további stabilizálásának szükségessége.
A ferrorezonáns stabilizátor két fojtóból áll: egy telítetlen maggal (mágneses réssel) és egy telített maggal, valamint egy kondenzátorból. A telített tekercs I–V karakterisztikájának sajátossága, hogy a rajta áthaladó áram változásával a rajta lévő feszültség keveset változik. A fojtótekercsek és kondenzátorok paramétereinek kiválasztásával biztosítható a feszültség stabilizálása, ha a bemeneti feszültség meglehetősen széles tartományon belül változik, de a táphálózat frekvenciájának enyhe eltérése nagymértékben befolyásolta a stabilizátor jellemzőit.
Egyszerűségük miatt a mindennapi életben népszerűek az egyes készülékek feszültségének stabilizálására szolgáló eszközök: hűtőszekrények, tévék stb.
A ferromágneses feszültségstabilizátor egy elektromágneses eszköz, amely vasmag telítési folyamatokon alapul. Az instabil hálózati feszültség feszültséggé alakítására szolgál, amelynek átlagértéke közel állandó. Paraméteres típusú és kompenzációs típusú stabilizátorokra oszthatók, mágnesezett aktuátorokkal. [6]
Az elektromechanikus (elektrodinamikai) stabilizátorok feszültségszabályozása manuálisan vagy automatikusan történik az áramkollektor transzformátor tekercs mentén történő mozgatásával, amely biztosítja az átalakítási arány zökkenőmentes változását a megadott kimeneti feszültség eléréséig.
Ez az egyetlen típusú stabilizátor, amely egyenletes feszültségszabályozást biztosít anélkül, hogy torzítást okozna a szinuszos alakban. Az ilyen típusú stabilizátorok kellően nagy kimeneti feszültségtartási pontossággal (2..3%) rendelkeznek, és a legkényelmesebb háztartási készülékek tápellátását biztosítják. Sikeresen használják mind a mindennapi életben, mind a termelésben.
A hatályukra azonban számos korlátozás vonatkozik: az első a negatív hőmérsékleten történő munkavégzés lehetetlensége (a nyitott áramvezető felületek jelenléte és a páralecsapódás miatti rövidzárlat veszélye miatt). Ezenkívül az elektromechanikus stabilizátorok a bemeneti feszültségek viszonylag szűk tartományával (általában 150-260 V) és alacsony beállítási sebességgel rendelkeznek, amelyet az áramgyűjtő egység szervohajtás általi mozgási sebessége korlátoz.
Áramgyűjtőként grafitkeféket vagy grafitbevonatú hengereket használnak. A görgős áramgyűjtő szerelvény kevésbé szeszélyes a porozással kapcsolatban, azonban megelőző karbantartást igényel az elakadás megakadályozása érdekében, ezért ezt a kialakítást általában ipari stabilizátorokban használják, és a kefe szerelvényt háztartási modellekben telepítik. Mindkét típusú áramgyűjtő elem kopási sebessége megközelítőleg azonos, és a használat intenzitásától függően 7-11 év után cserére szorul.
Az elektronikus lépésstabilizátorok szabályozzák a feszültséget egy speciális transzformátor tekercseinek elektronikus kapcsolókkal történő kapcsolásával. A billentyűket a processzor vezérli egy speciális program szerint. Jelenleg kétféle elektronikus feszültségstabilizátor létezik: félvezető és relé kapcsolókkal. Ez utóbbit pontosabban az elektronikus-mechanikus kategóriába sorolnánk, mivel a relé egy elektromechanikus elem. A stabilizátorok nagy sebességgel rendelkeznek, ezért drága berendezésekkel kombinálva használják, amelyek védelmet igényelnek minden hálózati anomáliától. Otthonban és az iparban is használják. Az elektronikus feszültségstabilizátorok előnyei közé tartozik, hogy képesek negatív környezeti hőmérsékleten is működni.
A nyomásfokozó transzformátor egy kis teljesítményű transzformátor, amelynek szekunder tekercsét sorba kötik azzal az áramkörrel, amelyben a feszültséget változtatja. [7]
Az inverter típusú feszültségstabilizátorok a váltakozó feszültséget egyenfeszültséggé alakítják, és közbenső kondenzátorok töltésével energiát halmoznak fel.
Ezután egy elektronikus generátor segítségével az egyenfeszültséget visszaváltják váltakozó feszültséggé, de stabil karakterisztikával.
Ezeket az eszközöket sikeresen alkalmazzák az orvosi és sporteszközök működésének biztosítására.
Ez a stabilizátor azon az elven működik, hogy az elektromosságot egy villanymotor kinetikus energiává alakítja , majd egy generátor segítségével alakítja vissza elektromos energiává. A kinetikus energia felhalmozását és a kimeneti feszültség stabilizálását tápfeszültség kimaradása esetén egy lendkerék végzi , amely mereven csatlakozik a motor és a generátor rotorjaihoz.
Az ilyen stabilizátorokat általában a háromfázisú feszültségrendszerek feszültségének stabilizálására használják . A lendkerék forgási sebessége még erős hálózati feszültség túlfeszültségek és süllyedések esetén is szinte változatlan marad, így a generátor kimeneti feszültsége szinte változatlan.
Az impulzuskitörések a lendkerék nagy tehetetlensége miatt kialszanak . A lendkerék forgási sebessége nem a bemeneti feszültség nagyságától, hanem a fázisfrekvenciától függ.
Ezeket a rendszereket széles körben használták a számítógép táplálására . Jelenleg ritkán használt. Leginkább stratégiai jelentőségű helyszíneken.
A folyamatos elektronikus szabályozók szabályozzák a feszültséget a szabályozó elem, általában egy tranzisztor ellenállásának megváltoztatásával, vagy a szabályozóelem nagyfrekvenciájú (tíz kilohertz) be- és kikapcsolásával, valamint a szabályozóelem be- és kikapcsolási idejének szabályozásával ( leggyakrabban IGBT tranzisztor). Ezt a szabályozási módszert PWM-nek (impulzusszélesség-modulációnak) nevezik.
A nagyfrekvenciás PWM-et használó stabilizátorok jelenleg a váltakozó áramú feszültségszabályozók legfejlettebb megvalósítási módjai, és megfelelően végrehajtva a legközelebb állnak az "ideális szabályozó" fogalmához. Az inverteres stabilizátorokkal ellentétben nem alakítják át előre a váltakozó feszültséget egyenárammá, hanem a bemeneti váltakozó feszültséget közvetlenül alakítják át, ami nagy hatékonyságot és elfogadható költséget biztosít számukra.
Az inverteres stabilizátorokhoz hasonlóan a szünetmentes tápegységek is energiát halmoznak fel, de nem tartályban, hanem akkumulátorokban .
Ezt követően szintén saját generátoruk segítségével adják ki a kívánt karakterisztikájú feszültséget.
A szünetmentes tápegységek népszerűek a számítógépes technológiával kombinált munkavégzés során . Amellett, hogy stabil feszültséget biztosítanak, az eszközök kiküszöbölik az áramkimaradások során fellépő szoftverhibákat .
| Az elektromos energia minősége | |
|---|---|