استابلایزر ولتاژ چیست و چگونه کار می کند؟
استفاده از تراشه های ریزپردازنده و تجهیزات و قطعات الکترونیک صنعتی در طراحی استابلایزرهای AC هوشمند (یا تنظیم کننده های ولتاژ خودکار ((AVR) منجر به تولید منابع تغذیه با کیفیت بالا و پایدار ،در برابر انحراف قابل توجه و مداوم ولتاژ شبکه میشود.
در استابلایزرهای نسل جدید ، نسبت به نسل قبلی که از نوع رله ای بودند ، از مدارهای کنترل دیجیتال با کارایی بالا و مدارهای SSR استفاده میشود و تنظیمات پتانسیومتری کاملا حذف می شود و به کاربر اجازه میدهد تا ولتاژ مورد نیاز خود و همچنین روشن و خاموش شدن دستگاه را از طریق صفحه کلید ، کنترل کند.
انواع زیادی از تنظیم کننده های ولتاژ اتوماتیک در بازار موجود است. این دستگاهها بر حسب نوع کاربرد و ظرفیت (KVA) طبقه بندی می شوند و میتوانند بصورت تک فاز یا سه فاز باشند. استابلایزرهای سه فاز در دو نسخه ، با عنوان مدل های بار متعادل و مدل های بار نامتعادل عرضه می شوند.
استابلایزرها میتوانند به طور اختصاصی برای تثبیت ولتاژ برای یک تجهیز استفاده شوند و یا اینکه برای حفاظت از یک واحد بزرگتر مانند تجهیزات الکتریکی مستقر در یک خانه و یا اداره و یا واحد صنعتی استفاده شوند .علاوه بر این، می توانند از نوع آنالوگ یا دیجیتال باشند.
انواع متداول استابلایزرهای ولتاژ عبارتند از استابلایزرهای قابل قطع و وصل دستی ، استابلایزرهای نوع رله اتوماتیک، استابلایزرهای حالت جامد یا استاتیک و استابلایزرهای کنترل شده سروو موتوری.
علاوه بر عملکرد استابلایزر، اکثر آنها دارای ویژگی های اضافی مانند قطع ولتاژ پایین ورودی/خروجی، قطع ولتاژ بالا ورودی/خروجی، قطع اضافه بار، قابلیت های روشن و خاموش نمودن خروجی، استارت دستی/خودکار، نمایشگر قطع ولتاژ، سوئیچینگ ولتاژ صفر(zero voltage switching) و غیره هستند.
- آسیب دیدن دائمی تجهیزات
- آسیب رسیدن به عایق در سیم پیچ ها
- وقفه ناخواسته در بار
- افزایش تلفات در کابل ها و تجهیزات مربوطه
- کاهش رتبه عمر دستگاه
اعمال ولتاژ کم به بارنیز نتایج زیر را بهمراه خواهد داشت :
- خرابی تجهیزات
- دوره های کاری طولانی تر (مانند بخاری های مقاومتی)
- کاهش عملکرد مناسب تجهیزات
- کشیدن جریان های بزرگتر که منجر به گرمای بیش از حد می شود
- خطاهای محاسباتی
- کاهش سرعت موتورها
بنابراین ثبات و دقت ولتاژ، عملکرد صحیح تجهیزات را تعیین می کند. بنابراین استابلایزرهای ولتاژ تضمین می کنند که نوسانات ولتاژ در منبع تغذیه ورودی بر بار یا دستگاه الکتریکی تأثیر نمی گذارد.
مفهوم تثبیت ولتاژ در حقیقت همان افزودن یا کم کردن ولتاژ به منبع تغذیه ورودی میباشد. برای انجام چنین کارهایی استابلایزر از یک ترانسفورماتور استفاده می کند که در پیکربندی های مختلف به چندین رله متصل می شود. برخی از استابلایزر ها از ترانسفورماتور با تپ های روی سیم پیچ برای ایجاد اصلاحات مختلف ولتاژ استفاده می کنند ، در حالی که استابلایزرهای سرو موتوری از ترانسفورماتور خودکار برای داشتن محدوده ی وسیعی از اصلاحات استفاده می کنند.
این استابلایزرها معمولاً ولتاژ خروجی را برای تغییرات ولتاژ ورودی در محدوده 15± تا 6± درصد را به محدوده 5± تا 10± درصد در خروجی تغییر می دهند. این نوع استابلایزرها به دلیل وزن کم و هزینه کم، بیشترین کاربرد را برای وسایل کم اهمیت تر در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی دارند. با این حال، اینها با محدودیتهای متعددی مانند سرعت تصحیح ولتاژ کم، دوام کمتر، قابلیت اطمینان کمتر، قطع شدن مسیر برق در طول تنظیم و ناتوانی در مقاومت در برابر نوسانات ولتاژ بالا روبرو هستند.
در این استابلایزر، یک سر اولیه ی ترانسفورماتور باک بوست به سر ثابت اتوترانسفورماتور متصل می شود، در حالی که سر دیگر به بازوی متحرکی که توسط سروو موتور کنترل می شود، متصل می شود. ثانویه ترانسفورماتور باک بوست به صورت سری به منبع ورودی متصل می شود که چیزی جز خروجی استابلایزر نیست.
مدار کنترل الکترونیکی میزان افت ولتاژ و افزایش ولتاژ را با مقایسه ورودی با منبع ولتاژ مرجع داخلی تشخیص می دهد. هنگامی که مدار خطا را پیدا می کند، موتور را به کار می اندازد که به نوبه خود بازوی اتوترانسفورماتور را حرکت می دهد. این می تواند ترانسفورماتور اولیه باک بوست را تغذیه کند به طوری که یک ولتاژ در سرتاسر ثانویه باید خروجی ولتاژ مورد نظر باشد. اکثر استابلایزرهای سروو موتوری از میکروکنترلر یا پردازنده تعبیه شده برای مدار کنترل برای دستیابی به کنترل هوشمند استفاده می کنند.
این استابلایزرها می توانند از نوع تک فاز، سه فاز متعادل و یا سه فاز نامتعادل باشند. در نوع تک فاز، یک سروو موتور از طریق کوپل شدن به اتوترانس میتواند به اصلاح ولتاژ دست یابد. در مورد نوع متعادل سه فاز، سروو موتور با سه اتوترانس کوپل می شود تا با تنظیم خروجی ترانسفورماتورها، خروجی تثبیت شده در هنگام نوسانات فراهم شود. در نوع نامتعادل از استابلایزرها ی سرو موتوری ، سه سروو موتور مستقل به همراه سه اتو ترانس و دارای سه مدار کنترل مجزا هستند.
استفاده از استابلایزرهای سروو موتوری در مقایسه با استابلایزرهای نوع رله مزایای مختلفی دارد. برخی از این موارد عبارتند از: سرعت تصحیح بالاتر، دقت بالای خروجی تثبیت شده، توانایی مقاومت در برابر جریان های هجومی و قابلیت اطمینان بالا. با این حال، به دلیل وجود موتور، اینها نیاز به تعمیر و نگهداری دوره ای دارند.
به طور مشابه، افزایش ولتاژ باعث می شود مدار ریزپردازنده پالس های PWM را به گونه ای ارسال کند که مبدل، مقدار ولتاژ انحرافی با 180 درجه اختلاف فاز با ولتاژ ورودی باشد. این ولتاژ در ثانویه ترانسفورماتور باک بوست از ولتاژ ورودی کم می شود تا عملیات باک (کاهش ولتاژ)انجام شود.
این استابلایزرها در مقایسه با استابلایزرهای سرو موتوری و رله ای به دلیل مزایای بسیار متنوعی مانند اندازه جمع و جور، سرعت تصحیح بسیار سریع، تنظیم ولتاژ عالی، عدم نگهداری به دلیل عدم وجود قطعات متحرک، راندمان بالا و قابلیت اطمینان بالا، بسیار محبوب هستند.