AC-jännitteen stabilisaattori ( englanniksi Voltage regulator ) - laite, jonka ulostulo tarjoaa vakaan vaihtojännitteen, jolla on sama taajuus kuin syöttöjännite. [1] :6
Stabiloitu vaihtojännitelähde ( englanniksi Power conditioner ) - laite, jonka ulostulossa on vakaa vaihtojännite taajuudella, joka ei riipu syöttöjännitteen taajuudesta. [1] :6
Stabilisaattoreiden lisäksi, joiden lähdössä jännite vastaa nimellistulojännitettä, on suunnitteluvaihtoehtoja, joiden lähdössä on stabiloitu vaihtojännite, joka eroaa tulojännitteestä. [1] :30
Tehonsyöttöjännitteen ominaisuuksissa tapahtuu useita pitkäaikaisia muutoksia kohdassa sähköenergian siirto sähköverkon käyttäjälle: taajuuspoikkeama ; hitaat jännitteen muutokset; jännitteen vaihtelut; välkkyä. [2] Vaikka verkkojännitettä käytetään suurten sähköjärjestelmien virtalähteinä, se on alttiina hitaille ja lyhytaikaisille vaihteluille. Hitaat vaihtelut johtuvat kuluttajien asteittaisesta kytkeytymisestä tai katkeamisesta, ja ne toistuvat päivittäin. Lyhytaikaiset vaihtelut liittyvät ohimeneviin prosesseihin kuluttajien vaihdon aikana. [1] :5
Stabiloitu toisiojännitemuuntaja on muuntaja , joka on suunniteltu rajoittamaan ensiöjännitteen vaihteluiden vaikutusta. [3] :s. 3.101
Ferroresonanssijännitteen stabilisaattori on staattinen laite, jossa virtojen ferroresonanssin ilmiötä käytetään muuttamaan epävakaa verkkojännite jännitteeksi, jonka tehollinen arvo on lähes vakio. Sitä voidaan käyttää automaattisissa asennuksissa, kulutuselektroniikan syöttämiseen, yksivaiheisen jännitejärjestelmän muuntamiseen symmetriseksi kolmivaiheiseksi. [neljä]
Yksi ferroresonanttien stabilointiaineiden tärkeimmistä ominaisuuksista on niiden lähes inertiaton toiminta. Muutokset tulojännitteessä toiminta-alueella johtavat vain muutoksiin lähtöjännitekäyrän muodossa: jälkimmäisen tehollinen (tai puolijakson keskiarvo) pysyy käytännössä ennallaan. Niitä voidaan käyttää laitteissa, jotka ovat herkkiä äkillisille lyhytaikaisille (usean puolijakson aikana) syöttöjännitteen muutoksille. Haittoja ovat: stabiloidun jännitteen riippuvuus virtalähteen taajuudesta, lähtöjännitekäyrän ei-sinimuotoinen muoto, herkkyys kuormitustyypille, suuri paino lähtötehoyksikköä kohti. [5]
Tällaisten stabilointiaineiden fysikaalisia prosesseja voidaan verrata keinuun . Tiettyyn voimakkuuteen heilautettua keinua on vaikea pysäyttää tai saada se äkillisesti heilauttamaan nopeammin. Keinulla ajettaessa ei tarvitse joka kerta työntyä pois - värähtelyn energia tekee prosessista inertiaalisen. Myös värähtelytaajuutta on vaikea lisätä tai vähentää – heilahteluilla on oma resonanssinsa . Ferroresonanssistabilisaattoreissa sähkömagneettisia värähtelyjä esiintyy kapasitanssin ja induktanssin värähtelypiirissä .
Tämän tyyppisiä stabilaattoreita voidaan käyttää yhdessä sellaisten mekanismien kanssa, jotka aiheuttavat voimakkaita häiriöitä sähköverkkoon.
Neuvostoliiton aikana kotitalouksien ferroresonanttijännitteen stabilaattoreita käytettiin laajalti. Yleensä televisiot yhdistettiin niiden kautta. Ensimmäisen sukupolven televisioissa käytettiin verkkovirtalähdettä, jossa oli lineaarisia jännitteen stabiloijia (ja joissakin piireissä oli jopa epävakaa jännite), mikä ei aina selviytynyt verkkojännitteen vaihteluista, etenkään maaseutualueilla, jotka vaativat etukäteen jännitteen stabilointia. Televisioiden 4UPITST ja USST , joissa oli hakkurivirtalähde , ilmaantumisen myötä verkkojännitteen lisävakauttamisen tarve katosi.
Ferroresonanssistabilisaattori koostuu kahdesta kuristimesta: tyydyttymättömällä ytimellä (jossa on magneettinen rako) ja kyllästetyllä, sekä kondensaattorilla. Kyllästyneen induktorin I–V-ominaispiirteenä on, että sen päällä oleva jännite muuttuu vähän, kun sen läpi kulkeva virta muuttuu. Valitsemalla kuristimien ja kondensaattoreiden parametrit on mahdollista varmistaa jännitteen stabilointi, kun tulojännite muuttuu melko laajalla alueella, mutta pieni poikkeama syöttöverkon taajuudessa vaikutti suuresti stabilisaattorin ominaisuuksiin.
Yksinkertaisuuden vuoksi laitteet ovat suosittuja jokapäiväisessä elämässä yksittäisten laitteiden jännitteen vakauttamiseksi: jääkaapit, televisiot jne.
Ferromagneettinen jännitteen stabilisaattori on sähkömagneettinen laite, joka perustuu rautaytimen kyllästymisprosessien käyttöön. Sitä käytetään muuttamaan epävakaa verkkojännite jännitteeksi, jonka keskiarvo on lähes vakio. Ne on jaettu parametrityyppisiin ja kompensointityyppisiin stabilaattoreihin, joissa on magnetoidut toimilaitteet. [6]
Jännitteensäätö sähkömekaanisissa (elektrodynaamisissa) stabilaattoreissa suoritetaan manuaalisesti tai automaattisesti siirtämällä virrankerääjää pitkin muuntajan käämiä, mikä varmistaa sen muunnossuhteen tasaisen muutoksen, kunnes määritetty lähtöjännite saavutetaan.
Tämä on ainoa stabilointityyppi, joka tarjoaa tasaisen jännitteen säädön aiheuttamatta vääristymiä sinimuotoon. Tämän tyyppisillä stabilaattoreilla on riittävän korkea lähtöjännitteen säilytystarkkuus (2..3%) ja ne tarjoavat mukavimman virtalähteen kodinkoneille. Niitä käytetään menestyksekkäästi sekä jokapäiväisessä elämässä että tuotannossa.
Niiden soveltamisalalla on kuitenkin useita rajoituksia: ensimmäinen on mahdottomuus työskennellä negatiivisissa lämpötiloissa (avoimien virtaa kuljettavien pintojen läsnäolon ja kondensoitumisen aiheuttaman oikosulun vaaran vuoksi). Lisäksi sähkömekaanisilla stabilaattoreilla on suhteellisen kapea syöttöjännitealue (yleensä 150-260 volttia) ja alhainen säätönopeus, jota rajoittaa servokäytön virranottokeräimen liikenopeus.
Virran kerääjänä käytetään grafiittiharjoja tai grafiittipinnoitettuja teloja. Telan virrankeräyskokoonpano on vähemmän oikukas pölyämisen suhteen, mutta se vaatii ehkäisevää huoltoa, jonka tarkoituksena on estää tukkeutuminen, joten tätä mallia käytetään pääsääntöisesti teollisissa stabilaattoreissa ja harjakokoonpano asennetaan kotitalousmalleihin. Kummankin tyyppisten virranottoelementtien kulumisaste on suunnilleen sama ja käyttöintensiivisyydestä riippuen ne on vaihdettava 7-11 vuoden kuluttua.
Elektroniset askelstabilisaattorit säätelevät jännitettä kytkemällä erityisen muuntajan käämiä elektronisilla kytkimillä. Prosessori ohjaa näppäimiä erityisohjelman mukaisesti. Tällä hetkellä on olemassa kahdenlaisia sähköisiä jännitteen stabilaattoreita: puolijohde- ja relekytkimet. Jälkimmäinen olisi oikeammin luokiteltu elektroni-mekaaniseksi, koska rele on sähkömekaaninen elementti. Stabilisaattoreilla on suuri nopeus, joten niitä käytetään yhdessä kalliiden laitteiden kanssa, jotka vaativat suojaa kaikilta verkon poikkeavuuksilta. Niitä käytetään myös kodeissa ja teollisuudessa. Elektronisten jännitteen stabilaattoreiden etuja ovat niiden kyky toimia negatiivisissa ympäristön lämpötiloissa.
Tehostemuuntaja on pienitehoinen muuntaja, jonka toisiokäämi on kytketty sarjaan piiriin, jossa se muuttaa jännitettä. [7]
Invertterityyppiset jännitteenstabilisaattorit muuttavat vaihtojännitteen tasajännitteeksi ja keräävät energiaa lataamalla välikondensaattoreita.
Sitten tasajännite muunnetaan elektronisen generaattorin avulla takaisin vaihtojännitteeksi, mutta ominaisuuksiltaan vakaat.
Näitä laitteita käytetään menestyksekkäästi lääketieteellisten ja urheiluvälineiden toiminnan varmistamiseksi.
Tämä stabilisaattori toimii periaatteella, jossa sähkö muunnetaan kineettiseksi energiaksi sähkömoottorilla ja muunnetaan sitten takaisin sähköksi generaattorin avulla. Kineettisen energian kerääntyminen ja lähtöjännitteen vakauttaminen syöttöjännitteen häiriötilanteissa suoritetaan vauhtipyörällä , joka on jäykästi kytketty moottorin ja generaattorin roottoreihin.
Tällaisia stabilaattoreita käytetään yleensä jännitteen stabiloimiseen kolmivaiheisissa jännitejärjestelmissä . Jopa voimakkailla verkkojännitteen aalloilla ja laskuilla vauhtipyörän pyörimisnopeus pysyy lähes muuttumattomana, joten generaattorin lähtöjännite on lähes muuttumaton.
Impulssipurkaukset sammuvat vauhtipyörän suuren inertian vuoksi . Vauhtipyörän pyörimisnopeus ei riipu tulojännitteen suuruudesta, vaan vaihetaajuudesta.
Näitä järjestelmiä käytettiin laajalti tietokoneen virtalähteenä . Tällä hetkellä harvoin käytetty. Lähinnä strategisesti tärkeissä kohteissa.
Jatkuvat elektroniset säätimet säätelevät jännitettä joko muuttamalla säätöelementin, yleensä transistorin, resistanssia tai kääntämällä säätöelementin päälle ja pois päältä korkealla taajuudella (kymmeniä kilohertsejä) ja ohjaamalla säätöelementin päälle- ja poiskytkentäaikaa ( useimmiten IGBT-transistori). Tätä säätömenetelmää kutsutaan PWM:ksi (pulssinleveysmodulaatio).
Korkeataajuista PWM:ää käyttävät stabilisaattorit ovat tällä hetkellä AC-jännitteensäätimen edistynein toteutus, ja oikein toteutettuina ne ovat lähinnä "ihanteellisen säätimen" käsitettä. Toisin kuin invertterityyppiset stabilisaattorit, ne eivät esimuunna vaihtovirtajännitettä DC:ksi, vaan syöttöjännite muunnetaan suoraan, mikä tarjoaa niille korkean hyötysuhteen ja hyväksyttävät kustannukset.
Kuten invertterityyppiset stabilaattorit, myös keskeytymättömät virtalähteet keräävät energiaa, mutta eivät säiliöön, vaan akkuihin .
Sen jälkeen he myös antavat oman generaattorinsa avulla jännitteen, jolla on halutut ominaisuudet.
Keskeytymättömät teholaitteet ovat suosittuja tietokonetekniikan kanssa tehtävässä työssä . Sen lisäksi, että laitteet tarjoavat vakaan jännitteen, ne eliminoivat ohjelmistovikoja sähkökatkojen aikana.
| Sähköenergian laatu | |
|---|---|