Зачем производственному предприятию стабилизатор напряжения?
Стабильная электроэнергия, качество которой отвечает действующим стандартам и нормам – первостепенное условие для любого рентабельного производства. Проблемы с электропитанием негативно сказываются на промышленном оборудовании (вплоть до его выхода из строя) и оказываются косвенной причиной снижения количества и качества продукции.
Защитить оборудование предприятия от возникающих в электросети аварий помогут мощные трехфазные стабилизаторы, рассчитанные на нагрузку с большим потреблением электроэнергии.
Их установка минимизирует или вовсе исключит последствия кратковременных провалов/скачков напряжения, импульсного перенапряжения, длительно пониженного или длительно повышенного сетевого напряжения. Установка на производстве современного трехфазного стабилизатора поможет бюджету организации избежать крупных издержек, которые неминуемо возникнут в случае ремонта или простоя промышленного оборудования.
Какое оборудование на производстве требует стабильного питания?
К категориям промышленного оборудования, требующим стабилизированное питание, относятся:
- все механизмы с электродвигателем – при пониженном (даже не критично) напряжении двигатель начинает работать на повышенной мощности. Из-за этого нагревается его обмотка, что в худшем случае приводит к расплавлению изоляции и межвитковому замыканию. Даже без таких «катастрофических» последствий срок службы устройства заметно снижается и зависит от продолжительности его нахождения в подобном режиме. С учётом беспрерывного характера многих производственных процессов можно предположить, что длительность эксплуатации электродвигателя при пониженном сетевом напряжении существенно сократится;
- ТЭНы и другое электронагревательное оборудование – при низком сетевом напряжении оборудование такого типа не обеспечит номинальное количество тепловой энергии, а при высоком – просто сгорит;
- it-системы и компьютеры – небольшие колебания в электросети вызовут их подвисание и некорректную работу. Провалы напряжения спровоцируют отключение или перезагрузку, а сильные сетевые скачки могут повредить чувствительные микросхемы;
- высокоточная лабораторная, измерительная, производственная и телекоммуникационная техника – имеют максимально жесткие требования к электропитанию и болезненно реагируют на любые отклонения сетевых показателей.
Нормальная и стабильная работа производственной техники любого предприятия зависит от качества питающей её электроэнергии. Поэтому применение промышленного стабилизатора, способного «подтянуть» параметры электропитания до необходимого уровня, станет в реалиях отечественной энергосистемы оптимальным решением.
Какими особенностями должен обладать промышленный трехфазный стабилизатор?
Принцип его действия не имеет значительных отличий от принципа действия однофазного. Устройства обоих типов построены на основе одних и тех же типовых схем (топологий). Схожи и характеризующие их параметры (мощность, точность, быстродействие).
Однако к используемым на современном производстве стабилизаторам выдвигается ряд важных требований, не столь актуальных для применяемых в быту:
- повышенная точность стабилизации – большинство бытовых электроприборов выдерживают отклонения напряжения в 7-10%, но для промышленной электроники такая погрешность недопустима. Высокоточное оборудование стабильно работает при отклонениях, не превышающих 3%;
- высокая перегрузочная способность – на крупном производстве при одновременном запуске нескольких единиц оборудования возможны резкие скачки энергопотребления. В такой момент избежать отключения нагрузки сможет модель, выдерживающая кратковременную работу на пиковой мощности (не менее 150% от номинальной);
- широкий диапазон входного напряжения – устройство защиты должно функционировать как при максимально пониженном напряжении в сети (100-90 В по одной фазе), так и при экстремально повышенном – возникающим, например, при резком отключении от сети мощного оборудования (более 300 В по одной фазе);
- наличие средств для организации локального и дистанционного мониторинга – несколько интерфейсов обмена информацией и поддержка различных каналов связи позволят не только упростить контроль рабочих параметров модели, но и облегчат её интеграцию в уже существующую на объекте систему сбора, хранения и анализа технической информации.
На производстве в основном используют трехфазные решения с выходной мощностью не менее 10 кВА – такого значения обычно хватает для защиты нескольких небольших станков или конвейерной линии. Также распространены и более мощные модели.
Какие типы трехфазных стабилизаторов применяются в промышленности?
Ранее на рынке были представлены трехфазны устройства двух классических типов: электромеханические и электронные. Однако не так давно в этом сегменте появилось ещё одно решение – инновационные модели инверторного типа.
Рассмотрим преимущества и недостатки устройств каждого вида.
Электромеханические (называемые также сервоприводными)
Они корректируют сетевое напряжение за счёт движения токосъёмных контактов вдоль обмоток автотрансформаторов, у которых благодаря этому изменяется коэффициент трансформации, влияющий на величину выходного напряжения.
Наиболее важные для промышленности преимущества трехфазных сервоприводных устройств: плавная стабилизация с высокой точностью выходного значения, устойчивость к перегрузкам и наличие моделей, мощность которых достигает очень большой величины.
Ощутимый недостаток, осложняющий их применение с чувствительными электронными приборами – невысокое быстродействие, ограниченное скоростью реакции сервопривода на изменение сетевого напряжения. Подвижные элементы подвержены механическому износу, требуют периодического обслуживания, а при длительной работе – замены.
Размеры и масса электромеханических приборов напрямую зависят от их мощности – чем она выше, тем толще сечение обмотки автотрансформаторов и тем больше габариты.
Электронные
Устройства реализованы на базе классических реле или более современных полупроводниковых элементов (симисторов и тиристоров), которые под управлением специального блока переключают обмотки автотрансформаторов и подбирают контуры с величиной напряжения, наиболее близкой к требуемому выходному значению.
В быстродействии они выигрывают у трехфазных электромеханических приборов, но практически всегда уступают им в точности регулировки, так как рост скорости срабатывания у электронного стабилизатора сопряжен с повышением погрешности.
Ещё одно преимущество электронных стабилизаторов над электромеханическими – корректное функционирование в условиях низкой температуры даже при длительной эксплуатации, что позволяет их размещать в неотапливаемых помещениях предприятия.
Симисторные и тиристорные модели не требуют обслуживания и характеризуются большим рабочим ресурсом, релейным моделям свойственен механический износ, но в меньшей степени чем сервоприводным.
Их главный недостаток – дискретный принцип стабилизации электроэнергии, обуславливающий ступенчатые скачки напряжения, снижающие точность, а также плавность стабилизации.
У релейных моделей погрешность выходного напряжения может достигать 10%, что не подходит для электропитания промышленной электроники и микропроцессорной техники. Показатели точности у симисторных и тиристорных стабилизаторов – лучше, но и они не могут гарантировать эталонную точность и идеальную форму выходного сигнала, а их полупроводниковые компоненты уязвимы к перегрузкам.
Инверторные (на примере бренда «Штиль»)
В основе их работы лежит принцип двойного преобразования энергии, осуществляемого выпрямителем и инвертором – главными функциональными элементами устройства.
Конструкция приборов облегчена отсутствием громоздких автотрансформаторов и подвижных контактов, что снижает вес и габаритные размеры, а также существенно повышает рабочий ресурс.
Инверторные трехфазные устройства защиты, выпускаемые производителем систем электропитания «Штиль», имеют выходную мощность от 6 до 20 кВА и гарантируют:
- выходной сигнал идеальной синусоидальной формы и высокую точность стабилизации (максимальное отклонение составляет ±2%);
- широкий диапазон входного напряжения (90-310 В – для фазного и 155-537 В – для линейного);
- непрерывное регулирование c мгновенной (за 0 мс) нейтрализацией любого возмущающего воздействия.
Дополнительными преимуществами станут многоуровневая электронная аварийная защита, а также поддержка различных интерфейсов локального/удалённого доступа. Стоит отметить ПО «Shtyl Device Manager», разработанное специально для дистанционного одновременного мониторинга группы территориально разнесённых стабилизаторов.