Выбор стабилизатора напряжения для трехфазной сети 15 квт

Особенности конструкции

Трехфазный стабилизатор напряжения

По своей конструкции трехфазный стабилизатор – это три однотипных однофазных модуля с общей схемой управления и контроля. Известны два варианта исполнения таких устройств:

• В первом случае это единая конструкция, включающая в себя три независимых контура стабилизации.
• Второй вариант представляет собой три одинаковых однофазных стабилизатора, включенных по схеме «звезда» и размещенных в виде модулей в единой стойке.

Первое из исполнений применяется для обслуживания маломощных потребителей и стоит сравнительно дешево. Но за это приходится расплачиваться серьезными проблемами, возможными при его эксплуатации. При выходе из строя одной из 3-х схем всю конструкцию приходится ремонтировать или обновлять полностью. Вторая модификация (в виде стойки с независимыми модулями) отличается повышенной функциональностью, позволяющей не прерывать подачу питания при неисправности одной из фазных линий. В этом случае напряжение подается на выход напрямую, минуя проблемный модуль.

Однофазный стабилизатор напряжения Энергия СНВТ Hybrid

Особенностью подключения любых модификаций является раздельная подача фазы на каждый из преобразователей, в то время как рабочий ноль у них остается общим. Кроме того, корпуса этих устройств обязательно соединяются с имеющимся на промышленном объекте заземляющим контуром.

Схема управления и контроля стабилизаторов напряжения 380 В работает по особому алгоритму, позволяющему не только корректировать величину выходного напряжения, но и отключать прибор в следующих экстренных случаях:

• величина напряжения одной из фаз ниже или выше критического уровня;
• температура элементов регулировки преобразовательных модулей превышает заданный порог;
• в схеме потребления обнаружен сильный перекос фаз.

В качестве защитного элемента, отключающего нагрузку в аварийной ситуации, применяется встроенный в агрегат 4-х полюсный автомат. Стабилизатор 3-фазный внешне оформлен как вертикально установленная напольная конструкция. На ее переднюю панель, помимо органов управления, выведены индикаторы напряжения, выполненные в виде стрелочных вольтметров или современных цифровых индикаторов.

Разбираем плюсы и минусы

Как и любые другие приборы эти устройства имеют свои позитивные и негативные стороны. Одним из основных достоинств стабилизатора 3 фазного является тот факт, что все его элементы расположены в одном корпусе, то есть представляют собой единую конструкцию. Но в то же время эта особенность имеет и отрицательные черты. Поскольку прибор получается довольно громоздким и тяжелым, то это не всегда удобно при транспортировке.

Но в то же время стабилизаторы трехфазные легко подключаются. Для этого используется одна колодка, через которую выполняется подсоединение трех фазных и нейтрального кабелей.

К достоинствам приборов этого класса относится и высокая надежность. При этом они способны показывать суммарную мощность.

Недостатком такого оборудования считается прекращение работы прибором в случае пропадания одной из фаз. Сложность конструкции и высокая стоимость также являются минусом для этого класса стабилизаторов трехфазных. Особенно если исходить из того, что покупка 3-однофазных приборов обходится дешевле.

Критерии выбора стабилизаторов

Использование таких приборов позволяет защитить бытовую технику от скачков напряжения в сети. Но так как некоторые виды оборудования требуют подключения к трехфазной сети, то для их защиты приходится покупать соответствующее оборудование. Можно использовать однофазные стабилизаторы, но тогда их потребуется три.

И если один перегорит, то остальные будут продолжать работу. В случае применения стабилизатора напряжения трехфазного для дома в такой ситуации происходит обесточивание всего оборудования. Поэтому специалисты рекомендуют выбирать второй вариант подключения.

Модель стабилизатора должна соответствовать:

• мощности подключаемых приборов;
• иметь определенную скорость срабатывания при перепадах напряжения.

Обзор популярных моделей

Модели марки Штиль

Выбирая трехфазный стабилизатор для частного дома или дачи можно ограничиться моделями с небольшой мощностью. Оптимальным вариантом могут стать приборы следующих марок:

• Штиль;
• Лидер;
• Энергия.

Стабилизаторы первой модели – это электронное устройство, используемое для защиты техники средней мощности от скачков напряжения в сети. В качестве ключа в них используются тиристоры и реле. Номинальный диапазон входных параметров у таких приборов от 306 до 450В при погрешности в 3-5%.

В конструктивном плане стабилизатор Штиль – это три напольных силовых блока и одного настенного устройства коммутации. Также в комплектацию входит набор кабелей для соединения элементов.

Смотрим видео о наглядной работе моделей Штиль:

Прибор этой марки отличается высоким быстродействием и повышенной точностью стабилизации выходного напряжения. Он имеет электронную защиту от перегрева и автоматически отключает нагрузки при выходе входных или выходных параметров за пределы заявленного диапазона.

Модель Лидер

Стабилизатор Лидер производится в различных модификациях:

• Бытовой;
• Промышленной.

Диапазон входного напряжения у этих приборов от 260 до 449В при погрешности не более 1,4%. В конструкции прибора полностью отсутствуют подвижные детали, что позволило добиться высокой надежности оборудования. Кроме того, стабилизаторы Лидер отличаются минимальным уровнем шума и искрообразования, что относится к достоинствам модели

Они могут использоваться для защиты бытовой техники и сложного промышленного оборудования, систем освещения, устройств, работающих в условиях повышенной влажности. Производитель выпускает стабилизаторы, способные работать даже в условиях сауны или бассейна.

Приборы марки Энергия рассчитаны на эксплуатацию в сетях с диапазоном входного напряжения 225-498В и имеют погрешность до 3%, в зависимости от модели. Они с успехом применяются в частных домах и на дачах для защиты бытовой техники от скачков в сети.

Виды трехфазных стабилизаторов

Гибридный стабилизатор

Промышленностью налажен выпуск большого количества модификаций стабилизаторов, рассчитанных на работу в трехфазных сетях. Перечень основных типов таких агрегатов:

• релейные и тиристорные устройства;
• электромеханические стабилизаторы;
• феррорезонансные и инверторные модели;
• гибридные приборы.

Каждая из этих позиций нуждается в отдельном рассмотрении.

Релейные и тиристорные образцы

Релейный стабилизатор напряжения SUNTEK PR 1500 ВА

В релейных устройствах для переключения витков выходной катушки встроенного трансформатора используются электромагнитные реле. Системы этого класса отличаются достаточным быстродействием и удобны в работе и обслуживании. Однако из-за механического характера переключений они недостаточно долговечны (ресурс срабатывания реле ограничен). При этом точность регулировки выходных показателей у релейных агрегатов недостаточна для практических нужд.

Тиристорные устройства не содержат механических контактов, так как их переключающая схема построена на основе полупроводниковых приборов. За счет этого показатели надежности и долговечности стабилизатора резко повышаются, а ресурс практически неограничен. Благодаря отлаженному производству современных электронных компонентов стоимость такого устройства невысока.

Электромеханические модели

Электромеханический стабилизатор напряжения

В агрегатах этого типа подстройка выходного напряжения осуществляется путем механического перемещения щеток токосъемника, входящего в состав встроенного сервопривода. Этим и объясняется низкая скорость регулирования выходного параметра, не превышающая 15 Вольт в секунду. К другим недостаткам этих устройств относят:

• излишнюю шумность;
• сильное искрение в процессе работы;
• низкую инерционность (устройство не успевает реагировать на резкие изменения входного напряжения).

Феррорезонансные стабилизаторы

Устройство феррорезонансного типа

Этот тип стабилизирующих устройств напоминает обычные трансформаторные модели, у которых магнитопровод имеет ярко выраженную асимметрию. Этим он отличается от типовых конструкций с нелинейными магнитными характеристиками. Существенный недостаток этих агрегатов – низкий КПД по мощности. Кроме того, при необходимости управления большими токовыми нагрузками линейный дроссель получается значительных размеров.

Для снижения габаритов и массы устройства в него введен конденсатор, за счет которого магнитопровод приобретает резонансные свойства. Отсюда и название этого агрегата – феррорезонансный регулятор. Сегодня этот тип стабилизаторов (как и его электромеханический аналог) применяется только в особых случаях. В бытовых условиях на смену им пришли современные электронные приборы, называемые инверторами.

Инверторы

Инвенторный стабилизатор

Инверторные модели построены по сложной электронной схеме, включающей в себя несколько ступеней преобразования входного напряжения. Благодаря этому удается получить практически идеальный регулятор, позволяющий поддерживать выходной уровень с недостижимой для других стабилизаторов точностью. Расширен и диапазон допустимых колебаний по входу, а скорость управления ограничена только быстродействием выходных ключевых элементов (высокочастотных транзисторов). Единственный недостаток электронных агрегатов – их высокая стоимость.

Гибридные приборы

Это тип стабилизирующих устройств появился на рынке сравнительно недавно (в 2012 году). Основа его конструкции – механический регулятор, в состав которого введены два преобразователя релейного типа. В нормальном режиме работает только электромеханическое устройство, а дополнительные узлы вступают в действие, когда основной модуль уже не справляется со своими функциями.

Невозможность поддерживать на выходе оптимальный уровень обычно проявляется при слишком заниженных или завышенных входных напряжениях, ограниченных диапазоном от 144 до 256 Вольт. Если эта величина меньше 144 или выше 256 Вольт, начинает работать вторая ступень стабилизации, собранная на э/м реле. Максимальный диапазон регулировки составляет от 105 до 280 Вольт.

Однофазный стабилизатор в трехазной сети

Если поставить 3-х фазный СН на квартиру или коттедж, у которых подходящая питающая линия 3-хфазная, а нагрузка только однофазная
(распределена по 3-м фазам питания), то в случае срабатывания защиты и отключения СН будет полностью
отключена вся нагрузка (т.е. электробытовая техника и прочие электроустройства), подключенная через стабилизатор на всех 3-х фазах питания.

Но в том случае, если на тот же дом, в котором трехфазная питающая сеть, установить на каждую фазу по отдельному однофазному стабилизатору,
то в ситуации срабатывания защиты одного из этих однофазных стабилизаторов будет отключена нагрузка только одного устройства –
того, защита которого сработала в аварийной ситуации.
Нагрузка, подключенная к двум остальным однофазным СН будет продолжать свою работу в обычном режиме, без отключения.

Виды трехфазных стабилизаторов

Наиболее широко в быту и промышленности используются следующие виды стабилизаторов:

Электромеханические (сервоприводные). Осуществляют плавный и непрерывный контроль выходного напряжения, не внося никаких искажений в его форму. Точность стабилизации находится в рамках 1-3%, но медленная реакция не позволяет подключать электромеханические стабилизаторы к сетям с частыми скачками или проседаниями напряжения.

Релейные. Выполняют ступенчатое регулирование выходного напряжения посредством переподключения необходимого количества витков первичной и вторичной обмоток посредством коммутационных реле. Точность стабилизации составляет около 10%. Релейные стабилизаторы имеют широкий диапазон входного напряжения (145-285 В для 1-фазного или 320-420 В для 3-фазного питания) и выдают чистую синусоиду выходного параметра.

Электронные. Одно- или трёхфазный электронный стабилизатор напряжения работает по принципу, схожему на реализованный в релейных моделях. Принципиальное отличие заключается в способе коммутации трансформаторных обмоток — она осуществляется силовыми ключами (симисторами или тиристорами) в соответствии с командами микропроцессора.

Инверторные (онлайн) и ШИМ-стабилизаторы. В нормализаторах этого класса реализован принцип двойного преобразования входного напряжения посредством встроенных в систему выпрямителя и инвертора. Инверторные системы имеют высокую стоимость, но характеризуются широким диапазоном входных параметров тока, высоким качеством синусоиды напряжения на выходе, точностью стабилизации до 0,5% и КПД от 96%. ШИМ-стабилизаторы функционируют по схожему с инверторными принципу, обеспечивая высокую точность стабилизации (погрешность не выше 1%) и почти мгновенную реакцию на изменения входных токовых характеристик.

Плюсы и минусы трёхфазных стабилизаторов

Главными недостатками трёхфазных стабилизаторов напряжения являются:

1. Большие габариты и вес, а также напольная (шкафная) конструкция усложняют выбор места установки и монтаж оборудования;
2. Шум при работе (для релейных и сервоприводных устройств);
3. Инерционность (синхронизация параметров однофазных модулей требует дополнительного времени, что влияет на качество и стабильность работы чувствительного оборудования);
4. Ограничения по температурному режиму эксплуатации (только электронные стабилизаторы способны нормально функционировать при минусовых температурах в помещении);
5. Ограничения по использованию во влажных или запылённых помещениях (зависят от варианта исполнения корпуса и класса электрозащиты основных узлов нормализатора);
6. Высокая стоимость.

В список достоинств трёхфазных устройств стабилизации следует включить:

1. Широкий диапазон входных параметров тока;
2. Высокая перегрузочная способность;
3. Простота в обслуживании;
4. Высокая точность и скорость стабилизации;
5. Надёжная защита от критических токовых аномалий (включая короткое замыкание и воздействие грозовых эффектов);
6. Расширенные функции управления.

Какую модель стабилизатора выбрать?

На рынке стабилизаторов напряжения представлены как отечественные модели, так и импортные.
Причем вторые, как правило, китайского или украинского производства.
Модели стабилизаторов будем рассматривать с полной мощностью в 5-6 кВА, что примерно соответствует активной мощности в 4-5 кВт

Важно! В большинстве моделей мощность в названии указана в кВА, т.е. полная.
Например, «5000» в названии модели «Лидер PS 5000 W-50» означает, что стабилизатор имеет полную мощность 5000 ВА.
Однако есть исключения

В донецких стабилизаторах Volter или Донстаб цифры «5,5» в названии модели «СНПТО 5,5» означают именно активную мощность 5,5 кВт или 5500 Вт.
То же самое касается и подмосковных стабилизаторов Стабвольт, где СНЭО-6 имеет мощность 6 кВт.

Виды стабилизаторов

В качестве трёхфазных  стабилизаторов используются следующие схемы:

• Электромеханические;
• Релейные;
• Тиристорные.

Если релейные и тиристорные стабилизаторы имеют определённые ограничения по мощности, то у электромеханических стабилизаторов этот параметр не является критичной величиной. Мощность электромеханических (электродинамических) устройств может достигать сотен киловатт.

Электромеханические

Трёхфазный промышленный стабилизатор напряжения может быть выполнен по одной из двух схем:

1. В первом случае стабилизация осуществляется по среднефазному напряжению. В таком стабилизаторе имеются три трансформатора, по одному на каждую фазу, и три контактных регулятора напряжения, но управление ими осуществляется одним сервоприводом. Электронная схема контролирует точность стабилизации среднефазного напряжения и в случае его отклонения даёт команду серводвигателю. Стабилизатор напряжения, выполненный по такой схеме, подходит только для питания хорошо сбалансированных нагрузок. В этой схеме не задействован нулевой провод. Он проходит с входа на выход, не заходя в схему. Трёхфазный стабилизатор этой конструкции может работать с трёхфазными сетями, организованными по схеме «треугольник» без нейтрали.
2. Во втором случае стабилизатор так же имеет три трансформатора, но у каждого установлен свой сервопривод и отдельная плата управления на каждую фазу. Это самая распространённая конструкция, которая может работать с любым видом трехфазной нагрузки и допускает некоторую их разбалансировку. Основной недостаток электродинамического стабилизатора это низкая скорость стабилизации, зависящая от времени, в течение которого скользящий контакт переместится по обмотке трансформатора для выполнения коррекции напряжения.

Главные достоинства:

• Высокая точность регулировки;
• Большой диапазон напряжения на входе;
• Практически неограниченная мощность нагрузки.

Релейные

Трёхфазный стабилизатор, выполненный на электромеханических реле, состоит из трансформатора с секционированной обмоткой. Отдельные секции переключаются с помощью реле, изменяя тем самым коэффициент трансформации и меняя величину напряжения на выходе устройства.

Достоинства релейного стабилизатора – это высокая скорость срабатывания и надёжность, поскольку устройство не имеет механического привода и не нуждается в техническом обслуживании.

Недостатком можно считать дискретность (ступенчатость) установки напряжения, но при большом количестве электромагнитных реле это практически незаметно и не оказывает негативного влияния на нагрузку.

Тиристорные

По такому же принципу работает трёхфазный тиристорный стабилизатор. Переключение секций трансформатора, вместо реле, осуществляется электронными силовыми приборами. Это – тиристоры и симисторы. Стабилизатор такого типа обладает ещё более высокой скоростью корректирования напряжения, хотя его величина, так же как и у релейной конструкции, изменяется ступенями.

Трёхфазный электронный стабилизатор напряжения может иметь до 7-9 тиристорных ключей, что позволяет довести точность установки напряжения до 3-5%. Большим преимуществом электронных стабилизаторов является возможность работы в широком температурном диапазоне,  включая и достаточно низкие температуры.

Симисторные устройства плохо работают с реактивной нагрузкой, поэтому в трёхфазных стабилизаторах практически не применяются.

Однофазный или трехфазный стабилизатор?

Если у Вас сеть на 3 фазы, то можно установить как трехфазный стабилизатор в едином корпусе, так и 3 однофазных модели
(подробнее).

1. Чаще всего применяется второй вариант, с объединением однофазных устройств в 380В на отдельном трехфазном автомате, который имеет ряд преимуществ:
2. Стоимость трех однофазных стабилизаторов по 5 кВт ниже, чем одно трехфазного на 15 кВт
3. Три однофазных модели стабилизируют напряжение независимо по каждой фазе, а трехфазная отключает всю нагрузку на других фазах если напряжение исчезло на одной из фаз (дом полностью обесточивается)
4. Ассортимент моноблочных трехфазных стабилизаторов на 15 кВт крайне скуден и представлен в основном китайской продукцией (как правило, сервоприводного типа).

не обязательно брать все 3 стабилизатора по 5 кВтпроизвести расчет нагрузки по каждой фазе

Принцип работы и сфера применения

Назначение любого стабилизатора состоит в поддержании выходного напряжения на заданном уровне. Для понимания принципа его работы сначала нужно ознакомиться со следующими особенностями внутреннего устройства:

• основой большинства стабилизаторов является преобразователь-трансформатор с регулируемым числом витков на выходе, позволяющим изменять напряжение на них в ту или другую сторону;
• до тех пор, пока показания на входе соответствуют номиналу, с выходной обмотки снимаются нормальные 220 Вольт;
• если напряжение на входе изменилось в большую или меньшую сторону, встроенный в стабилизатор контроллер обрабатывает разницу и подает управляющий сигнал на специальный моторный механизм;
• последний перемещает движок съемника напряжения в нужную сторону, корректируя выходное напряжение до момента достижения им номинала.

Среди выпускаемых промышленность образцов стабилизирующих устройств различают модели с плавной и ступенчатой регулировкой.

Область применения трехфазных стабилизаторов достаточно широка. Они устанавливаются в силовых цепях питания не только на производстве, но и в домашних условиях, в основном – в частных и загородных домах. Стабилизирующие устройства для бытовых нужд, как правило, отличаются невысоким показателем мощности, ограниченным величиной 30-50 кВт. Более энергоемкие агрегаты (до 100 кВт) нередко устанавливаются в городских офисах, в загородных поселках, а так же на небольших предприятиях.

Сравнение стабилизаторов от разных производителей

Для удобства сравнения мы разделили стабилизаторы на мощностные категории. При этом, рассмотрим только самые популярные мощности: 3, 5, 8, 9, 10, 12, 15 кВт.

Модели 220в на 3 кВт

Модели 220в на 5 кВт

Модели 220в на 8 кВт (и 7,5 кВт)

Модели 220в на 9 кВт

Это были стабилизаторы для небольшой дачи, теперь рассмотрим более мощные модели для загородного дома.

Модели 220в на 10 кВт

Модели 220в на 12 кВт

Модели 220в на 15 кВт

Модели 220в на 20 кВт

Если указанных мощностей недостаточно, можно посмотреть другие варианты.

«Энергия Classic и Ultra» — электронные на тиристоре

Досье: продвинутые бесшумные модели повышенной надежности и долговечности. Тиристорное регулирование не имеет подвижных частей, которые изнашиваются, что увеличивает срок службы.

Плюсы: способны терпеть перегрузку до 180%. Тиристорный ключ повышает не только ресурс, но и скорость срабатывания (коммутация всего 20 мс). Способны кратковременно вытягивать напряжения с 60 В.

Минусы: дороже всех предыдущих, нет маломощных моделей.

Входной диапазон: 105-280 В

Погрешность на выходе: 5% (Classic), 3% (Ultra)

Гарантия: 3 года

Цены: от
27 700 руб.
… до
88 150 руб.

Модельный ряд

*Серия «Ультра» отличается от «Классик», тем что, обладает морозостойкостью и меньшей погрешность 3% против 5%.

Критерии выбора стабилизатора на 3 фазы

Для защиты от аномалий входных параметров тока электрооборудования бытового и промышленного назначения стабилизатор напряжения рекомендуется выбирать в соответствии со следующими критериями:

Количество фаз питания. Трёхфазные стабилизаторы напряжения для дома, офиса или производственных предприятий выбираются в том случае, если от электросети объекта питается хотя бы один потребитель с 3-фазной схемой питания. В ситуациях, когда суммарная потребляемая мощность подключаемой однофазной техники превышает 7 кВт, сеть целесообразно переоборудовать на 3-фазы с подключением к каждой из них отдельного однофазного стабилизатора с соответствующим фазовой нагрузке значением мощности.

Мощность.

Точность и инерционность стабилизации. Приводятся в инструкции по эксплуатации или паспорте электроприбора. К примеру, бытовое оборудование и оргтехника нуждаются в стабилизации сетевого напряжения с погрешностью до 5%, тогда как лабораторная, вычислительная, телевизионная и т.д. техника не терпит погрешностей стабилизации выше 1%. Инерционность стабилизатора – время реакции на изменения входных параметров сетевого тока – выбирается в соответствии с характеристиками потребителей.

Диапазон напряжения на входе. Заявленная производителем точность стабилизации касается рабочего диапазона входного напряжения. При выходе последнего за установленные (предельные) рамки стабилизатор отключает потребителей от питания, либо отключается сам.

Перегрузочная способность. Характеризуется временем, на протяжении которого стабилизатор способен выдавать мощность, превышающую номинальную на 5% и выше. По истечению заданного периода перегрузки или при коротком замыкании система защиты отключает устройство с целью предотвращения его выхода из строя. Трёхфазный промышленный стабилизатор напряжения должен иметь высокую устойчивость к перегрузкам, поскольку к электросетям производственного назначения часто подключаются потребители со значительными скачками параметров тока при запуске (электродвигатели, насосы и т.п.).

Наличие интеллектуальных опций контроля и управления, в том числе удалённого, работой системы. Нормализаторы напряжения могут оснащаться дополнительными опциями, повышающими удобство контроля и управления параметрами сетевого тока, к примеру, фильтрами импульсных помех, ручной регулировкой выходного напряжения, байпасом, дистанционным управлением и т.д.

Схема и особенности подключения

В зависимости от особенностей потребителей электроэнергии, нуждающихся в защите от аномалий входного тока, трёхфазный стабилизатор напряжения может подключаться по одной из следующих схем:

1. Сразу после электросчётчика или распределительного щитка;
2. Непосредственно перед потребителем, нуждающимся в стабилизации напряжения.

Стабилизатор с 3-фазным питанием имеет 4 входных и 4 выходных клеммы. Одна из них предназначена для подключения нуля или нейтрали, остальные – для подключения фазных линий. Эта схема соблюдается независимо от того, где подключен нормализатор – после счётчика или сразу перед защищаемым оборудованием.

Чтобы выбрать трёхфазный стабилизатор напряжения, следует внимательно изучить свойства сети электропитания, а также характеристик подключаемого к ней оборудования. Грамотный подбор устройства стабилизации позволяет обеспечить стабильную и непрерывную работу потребителей и способствует увеличению срока их службы.

Похожие записи:

Пуццолановый портландцемент: особенности и где применяют Укладка ламината по диагонали Профнастил под кирпич Системы водоснабжения и канализации: устройство, нормативные требования, применяемые материалы Что лучше выбрать для строительства дома: брус или газобетон Люк для погреба: схема, параметры и алгоритм действий