Зачем производственному предприятию стабилизатор напряжения?
Стабильная электроэнергия, качество которой отвечает действующим стандартам и нормам – обязательное условие для любого рентабельного производства. Это объясняется тем, что проблемы с электропитанием крайне негативно отражаются на промышленном оборудовании (вплоть до его выхода из строя) и являются косвенной причиной снижения количества и качества выпускаемой продукции.
Защитить техническую инфраструктуру предприятия от возникающих в электросети аварийных ситуаций помогут мощные трехфазные стабилизаторы, рассчитанные на подключение нагрузки с высоким энергопотреблением.
Применение такого прибора позволит минимизировать или вовсе исключить последствия кратковременных провалов/скачков напряжения, импульсного перенапряжения, длительно пониженного или длительно повышенного сетевого напряжения. Установка на производстве современного трехфазного стабилизатора поможет бюджету организации избежать крупных издержек, которые неминуемо возникнут в случае ремонта или простоя промышленного оборудования!
Трехфазные стабилизаторы предназначены для работы в трехфазных электросетях с номинальным линейным напряжением 400 (380) В, если на промышленном объекте сеть однофазная с номинальным напряжением 230 (220) В – следует использовать только однофазные стабилизаторы.
Какое оборудование на производстве требует стабильного электропитания?
Рассмотрим категории промышленного оборудования, требующие стабильного электропитания:
- все механизмы с электродвигателем – при пониженном (даже не критично) напряжении двигатель начинает работать на повышенной мощности, в результате чего нагревается его обмотка, что в худшем случае чревато расплавлением изоляции и межвитковым замыканием. Но и без таких «катастрофических» последствий срок службы устройства, функционирующего на пределе своих возможностей, заметно снижается и зависит от продолжительности его нахождения в подобном режиме. С учётом беспрерывного характера многих производственных процессов можно предположить, что длительность эксплуатации электродвигателя при пониженном сетевом напряжении существенно сократится;
- ТЭНы и другие электронагревательные агрегаты – при низком сетевом напряжении оборудование такого типа не обеспечит номинальное количество тепловой энергии, а при высоком – просто сгорит;
- IT-системы, компьютеры и прочие электронные приборы – небольшие колебания в электросети вызовут их подвисание и некорректную работу. Провалы напряжения спровоцируют отключение или перезагрузку, а сильные сетевые скачки могут привести к повреждению чувствительных микросхем;
- высокоточная лабораторная, измерительная, производственная и телекоммуникационная техника – такие устройства имеют максимально жесткие требования к электропитанию и болезненно реагируют на любые отклонения сетевых показателей.
Анализируя вышеприведённый список, можно прийти к заключению, что эффективность и надёжность работы производственной базы современного предприятия во многом зависит от качества питающей её электроэнергии. Поэтому применение мощного трехфазного стабилизатора, способного «подтянуть» параметры электропитания до необходимого уровня, станет в реалиях отечественной энергосистемы правильным решением.
Какими особенностями должен обладать промышленный трехфазный стабилизатор?
Принцип действия трехфазного стабилизатора не имеет кардинальных отличий от принципа действия однофазного. Устройства обоих типов построены на основе одних и тех же типовых схем (топологий). Схожи и характеризующие их параметры (мощность, точность, быстродействие).
Однако к используемым на современном производстве стабилизаторам выдвигается ряд важных требований, не столь актуальных для устройств применяемых в бытовом секторе:
- повышенная точность стабилизации – большинство бытовых электроприборов выдерживают отклонения питающего напряжения в 7-10%, но для промышленной электроники такая погрешность недопустима. Высокоточное оборудование стабильно работает при отклонениях, не превышающих 3%, отсюда и соответствующее требование к применяющимся для его защиты стабилизаторам;
- высокая перегрузочная способность – на крупном производстве при одновременном запуске нескольких единиц оборудования возможны резкие скачки энергопотребления. В такой момент избежать отключения нагрузки позволит только стабилизатор, выдерживающий кратковременную работу на пиковой мощности (не менее 150% от номинальной);
- широкий диапазон входного напряжения – промышленный трехфазный стабилизатор должен функционировать как при максимально пониженном напряжении в сети (100-90 В по одной фазе), так и при экстремально повышенном – возникающим, например, при резком отключении от сети мощного оборудования (свыше 300 В по одной фазе);
- наличие средств для организации локального и дистанционного мониторинга – несколько интерфейсов обмена информацией и поддержка различных каналов связи позволят не только упростить контроль рабочих параметров стабилизатора, но и облегчат его интеграцию в уже существующую на объекте систему сбора, хранения и анализа технической информации.
Стоит отметить, что на производстве в основном используют трехфазные стабилизаторы с выходной мощностью не менее 10 кВА – такого значения обычно хватает для защиты нескольких небольших станков или конвейерной линии. Повсеместно распространены и более мощные модели.
Какие типы трехфазных стабилизаторов применяются в промышленности?
Долгое время рынок промышленных стабилизаторов делили трехфазные устройства двух классических типов: электромеханические и электронные. Однако не так давно в этом сегменте появилось ещё одно решение – инновационные инверторные трехфазные стабилизаторы.
Рассмотрим устройства каждого из названых видов подробнее, обозначив их основные преимущества и недостатки.
Электромеханические трехфазные стабилизаторы
Такие стабилизаторы (называемые также сервоприводными) корректируют сетевое напряжение за счёт движения токосъёмных контактов вдоль обмоток автотрансформаторов, у которых благодаря этому изменяется коэффициент трансформации, влияющий на величину выходного напряжения.
Наиболее важные для промышленности преимущества трехфазных сервоприводных устройств: плавная стабилизация с высокой точностью выходного значения, устойчивость к перегрузкам и наличие моделей, мощность которых достигает очень большой величины.
Ощутимый недостаток таких стабилизаторов, осложняющий их применение с чувствительными электронными приборами – невысокое быстродействие, ограниченное скоростью реакции сервопривода на изменение сетевого напряжения. Кроме того, подвижные элементы подвержены механическому износу и требуют периодического обслуживания, а при длительном сроке эксплуатации – замены.
Следует понимать и то, что размеры и масса электромеханического стабилизатора напрямую зависят от его мощности – чем она выше, тем толще сечение обмотки автотрансформаторов и соответственно тем больше габариты изделия.
Электронные трехфазные стабилизаторы
Устройства реализованы на базе классических реле или более современных полупроводниковых элементов (симисторов и тиристоров), которые под управлением специального блока переключают обмотки автотрансформаторов и подбирают контуры с величиной напряжения, наиболее близкой к требуемому выходному значению.
В быстродействии такие устройства выигрывают у трехфазных электромеханических приборов, но практически всегда уступают им в точности регулировки, так как рост скорости срабатывания у электронного стабилизатора сопряжен с повышением погрешности.
Ещё одно преимущество электронных стабилизаторов над электромеханическими – корректное функционирование в условиях низкой температуры даже при длительной эксплуатации, что позволяет размещать такие приборы в неотапливаемых помещениях предприятия.
Симисторные и тиристорные стабилизаторы не требуют обслуживания и характеризуются большим рабочим ресурсом, релейным моделям свойственен механический износ, но в меньшей степени чем сервоприводным.
Главный недостаток абсолютно всех электронных стабилизаторов – дискретный принцип стабилизации электроэнергии, обуславливающий ступенчатые скачки напряжения, снижающие точность и плавность стабилизации.
У релейных моделей погрешность выходного напряжения может достигать 10%, что не приемлемо для электропитания промышленной электроники и микропроцессорной техники. Показатели точности у более современных симисторных и тиристорных стабилизаторов – лучше, но и они не могут гарантировать эталонную точность и идеальную форму выходного сигнала, а их полупроводниковые компоненты уязвимы к перегрузкам.
Инверторные трехфазные стабилизаторы
В основе их работы лежит принцип двойного преобразования энергии, осуществляемого выпрямителем и инвертором – главными функциональными элементами устройства.
Конструкция такого прибора облегчена отсутствием громоздких автотрансформаторов и подвижных контактов, что снижает вес и габаритные размеры изделия, а также существенно повышает рабочий ресурс стабилизатора.
Инверторные трехфазные стабилизаторы, выпускаемые отечественным производителем систем электропитания ГК «Штиль», полностью избавлены от недостатков, характерных классическим трехфазным стабилизаторам и гарантируют:
- выходной сигнал идеальной синусоидальной формы и высокую точность стабилизации (максимальное отклонение составляет ±2%);
- широкий диапазон входного напряжения (90-310 В – для фазного и 155-537 В – для линейного);
- непрерывное регулирование сетевого напряжения, обеспечивающее мгновенную (за 0 мс) нейтрализацию любого возмущающего воздействия.
Дополнительными преимуществами при промышленном применении трехфазного инверторного стабилизатора «Штиль» станут многоуровневая электронная аварийная защита и поддержка различных интерфейсов локального и удалённого доступа к устройству.