L'unità denominata "stabilizzatore di tensione trifase" è un dispositivo elettronico complesso che consente di mantenere la potenza di uscita al giusto livello. La necessità di questi prodotti è causata dall'instabilità dell'alimentazione a 380 V, le cui fluttuazioni talvolta raggiungono valori pericolosi. Quando si installano stabilizzatori, è possibile proteggere le apparecchiature industriali e domestiche ad esso collegate, che spesso falliscono a causa della tensione che supera i valori limite.
Caratteristiche del progetto
In base alla loro progettazione, uno stabilizzatore trifase è costituito da tre moduli monofase monofase con un circuito di controllo e monitoraggio comune. Sono note due versioni di tali dispositivi:
- Nel primo caso, si tratta di un unico progetto, che include tre circuiti di stabilizzazione indipendenti.
- La seconda opzione è costituita da tre stabilizzatori monofase identici, collegati secondo lo schema a "stella" e posizionati sotto forma di moduli in un unico rack.
La prima versione viene utilizzata per servire i consumatori a basso consumo ed è relativamente economica. Ma devi pagare per questo con gravi problemi che sono possibili durante il suo funzionamento. Se uno dei 3 schemi fallisce, l'intera struttura deve essere riparata o completamente aggiornata. La seconda modifica (sotto forma di un rack con moduli indipendenti) è caratterizzata da una maggiore funzionalità, che consente di non interrompere l'alimentazione in caso di guasto di una delle linee di fase. In questo caso, la tensione viene applicata direttamente all'uscita, bypassando il modulo problematico.
Una caratteristica del collegamento di eventuali modifiche è un'alimentazione di fase separata per ciascuno dei convertitori, mentre lo zero di lavoro per essi rimane comune. Inoltre, i contenitori di questi dispositivi sono necessariamente collegati al circuito di messa a terra disponibile presso la struttura industriale.
Il circuito di controllo e monitoraggio degli stabilizzatori di tensione a 380 V funziona secondo uno speciale algoritmo che consente non solo di regolare la tensione di uscita, ma anche di spegnere il dispositivo nei seguenti casi di emergenza:
- il valore di tensione di una delle fasi al di sotto o al di sopra del livello critico;
- la temperatura degli elementi di regolazione dei moduli del convertitore supera una soglia predeterminata;
- un forte squilibrio di fase è stato rilevato nel modello di consumo.
Uno squilibrio di fase è caratteristico di una modalità operativa con un carico irregolare, quando i valori della tensione di fase vengono spostati verso lo zero del neutro del trasformatore.
Come elemento di protezione, disconnettendo il carico in caso di emergenza, viene utilizzato un interruttore automatico a 4 poli incorporato nell'unità. Lo stabilizzatore trifase è progettato esternamente come una struttura a pavimento montata verticalmente. Oltre ai controlli, sul pannello frontale vengono visualizzati gli indicatori di tensione, realizzati sotto forma di voltmetri puntatori o moderni indicatori digitali.
Principio di lavoro e ambito di applicazione
Lo scopo di qualsiasi stabilizzatore è di mantenere la tensione di uscita a un determinato livello. Per comprendere il principio del suo funzionamento, è innanzitutto necessario acquisire familiarità con le seguenti funzionalità del dispositivo interno:
- la base della maggior parte degli stabilizzatori è un trasformatore-trasformatore con un numero regolabile di giri in uscita, che consente di modificare la tensione su di essi in una direzione o nell'altra;
- fintanto che le letture di input corrispondono ai nominali, vengono prelevati 220 volt normali dall'avvolgimento di output;
- se la tensione di ingresso è aumentata o diminuita, il controller incorporato nello stabilizzatore elabora la differenza e fornisce un segnale di controllo a uno speciale meccanismo del motore;
- quest'ultimo sposta il motore di tensione nella direzione desiderata, regolando la tensione di uscita fino a raggiungere il valore nominale.
Tra i modelli di dispositivi stabilizzatori prodotti dall'industria, si distinguono i modelli con regolazione regolare e graduale.
La portata degli stabilizzatori trifase è piuttosto ampia. Sono installati nei circuiti di alimentazione non solo in produzione, ma anche a casa, principalmente in abitazioni private e suburbane. I dispositivi di stabilizzazione per esigenze domestiche, di norma, sono caratterizzati da un indicatore di bassa potenza, limitato a 30-50 kW. Unità più ad alta intensità energetica (fino a 100 kW) sono spesso installate negli uffici delle città, nei villaggi suburbani e nelle piccole imprese.
Per una residenza estiva personale, un dispositivo che garantisce l'ottenimento di una potenza di uscita fino a 50-70 kW è abbastanza. I progetti industriali di stabilizzatori con una potenza dichiarata di oltre 100 kW sono installati nei negozi delle fabbriche, negli istituti medici, nei centri espositivi e nei centri commerciali. I dispositivi isolati in tensione che operano in condizioni di elevata umidità sono richiesti in strutture mediche, laboratori e centri di ricerca specializzati.
Tipi di stabilizzatori trifase
L'industria ha lanciato la produzione di un gran numero di modifiche agli stabilizzatori progettati per funzionare in reti trifase. L'elenco dei principali tipi di tali unità:
- relè e dispositivi a tiristori;
- stabilizzatori elettromeccanici;
- modelli ferroresonanti e invertitori;
- apparecchi ibridi.
Ognuna di queste posizioni ha bisogno di una considerazione separata.
Campioni a relè e tiristori
Nei dispositivi a relè, i relè elettromagnetici vengono utilizzati per commutare le spire della bobina di uscita del trasformatore incorporato. I sistemi di questa classe si distinguono per una velocità sufficiente e sono convenienti in funzionamento e manutenzione. Tuttavia, a causa della natura meccanica della commutazione, non sono abbastanza durevoli (la risorsa di risposta del relè è limitata). Allo stesso tempo, l'accuratezza della regolazione degli indicatori di uscita per le unità relè non è sufficiente per le esigenze pratiche.
I dispositivi a tiristori non contengono contatti meccanici, poiché il loro circuito di commutazione si basa su dispositivi a semiconduttore. Per questo motivo, gli indicatori di affidabilità e durata dello stabilizzatore aumentano drasticamente e la risorsa è quasi illimitata. Grazie alla produzione ottimizzata di moderni componenti elettronici, il costo di tale dispositivo è basso.
Modelli elettromeccanici
In unità di questo tipo, la tensione di uscita viene regolata dal movimento meccanico delle spazzole del collettore di corrente, che fa parte del servoazionamento incorporato. Questo spiega il basso tasso di regolazione del parametro di uscita, non superiore a 15 volt al secondo. Altri svantaggi di questi dispositivi includono:
- rumore eccessivo;
- forte scintillio durante il lavoro;
- bassa inerzia (il dispositivo non ha il tempo di rispondere a improvvisi cambiamenti nella tensione di ingresso).
Una qualità positiva dei dispositivi elettromeccanici è l'elevata precisione di impostazione degli indicatori di uscita (tensione e potenza).
Stabilizzatori ferroresonanti
Questo tipo di dispositivo stabilizzatore assomiglia ai modelli convenzionali di trasformatori, in cui il circuito magnetico ha un'asimmetria pronunciata. Ciò differisce dai modelli standard con caratteristiche magnetiche non lineari. Uno svantaggio significativo di queste unità è la loro bassa efficienza energetica.Inoltre, se è necessario controllare grandi carichi di corrente, l'induttore lineare è ottenuto di dimensioni significative.
Per ridurre le dimensioni e il peso del dispositivo, viene introdotto un condensatore, grazie al quale il circuito magnetico acquisisce proprietà risonanti. Quindi il nome di questa unità è un regolatore ferroresonante. Oggi questo tipo di stabilizzatori (così come la sua controparte elettromeccanica) viene utilizzato solo in casi speciali. In condizioni domestiche, sono stati sostituiti da moderni dispositivi elettronici chiamati inverter.
inverter
I modelli di inverter sono costruiti secondo un complesso circuito elettronico che comprende diversi stadi di conversione della tensione di ingresso. Grazie a ciò, è possibile ottenere un regolatore quasi perfetto, che consente di mantenere il livello di uscita con una precisione irraggiungibile per altri stabilizzatori. La gamma di oscillazioni consentite all'ingresso viene ampliata e la velocità di controllo è limitata solo dalla velocità degli elementi chiave di uscita (transistor ad alta frequenza). L'unico inconveniente dei componenti elettronici è il loro costo elevato.
Dispositivi ibridi
Questo tipo di dispositivi stabilizzatori è apparso sul mercato relativamente di recente (nel 2012). La base del suo design è un regolatore meccanico, che include due convertitori di tipo relè. Nella modalità normale, funziona solo il dispositivo elettromeccanico e i nodi aggiuntivi entrano in vigore quando il modulo principale non può più far fronte alle sue funzioni.
L'incapacità di mantenere il livello ottimale all'uscita di solito si manifesta con tensioni di ingresso troppo basse o troppo alte, limitate da un intervallo da 144 a 256 volt. Se questo valore è inferiore a 144 o superiore a 256 Volt, il secondo stadio di stabilizzazione, assemblato su un relè elettronico, inizia a funzionare. La gamma di regolazione massima va da 105 a 280 volt.
