|
принцип работы стабилизатора напряжения
Регулировка напряжения в стабилизаторе организовано методом переключения добавочных обмоток специального трансформатора.
 |
|
Переключение осуществляется электронными ключами в момент прохождения синусоиды напряжения через нулевую отметку.
Электронные ключи управляются процессором по специальной программе.
Процессор собирает данные с датчиков и коммутирует ключи по заданному алгоритму. Также, процессор не допускает включения более одного ключа и следит за исправностью ключей.
Процессор также собирает данные с сопутствующих датчиков, не обозначенных на схеме (силы тока, нагрева трансформатора, питания процессора, и др.).
|
В алгоритм программы процессора заложены следующие режимы:
1. Транзит - режим, когда напряжение на входе нормальное и стабилизатор обеспечивает защиту только от внезапных скачков.
2. Повышение - режим, когда напряжение на входе ниже нормы, но в пределах диапазона регулирования, стабилизатор выравнивает напряжение до номинального.
3. Вытягивание - аварийный режим, когда напряжение на входе ниже нормы и ниже диапазона. Обратите внимание! Стабилизатор напряжения не отключается, а поднимает напряжение, на сколько хватает ресурса трансформатора.
(Этот режим - правило, оставшееся у разработчиков с застойных времен, когда завод еще принадлежал министерству обороны. Военная техника, созданная ими всегда имела дополнительный ресурс на непредвиденные обстоятельства. "Не отключаться, а продолжать "тянуть" на сколько хватит сил!" - девиз военного оборудования)
4.Понижение - режим, когда напряжение на входе выше нормы, но в пределах диапазона регулирования, стабилизатор выравнивает напряжение до номинального.
5. Авария - режим, когда напряжение на входе выше диапазона регулирования, стабилизатор отключается, переходя в дежурный режим и "ждет" падения напряжения.
6. Задержка включения - режим обеспечивает сглаживание скачка при включении электроэнергии.
Стабилизаторы повышенной точности
Принцип работы стабилизатора напряжения
При небольшом количестве ключей точность стабилизации небольшая: 7 ключей - 7 ступеней, величина ступени получается 15 - 20 Вольт.
Переключение на 20 Вольт бытовое оборудование не чувствует, однако это заметно по небольшому изменению яркости ламп накаливания или, например, изменению скорости беговой дорожки.
Для оборудования, требующего более точной стабилизации, производитель Volter выпускает стабилизаторы с двухкаскадной системой регулирования (модификации "ПТ" и "ПТТ").
Первый каскад стабилизации регулирует напряжение грубо.
Далее, пройдя "первичную обработку" напряжение доводится до требуемой точности ключами второго каскада.
Это как два стабилизатора в одном, только ключи управляются одним процессором, что синхронизирует работу каскадов. Обмотка второго каскада исполнена на том же трансформаторе. Действительно, зачем встраивать второй трансформатор, если один уже есть.
Несмотря на использование всего 12 ключей, стабилизатор, изображенный на схеме имеет 36 ступеней регулирования (6х6=36).
Физические величины
В основу стабилизации напряжения заложено преобразование энергии через трансформатор.
Если пренебречь КПД трансформации, то по закону преобразования, стабилизатор должен принимать и отдавать потребителям одинаковое количество энергии.
За счет каких параметров возможно повышение напряжения?
Энергия это произведения мощности на время:
E=Pt,
где P - мощность потребителей, а t - время работы потребителей.
Мощность в свою очередь пропорциональна произведению тока на напряжение:
P=kUI,
где U - напряжение, I - ток, k - постоянный коэффициент для сети переменного тока.
Именно неизменность произведения UI и является принципом стабилизации:
U1 х I1=U2 х I2,
где U1, I1 - напряжение и ток на входе стабилизатора, а U2, I2 - напряжение и ток на выходе стабилизатора.
Пример.
Допустим, Вы установили на дом стабилизатор напряжения, который держит напряжение 220В.
Ваш электрический чайник мощностью 2200Вт при напряжении 220В потребляет ток 10А (для простоты опустим коэффициент k). Что же происходит до стабилизатора?
Исходя из формул, произведение 220В х 10А должно остаться неизменным.
Но если на входе не 220В, а меньше, например, 200В?
В этом случае стабилизатор увеличивает входной ток до 11А:
220В х 10А=200В х 11А.
Если же входное напряжение станет наоборот больше, например 240В, стабилизатор уменьшит входной ток до 9А:
220В х 10А=240В х 9А (ток округлен до целого).
Стабилизатор выравнивает выходное напряжение за счет изменения входного тока. |
