A unidade chamada “estabilizador de tensão trifásico” é um dispositivo eletrônico complexo que permite manter a potência de saída no nível certo. A necessidade desses produtos é causada pela instabilidade da fonte de alimentação de 380 V, cujas flutuações às vezes atingem valores perigosos. Ao instalar estabilizadores, é possível proteger o equipamento industrial e doméstico conectado a ele, que geralmente falha devido à tensão que excede os valores limite.
Características de design
Por seu design, um estabilizador trifásico é composto por três módulos monofásicos monofásicos com um circuito comum de controle e monitoramento. São conhecidas duas versões desses dispositivos:
- No primeiro caso, esse é um projeto único, que inclui três circuitos de estabilização independentes.
- A segunda opção são três estabilizadores monofásicos idênticos, conectados de acordo com o esquema "estrela" e colocados na forma de módulos em um único rack.
A primeira versão é usada para atender consumidores de baixa potência e é relativamente barata. Mas você tem que pagar por isso com sérios problemas que são possíveis durante a operação. Se um dos três esquemas falhar, toda a estrutura deverá ser reparada ou completamente atualizada. A segunda modificação (na forma de um rack com módulos independentes) é caracterizada pelo aumento da funcionalidade, o que permite não interromper a fonte de alimentação em caso de falha de uma das linhas de fase. Nesse caso, a tensão é aplicada diretamente à saída, ignorando o módulo problemático.
Uma característica da conexão de quaisquer modificações é uma alimentação de fase separada para cada um dos conversores, enquanto o zero de trabalho permanece comum. Além disso, os gabinetes desses dispositivos estão necessariamente conectados ao circuito de aterramento disponível nas instalações industriais.
O circuito de controle e monitoramento dos estabilizadores de tensão de 380 V funciona de acordo com um algoritmo especial que permite não apenas ajustar o valor da tensão de saída, mas também desligar o dispositivo nos seguintes casos de emergência:
- o valor da tensão de uma das fases abaixo ou acima do nível crítico;
- a temperatura dos elementos de ajuste dos módulos conversores excede um limiar predeterminado;
- um forte desequilíbrio de fase foi detectado no padrão de consumo.
Um desequilíbrio de fase é característico de um modo de operação com carga irregular, quando os valores de tensão de fase são deslocados para o zero do neutro do transformador.
Como elemento de proteção, desconectando a carga em caso de emergência, é usado um disjuntor de 4 polos incorporado à unidade. O estabilizador trifásico é projetado externamente como uma estrutura de piso montada verticalmente. Além dos controles, os indicadores de tensão são exibidos no painel frontal, feitos na forma de voltímetros de ponteiro ou indicadores digitais modernos.
Princípio do trabalho e escopo
O objetivo de qualquer estabilizador é manter a tensão de saída em um determinado nível. Para entender o princípio de sua operação, primeiro você precisa se familiarizar com os seguintes recursos do dispositivo interno:
- a base da maioria dos estabilizadores é um transformador-transformador com um número ajustável de voltas na saída, permitindo alterar a tensão neles em uma direção ou outra;
- desde que as leituras de entrada correspondam ao nominal, 220 volts normais são retirados do enrolamento de saída;
- se a tensão de entrada mudou para cima ou para baixo, o controlador embutido no estabilizador processa a diferença e fornece um sinal de controle para um mecanismo especial do motor;
- o último move o motor do removedor de tensão na direção desejada, ajustando a tensão de saída até atingir seu valor nominal.
Entre os modelos de dispositivos estabilizadores produzidos pela indústria, destacam-se os modelos com ajuste suave e passo.
O escopo dos estabilizadores trifásicos é bastante amplo. Eles são instalados em circuitos de fonte de alimentação não apenas na produção, mas também em casa, principalmente em residências particulares e suburbanas. Os dispositivos estabilizadores para necessidades domésticas, em regra, são caracterizados por um indicador de baixa potência, limitado a 30-50 kW. Unidades com maior consumo de energia (até 100 kW) são frequentemente instaladas nos escritórios da cidade, nas aldeias suburbanas e em pequenas empresas.
Para uma residência pessoal de verão, um dispositivo que garanta a obtenção de potência de saída de 50 a 70 kW é suficiente. Projetos industriais de estabilizadores com potência declarada superior a 100 kW são instalados nas lojas das fábricas, nas instituições médicas, nos locais de exibição e nos shopping centers. Os dispositivos isolados de tensão que operam em condições de alta umidade são procurados em instalações médicas especializadas, laboratórios e centros de pesquisa.
Tipos de estabilizadores trifásicos
A indústria lançou a produção de um grande número de modificações de estabilizadores projetados para operação em redes trifásicas. A lista dos principais tipos de tais unidades:
- dispositivos de relé e tiristor;
- estabilizadores eletromecânicos;
- modelos ferroresonantes e inversores;
- aparelhos híbridos.
Cada uma dessas posições precisa de uma consideração separada.
Amostras de relé e tiristor
Nos dispositivos de relé, os relés eletromagnéticos são usados para alternar as voltas da bobina de saída do transformador embutido. Os sistemas desta classe são diferenciados por velocidade suficiente e são convenientes na operação e manutenção. No entanto, devido à natureza mecânica do comutador, eles não são duráveis o suficiente (o recurso de resposta do relé é limitado). Ao mesmo tempo, a precisão do ajuste dos indicadores de saída para as unidades de relé é insuficiente para necessidades práticas.
Os dispositivos de tiristores não contêm contatos mecânicos, pois o circuito de comutação é baseado em dispositivos semicondutores. Devido a isso, os indicadores de confiabilidade e durabilidade do estabilizador aumentam acentuadamente e o recurso é quase ilimitado. Graças à produção simplificada de componentes eletrônicos modernos, o custo desse dispositivo é baixo.
Modelos eletromecânicos
Em unidades desse tipo, a tensão de saída é ajustada pelo movimento mecânico das escovas do coletor de corrente, que fazem parte do servoconversor embutido. Isso explica a baixa taxa de regulação do parâmetro de saída, que não excede 15 volts por segundo. Outras desvantagens desses dispositivos incluem:
- barulho excessivo;
- forte faísca durante o trabalho;
- baixa inércia (o dispositivo não tem tempo para responder a mudanças repentinas na tensão de entrada).
Uma qualidade positiva dos dispositivos eletromecânicos é a alta precisão da definição dos indicadores de saída (tensão e potência).
Estabilizadores ferrorressonantes
Esse tipo de dispositivo estabilizador se assemelha aos modelos convencionais de transformadores, nos quais o circuito magnético possui uma assimetria acentuada. Isso difere dos projetos padrão com características magnéticas não lineares. Uma desvantagem significativa dessas unidades é a baixa eficiência de energia.Além disso, se for necessário controlar grandes cargas de corrente, o indutor linear é obtido de tamanho significativo.
Para reduzir o tamanho e o peso do dispositivo, um capacitor é introduzido nele, devido ao qual o circuito magnético adquire propriedades ressonantes. Portanto, o nome desta unidade é um regulador ferrorressonante. Hoje, esse tipo de estabilizador (assim como seu equivalente eletromecânico) é usado apenas em casos especiais. Em condições domésticas, eles foram substituídos por modernos dispositivos eletrônicos chamados inversores.
Inversores
Os modelos de inversor são construídos de acordo com um circuito eletrônico complexo que inclui vários estágios de conversão de tensão de entrada. Graças a isso, é possível obter um regulador quase perfeito, o que permite manter o nível de saída com precisão inatingível para outros estabilizadores. A faixa de oscilações de entrada permitidas é expandida e a velocidade de controle é limitada apenas pela velocidade dos elementos-chave de saída (transistores de alta frequência). A única desvantagem dos componentes eletrônicos é o alto custo.
Dispositivos híbridos
Este tipo de dispositivos estabilizadores apareceu no mercado relativamente recentemente (em 2012). A base de seu projeto é um regulador mecânico, que inclui dois conversores do tipo relé. No modo normal, apenas o dispositivo eletromecânico funciona e nós adicionais entram em vigor quando o módulo principal não consegue mais lidar com suas funções.
A incapacidade de manter o nível ideal na saída geralmente se manifesta com tensões de entrada muito baixas ou muito altas, limitadas por uma faixa de 144 a 256 volts. Se esse valor for menor que 144 ou maior que 256 Volts, o segundo estágio de estabilização, montado em um relé eletrônico, começa a funcionar. A faixa máxima de ajuste é de 105 a 280 volts.
