Стабилизаторы напряжения – общая информация
Предназначение любого стабилизатора напряжения – это защита подключенного оборудования от пагубного влияния проблем с качеством электроэнергии. Работа изделия заключается в коррекции входного напряжения и доведения его значения либо до номинальной величины, либо до величины максимально приближенной к номинальной.
Конкретный способ коррекции зависит от вида стабилизатора и может быть электромеханическим, релейным, электронными или основываться на полупроводниковых преобразованиях электроэнергии (более подробно виды трехфазных стабилизаторов напряжения рассмотрим в разделе о принципе работы устройства).
В трёхфазной сети стабилизатор контролирует не одну линию, а сразу несколько параметров: фазные напряжения, линейное напряжение, наличие фаз, перекос и корректность работы всей схемы питания. Поэтому принцип работы трёхфазного устройства сложнее, чем у однофазного стабилизатора.
Чем отличается трехфазный стабилизатор от однофазного?
Краеугольное отличие в том, что приборы рассчитаны на работу в сетях с разным напряжением.
Однофазные модели включаются в однофазную сеть и питают однофазное оборудование. Номинальное напряжение на входе и выходе – 220 или 230 В.
Подобные сети и нагрузки – это, прежде всего, привычный для нас быт и соответствующее ему оборудование (аудио- и видеотехника, холодильники, стиральные машины, газовые котлы и т.п.). Кроме того, одна питающая фаза обычно в торговых помещениях, точках общепита и офисах, а также часто (но не всегда) – на рабочих местах ИТР в промышленном секторе.
Трехфазный стабилизатор подключается к сети 380/400 В и сохраняет на выходе трёхфазное питание для трёхфазной или смешанной нагрузки.
Такое питание в первую очередь свойственно различным индустриальным объектам от производственных линий до ЦОДов и магистральных линий связи. Встречаются трехфазные сети и в жилых домах. Например, к загородному дому или таун-хаусу могут подходить три питающих линии, что позволяет одновременно использовать и мощную трехфазную технику (например, лифт или насос водоснабжения), и классические бытовые однофазные электроприборы.
⇒ От трехфазной сети – 380/400 В всегда можно получить однофазное напряжение со значением 220/230 В. Достаточно подключиться к одной из фаз и нулю. Поэтому выход трехфазного стабилизатора допускает как трехфазную нагрузку, так и однофазную.
Существуют стабилизаторы с трехфазным входом и однофазным выходом (конфигурация – 3 в 1). Устройства позволяют запитывать нагрузку на 220 В сразу от всех фаз сети с номиналом 380 В (о том, когда это может понадобиться расскажем в пункте про выбор стабилизатора).
Дополнительная разница между трехфазными и однофазными стабилизаторами приведена в таблице.
| Характеристики | Однофазные стабилизаторы | Трёхфазные стабилизаторы |
| Мощность | Обычно начинается с маломощных моделей (от 200 Вт) для отдельных приборов и может доходить до решений для групповой или магистральной защиты, но редко превышает 20 кВт | Начинается с моделей на 3-5 кВт и доходит до изделий на 100 кВт и более |
| Способ подключения сети и нагрузок | Сетевая вилка и розетки или, при повышенной мощности, клеммная колодка | Только клеммная колодка |
| Тип корпуса и способ установки |
Компактные варианты для навесного и настольного размещения. Корпуса типа Tower или в шкафном исполнении для напольной установки. Корпуса типа Rack для монтажа в стойку. Универсальные корпуса, допускающие несколько вариантов размещения |
Из-за большей мощности и трёхфазной схемы такие устройства чаще выполняют в напольном, стоечном или универсальном корпусе. |
⇒ Габариты и масса любого стабилизатора будут увеличиваться вместе с ростом его мощности
Принцип работы трехфазного стабилизатора напряжения
От вида устройства зависит то, как работает трехфазный стабилизатор напряжения.
| Вид трехфазного стабилизатора | Принцип работы | Характеристика работы | |
| Общая идея | Реализация | ||
| Электромеханический (другое более редкое название – сервоприводный) | Входное напряжение корректируется благодаря изменению коэффициента трансформации автотрансформаторов | Изменение числа задействованных в электрической цепи витков автотрансформатора за счет перемещения специального контакта по его обмотке | Плавная регулировка напряжения – в момент отклонения от нормы |
| Релейный | Изменения числа задействованных в электрической цепи витков автотрансформатора за счет их подключения или отключения с помощью силовых реле | Ступенчатая регулировка напряжения – в момент отклонения от нормы | |
| Тиристорный/симисторный (оба вида могут обозначаться как электронный или (реже) цифровой стабилизатор) | Изменения числа задействованных в электрической цепи витков автотрансформатора за счет их подключения или отключения с помощью электронных элементов – тиристоров или симисторов (срабатывают быстрее и точнее силовых реле) | Ступенчатая регулировка напряжения – в момент отклонения от нормы | |
| Инверторный | Входное напряжение корректируется благодаря двойному преобразованию (из входного переменного в промежуточное постоянное и затем вновь в выходное переменное с требуемой формой и значением) | Последовательная работа полупроводниковых преобразователей – выпрямителя и инвертора | Постоянная регулировка напряжения независимо от его значения (если в настройках прибора не установлен иной режим работы) |
⇒ Эффективность инверторных стабилизаторов характеризуется:
- высокой точностью (± 2%);
- максимальным быстродействием (время срабатывания – 0 мс);
- широким диапазоном входного напряжения (155-537 В – для линейного значения);
- возможностью корректировать форму напряжения по каждой фазе и доводить её до идеальной синусоиды.
Особенности устройства трехфазного стабилизатора
Основные компоненты и схема трехфазного стабилизатора напряжения определяются его принципом работы, а значит и видом.
Главное в любом приборе – цепь, отвечающая за коррекцию входного напряжения, называемая также силовой частью. В её состав у электромеханических моделей входят три автотрансформатора (по отдельному на фазу), на каждом из которых расположен токосъёмный контакт с приводным механизмом. Автотрансформаторы находятся и в силовой части релейных, тиристорных и симисторных изделий, только соединены они не с подвижными контактами, а с блоками силовых реле либо электронными (тиристорными/симисторными) переключателями.
Производители вышерассмотренных стабилизаторов могут выстраивать трехфазное изделие двумя способами:
- Один корпус с тремя автотрансформаторами внутри.
- Отдельные корпуса для каждого автотрансформатора, соединённые через внешний блок синхронизации.
Инверторные трехфазные стабилизаторы часто выполняются в едином корпусе. В их силовой части используются преобразовательные блоки на основе электронных компонентов, поэтому конструкция отличается от трансформаторных моделей с автотрансформаторами. Их масса и габариты меньше, чем у схожих по мощности стабилизаторов других видов.
Большинство трехфазных стабилизаторов имеют встроенную цепь байпаса. Её наличие позволяет питать выход устройства напрямую от входа (т.е. от сети), минуя силовую часть.
Благодаря переключению на байпас электропитание нагрузки продолжится в случае перегрузки, перегрева или поломки силовой части. Однако, проходящее по цепи байпаса напряжение не стабилизируется и, соответственно, сохраняет все сетевые отклонения.
⇒ Переход на байпас бывает только ручным, через переключатель, или и ручным, и автоматическим. Второй вариант более эффективен, поскольку позволяет устройству при возникновении аварийной ситуации оперативно перевести нагрузку на обводную цепь без участия пользователя.
⇒ Инверторные трехфазные стабилизаторы снабжены интеллектуальным режимом работы «ЭКО» со следующим алгоритмом:
- сеть в норме → питание нагрузки через байпас и экономия электроэнергии (КПД в режиме байпаса – 99%). В режиме байпаса напряжение не стабилизируется, поэтому использовать его как постоянную замену стабилизирующему режиму можно только при допустимых параметрах сети;
- сеть не в норме → автоматический переход на стабилизирующую напряжение силовую часть.
Помимо силовой части и байпаса современные трехфазные стабилизаторы содержат:
- систему охлаждения (у большинства моделей – принудительная на основе вентиляторов);
- органы управления и индикации – кнопки, ЖК-дисплей, светодиодная и звуковая сигнализация;
- средства защиты от перегрузки, перегрева, короткого замыкания, аварии сети;
- инструменты мониторинга, позволяющие осуществлять локальный или удалённый контроль за работой прибора.
Как схема работы влияет на выбор трёхфазного стабилизатора?
Подбор подходящего решения для защиты от колебаний напряжения в трехфазной сети следует начинать с определения фазности и мощности нагрузки.
По первому параметру возможны следующие вариации:
| Нагрузка | Рекомендованное средство защиты |
| Только трехфазная |
Классический трехфазный стабилизатор (3 фазы вход – 3 фазы выход, далее – 3 в 3) 
|
| Смешанная (трехфазная + однофазная) |
Классический трехфазный стабилизатор (3 в 3) 
|
| Только однофазная |
Классический трехфазный стабилизатор (3 в 3); 
Комплект из трех независимых однофазных стабилизаторов (по отдельному устройству на каждую питающую линию); 
Стабилизатор с конфигурацией 3 в 1 
|
Если говорить о мощности, то главное правило – выходная мощность стабилизатора должна быть больше потребляемой мощности всех подключенных к изделию нагрузок (при наличии у защищаемых устройств пусковых токов – с их учетом).
Одна из особенностей трехфазной сети – требование к равномерному распределению нагрузок между всеми питающими линиями. В противном случае велик риск возникновения несимметричного режима работы сети или, иначе говоря, перекоса фаз. Данное явление оказывает негативное влияние на работу включенного в сеть электрооборудования – вплоть до его выхода из строя!
⇒ Мощность однофазной нагрузки, подключённой к одной из выходных фаз трехфазного стабилизатора, не должна превышать 1/3 от всей мощности устройства.
⇒ Стабилизаторы конфигурации 3 в 1 – действенный и экономный способ запитать нагрузку на 220/230 В сразу от всей трехфазной сети с равномерным распределением энергопотребления между всеми питающими линиями. При этом мощность нагрузки может даже превышать мощность, выделенную на отдельную фазу.
⇒ Только стабилизаторы инверторного вида выпускаются в конфигурации 3 в 1.
На что обратить внимание при выборе трехфазного стабилизатора? – Мнение эксперта
Если, проанализировав фазность и определив мощность своей нагрузки, вы остановились на классическом трехфазном стабилизаторе (3 в 3), то на следующем этапе необходимо выбрать вид и конкретную модель устройства.
Ориентироваться следует на:
- требования защищаемого оборудования к качеству электропитания (форма входного напряжения, максимально допустимое отклонение фактического напряжения от нормы и т.д.);
- состояние электросети (эффективен будет только стабилизатор с входным диапазоном, превышающим амплитуду характерных колебаний сетевого напряжения);
- условия на месте планируемой эксплуатации (определяют способ установки и тип корпуса);
- доступные для стабилизатора средства мониторинга (чем они обширнее, тем больше интерфейсов и протоколов можно задействовать в обмене данными с устройством);
- наличие у прибора подтверждающих безопасность и электромагнитную совместимость сертификата или декларации, а также знака «ЕАС» на корпусе (свидетельствует о легальном нахождении изделия на рынке).
Максимальное число функциональных преимуществ у трехфазных инверторных стабилизаторов. В настоящее время приборы данного типа успешно работают во многих сферах и отраслях – от банковских ЦОДов до систем охраны важных государственных объектов.
Подключение трехфазного стабилизатора требует навыков электромонтажа, а также знания и соблюдения норм электрической безопасности. Рекомендуем проконсультироваться с квалифицированным инженером!
Андрей Новиков,
Ведущий инженер ГК «Штиль»
Трёхфазные стабилизаторы напряжения «Штиль» инверторного типа
Ниже приведены трёхфазные решения «Штиль» для сетей 380/400 В: стабилизаторы в едином корпусе и комплекты из трёх однофазных моделей. Конкретный вариант подбирают по составу нагрузки, мощности, распределению потребителей по фазам и требованиям к защите оборудования.