استابلایزر ولتاژ چیست و چه کاربردی دارد؟

معرفی استابلایزر ولتاژ و نحوه کار آن

برق تولید شده در نیروگاه ها از طریق شبکه های انتقال و توزیع برق به گردش در می آید و به مصرف کنندگان عرضه می شود. کیفیت برق یا  Power Quality یکی از عوامل مهمی است که بازده اقتصادی مصرف کنندگان و شبکه های الکتریکی را تعیین می کند. دستگاه‌های الکتریکی برای کار در سیستم‌های توزیعی طراحی شده‌اند که با مقادیر اسمی تنظیم شده بر حسب ولتاژ و فرکانس (مثلاً 400 ولت در 50 هرتز) تعریف شده‌اند. در واقع، توزیع انرژی الکتریکی ممکن است پایداری پارامترهای اسمی مذکور را تضمین نکند. ولتاژ به طور خاص می تواند حتی به طور قابل توجهی در رابطه با مقدار اسمی متفاوت باشد. این تغییرات می تواند شرایط نامطلوب و بالقوه خطرناکی را برای کاربران ایجاد کند. برای مهار این نوسان از دستگاهی به نام استابلایزر ولتاژ استفاده می کنند. برای آشنایی با این دستگاه با ما در بلاگ آداک، سازنده تابلو برق در ایران همراه باشید.

انواع نوسان در ولتاژ 

“نوسانات” ولتاژ می تواند “سریع” باشد و در چند میلی ثانیه از بین برود (مثلاً خطوط توزیع با رعد و برق برخورد می کند) یا “آهسته” باشد، با مدت زمانی که بسته به علت می تواند چندین ثانیه، دقیقه یا حتی ساعت ها طول بکشد. نوسانات آهسته می تواند با افزایش سطح ولتاژ به دلیل تنظیم ضعیف MV در سطح توزیع، قطع بارهای بزرگ، اضافه ولتاژ در خروجی ژنراتور و غیره یا با کاهش سطح ولتاژ افتادگی به دلیل اتصال ایجاد شود. بارهای زیاد، راه اندازی موتور، خطوط توزیع کم اندازه، خطا به زمین، تنظیم ضعیف ولتاژ MV و غیره می توانند علت این اتفاق باشند.

در صورت تغییر ولتاژ، تثبیت کننده ولتاژ راه کاری است که بهترین نسبت هزینه/فایده را تضمین می کند.

راه کار تثبیت کننده ولتاژ

ثابت شده است که تثبیت کننده یا استابلایزر ولتاژ یک راه حل موثر برای جلوگیری از موقعیت های بالقوه خطرناک ایجاد شده توسط ناپایداری ولتاژ ورودی است.

در چه وضعیتی ولتاژ نوسان می دهد؟

موقعیت‌های معمولی که در آن ولتاژ می‌تواند در معرض نوسانات فراتر از تحمل مجاز باشد عبارتند از:

• بارهای تامین شده توسط خطوط توزیع ضعیف یا کم اندازه (مناطق روستایی یا مکان های تامین شده توسط خطوط طولانی توزیع مانند مزارع پرورش، استراحتگاه های توریستی، هتل ها و غیره).
• کاربرانی که در نزدیکی ایستگاه توزیع قرار دارند و بنابراین در معرض افزایش ولتاژ قرار دارند.
• محل های خصوصی با تاسیسات با قدرت بالا (پمپ های استخر، چیلرهای بزرگ، سیستم های روشنایی ویژه، بالابرها) و یا بارهای حساس به ولتاژ خاص (لوازم الکترونیک مصرفی با توان بالا و غیره).
• بارهایی که در نزدیکی کارخانه‌های صنعتی بزرگ قرار دارند، جایی که دستگاه‌های توان بالا (موتورهای MV) می‌توانند باعث کاهش ولتاژ در هنگام راه‌اندازی شوند.
• بارهای عملیاتی جزیره (کشتی ها، سکوهای دریایی، بارهایی که به شبکه عمومی متصل نیستند).

مزایای استابلایزر ولتاژ چیست؟

در مقایسه با انواع دیگر تجهیزات، تثبیت کننده یا استابلایزر ولتاژ تعدادی مزیت را ارائه می دهد که اغلب آن را به بهترین راه حل تبدیل می کند:

• معمولا قیمت پایین تر.
• پایداری ولتاژ خروجی بالا حتی برای نوسانات ورودی گسترده تضمین شده است.
• عدم وجود اعوجاج هارمونیک معرفی شده.
• ساختار محکم و قابل اعتماد، امکان استفاده در محیط های سخت را فراهم می کند.
• قابلیت اضافه بار تا دو برابر جریان نامی (حداکثر 2 دقیقه).
• به دلیل استفاده نکردن از باتری، هیچ نگرانی از نظر نگهداری، حمل و نقل، نگهداری و دفع وجود ندارد.
• تنظیم صاف و قابل اعتماد ولتاژ بار که دقت 0.5% را حتی با تغییرات مهم ولتاژ ورودی تضمین می کند.
• راندمان بالا.
• قابلیت تحمل جریان هجومی بالا
• ابعاد کاهش‌یافته، اجرای ساده، حالت عملکرد «plug&play».

استابلایزر ولتاژ الکترومکانیکی و استاتیکی

تثبیت کننده استاتیک زمانی استفاده می شود که سرعت تصحیح نشان دهنده مسئله بحرانی باشد. تثبیت کننده های ایستا (برای مثال برای کامپیوتر، تجهیزات آزمایشگاهی، نیمکت های اندازه گیری و ابزار پزشکی) دارای زمان تصحیح 3 میلی ثانیه برای تنظیم کامل در مقایسه با زمان تصحیح تثبیت کننده الکترومکانیکی 10-50 میلی ثانیه در هر ولت (بستگی به مدل دارد).

معیارهای انتخاب نوع مناسب استابلایزر

1-تعداد فازها

تعداد فازهای یک تثبیت کننده به نوع بار بستگی دارد:

• بار تک فاز: تثبیت کننده تک فاز.
• ترکیبی از چندین بار تک فاز در یک خط: تثبیت کننده سه فاز یا تثبیت کننده تک فاز در هر بار.
• بار سه فاز: تثبیت کننده سه فاز.

2-ولتاژ نامی 

با توجه به اینکه ولتاژ نامی در سطح بین المللی متفاوت است، ولتاژ نامی مورد نیاز در ورودی و خروجی تثبیت کننده را تعیین کنید. در مورد سیستم های سه فاز، مقدار ولتاژ خط به خط را ارائه دهید. تثبیت کننده ولتاژ استاندارد می تواند با ولتاژ نامی 380V-400V-415V (50Hz) یا 440V-460V-480V (60Hz) کار کند.

3-محدوده تغییرات ورودی

این اطلاعات کلیدی برای انتخاب و طراحی تثبیت کننده است. دامنه نوسان ولتاژ ورودی را تعیین کنید و همیشه حاشیه ایمنی را روی چنین درصدی نگه دارید: به عنوان مثال، اگر نوسان اندازه گیری شده 16 ± باشد، تثبیت کننده مناسب برای تغییرات ± 20 درصد انتخاب کنید. توجه: اگر تغییرات ورودی از اسمی بیشتر شود، تفاوت به دقت خروجی اضافه می شود. به عنوان مثال، اگر یک تثبیت کننده طراحی شده برای تغییرات ورودی 15±% ولتاژ +20% دریافت کند، دقت خروجی نباید 0.5 ± بلکه 5.5 ± باشد.

4-نوع مقررات

تثبیت کننده های ولتاژ سه فاز یک تنظیم مستقل در هر فاز انجام می دهند. اتصال به سیم خنثی خط توزیع الزامی است. اگر سیم خنثی در دسترس نباشد، یک جزء جانبی خاص باید اضافه شود.

5-نوع تکنولوژی

در اکثر کاربردها، تثبیت کننده ولتاژ الکترومکانیکی یک ابزار مطمئن و ایمن است. در صورت نیاز به سرعت رگلاژ بالا (میلی ثانیه)، بهتر است راه حل با رگلاژ با استفاده از سوئیچ های ثابت IGBT انتخاب شود.

6-قدرت نامی

تمام استابلایزرها برای حداکثر جریان ورودی طراحی شده اند، اما توصیه می شود که یک حاشیه ایمنی اضافی برای گسترش احتمالی آینده در نظر بگیرید. در یک تثبیت کننده ولتاژ، توان بر حسب kVA بیان می شود، در حالی که توان بار معمولاً بر حسب کیلو وات بیان می شود. به یاد داشته باشید که پیوند بین این دو واحد اندازه گیری توسط ضریب توان (cos φ) فراهم می شود: kVA = kW / cos φ. همچنین، به یاد داشته باشید که اگر ضریب توان و/یا توان بار بر حسب کیلووات را نمی توان به راحتی تعیین کرد، جریان های جذب شده را به منظور طراحی صحیح تثبیت کننده و با در نظر گرفتن اینکه:

kVA (1-ph.) = ولتاژ بار x جریان بار.
kVA (3-ph.) = ریشه 3 x ولتاژ بار فاز به فاز x جریان بار.

7-نصب و راه اندازی

سایر ویژگی های تثبیت کننده را با توجه به شرایط نصب انتخاب کنید. جنبه زیر باید شناخته شود:

• درجه حفاظت IP مورد نیاز 
• نصب در فضای داخلی یا خارجی.
• ارتفاع سایت و ویژگی های اقلیمی.
• دمای محیط
• خطرات محیطی احتمالی 

8-لوازم جانبی

یک تثبیت کننده یا استابلایزر ولتاژ استاندارد را می توان با تعدادی لوازم جانبی غنی کرد:

• دستگاه های وقفه و حفاظت.
• حفاظت بار در برابر ولتاژ بیش از حد و کم ولتاژ.
• ترانسفورماتور ایزوله ورودی
• کیت حفاظت کامل
• برقگیر (SPD).
• سیستم تصحیح ضریب توان خودکار یکپارچه.
• فیلتر EMI/RFI
• راکتور نقطه خنثی
• تا درجه حفاظت IP54/55 برای نصب در محیط داخلی و خارجی.

ساخت و ساز ویژه

با برخی از اصلاحات، می توان تثبیت کننده های خاصی را به دست آورد که قادر به انجام موارد زیر هستند:

با تغییرات نامتقارن ولتاژ ورودی متفاوت از محدوده استاندارد (به عنوان مثال، از -55٪ تا +20٪ از ولتاژ نامی) مقابله کنید.
ولتاژ خروجی متفاوت از ولتاژ ورودی (به عنوان مثال Vin = 400 ولت ± 15٪، Vout = 460 ولت ± 0.5٪).

ضوابط طراحی استابلایزر

تثبیت کننده ولتاژ یک وسیله برقی است که قرار است بین شبکه اصلی و کاربر قرار گیرد. هدف این است که اطمینان حاصل شود که کاربر با ولتاژی با تغییرات بسیار کمتر (± 0.5٪ با توجه به مقدار اسمی) نسبت به ولتاژی که توسط سیستم توزیع تضمین می شود تغذیه می شود.

پیشنهاد مطالعه بیشتر: نقش اینترلاک در تابلو برق صنعتی

تثبیت بر روی ولتاژ “rms واقعی” انجام می شود و تحت تأثیر هارمونیک ها در شبکه قرار نمی گیرد. با توجه به این واقعیت که تنظیم هیچ مداخله ای در موج سینوسی ندارد، نه اعوجاج هارمونیک قابل ملاحظه ای و نه جابجایی فاز در خط پایین دست معرفی شده است.

تثبیت کننده تحت تأثیر ضریب توان بار (cos φ) قرار نمی گیرد و می تواند با درصد بار متغیر بین % تا 100 % در هر فاز کار کند. سرعت تنظیم به درصد تغییرات ولتاژ ورودی و نوع ساخت بستگی دارد. به طور مشخص، محدوده سرعت گفته شده بین 8 تا 30 میلی ثانیه بر ولت است.

ساختار اصلی یک استابلایزر ولتاژ

اساساً یک تثبیت کننده ولتاژ از یک ترانسفورماتور تقویت کننده، یک تنظیم کننده ولتاژ و یک کنترل الکترونیکی ساخته شده است. بر اساس یک ریزپردازنده که در فرکانس بالا از ولتاژ خروجی نمونه برداری می کند، سیستم کنترل گیربکس تنظیم کننده را به حرکت در می آورد. با انجام این کار، غلتک های تنظیم کننده موقعیت خود را تغییر می دهند و بنابراین ولتاژ کشیده شده و تامین شده به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور بوست را تغییر می دهند. به عنوان ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور بوست در فاز یا در تقابل با منبع تغذیه، ولتاژ گرفته شده از رگولاتور به ولتاژ شبکه اضافه یا کم می شود، بنابراین تغییرات آن جبران می شود.

نتیجه گیری

در دسترس بودن مداوم منبع ولتاژ پایدار مستقل از نوسانات ورودی اغلب یک ویژگی کلیدی برای اطمینان از کارایی و قابلیت اطمینان برای کاربر است. کاهش بهره وری، از دست دادن داده ها، نقص امنیتی، خطاهای دستگاه، اطلاعات نادرست و ناراحتی های داخلی تنها چند نمونه از مشکلات احتمالی ناشی از عرضه ناپایدار هستند. بدیهی است که همه اینها منجر به هزینه مدیریت بالاتر می شود. در نتیجه استفاده از استابلایزر می تواند از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کند.

سفارش طراحی و ساخت تابلو برق

اگر به دنبال سفارش طراحی و ساخت تابلو برق فشار ضعیف، فشار متوسط، پست کمپکت و انواع لوازم جانبی نظیر بدنه آماده تابلو برق یا ارت سوییچ هستید، هم اکنون با مشاوران شرکت آداک بهین نیرو تماس بگیرید و از خدمات مشاوره ای ما استفاده کنید.

02634156000

01244491255