Что такое сервопривод в стабилизаторе напряжения
Электромеханический (сервоприводный) стабилизатор напряжения
Электромеханический стабилизатор напряжения, так же известный как сервоприводный, – это один из самых распространенных видов стабилизаторов, который, благодаря своей конструкции и характеристикам, обладает очень интересным набором возможностей и в некоторых ситуациях просто не имеет альтернативы.
Давайте подробнее рассмотрим, как работает сервоприводный стабилизатор, как он устроен, какие у него сильные и слабые стороны и многое другое об этом устройстве.
Устройство электромеханического стабилизатора
Главным элементом любого электромеханического стабилизатора напряжения является регулируемый автотрансформатор (обязательно читайте нашу статью о нём), перемещение подвижного контакта по его обмотке выполняется автоматически, с помощью сервопривода.
Так же в стабилизаторе обязательно имеется блок управления – небольшая плата с определенным набором компонентов. Кроме этого, конечно же, есть коммутационные провода, предохранители, индикаторы и другие вспомогательные мелкие элементы, без которыз работы любого электроприбора невозможна.
Схема электромеханического стабилизатора
На укрупненной схеме сервоприводного стабилизатора, по которой можно легко понять принцип его работы, отражены оба основных компонента и их взаимодействие:
1. Регулируемый автотрансформатор
2. Плата управления
Принцип работы электромеханического стабилизатора
Принцип действия сервоприводного стабилизатора напряжения легко понять зная, как работает регулируемый автотрансформатор. Если коротко, то получается следующее:
1. Электрический ток поступает из сети, на плату управления, где встроенный вольтметр измеряет его напряжение.
2. В зависимости от полученных результатов подаётся сигнал на сервопривод, который перемещает подвижный контакт по обмотке, тем самым меняя коэффициент трансформации автотрансформатора, пока на выходе не будет 220В. Или, проще говоря, изменяется количество витков первичной обмотки, при этом вторичная обмотка не изменняется.
Как видите, конструкция довольно простая, а как известно, чем меньше разнообразных элементов участвуют в работе, тем выше общая надежность устройства. Давайте же рассмотрим все основные достоинства и недостатки электромеханического стабилизатора напряжения.
Плюсы и минусы электромеханического стабилизатора напряжения
ПЛЮСЫ
— Невысокая стоимость
Сервоприводные модели одни из самых доступных видов стабилизаторов из существующих, в частности благодаря простоте своей конструкции. Обычно, они продаются по цене лишь не на много более высокой, чем релейные стабилизаторы, при этом обладают рядом недостижимых для релейных моделей характеристик.
— Высокая точность стабилизации
Благодаря тому, что механический стабилизатор не имеет фиксированных отводов от автотрансформатора, а может сам формировать нужное количество витков обмотки и соответственно достаточно гибко изменять коэффициент трансформации, точность стабилизации получатся очень высокой.
— Плавная стабилизация
— Устойчивость к кратковременным перегрузкам
Конструкция механического стабилизатора позволяет ему кратковременно выдерживать скачки напряжения в сети, даже если оно увеличивается в два раза относительно номинального.
— Устойчив к помехам в напряжении, частоте и форме тока
Использование автотрансформатора, как основного элемента стабилизации напряжения, позволяет не бояться изменений частоты и формы тока.
— Компактность
Минимальное количество используемых в механическом стабилизаторе компонентов, позволяет сделать его достаточно компактным. Его размер формируется в большей степени из размера регулируемого автотрансформатора.
— Высокий коэффициент полезного действия (КПД)
На некоторых форумах и информационых ресурсах, рассказывающих о электромеханических стабилизаторах, встречается мнение, что они имеют низкий КПД, но это не так. Практически все виды стабилизаторов в основе которых лежит автотрансформатор: релейные, механические, теристорные, симисторные, гибридные, имеют достаточно высокий КПД, 94-98%.
— Наличие движущихся деталей
Самым слабым узлом электромеханического стабилизатора является именно механизм перемещения контакта по обмотке, он очень чувствителен к загрязнениям и пыли, да и просто подвижные детали имеют наибольший естественный износ при работе. Данный недостаток автоматически порождает следующий.
— Необходимости регулярного технического обслуживания
— Шумность
Передвижение щеток и работа сервопривода создают определенный шум, он не такой навязчивый и громкий как, например, щелчки при переключении релейного стабилизатора, но всё же ощутимый и создаёт некоторый дискомфорт, когда стабилизатор находится с вами в одной комнате.
— Скорость реагирования
Одним из самых значимых недостатков механических стабилизаторов является низкая скорость реагирования на изменения напряжение. Это и неудивительно, ведь сервопривод не может моментально передвинуть токосниматель по обмотке, на это ему требуется определенное время, у многих моделей изменение напряжения происходит всего по 10-15 вольт в секунду. Таким образом, если произойдет резкое падение входного напряжение сразу на 60 вольт, стабилизатор нормализуют его лишь через 4-6 секунд, всё это время электрооборудование будет работать при низком напряжении.
— Ограниченный диапазон рабочих температур
— Боязнь пыли
Наличие подвижного токоснимателя и электродвигателя делают механический стабилизатор очень чувствительным к попаданию внутри него пыли, которая значительно увеличивает вероятность поломки. Из-за этого, например, нельзя устанавливать сервоприводные стабилизаторы на производстве, в цеху.
Где чаще всего используется электромехнический стабилизатор
Из всех перечисленных сильных и слабых сторон механического стабилизатора, чаще всего его выбирают именно из-за его высокой точности стабилизации при низкой цене. Одним же из ключевых недостатков, который вынуждает потребителей выбирать модели другого типа, является низкая скорость стабилизации.
Таким образом, чаще всего сервоприводный стабилизатор покупают тогда, когда требуется именно точность нормализации, а скорость не так важна.
Так, например, если у вас в квартире или на даче, стабильно низкое или высокое напряжение, при этом не бывает резких скачков или падений, а если и происходят изменения, то они достаточно плавные – вы смело можете брать электромеханический стабилизатор, он с высокой точностью выровняет входящее напряжение и ваше электрооборудование будет работать в максимально комфортных условиях.
Это особенно важно чувствительным к качеству напряжения в сети устройствам, например, измерительному оборудованию, лампам освещения, электроприборам в которых установлены электромоторы или происходит нагрев, циркуляционным насосам, холодильникам, стиральным машинам, электроинструменту и многим другим.
Примеры удачных моделей электромеханических стабилизаторов
1. РЕСАНТА АСН-5000/1-ЭМ (
Ресанта один из самых распространенных на рынке и популярных у потребителя стабилизаторов напряжения. Производится в Китае. Подброее о его характеристиках и актуальной стоимости вы можете узнать по ссылке ниже.
2. ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000 (
5800 рублей)
Российский электромеханический стабилизатор ЭНЕРГИЯ АСН-5000, славится своей надежностью и неприхотливостью. Развитая диллерская сеть и сервисное обслуживаение.
3. Rucelf SDW.II-6000 (
Ну и конечно же стоит отметить Rucelf SRW.II-6000. Данный производитель, думаю, не требует представления, Rucelf выбирают за его надежность, точность и высокое качество.
Электромеханический (сервоприводный) стабилизатор напряжения
Электромеханический стабилизатор напряжения, так же известный как сервоприводный, – это один из самых распространенных видов стабилизаторов, который, благодаря своей конструкции и характеристикам, обладает очень интересным набором возможностей и в некоторых ситуациях просто не имеет альтернативы.
Давайте подробнее рассмотрим, как работает сервоприводный стабилизатор, как он устроен, какие у него сильные и слабые стороны и многое другое об этом устройстве.
Устройство электромеханического стабилизатора
Главным элементом любого электромеханического стабилизатора напряжения является регулируемый автотрансформатор (обязательно читайте нашу статью о нём), перемещение подвижного контакта по его обмотке выполняется автоматически, с помощью сервопривода.
Так же в стабилизаторе обязательно имеется блок управления – небольшая плата с определенным набором компонентов. Кроме этого, конечно же, есть коммутационные провода, предохранители, индикаторы и другие вспомогательные мелкие элементы, без которыз работы любого электроприбора невозможна.
Схема электромеханического стабилизатора
На укрупненной схеме сервоприводного стабилизатора, по которой можно легко понять принцип его работы, отражены оба основных компонента и их взаимодействие:
1. Регулируемый автотрансформатор
2. Плата управления
Принцип работы электромеханического стабилизатора
Принцип действия сервоприводного стабилизатора напряжения легко понять зная, как работает регулируемый автотрансформатор. Если коротко, то получается следующее:
1. Электрический ток поступает из сети, на плату управления, где встроенный вольтметр измеряет его напряжение.
2. В зависимости от полученных результатов подаётся сигнал на сервопривод, который перемещает подвижный контакт по обмотке, тем самым меняя коэффициент трансформации автотрансформатора, пока на выходе не будет 220В. Или, проще говоря, изменяется количество витков первичной обмотки, при этом вторичная обмотка не изменняется.
Как видите, конструкция довольно простая, а как известно, чем меньше разнообразных элементов участвуют в работе, тем выше общая надежность устройства. Давайте же рассмотрим все основные достоинства и недостатки электромеханического стабилизатора напряжения.
Плюсы и минусы электромеханического стабилизатора напряжения
ПЛЮСЫ
— Невысокая стоимость
Сервоприводные модели одни из самых доступных видов стабилизаторов из существующих, в частности благодаря простоте своей конструкции. Обычно, они продаются по цене лишь не на много более высокой, чем релейные стабилизаторы, при этом обладают рядом недостижимых для релейных моделей характеристик.
— Высокая точность стабилизации
Благодаря тому, что механический стабилизатор не имеет фиксированных отводов от автотрансформатора, а может сам формировать нужное количество витков обмотки и соответственно достаточно гибко изменять коэффициент трансформации, точность стабилизации получатся очень высокой.
— Плавная стабилизация
— Устойчивость к кратковременным перегрузкам
Конструкция механического стабилизатора позволяет ему кратковременно выдерживать скачки напряжения в сети, даже если оно увеличивается в два раза относительно номинального.
— Устойчив к помехам в напряжении, частоте и форме тока
Использование автотрансформатора, как основного элемента стабилизации напряжения, позволяет не бояться изменений частоты и формы тока.
— Компактность
Минимальное количество используемых в механическом стабилизаторе компонентов, позволяет сделать его достаточно компактным. Его размер формируется в большей степени из размера регулируемого автотрансформатора.
— Высокий коэффициент полезного действия (КПД)
На некоторых форумах и информационых ресурсах, рассказывающих о электромеханических стабилизаторах, встречается мнение, что они имеют низкий КПД, но это не так. Практически все виды стабилизаторов в основе которых лежит автотрансформатор: релейные, механические, теристорные, симисторные, гибридные, имеют достаточно высокий КПД, 94-98%.
— Наличие движущихся деталей
Самым слабым узлом электромеханического стабилизатора является именно механизм перемещения контакта по обмотке, он очень чувствителен к загрязнениям и пыли, да и просто подвижные детали имеют наибольший естественный износ при работе. Данный недостаток автоматически порождает следующий.
— Необходимости регулярного технического обслуживания
— Шумность
Передвижение щеток и работа сервопривода создают определенный шум, он не такой навязчивый и громкий как, например, щелчки при переключении релейного стабилизатора, но всё же ощутимый и создаёт некоторый дискомфорт, когда стабилизатор находится с вами в одной комнате.
— Скорость реагирования
Одним из самых значимых недостатков механических стабилизаторов является низкая скорость реагирования на изменения напряжение. Это и неудивительно, ведь сервопривод не может моментально передвинуть токосниматель по обмотке, на это ему требуется определенное время, у многих моделей изменение напряжения происходит всего по 10-15 вольт в секунду. Таким образом, если произойдет резкое падение входного напряжение сразу на 60 вольт, стабилизатор нормализуют его лишь через 4-6 секунд, всё это время электрооборудование будет работать при низком напряжении.
— Ограниченный диапазон рабочих температур
— Боязнь пыли
Наличие подвижного токоснимателя и электродвигателя делают механический стабилизатор очень чувствительным к попаданию внутри него пыли, которая значительно увеличивает вероятность поломки. Из-за этого, например, нельзя устанавливать сервоприводные стабилизаторы на производстве, в цеху.
Где чаще всего используется электромехнический стабилизатор
Из всех перечисленных сильных и слабых сторон механического стабилизатора, чаще всего его выбирают именно из-за его высокой точности стабилизации при низкой цене. Одним же из ключевых недостатков, который вынуждает потребителей выбирать модели другого типа, является низкая скорость стабилизации.
Таким образом, чаще всего сервоприводный стабилизатор покупают тогда, когда требуется именно точность нормализации, а скорость не так важна.
Так, например, если у вас в квартире или на даче, стабильно низкое или высокое напряжение, при этом не бывает резких скачков или падений, а если и происходят изменения, то они достаточно плавные – вы смело можете брать электромеханический стабилизатор, он с высокой точностью выровняет входящее напряжение и ваше электрооборудование будет работать в максимально комфортных условиях.
Это особенно важно чувствительным к качеству напряжения в сети устройствам, например, измерительному оборудованию, лампам освещения, электроприборам в которых установлены электромоторы или происходит нагрев, циркуляционным насосам, холодильникам, стиральным машинам, электроинструменту и многим другим.
Примеры удачных моделей электромеханических стабилизаторов
1. РЕСАНТА АСН-5000/1-ЭМ (
Ресанта один из самых распространенных на рынке и популярных у потребителя стабилизаторов напряжения. Производится в Китае. Подброее о его характеристиках и актуальной стоимости вы можете узнать по ссылке ниже.
2. ЭНЕРГИЯ NEW LINE 5000 (
5800 рублей)
Российский электромеханический стабилизатор ЭНЕРГИЯ АСН-5000, славится своей надежностью и неприхотливостью. Развитая диллерская сеть и сервисное обслуживаение.
3. Rucelf SDW.II-6000 (
Ну и конечно же стоит отметить Rucelf SRW.II-6000. Данный производитель, думаю, не требует представления, Rucelf выбирают за его надежность, точность и высокое качество.
Сервоприводные стабилизаторы напряжения: что это и каковы их особенности?
В основе сервоприводного стабилизатора напряжения заложен электромеханический принцип работы. Главным элементом конструкции является регулируемый автотрансформатор (вариатор). По его обмотке перемещается подвижный контакт, меняя выходное напряжение до заданных значений. За перемещение контакта отвечает сервопривод, контролируемый платой управления.
То есть принцип работы устройства выглядит следующим образом. Поступающее из сети входное напряжение измеряется вольтметром. Если существует разница с заданным значением выходного напряжения, то блок управления дает команду сервоприводу на перемещение подвижного контакта. Движущийся по обмотке контакт меняет коэффициент трансформации до тех пор, пока на выходе устройства не будет заданного напряжения.
Особенности работы сервоприводных стабилизаторов.
Высокая точность стабилизации. Поскольку автотрансформатор самостоятельно формирует необходимое количество витков обмотки, точность стабилизации оказывается очень высокой. К примеру, релейные трансформаторы имеют несколько обмоток, а реле выполняет переключение между ними. При такой конструкции напряжение меняется лишь на определенные величины (ступенчато). В результате точность может доходить до 7-8 процентов. А сервоприводные стабилизаторы способны изменять коэффициент трансформации с точностью до одного витка. По этой причине точность может быть в пределах одного процента. Как правило, промышленные электромеханические стабилизаторы позволяют даже задавать в настройках необходимую точность, например в диапазоне от 1 до 5%.
Плавность и непрерывность стабилизации. Это еще один важный аргумент в пользу сервоприводных стабилизаторов напряжения. Дело в том, что электронные модели, переключаясь с одной ступени обмоток на другую, на выходе дают разрыв синусоиды. Для промышленного, медицинского и телекоммуникационного оборудования такие изменения не проходят бесследно. Искажение синусоиды способно вызывать сбои электроники и перегрев электродвигателей. У сервоприводных моделей контакт по обмотке движется плавно и непрерывно. Конструкция исключает даже кратковременный обрыв контакта. В результате на выходе прибора синусоида всегда остается чистой, отсутствуют искажения и переходные токи.
Высокая перегрузочная стойкость. Электродинамический сервоприводный стабилизатор может выдерживать высокие кратковременные скачки напряжения. Он устойчив к изменениям частоты и формы входного электрического тока. Более того, прибор способен работать с более широким диапазоном входного напряжения, чем электронные стабилизаторы.
Простота и надежность конструкции. У подобного типа устройств конструкция довольно простая. Как известно, чем меньше элементов в составе, тем надежнее работа аппарата в целом. Кроме того, минимальный набор компонентов позволяет создавать стабилизаторы достаточно компактными по размеру. По сути, габариты устройства определяются размером самого автотрансформатора.
Высокая степень полезного действия (КПД). Существует стереотип относительно низкого коэффициента полезного действия сервоприводных стабилизаторов. Если проводить сравнительный анализ, то наверняка можно найти более эффективные типы устройств. К примеру, у релейных моделей КПД может превышать 99 процентов. Но если рассматривать преимущества в комплексе, то сервоприводные модели превосходят релейные приборы по целому ряду параметров. При этом КПД сервоприводных устройств остается на вполне достойном уровне. Так, стабилизаторы напряжения Oberon C при 100-процентной нагрузке способны обеспечить КПД свыше 98 процентов.
Сфера применения.
Чувствительная электроника. Область применения сервоприводных стабилизаторов затрагивает электронное, высокоточное, измерительное и прочее оборудование. Словом, все виды приборов, чувствительных к перепадам напряжения и искажению формы тока (синусоиды). Подобные стабилизаторы напряжения могут частично заменить ИБП с двойным преобразованием или стать дополнением к ним.
Асинхронные двигатели. Как уже было сказано, оборудование с асинхронными двигателями не любит «скачки» напряжения и «разрывы» синусоиды. От этого происходит нагрев и преждевременный выход оборудования из строя. Хорошим примером таких устройств являются циркуляционные насосы. С ними и прочими приборами на основе асинхронных двигателей лучше использовать сервоприводные стабилизаторы.
Какой сервоприводный стабилизатор выбрать?
Учитывая немалую стоимость подобного класса оборудования, стоит отдавать предпочтение современным моделям, работа которых построена на целом ряде инновационных технологий. Здесь можно выделить трехфазные электродинамические сервоприводные стабилизаторы Oberon C. Они обладают следующими неоспоримыми преимуществами:
Таким образом, электродинамические сервоприводные стабилизаторы явно выигрывают на фоне прочих типов устройств для стабилизации напряжения. А трехфазные стабилизаторы Oberon C служат наилучшим тому примером. Они спроектированы с учетом безотказной непрерывной работы при полной нагрузке даже для эксплуатации в суровых условиях (высокая температура, вибрационные нагрузки и др).
Что такое сервопривод в стабилизаторе напряжения.
Что такое сервопривод в стабилизаторе напряжения, для электромеханических стабилизаторов
Сервопривод – это приспособление, обеспечивающее управление рабочим органом с учётом информации, поступающей по каналу обратной отрицательной связи. Слово servus в древней латыни имело значение «раб», «слуга», «помощник». Последнее значение перевода соответствует сегодняшнему положению сервопривода в технике.
Структурная схема сервопривода
Принцип действия сервопривод может быть пояснён структурной схемой:
Возможны и другие варианты реализации сервоприводов, однако показанный – распространён и соответствует применяемым в стабилизаторах напряжения. В его состав входят:
• привод – электродвигатель, приводящий в движение весь механизм;
• редуктор, понижающий обороты с одновременным увеличением крутящего момента;
• рабочий орган, смонтированный на выходном валу передачи;
• датчик, предающий информацию о результате действия рабочего органа по каналу обратной связи;
• управляющий контроллер, подающий сигналы на электродвигатель.
Действует всё это следующим образом. Контроллер подаёт управляющий импульс на электродвигатель. Тот начинает вращаться, приводя в движение рабочий орган. Датчик передаёт на контроллер информацию об изменении параметров управляемого приводом процесса. В момент достижения требуемых значений регулируемого параметра. Выдаётся команда на остановку электродвигателя.
Применение сервопривода в стабилизаторах напряжения
Применение сервопривода в стабилизаторах напряжения, в основу которых положен тороидальный трансформатор, позволяет, используя свободное пространство внутри тора, создать компактную конструкцию, имеющую «в металле» примерно следующий вид
и обладающую рядом положительных свойств:
• простота устройства, положительно влияющая на стоимость готового продукта;
• высокая точность стабилизации и плавность её достижения;
• устойчивость к непродолжительным перегрузкам;
• к.п.д., достигающий 94 – 98%.
Имеются у рассматриваемой схемы и недостатки. К последним относят:
Искусство конструктора состоит в умении нейтрализовать минусы, предполагаемые выбранной схемой, и сохранить присущие ей плюсы.
Стабилизаторы ORTEA
Инженерно-технические работники итальянской фирмы ORTEA, свои первые стабилизаторы разработали и воплотили в материал в 60-е годы ХХ столетия. Сегодня их изделия – по праву считаются наиболее продвинутыми на Западе и завоёвывают заметное место на рынке электротехники Российской Федерации. К их достоинствам относятся высокое качество предлагаемых потребителю аппаратов, собираемых из комплектующих тщательно отобранных европейских поставщиков, совершенный технический дизайн изделий, разумная цена, соответствующая уровню продаваемой техники. Самые же главные достижение ORTEA заключаются в преодолении имманентных, т. е. изначально присущих, как бы «неустранимых» недостатков принятой схемы с сервоприводом.
Современные стабилизаторы фирмы ORTEA:
Авторы статьи: Романюта Николай Леонтьевич. Днепропетровский физико-технический ф-т. Инженер-механик