Setting96.ru

Строительный журнал
31 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы регуляторов мощности (диммеров) на симисторах

Схемы регуляторов мощности (диммеров) на симисторах.

Что такое симистор, принцип его работы, а также справочные характеристики некоторых популярных приборов мы с Вами внимательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.
Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.

Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.

Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.

Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.

При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и обмотках трансформаторов), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.

Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3. 5% от максимальной.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, тем самым, устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.

Симисторный регулятор мощности

Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Такие диммеры обладают значительно лучшими характеристиками, чем представленные выше, однако обратной стороной медали является повышенная сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, выполненные на специализированных ИМС. Примером такой микросхемы является фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Рис.3

Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.

А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При таком способе регулирования появляется возможность включения симистора вблизи точки пересечения сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, вследствие чего радикально снижается уровень помех, вносимых в электросеть.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов — самое то.

Симисторный регулятор мощности

Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.

«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое потребление – 3,5 мА.

На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».

И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как — оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Преимущество — простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.

Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),

Симисторный регулятор мощности

Рис.5

так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).

Симисторный регулятор мощности

Рис.6

За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение — это управление мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.

В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .

«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод. Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 является балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает совместно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА. Данный ток используется для питания таймера DA1 и инфракрасного светодиода оптрона DA2».

Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.

Как защитить технику от перепадов напряжения

Довольно действенный и всегда недорогой способ (1500-3000 рублей). Реле-прерыватель размыкает электрическую цепь при повышении или понижении напряжения в электросети до определенных значений. По российским нормам, отклонения напряжения допускаются в пределах ±10% от номинальных 220В. Скачок напряжения – это все, что выходит за эти рамки, иногда скачки бывают очень сильными, например, при обрыве воздушной линии в частном секторе попадание линейного провода на провод нейтрали вызывает скачок линейного напряжения до 380-400 В, вместо 210-230 В (норма для однофазной сети). Когда реле прервало подачу тока, оно начинает раз в несколько секунд проверять параметры напряжения, и если оно в пределах нормы и стабильно, подача электричества возобновится.

Читать еще:  Вентилятор для процессора с регулировкой скорости

Лучше, если у реле есть дисплей, отображающий параметры напряжения и кнопки регулировки верхнего и нижнего предела, тогда реле можно настроить под конкретный прибор. Оптимально, если есть и таймер, с помощью которого можно задать время включения прибора после его принудительного отключения реле. Например, это может быть интервал в несколько минут, чтобы сохранились настройки стиральной машины, кондиционера, хлебопечки и т.п. Кроме того, это важно для приборов с компрессорами (холодильник, морозильник, кондиционер), им частые включения/ выключения вредны.

Реле-розетка для одного прибора

Реле бывают для однофазной и двухфазной (380 В) сети, рассчитаны приборы на разную максимальную нагрузку, могут устанавливаться как в электрощиток, на рейку (на 3 прибора) так и отдельно – в розетку, такие реле рассчитаны на один прибор.

Минусы

Реле не стабилизирует напряжение, оно лишь прерывает и возобновляет подачу тока. Перепады напряжения чаще всего не единичны и происходят довольно долго – от нескольких минут до нескольких часов. На практике это означает, бытовой прибор, контролируемый реле-прерывателем, надолго обесточивается или работает, постоянно прерываясь. В первом случае это ведет к сбою программы (как правило, техника «помнит» выбранную программу минут 10-15), во втором – ведет к быстрому износу узлов техники – нагревателей, компрессоров, моторов и т.п.

Стабилизаторы напряжения

В случае выхода показателей напряжения за пределы нормы стабилизатор нормализует напряжение ровно до 220 В. А вот если напряжение повысится критически (например, 250 В и выше в однофазной цепи), отключит подачу электричества. После того, как напряжение в сети стабилизируется, устройство возобновит подачу тока. Стабилизатор напряжения устанавливается на одну розетку для одного прибора, на отдельный крупный пункт раздачи электричества (например, связка «водонагреватель-стиральная машина-посудомоечная машина) или на всю сеть, только нужно учесть суммарную потребляемую мощность всех подключаемых приборов. В сетях с номинальным напряжением 220В применяется однофазный стабилизатор. В сетях 380В – один трехфазный или три однофазных стабилизатора. Цены стартуют от 1000-1500 рублей и упираются в 60000-70000 рублей (трехфазные стабилизаторы для коттеджей европейского производства).

7 советов по защите сети от перенапряжения в квартире и доме

Разряд молнии, обрыв проводов, обрыв нулевого контакта – это самые распространенные причины перенапряжения в сети. Среди самых же распространенных последствий – выход из строя дорогостоящей техники, но это в лучшем случае. Самый печальный исход – короткое замыкание, возгорание и угроза жизни. Конечно, мы не можем воздействовать на погоду и никак не повлияем на ряд аварийных ситуаций, но обезопасить себя от последствий в наших силах. Разбираемся, как защитить квартиру и дом от перенапряжения и скачков напряжения в сети.

последствия перенапряжения в сети

Нормальным напряжением для однофазной сети в квартире – всем известные 220 В, но ГОСТ 29322-2014 предусматривает наличие небольшой погрешности – в переделах 10%, т.е. напряжение в наших сетях может колебаться от 198 до 242 В. Все, что выше и ниже, — уже несет разного рода опасность.

Откуда же возникают скачки напряжения в сети? Причин несколько:

  • попадание в подстанцию, линию электропередач или элементы дома разряда молнии, а его сила тока достигает 200 кА; , включение мощного оборудования или одновременная работа многочисленных электроприборов в многоквартирном доме;
  • обрыв нулевого контакта, в результате чего напряжение может скакать от 110 до 360 В. Одна из причин обрыва нулевого контакта кроется в возросшем количестве используемой техники. Многие дома проектировались и строились тогда, когда электроприборов не было так много. Сегодня же в утренние часы в каждом доме включается масса оборудования: плиты, чайники, пылесосы, стиральные машинки, обогреватели, бойлеры и т.д. Часто провода работают на пике своих возможностей, потому утром и вечером перегреваются, затем сильно охлаждаются, и как следствие проводник ослабевает, и нулевой контакт может вообще отгореть;
  • обрыв проводов вследствие непогоды, аварии. Напряжение в сети может резко взлететь в несколько раз;
  • неправильное подключение проводов в щитке;
  • сбои в работе электрической станции.

причины перенапряжения в сети

Высокое напряжение может стать причиной появление искры в диэлектрическом слое, далее последует появление электрической дуги, что уже чревато возгоранием. Опасность также несет и слишком низкое напряжение. Холодильник, например, будет тяжелее запускаться, что скажется на его работоспособности.

Большинство приборов рассчитаны на работу при напряжении примерно 200-240 В, но частые, пусть и не очень большие, отклонения от «идеальных» 220 В влияет на долговечность. Если что-то «сгорит» по причине перенапряжения, то гарантией ремонт не покрывается.

Чтобы защитить квартиру и дом от неблагоприятных последствий скачков напряжения в сети, используют следующие принципы:

  • отключение электричества при резком повышении напряжения;
  • вывод излишнего электрического потенциала на заземляющий контур;
  • стабилизация входящего напряжения до идеальных 220 В.

Конечно, для защиты домашней сети лучше подходить комплексно, проводить полную реконструкцию электрической системы, но в многоквартирном доме, например, сделать это крайне сложно. Десятки жильцов просто никогда не придут к единому мнению и не договорятся о совместной оплате, потому действовать придется локально – на уровне собственной квартиры. Владельцам частного дома в этом плане немного проще.

Помогут ли пробки или автоматы? Пробки долгое время были единственной защитой от короткого замыкания и перегрева. Им на смену пришли более удобные автоматические выключатели. Безусловно, они нужны и в ряде ситуаций защищают сеть, но спасти от последствий удара молнии или подачи высокого напряжения не смогут.

Реле контроля напряжения

Реле контроля напряжения (РКН) работает достаточно просто. Оно постоянно измеряет напряжение, сравнивает полученные показатели с допустимыми значениями и при ощутимом повышении напряжения просто прекращает подачу электропитания. Обратите внимание, реле не умеет выравнивать напряжение. Когда показатели напряжения придут в норму, реле снова «пропустит» электричество к электроприборам.

Возвращение к работе в штатном режиме происходит с некоторой задержкой, необходимой, чтобы крупная бытовая техника запустилась правильно. Отключение питания происходит практически молниеносно – реле требуется всего лишь 2-3 мс.

Реле может быть выполнено в двух вариантах:

  • блок, который устанавливается в распределительный щиток на DIN-рейку;
  • устройство, напоминающее удлинитель, с гнездами для розеток.

Наиболее распространенным и эффективным является способ установки реле в щиток. При этом лучше, если РКН будет установлено до монтажа счетчика, чтобы и это оборудование также было защищено от перепада напряжения. Несмотря на относительную несложность установки реле, лучше все же доверить электромонтажные работы питер специалистам, которые сделают все быстро и качественно, соблюдая стандарты и оговоренные сроки выполнения.

Преимущества использования реле напряжения:

  • устройство не занимает много места;
  • работает тихо;
  • стоит недорого;
  • простота в монтаже и подключении;
  • реле потребляет крайне мало электроэнергии;
  • отображение показателей напряжения в реальном времени.

Минусы:

  • не подходит для жилищ с постоянными скачками напряжения, иначе регулярное выключение всех приборов очень скоро сведет вас с ума. Это не минус, а скорее, особенность работы, определяющая сферу использования реле – дома и квартиры с редкими скачками напряжения;
  • не может защитить от импульсного скачка при ударе молнией. Если во время молнии в реле попадет грозовой импульс, то оно повредится. Импульс пойдет дальше по проводке и испортит все те приборы, которые включены в сеть (даже если они на тот момент не работают).

как защититься от скачков напряжения в сети

Задача у него такая же, как и у реле, — в случае обнаружения недопустимого для сети напряжения просто прерывать подачу электричества к приборам. Принцип же работы немного отличается. Датчик устанавливается вместе с устройством защитного отключения (УЗО). Если будет обнаружено опасное для сети напряжение, датчик создает утечку тока, а автомат защиты в этом случае обесточивает сеть.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Эти приборы, в отличие от реле, могут защитить сеть от быстрых и очень мощных перепадов напряжения, возникающих при ударе молнии. Установка подобного оборудования – не самое дешевое удовольствие, но все работы уж точно обойдутся дешевле бытовой техники.

УЗИП бывает двух видов:

  • ограничители перенапряжения (ОПН). В основе этого устройства находится варистор. При нормальной работе сетей, когда нет скачков напряжения на линии, ограничитель напряжения не проводит ток и обладает большим сопротивлением. Как только возникает кризисная ситуация, сопротивление варистора устройства моментально понижается до самого минимального значения. Таким образом, импульс отправляется в заземляющий контур. ОПН таким образом ограничивает колебания напряжения и делает их безопасными. Оборудование и люди, находящиеся в помещении, оказываются под надежной защитой. ОПН занимает немного места, активно используется в частных домах;
  • искровые и вентильные разрядники – вариант для сетей высокого напряжения. При возникновении большого скачка напряжения происходит пробой воздушного слоя, фаза замыкается на заземление, и весь разряд идет в землю.

В домашней электрической проводке устанавливаются модульные ограничители перенапряжения. Их монтируют в распределительный щиток, поэтому они совершенно не занимают место. По своей сути, это такой же ограничитель, как и то, что используется в электросети. Заработает он только тогда, когда возникнет критическая ситуация. Но крайне важно, чтобы было проведено заземление электропроводки. Если такой нет, то модульный ОПН будет совершенно бесполезным.

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения

Наиболее подходящее устройство, если в сети нередки перепады напряжения. Стабилизатор устроен так, что способен выравнивать напряжение, поддерживая его на одном значении на выходе. Граничные пределы устанавливаются примерно на уровне 110 и 250 В. В этих границах стабилизатор будет выравнивать напряжение, отдавая пользователю положенные 220 В. Если напряжение ниже или выше заданных значений, питание будет автоматически отключено.

Читать еще:  Регулировка ручки пластикового окна своими руками

Стабилизаторы бывают нескольких видов:

  • релейные – самые простые, с небольшой мощностью и невысокой ценой, подходят для использования в квартире;
  • сервоприводные – стоят дороже релейных, но по своим возможностям не особо превосходят релейные;
  • электронные – более дорогие и долговечные, имеют хорошие показатели быстродействия, способны справиться практически с любыми скачками напряжения, но и стоят недешево;
  • электронные двойного преобразования – самые надежные, самые долговечные, самые эффективные. Если необходимо защитить дорогое оборудование, то они подходят наилучшим образом. Минус – высокая цена.

При выборе стабилизатора учитывайте предельные значения напряжения, а также суммарную мощность подключенных электроприборов. Чтобы не ошибиться, лучше за помощью обратиться к специалистам.

Источник бесперебойного питания (ИБП)

Источник бесперебойного питания (ИБП)

Часто источники бесперебойного питания ошибочно называют стабилизаторами. Это в корне неверно, так как принцип работы у них совершенно разный. ИБП не стабилизирует напряжение и вообще никак на него не может повлиять. Внутри у него установлены аккумуляторы, заряда которых должно хватить, чтобы пользователь при отключении электроэнергии смог плавно завершить работу с техникой. Обычно бесперебойник – лучший друг домашнего компьютера. Для защиты всей сети не подходит.

Есть ИБП со встроенным стабилизатором. Такие устройства способны нивелировать небольшие скачки напряжения, но и стоят они недешево.

Сетевой фильтр

Сетевой фильтр

Простой сетевой фильтр способен защитить подключенное в него оборудование при скачках напряжениях до 380 В и даже 450 В, но для этого сам фильтр должен быть качественным и точно не самым дешевым. Но даже в случае с надежным фильтром напряжение более 450 В выведет его из строя, зато техника останется в сохранности, а вам придется покупать новый фильтр. Сетевой фильтр также станет неплохой защитой от импульсов, возникающих при сварочных работах, но не защитит при импульсе от разряда молнии.

В завершение хотелось бы предупредить вас от экономии на собственной безопасности. Вы можете возразить, сказав, что вот у соседа никакой защиты от перенапряжения нет, и вот уже сколько лет все в порядке, но многочисленные случаи выхода из строя техники и пожаров по вине резких скачков напряжения должны убедить грамотного человека в необходимости обустроить адекватную защиту. Что выбрать, реле, стабилизатор или УЗИП, — решать вам, отталкиваясь от своего места проживания, частоты скачков напряжения и дороговизны используемой техники.

РПН трансформатора: разновидности, принцип работы

Анцапфа трансформатора 10/0,4 кВ

Анцапфа трансформатора – это переключатель ПБВ, располагающийся на стороне высшего напряжения. Предназначается для корректировки коэффициента трансформации. В простом понимании процесс предполагает изменение числа витков в обмотке, что по физическим законам корректирует величину напряжения.

Подобный элемент позволяет изменять уровень напряжения на +/- 10%. Уровень зависит от мощности силового оборудования, его технических особенностей. Регулировка анцапфы трансформатора 10/0,4 кв осуществляется только при выведенном в ремонт оборудовании (переключение без возбуждения).

Выполнять корректировку в любое удобное время не представляется возможным, так как осуществление операции требует обесточивания абонентов. Именно поэтому на мощных трансформаторах силовых подстанций от 110 кВ и выше используется другое устройство, именуемое РПН.

Регулировка напряжения под нагрузкой считается усовершенствованной анцапфой, которая позволяет изменять количество витков без отключения. Для комфорта соблюдения режимов диспетчерским персоналом, РПН дополняется телемеханикой.

пбв трансформатора расшифровка

Переключатель ПБВ служит для регулировки напряжения силового трансформатора с целью поддержания требуемой величины напряжения у потребителей, питающихся от данного силового трансформатора.
Существует 2 типа регуляторов напряжения:

  1. ПБВ – переключение без возбуждения.
  2. РПН – регулятор под нагрузкой (цепь не должна разрываться).

Принцип действия обоих регуляторов заключается в изменении коэффициента трансформации силового трансформатора путем изменения числа витков первичной обмотки (рис.4.9).

Рис.4.9. Изменение коэффициента трансформации силового трансформатора

, где U1, U2– первичное и вторичное напряжения на холостом ходу.

Переключатели ПБВ и РПН устанавливают на первичной обмотке, т.к. первичный ток трансформатора в Кт раз меньше вторичного I2>I1.

Трансформаторы с ПБВ

Современные трансформаторы с ПБВ стандартно имеют 5 отпаек (положений переключения), с номерами: -2, -1, 0, +1, +2, отпайка «0» — соответствует первичному номинальному напряжению.

Рис.4.10. Отпайки трансформатора с ПБВ

Разность напряжений между соседними отпайками обозначается E[%] и называется ступенью регулирования E=2,5%.

Пример: трансформатор с ПБВ имеет первичное номинальное напряжение U1Н = 10 кВ. В таблице приведены номинальные напряжения отпаек.

Добавка напряжения на трансформаторах с ПБВ

Понятие добавки рассмотрим на примере: трансформатор ТМ 1000 10/0,4,

U1HT=10кВ, номинальное напряжение сети ВН — U1HC=10кВ. Т.е. отклонение подведенного к отпайке «0» напряжения V1=0%. Номинальное вторичное напряжение трансформатора U2HT=400В, а номинальное напряжение сети НН — U2HC=380В, отклонение напряжения на вторичной стороне:

(на холостом ходу).

т.е. на нулевой отпайке добавка D=V2 –V1= 5 – 0 = 5%.

Ниже приведена таблица соответствиядобавок иномеров отпаек.

Отпайка+2+1-1-2
D%2,557,510

Если трансформатор работает под нагрузкой, в нем возникает потеря напряжения ΔUт. В этом случае отклонение напряжения на вторичной стороне: V2=V1 – ΔUт +D.

Пример: к трансформатору, работающему на отпайке +1 (D = 2,5%), ΔUт = 3%, подведено напряжение с отклонением V1 = – 2%. Отклонение напряжения на вторичной стороне: V2 = – 2 – 3 + 2,5 = – 2, 5%.

Устройство анцапфы

Составные элементы трансформатора

Анцапфа трансформатора – это простое устройство в виде виткового соединения, которое сопряжено с переключателем и обмоткой по высокой стороне. Корректировка выполняется в два направления: на повышение (убавление) и на понижение (добавление). Все это характеризуется физическим законом Ом, которое предполагает пропорциональное соотношение сопротивления к уровню напряжения.

Чтобы понять, в каком положении анцапфа трансформатора, необходимо посмотреть на условные обозначения шильды. Каждый шаг предполагает изменение на 2,5% в сторону уменьшения или увеличения. Для поддержания стабильности сопротивления контактов используется пружинное приспособление.

Заметим, что с течением времени сопротивление изоляции может снижаться, поэтому перевод устройства необходимо выполнять не менее 2 раз в год. Раз в год следует осуществлять физические измерения обмоток с использованием мегомметра или других приспособлений службы изоляции.

Устройство РПН: принцип работы

Как отмечалось выше, регулировка анцапфы трансформатора может выполнять через РПН. Особый тип переключений предполагает постоянную корректировку напряжения в зависимости от времени суток и нагрузки. Регулирование осуществляется в пределах от +/- 10 до 16%. В некоторых случаях устанавливается полностью автоматических механизм, который поддерживает нужный режим работ самостоятельно. Прочие варианты зависят от оперативного управления из диспетчерского пункта или ОПУ.

Устройство шкафа РПН

Что касается принципа работы, то он выполнен следующим образом:

  1. Имеется анцапфа, которая путем выкручивания пружины меняет число обмоток. При обычных условиях 33 оборота предполагает изменение количества витков на 1 единицу. Мера регулирования во многом определяется отстройкой шага.
  2. Для автоматизации процесса подключается механический мотор, который отстроен для выполнения ровно одной операции. Из ОПУ подается сигнал на электродвигатель, после чего происходит регулирование.
  3. Для более быстрого реагирования необходимо задействовать телемеханику, которая обеспечивает процесс из диспетчерского пункта.

Классификация

Различают несколько типов РПН, отличающихся следующими характеристиками:

  • разновидностью токоограничивающего элемента – с реакторами или резисторами;
  • наличием или отсутствием контактора;
  • количеством фаз – однофазные и трёхфазные;
  • типом токовой коммутации.


Расшифровка маркировки для РПН типа UBB…
В зависимости от способа коммутации тока, существуют следующие разновидности устройств:

  • дуга разрывается в объёме, заполненном трансформаторным маслом – устройство предполагает использование дугогасительных контактов, не требующих применения специальных элементов для гашения дуги;
  • дуга разрывается в разреженном пространстве – предполагают использование вакуумных дугогасительных камер, производимых промышленным способом;
  • отключение производится посредством тиристоров, бездуговым способом;
  • комбинированные способы – с сочетанием различных типов коммутации.

Также читайте: Как и какими огнетушителями тушить проводку

Чтобы обеспечить безопасность и функциональность РПН, они снабжаются автоматическими контролирующими элементами и регуляторами напряжения.

Кроме указанных устройств, для изменения характеристик напряжения в мощных агрегатах могут применяться специальные вольтодобавочные трансформаторы. Данное оборудование подключается последовательно и используется вместе с основным агрегатом в качестве вспомогательного. Но указанный способ не получил широкого применения в связи с дороговизной и высокой сложностью схемы.

Виды РПН

На подстанции - привод РПН Т-1

Существует несколько видов регулировки под напряжением, среди которых выделяется:

  1. РПН с токоограничительными реакторами. Это анцапфа трансформатора старого образца, которая предполагает наличие двух контакторов и реактора. При проведении операции два контакта замыкаются накоротко до перехода на другое положение. Для ограничения негативного воздействия используется реактор.
  2. РПН с ограничительными резисторами. Применяется на новых трансформаторных подстанциях. В методе задействован триггерный контактор, что предполагает изменение количества витков через пружину. Это сокращает время трансформирования уровня напряжения и негативный эффект для оборудования.

РПН и телемеханика: автоматизация корректировки напряжения

Диспетчерский пункт

Переключение анцапфы трансформатора крайне важная процедура, особенно для подстанций от 110 кВ и выше. Как отмечалось ранее, процесс предполагает задействование РПН, переключение которого можно вывести на пульт диспетчера. Для этого используется телемеханика, которая по оптоволоконному кабелю способная отправить сигнал на повышение или понижение уровня напряжения.

Общая схема предполагает следующие элементы в цепочке:

  1. Наличие серверной, которая отправляет и получает сигнал на подстанцию, а также компьютера в диспетчерской. Передача информации предполагает применение проводника, где чаще всего используется оптоволокно. Здесь также распространены случаи витой пары, но скорость передачи информации значительно уступает.
  2. На подстанции в шкафу телемеханики происходит подключение кабеля в блок, который взаимодействует с РПН. На выходе появляется два вида команд повышение/понижение. После проведения операции отдается ответ на сервер, что проявляется в исполнении или неисполнении задачи.
  3. Чтобы определить уровень напряжения, на компьютер выводятся телеизмерения. При регулировке последние должны изменяться вверх или вниз в зависимости от посланного сигнала.
Читать еще:  Блок питания для светодиодов с регулировкой яркости

Автоматика и телемеханика обеспечивают существенный комфорт в ведении режимных указаний. Выстраивание системы во многом зависит от используемых технологий и технических средств. Следует отметить, что выстраивание автоматизированной системы работы – следующий шаг комфортного регулирования режима согласно графику.

РПН трансформатора: разновидности, принцип работы

Трансформатор позволяет преобразовывать переменное напряжение электрической цепи в целях обеспечения конечного источника необходимыми (фиксированными) параметрами энергопотребления.
В то же время, часто возникают и такие проблемы (в частности, для поддержания необходимого уровня напряжения в сетях потребителей), когда необходимо его оперативное регулирование.

Самый простой способ – изменение так называемого коэффициента трансформации, когда меняется число витков в первичной или вторичной обмотке. Современные силовые трансформаторы оборудованы специальными устройствами, позволяющими добавлять или отключать необходимое количество витков.

Точная настройка предусматривается с помощью специального тумблера.

Уровень сложности такого регулирования при использовании переключателя витков зависит частоты применения, а также от функциональных особенностей трансформатора и его габаритов.

Согласно известным законам электротехники, при изменении нагрузки цепи происходит изменение и напряжения. И для того, чтобы потребители были обеспечены необходимым его уровнем в допустимых пределах, и применяются различные методы его регулирования.

Как уже отмечалось выше, самый простой и действенный способ – изменение соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток.

Такие переключения возможны как под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) или на холостом ходу – ПБВ (переключение без возбуждения). В любом из этих вариантов в силовом трансформаторе должны быть предусмотрены соответствующие ответвления от витков, позволяющие менять их задействованное в процессе электромагнитной индукции количество. Тем самым, соответственно, меняя и коэффициент трансформации. Испытания высоковольтных трансформаторов проводятся при новых включениях, после капитального ремонта или плановых ремонтов.

•Переключение без возбуждения

Такой вид переключений является сезонным – так как изначально предполагает невозможность отключения трансформатора от сети без возникновения проблем для потребителей. Схема регулирования позволяет варьировать коэффициентом трансформации в пределах плюс/минус 5 %, и использовать более простые и дешевые переключающие устройства. Главная проблема здесь – прекращение подачи электроэнергии в процессе коммутации, поэтому такой метод используют, в основном, для коррекции напряжения на выходе силовых понижающих трансформаторов, которое зависит от входного в соответствии с сезонными нагрузками.

•Регулирование под нагрузкой (РПН)

Данный тип регулировки подразумевает уже динамическое отслеживание изменений нагрузки в сети. В зависимости от конкретной модели трансформатора, его конструкция позволяет менять коэффициент трансформации в режиме РПН в пределах от ±10 до ±16 %. Регулировка производится со стороны высоковольтной обмотки, так как там значительно меньше силы тока, что позволяет осуществлять процесс с меньшими затратами при высокой надежности. Управление может быть как ручным, так и автоматическим.

Основные проблемы, которые возникают в процессе изменения числа витков в этом режиме, заключается в следующем:

— невозможность простого размыкания цепи из-за возникновения электрической дуги;

— необходимость многоступенчатого переключения, что опять же приводит к проблеме, указанной выше.

Чтобы уменьшить токи в короткозамкнутых обмотках, используют специальные токоограничительные сопротивления:

В этом случае каждую ступень РПН необходимо обеспечить двумя силовыми контакторами и одной индуктивностью с двумя обмотками. В процессе регулирования происходит переключение одного из контакторов на следующий контакт с автоматическим коротким замыканием части обмотки трансформатора – дополнительная индуктивность позволяет ограничить ток до необходимых пределов. Затем происходит замыкание со вторым контактором, что и обеспечивает необходимое регулирование без образования резких ингредиентов токов.

Основной принцип этого метода, позволяющий существенно увеличить надежность переключателей витков силовых трансформаторов под нагрузкой, основан на изобретении триггерного контактора Янсона. Он предусматривает определенную нагруженность контактов жесткой пружиной, позволяющей контактам максимально сократить время переключения между витками с помощью специального токоограничивающего резистора.

Также для регулировки коэффициента трансформации в некоторых случаях могут быть использованы и последовательно подключаемые специальные регулировочные (вольтодобавочные) трансформаторы, позволяющие менять как уровень напряжения в сетях, так и фазу. Их применение ограничено, прежде всего, высокой стоимостью и сложностью осуществления регулировочных работ.

Как сделать своими руками регулятор мощности: 110 фото-примеров самых простых и сложных самодельных моделей регуляторов

Регулятор мощности достаточно востребованное устройство, оно позволяет адаптировать работу того или иного электрического устройства под конкретные потребности потребителя. Кроме того, это позволяет не расходовать лишнюю электроэнергию, используя предмет в экономном режиме.

Подобные регуляторы мощности используются в водонагревателях, чайниках, а также во многих других приборах. В разных электроприборах этот элемент может быть совершенно разным.

В том случае, если необходимо приобрести отдельно регулятор мощности, можно попасть в замешательство, потому как разновидностей очень много, каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками.

  • Однако, вполне можно сделать простой регулятор мощности своими руками.
  • Эта тактика хорошо подойдет тогда, если прибор, для которого необходимо регулятор, максимально простой и необходимо контролировать только 1 показатель.
  • В том случае, если нужно контролировать и регулировать 2 и более показателей, конструкция устройства значительно усложняется.

Содержимое обзора

Простая схема регулятора мощности

Самые первые устройства, задача которых была в контроле и регулировании мощности, были основаны на законе Ома. Это простейшие схемы, которые позволяли регулировать только один источник напряжения на одно устройство.

Закон Ома гласит, что мощность электричества равняется напрямую произведению тока в квадрате. Основанный прибор получил название реостат.

Реостат может подключаться как последовательно, также наискось, т. е противоположно. Путем изменения сопротивления получается регулировки мощности напряжения, все достаточно просто.

Особенности реостата

Когда ток поступает на реостат, он начинает разделять между устройством и самой нагрузкой. Если выбрана последовательная схема включения, то по контролем находятся напряжение и сила тока. При использовании параллельной схемы подключения под контролем находится разница потенциалов.

Сам реостат может быть совершенно разным.

  • Угольным
  • Жидкостным
  • Металлическим
  • Керамическим

При использовании реостата необходимо помнить о законах физики. Так электроэнергия, которая будет забираться, не может просто испариться. Реостат будет преобразовывать ее в тепло.

Это нужно учесть на тот случай, если планирует подавать на устройство большие значения. В случае с большой нагрузкой и выделением теплоты, нужно также учитывать необходимость отвода излишней теплоты.

В качестве системы охлаждения реостата можно использовать обдув, либо емкость с маслом, в которую помещается реостат. Оба варианта имеют как преимущества, так и недостатки.

Реостат достаточно интересное устройство, можно собрать схему регулятора мощности своими руками. Однако он имеет один достаточно значимый недостаток: не получится использовать маленькое устройство для пропуска через него больших значений электричества.

Современные устройства

С развитием полупроводниковой техники удалось существенно шагнуть от реостата к более технологичному оборудованию, который лишен недостатков своего предшественника. На сегодняшний день можно использовать радиоэлементы, коэффициент полезного действия которых от 80%, что очень много, в сравнение с тем же реостатом.

Использование таких элементов позволяет достаточно легко и просто применять современные устройства на сетях с напряжением в 220 В, что очень удобно. При этом современные устройства не требуют больших и сложных систем охлаждения, как это было раньше.

С изобретением микросхем интегрального типа фактически получилось сделать устройство по регулированию мощности максимально миниатюрным, и при этом повысить значение максимального напряжения, которое он может через себя пропустить.

Разновидности

Инструкция, как сделать регулятор мощности, будет зависеть от выбранного конкретного типа этого устройства. Рассмотрим, какие бывают разновидности прибора на сегодняшний день.

  • Фазовый. Один из самых распространенных, применяется в лампах. Его задача состоит в том, чтобы управлять яркостью свечения ламп накаливания, либо галогенных.
  • Симисторный регулятор мощности подразумевает собой устройство, которое регулирует мощность путем изменения количества полупериодов напряжения, именно они воздействуют на нагрузку.
  • Тристорные. Не пользуются большой популярностью, однако в некоторых случаях может стать незаменимой вещью. Принцип работы завязан на определенной задержке включения тристорного ключа в систему на полупериоде тока.

Регулятор хода. Один из самых высокотехнологичных. Позволяет плавно изменить показатели напряжения, снижая или повышая электрическую мощность, которая подается на электродвигатель или еще куда-либо.

Регулировка

Стоит понимать, что регулировка устройства не зависит от формы входного сигнала. По типу размещения устройства делятся на стационарные и мобильные.

  • Различия очевидны, первый вид надежно прикреплен к какому-то определенному месту.
  • Второй вариант наоборот, имеет возможность находиться в любом месте, где это будет удобно мастеру.

Устройство по регулированию напряжения в настоящее время представляет собой электросхему, благодаря ей становится возможным регулирование напряжения в том или ином здании, если все правильно подключить.

Рекомендации

Если нет опыта и знаний о том, как обращаться с электрическими приборами, то лучше всего их не трогать. В случае неправильной проводки сеть может получить короткое замыкание, в результате чего этот прибор, а также несколько других, которые были подключены к сети — сгорели.

Использование услуг профессионалов значительно экономит время и финансовые средства, которые вполне все равно пришлась бы потратить на мастера, если все делал сам. В процессе работы можно расспрашивать профессионала о проводимых манипуляциях.

Он подробно расскажет что и каким образом нужно подключать и соединять. Поделится советами и рекомендациями, проведет практический урок с устройствами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector