Феррорезонансный стабилизатор напряжения: достоинства и недостатки

Перенапряжения при неполнофазных режимах

Электроснабжение > Внутренние перенапряжения сетей

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПРИ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМАХ

Неполнофазные режимы в электрических системах возникают при обрыве провода линии, который обычно сопровождается падением на землю (заземлением) одного из концов провода, при отказе одной фазы выключателя во время включения или отключения линии, при перегорании плавких вставок в одной или двух фазах. Принципиальная схема показана на рис. 40-7, где положения рубильников , , соответствуют виду неполнофазного режима, а положения рубильников и определяют, заземлены или изолированы нейтрали системы и трансформатора приемной подстанции. Перенапряжения в неполнофазных режимах связаны с феррорезонансом на частоте сети и имеют наибольшую величину, если трансформатор приемной подстанции работает на холостом ходу или слабо нагружен. Расчетную схему замещения для каждого вида неполнофазного режима можно составить с помощью метода симметричных составляющих, однако при этом необходимо учитывать емкости прямой и нулевой последовательностей линии электропередачи.

Смотри ещё по разделу на websor :

Рис. 40-7. Принципиальная схема неполнофазных режимов.

Если трансформатор приемной подстанции имеет изолированную нейтраль, то расчетная схема замещения может быть приведена к виду, показанному на рис. 40-8; значения э. д. с. и емкости для нее даны в табл. 40-3. На рис. 40-8 представляет собой индуктивность холостого хода трансформатора, зависимость которой от тока определяется характеристикои намагничивания магнитопровода. Расчет перенапряжений проще всего производить путем графо-аналитического решения уравнения

Рис. 40-8. Расчетная схема неполнофазных режимов при изолированной нейтрали трансформатора.

Таблица 40-3 Параметры схемы замещения (рис. 40-8) при различных неполнофазных режимах для трансформатора с изолированной нейтралью

Вид неполнофазного режима

Обрыв одного провода с заземлением. Нейтраль системы изолирована

Обрыв одного провода без заземления. Нейтраль системы заземлена

Обрыв двух проводов. Нейтраль системы заземлена

На рис. 40-9 показаны соответствующие построения.Перенапряжения практически отсутствуют, если длина линии или . Величина определяется равенством

где — номинальное напряжение, кВ; — мощность трансформатора, MB Ч А; — ток холостого хода трансформатора, о. е.; w — частота сети; — эквивалентная емкость на единицу длины линии, определяемая по табл. 40-3.

Рис. 40-9. Графический метод расчета схемы рис. 40-8.

Обычно имеет порядок 1 км и менее, а , поэтому перенапряжения этого вида характерны для систем 35 кВ и ниже. Перенапряжения, как правило, сопровождаются изменением порядка следования фаз (опрокидывание фазы).При заземленной нейтрали трансформатора приемной подстанции и соединении обмотки НН в треугольник упрощенная схема замещения при обрыве одного или двух проводов имеет вид, показанный на рис. 40-10. Параметры схемы приведены в табл. 40-4. Схема является приближенной, так как в ней не учтена индуктивность линии. Перенапряжения вызываются резонансом на частоте сети в контуре, состоящем из емкости и индуктивности L, которая определяется реактивным сопротивлением рассеяния трансформатора. Резонансная длина линии определяется по формулам:при обрыве одного провода

при обрыве двух проводов

где — напряжение короткого замыкания трансформатора, о.е.Индуктивность в схеме рис. 40-10 представляет собой магнитный шунт трансформатора, который ограничивает максимально возможные кратности перенапряжений величиной порядка 2,5-3,0. Резонансная длина линии составляет 100 км и более, поэтому перенапряжения характерны только для систем весьма высокого напряжения.Так как перенапряжения при неполнофазных режимах имеют резонансный характер, то ударные коэффициенты обычно мало отличаются от единицы.

Рис. 40-10. Приближенная расчетная схема неполнофазных режимов при заземленной нейтрали трансформатора.

Таблица 40-4 Параметры схемы замещения (рис. 40-10) при различных неполнофазных режимах. Нейтрали системы и трансформатора заземлены

Феррорезонансные стабилизаторы

Такие устройства не оснащаются вольтметром, поэтому будет трудно понять, какая величина напряжения сети получается на выходе. Самому не получится отрегулировать напряжение. Если для вас это не критично, то такой вид стабилизатора хорошо подходит для вас. Феррорезонансные устройства могут частично искажать величину показаний, погрешность может доходить до 12%.

Если вы долгое время применяете такой прибор, то нужно знать, что он способен испускать магнитное поле, влияющее на функционирование бытовых приборов. Эти стабилизаторы настраивают в заводских условиях, поэтому после его монтажа нужно просто подключить в работу.

Это интересно: Электромеханический стабилизатор напряжения

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения электромеханического типа

К преимуществам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

• высокую точность регулирования значения напряжения;
• высокую перегрузочную способность стабилизатора;
• способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
• большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями.

К недостаткам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

• низкую скорость срабатывания стабилизатора;
• возможность некорректного снижения или повышения напряжения в случае быстрых изменений значения входного напряжения;
• низкая надёжность конструкции стабилизатора и маленький срок эксплуатации;
• генерирование электрических помех при перемещении подвижного контакта по обмоткам трансформатора;
• наличие искрения, невозможность использования в опасных средах;
• высокая аварийность работы стабилизатора напряжения.

Надежность и ремонтоспособность

Надежность оборудования определяется многими факторами. Самыми явными из них являются качество и количество комплектующих элементов, применяемых при производстве изделий.

Если исходить из того, что производители и тех и других стабилизаторов гарантируют высокое качество элементной базы, то следует оценить количественную составляющую.

Крепёжные изделия, краску и другие малосущественные компоненты в расчет не берем. Сравним количество электроэлементов.

Классический стабилизатор построен проще и включает в себя от 50 до 80 элементов и выделяет при работе минимум тепла.

В инверторном комплектующих в 3 — 5 раз больше и выделение тепла весьма существенно, что обусловливает необходимость наличия большого радиатора или вентилятора.

А теперь немного теории. Надежность изделия зависит от надежности каждого входящего элемента и количества этих элементов. Кроме того, повышение температуры на 10 градусов снижает надежность (в литературе приводятся различные цифры, вплоть до уменьшения срока службы в 2 раза).

Если принять надежность одного элемента равной 0,99, то суммарная надежность трех элементов составит: 0,99х0,99х0,99=0,97 (т.е. вероятность отказа 3%), а при наличии 10 элементов этот показатель будет равен 0,90 (т.е. вероятность отказа 10%).

Конечно, современные элементы имеют надежность выше 0,99, но тенденция снижения надежности при увеличении количества элементов весьма показательна.

Можно возразить, что при наличии большого количества элементов наши телевизоры, компьютеры, стиральные машины нормально работают годами. Но не стоит забывать, что бытовая техника работает далеко не полные сутки, а стабилизатор, не выключаясь, должен работать постоянно.

Практика эксплуатации классических стабилизаторов показывает, что они могут работать 10 лет и более. По инверторным моделям такой статистики пока просто нет. Мы знаем, что любая, даже самая качественная, техника порой требует ремонта. И потребителю небезразлично, насколько легко или сложно будет этот ремонт осуществить.

В течение гарантийного периода и при наличии доступной сервисной службы ремонт будет сделан по крайней мере бесплатно, хотя сроки, скорее всего, будут зависеть от сложности ремонта. А в иных случаях могут возникнуть проблемы, связанные с ремонтопригодностью изделия.

Ремонтопригодность стабилизаторов определяется несколькими параметрами.

Это плотность монтажа, легкость или сложность доступа к элементам. Это необходимость наличия того или иного оборудования для демонтажа и монтажа ремонтируемого изделия, наличия приборов и стендов для его наладки и тестирования. Это доступность элементной базы в случае необходимости замены неисправных деталей. И, конечно же, требования к квалификации ремонтного персонала.

Классические релейные стабилизаторы имеют низкую плотность монтажа и их элементная база не предполагает редких и дефицитных микросхем. Используемые приборы просты, а в качестве стенда обычно можно просто использовать ЛАТР. Поэтому требования к квалификации ремонтного персонала не особенно высоки, можно сказать, что достаточна квалификация на уровне гаражного радиолюбителя. Понятно, что при таких условиях ремонт не будет большой проблемой для потребителя.

С инверторными стабилизаторами картина совершенно иная. Компоновка здесь плотная, и основная масса элементов – это SMD, специализированные микросхемы. Для монтажа и демонтажа SMD потребуется приобрести специальное оборудование, а замена таких микросхем невозможна без хорошей паяльной станции. Кроме того, сами эти элементы не всегда можно будет легко приобрести, а в небольших населенных пунктах их покупка будет практически нереальна. Из оборудования обязателен осцилограф с приличной полосой пропускания. Понятно, что квалификация персонала должна быть не ниже инженера. И скорее всего придется обращаться к производителю.

Таблица параметров работы стабилизаторов напряжения различных типов

Тип стабилизатора напряжения	Скорость стабилизации	Точность стабилизации	Диапазон входного напряжения	Перегрузочная способность	Надежность	КПД
Стабилизаторы релейного типа	высокая	средняя	широкий	высокая	высокая	высокий
Стабилизаторы электромеханического типа	низкая	высокая	широкий	средняя	низкая	средний
Стабилизаторы симисторного и тиристорного типа	высокая	средняя	широкий	средняя	средняя	высокий
Стабилизаторы инверторного типа	высокая	высокая	широкий	средняя	средняя	средний
Стабилизаторы феррорезонансного типа	высокая	высокая	средний	низкая	низкая	низкий

При выборе типа стабилизатора напряжения необходимо подробно изучить параметры существующего сетевого электропитания, изучить требования подключаемых электрических приборов и оборудования, использовать лучшую комбинацию свойств стабилизаторов различных типов.

Принцип действия феррорезонансных стабилизаторов

Первичная обмотка, на которую приходит напряжение входа, находится на участке 2 магнитопровода. Он имеет значительное поперечное сечение, чтобы сердечник был в ненасыщенном состоянии. На входе напряжение образует магнитный поток Ф2.

На зажимах вторичной обмотки создается напряжение выхода. К ней подключается нагрузка, находящаяся на 3 участке сердечника, и имеет малое сечение, и насыщенное состояние. при отклонениях напряжения сети и магнитного потока, величина его почти не меняется, а также не изменится ЭДС. При повышении магнитного потока некоторая часть его будет замыкаться по магнитному шунту.

Поток Ф2 становится синусоидальным. Если поток Ф2 подходит к амплитудной величине, то третий участок переходит в насыщение, а магнитный поток перестает повышаться, и возникает поток Ф1. В результате поток по магнитному шунту будет замыкаться только тогда, когда магнитный поток №2 по величине сравнивается с амплитудным. Это создает поток Ф3 несинусоидальным, а напряжение становится тоже не синусоидальным.

Наличие конденсатора дает возможность прибору работать с повышенным коэффициентом мощности. А коэффициент стабилизации зависит от наклона горизонтальной кривой 2 к абсциссе. Этот участок обладает большим наклоном, поэтому получить большую стабилизацию без вспомогательных приборов не получится. Прямая передача тока дает возможность добиться повышенного усиления.

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения

В этой статье сайт «Все-электричество» расскажет про феррорезонансные стабилизаторы, которые пользуются высокой популярностью. Они позволяют стабилизировать переменное напряжение. Кроме, преимуществ эта продукция также может иметь и недостатки, о которых мы поговорим в этой статье.

Сейчас действует специальный стандарт, согласно которому выходное напряжение обязательно должно колебаться от 0,9 до 1,05. Этот стандарт был установлен достаточно давно и вся продукция должна ему обязательно соответствовать. Номинальное напряжение на выходе должно составлять от 197 до 230 вольт. Перед покупкой вам следует изучить виды однофазных стабилизаторов.

Феррорезонансные стабилизаторы

Эта продукция не имеет вольтметра. Именно поэтому вам будет достаточно сложно понять, какое напряжение вы получаете на выходе. Потребитель самостоятельно не сможет выполнить регулировку напряжения. Если вас это не смущает, тогда стабилизаторы феррорезонансного типа отлично для вас подойдут. Феррорезонансные нормализаторы способны искажать показания. Иногда искажения могут достигать 12%.

Также если вы длительное время используете этот товар, тогда вам следует знать, что он может издавать магнитное поле, которое способно влиять на работу определенной бытовой техники. Эти виды стабилизаторов настраивают на заводе. Именно поэтому после его установки вам необходимо будет просто его установить.

Влияние на технику

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения могут повлиять на следующую технику:

1. Телевизоры. Если вы подключите устройство к телевизору, тогда сможете заметить значительное уменьшение растра. Также некоторые цветовые лучи могут быть нарушены.
2. Радиоприемники. Этот вид техники может потерять свою чувствительность. Выходная мощность приемника также может значительно уменьшиться.
3. Магнитофоны. Выходная мощность этих устройств может значительно упасть. Стирание записей в этом случае также может ухудшиться.

Как видите, феррорезонансная продукция может иметь свои недостатки. Если вы не знаете, какие феррорезонансные стабилизаторы выбрать, тогда мы сейчас расскажем.

Бытовая техника постоянно улучшается. Именно поэтому производители стабилизаторов феррорезонансного типа также стараются улучшить свои товары. Они улучшают его схему, которая позволит справлять с высокими нагрузками.

Сейчас эта продукция может точно выполнять настройку напряжения. Процесс изменения и стабилизации напряжения происходит с помощью трансформатора. При необходимости он может добавлять или отнимать катушки.

Режимы работы

Режимы работы обычно могут зависеть от нескольких факторов. Например, значительно на режим работы может повлиять тип устройства и его мощность. Мощность феррорезонансного стабилизатора может быть разнообразной и выбирать ее необходимо исходя из вида техники, к которой вы желаете его применить. Режимы выпрямителя могут быть следующими:

• Активную нагрузку.
• Нагрузку емкостного характера.
• Индуктивную нагрузку.

Идеальная активная нагрузка встречается достаточно редко. Она необходима только для цепей, которые не требуют ограничения переменной составляющей выпрямителя. Если вы желаете использовать емкостную нагрузку, тогда вам необходимо помнить, что она предназначается только для выпрямителей, которые имеют небольшую мощность. Реакция нагрузки, которая будет действовать на выпрямитель, определяется емкостью сопротивление, которой будет значительно меньше сопротивления нагрузки. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про стабилизаторы для котла.

Если вы планируете выбрать феррорезонансный стабилизатор, тогда вам необходимо исходить из нескольких факторов. Сначала вам следует определиться, где он будет установлен. Установить его можно возле бытового прибора или на входе в дом. Если вы планируете проводить установку для всех бытовых приборов, тогда вам обязательно необходимо подключить его сразу после счетчика. Также выбирайте прибор мощности, которого хватит для стабилизации напряжения во всем доме. Прочитать, как выполнить его установку вы сможете в наших предыдущих статьях.

голоса

Рейтинг статьи

Советы по выбору

Конструкция выпрямителей постоянно модернизируется, повышается качество их схем, что позволяет переносить значительные феррорезонансные перенапряжения. Современные модели выделяются высоким уровнем быстродействия, точностью настройки и длительным эксплуатационным сроком. Режимы устанавливаются мощностными характеристиками прибора и его типом.

Основное условие выбора феррорезонансного стабилизатора – место его подсоединения. Обычно его устанавливают на входе электросети в помещение либо вблизи бытовой техники. Если выпрямитель устанавливается для всей техники, необходимо выбирать устройства с высоким уровнем мощности и подключать их сразу же за распределительным щитком.

Феррорезонансные явления в электрических сетях

Основные факторы, которые порождают феррорезонансные явления в электрических сетях – это элементы ёмкостного и индуктивного типа. Они способны формировать колебательные контуры в периоды переключения. Этот эффект особо заметен в трансформаторах силового типа, линейного вольтодобавочного, шунтирующих контурах и в аналогичных устройствах, которые оборудуются массивной обмоткой. Данное явление бывает 2 типов: резонанс токов и напряжения.

Феррорезонанс напряжений возможен, когда в сети имеется индуктивность, характеризующаяся нелинейным вольт-амперным свойством. Данная характеристика свойственна катушкам индуктивности, где сердечники производятся из ферромагнитных компонентов. Особенно это касается выпрямителей линейки НКФ. Такое негативное явление обуславливается небольшим показателем сопротивлений омического и индуктивного типов по отношению к силовым трансформаторам.

Феррорезонанс в трансформаторе напряжения: принцип работы стабилизатора напряжения

Феррорезонансный стабилизатор напряжения уже давно активно применяется не только в быту, но и в промышленности. Устройства этого класса позволяют выровнять напряжение переменного типа. В основе принципа функционирования заключается эффект электромагнитного резонанса в колебательном контуре. Такие нормализаторы обладают массой достоинств, но также имеют и свои недостатки.

Феррорезонансные явления в электрических сетях

Основные факторы, которые порождают феррорезонансные явления в электрических сетях – это элементы ёмкостного и индуктивного типа. Они способны формировать колебательные контуры в периоды переключения. Этот эффект особо заметен в трансформаторах силового типа, линейного вольтодобавочного, шунтирующих контурах и в аналогичных устройствах, которые оборудуются массивной обмоткой.

Данное явление бывает 2 типов: резонанс токов и напряжения.

Феррорезонанс напряжений возможен, когда в сети имеется индуктивность, характеризующаяся нелинейным вольт-амперным свойством. Данная характеристика свойственна катушкам индуктивности, где сердечники производятся из ферромагнитных компонентов. Особенно это касается выпрямителей линейки НКФ. Такое негативное явление обуславливается небольшим показателем сопротивлений омического и индуктивного типов по отношению к силовым трансформаторам.

Феррорезонанс в трансформаторе напряжения

Когда трансформатор напряжения подключается к сети, в ней формируются последовательно совмещённые LC-цепи, являющие собой контур резонансного типа. При последовательном подключении индуктивного элемента с нелинейным вольт-амперным свойством к элементу ёмкостного типа напряжение в этой зоне цепи характеризуется как активно-индуктивное.

По окончании определённого временного периода значение напряжения на индуктивном элементе становится пиковым, магнитопровод питается, а напряжение на компоненте ёмкостного типа продолжает расти. Феррорезонанс в трансформаторе напряжения наступает, когда напряжение индуктивности и ёмкостного элемента становится равнозначным.

Быстрый переход приложенного напряжения из активно-индуктивного типа в активно-ёмкостной именуется как “опрокидывание фазы”. Такой эффект опасен для электроприборов.

Феррорезонансные стабилизаторы

Феррезонансный стабилизатор

Феррорезонансные выпрямители не оборудуются встроенным вольтметром, вследствие чего сложно замерять выходной показатель напряжения сети. Отрегулировать величину напряжения собственноручно не получится. Стабилизаторы феррорезонансного типа частично искажают реальные показания, величина погрешности составляет до 12%.

Тем, кто долго пользуется такими устройствами, необходимо помнить, что они способны излучать магнитное поле, которое может нарушить правильное функционирование бытовой электротехники. Стабилизаторы такого класса настраиваются в заводских условиях, никаких дополнительных настроек в быту они не требуют.

Влияние стабилизатора на технику

Феррорезонансный стабилизатор напряжения, принцип работы которого непрост, воздействует на бытовую технику следующим образом:

• Радиоприёмник – чувствительность приёма сигнала может быть уменьшена, показатель выходной мощности существенно снижается.
• Музыкальный центр – выходная мощность такой техники может существенно снизиться, стирание и запись новых дисков значительно ухудшаются.
• Телевизор – при подсоединении к стабилизатору можно наблюдать значительное снижение качества картинки на ТВ, отдельные цвета передаются неправильно.

Электрическая схема современных нормализаторов феррорезонансного типа улучшена, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Такие устройства могут гарантировать точную регулировку сетевого напряжения. Процедура корректировки выполняется трансформатором.

Режимы эксплуатации

Эксплуатационные режимы стабилизаторов зависят от ряда факторов. Прямое влияние имеет показатель мощности и класс устройства. Мощностные характеристики прибора могут быть разными, выбирать их надо с учётом типа подсоединяемой электротехники.

Режимы функционирования выпрямителя зависят от таких типов нагрузки:

• индуктивная;
• активная;
• ёмкостная.

Активная нагрузка в чистой форме наблюдается крайне редко. Она необходима только в тех цепях, где переменное значение устройства не имеет ограничений. Нагрузки ёмкостного типа могут применяться только для тех выпрямителей, которые обладают невысокой мощностью.

Стабилизатор напряжения электромеханического типа

Что собой представляет данный прибор? По сути, это трансформатор (вольтодобавочный), который самостоятельно регулирует напряжение на подающем шлейфе. То есть, нет необходимости что-то подкручивать, если появилась необходимость добавить несколько вольт, как это делается с релейными аналогами.

В настоящее время область применения электромеханических стабилизаторов достаточно обширна. Это не только помещения бытового назначения и офисы, востребованы эти приборы и в тех местах, где используется высокоточное электронное оборудование. К примеру, в медицинских учреждениях.

Классификация стабилизаторов

Основное разделение стабилизаторов напряжения электромеханических производится по самому напряжению. То есть, они бывают однофазными (220 вольт) и трехфазными (380 вольт). Понятно, что первые чаще всего используются в частном секторе и в офисных помещениях, вторые в больших учреждениях и на производстве. Хотя сегодня, когда у населения появилась возможность строить большие собственные дома, в которых размещается огромное количество бытовой техники, трехфазные стабилизаторы напряжения стали устанавливаться и в них.

По своему исполнению приборы представлены настенными моделями, напольными, настольными, могут крепиться как в горизонтальном положении, так и в вертикальном. То есть, производители учли все варианты удобного расположения, зависящего от места установки аппарата. Необходимо отметить, что эти стабилизаторы напряжения обладают очень точной установкой напряжения, работают без посторонних помех, прекрасно себя показали при краткосрочных высоких перегрузках, при этом обладают достаточно широким интервалом стабилизации самого напряжения.

И третья позиция разделения – это мощность прибора. В настоящее время производители предлагают очень широкий модельный ряд в этом плане. Здесь и простые маломощные стабилизаторы напряжения 500 кВА, и высокомощные агрегаты до 20000 кВА. Необходимо отметить, что чисто конструктивно две позиции (220 и 380 вольт) отличаются между собой тем, что первый вариант – это один трансформатор и один щеточный блок, в конструкции второго могут присутствовать два или три трансформатора.

Достоинства и недостатки

Электромеханические стабилизаторы напряжения обладают широким рядом преимуществ перед другими аналогами:

• широчайший диапазон входного напряжения;
• высокая точность выходного показателя напряжения, искажения практически отсутствуют;
• безопасная работа при высоком входном напряжении краткосрочного действия в независимости от того это будет напряжение 220 вольт или 380;
• низкая чувствительность (практически полное ее отсутствие) к рабочей частоте дает возможность использовать трехфазные стабилизаторы напряжения на промышленных объектах;
• бесшумная работа даже при самых высоких скачках напряжения в подающей сети.

Не обошлось и без недостатков:

• к сожалению, это не электронный прибор, поэтому в конструкции электромеханического стабилизатора присутствуют подвижные элементы, которые раз в 5-6 лет придется менять на новые;
• раз в десять лет производители рекомендуют менять сервопривод щеточного блока;
• если напряжение в подающей сети падает ниже 180 вольт, то практически все производители не гарантируют его повышение на выходе до заявленного паспортного значения;
• однофазные аналоги не приспособлены работать при низких температурах, поэтому лучше всего устанавливать их внутри отапливаемых помещений;
• не очень высокая скорость стабилизации, конечно, если сравнивать с другими моделями;
• есть ли необходимость данный момент относить к недостаткам, каждый решает сам, но работа сервопривода электромеханического стабилизатора сопровождается щелчком, который действует доли секунд.