Трехфазные стабилизаторы напряжения: виды, характеристики и особенности

При нестабильном переменном напряжении в сети 380/400 В часто устанавливают трехфазные стабилизаторы напряжения. Они обеспечивают необходимый уровень напряжения на всех фазах и защищают подключенное оборудование от перепадов и скачков напряжения.

Что такое трехфазный стабилизатор напряжения?

Трехфазный стабилизатор — это устройство, подключаемое к трехфазной электросети с переменным линейным напряжением 380/400 В. Он корректирует входное напряжение на проводниках L1, L2 и L3 до номинального значения и подает его на подключенное электрооборудование, которое может быть как трехфазным (запитанным от всех трех фаз), так и однофазным (подключаемым к одной фазе).

Структурно трехфазный стабилизатор представляет собой три однофазных устройства, каждое из которых подключается к отдельному проводнику и объединяется в электронный блок управления для совместной работы. Он может быть выполнен в следующих вариантах:

В виде единого устройства.
В виде комплекта из трех отдельных однофазных стабилизаторов, подключаемых к каждой фазе, и блока, который выполняет синхронизацию и контроль работы.

Типы и технические характеристики трехфазных стабилизаторов

На рынке электротехники существует несколько типов трехфазных стабилизаторов:

Релейные, электромеханические, тиристорные/симисторные — корректируют линейное и фазное напряжение с помощью встроенных автотрансформаторов и коммутирующего блока.
Инверторные — обеспечивают двойное преобразование энергии без использования трансформаторов и коммутирующих элементов.

Основные технические характеристики различных типов устройств, определяющие их качество, представлены в следующем виде:

Инверторный:
Тип регулировки: непрерывный
Время срабатывания: 0 мс
Точность стабилизации: 2%
Диапазон входного напряжения: 90-310 В (фазное) / 155-536 В (линейное)
Коррекция искажений сети: да
Коррекция входного коэффициента мощности: да
Равномерное распределение мощности: да
Автономное питание нагрузки: до 200 мс
Перегрузочная способность: до 150%
Защита от рекуперации: при наличии частотного преобразователя
Электромеханический:
Тип регулировки: дискретный (ступенчатый)
Время срабатывания: более 100 мс
Точность стабилизации: 2-3%
Диапазон входного напряжения: 130-276 В (фазное) / 224-477 В (линейное)
Коррекция искажений сети: нет
Коррекция входного коэффициента мощности: нет
Равномерное распределение мощности: нет
Автономное питание нагрузки: нет
Перегрузочная способность: от 150 до 500%
Защита от рекуперации: при наличии разделительного трансформатора на выходе
Релейный:
Время срабатывания: 10-20 мс
Точность стабилизации: от 5 до 10%
Тиристорный, симисторный:
Время срабатывания: 5-20 мс

Эти характеристики являются усредненными. Из данных видно, что инверторные трехфазные стабилизаторы обладают наивысшей эффективностью в обеспечении качества выходного напряжения. Они функционируют в широком диапазоне входного напряжения и способны подавать на нагрузку сигнал с минимальной погрешностью (не более 2%) и идеальной синусоидальной формой. Однако они имеют ограниченную перегрузочную способность, что делает их неэффективными для работы с асинхронными трехфазными электромоторами из-за высоких пусковых токов.

Принцип работы и способы подключения трехфазных стабилизаторов

Принцип действия трехфазных стабилизаторов схож с однофазными моделями, однако подключения к трем фазам делают их схему работы более сложной. Рассмотрим работу стабилизаторов в зависимости от типа регулировки напряжения:

Трансформаторный: Входное переменное напряжение поступает на устройство по трем фазам (L1, L2, L3). Внутри располагаются три автотрансформатора с коммутирующими элементами (реле, сервоприводы или тиристоры/симисторы). Блок управления контролирует напряжение на каждой фазе и активирует коммутирующие элементы для коррекции сигнала, затем на выход подается стабилизированное напряжение, близкое к номиналу (220/230 В и 380/400 В).
Бестрансформаторный (инверторный): Нестабильные сигналы с каждой фазы поступают на выпрямитель, который преобразует их в постоянный ток. Блок инверторов создает три сигнала с переменным напряжением заданного значения и с идеальной синусоидальной формой.

Сферы применения трехфазных стабилизаторов

Тип регулировки напряжения определяет области применения трехфазных стабилизаторов, включая промышленные и коммерческие сектора:

Промышленный: Трансформаторные стабилизаторы (релейные, гибридные, электромеханические, тиристорные, симисторные) в основном защищают оборудование с трехфазными электромоторами с высоким пусковым током, например, фрезерные, токарные и сверлильные станки, конвейеры, системы вентиляции и кондиционирования.
Коммерческий: Инверторные стабилизаторы (двойного преобразования) используются для защиты оборудования без трехфазных электродвигателей, таких как телекоммуникационная техника, IT-оборудование, системы безопасности и видеонаблюдения, а также для частных домохозяйств (например, для отопительных систем и холодильников).

Трехфазные инверторные стабилизаторы марки «Штиль»

Российская компания «Штиль» производит трехфазные инверторные стабилизаторы на основе технологии двойного преобразования энергии. Их характеристики включают:

Мгновенное время реакции (0 мс).
Широкий диапазон стабилизации (фазное 90-310 В и линейное 155-537 В).
Обеспечение высококачественного электропитания (погрешность не более 2%) с идеальной синусоидой.
Поддержание работы при кратковременных обрывах (до 200 мс).

Преимуществом моделей «Штиль» является равномерное распределение нагрузки по фазам и широкий спектр защит от проблем в электросети. Линейка включает решения мощностью от 6 до 20 кВА в одном корпусе и комплекты для сетей 380 В с суммарной мощностью от 15 до 60 кВА.

Примеры моделей и их характеристики

Трехфазные стабилизаторы:

Модели: IS3306RT, IS3308RT, IS3310RT, IS3315RT, IS3320RT
Мощность: 6/5,4 кВА, 8/7,2 кВА, 10/8 кВА, 15/13,5 кВА, 20/16 кВА
Установка: Отдельный прибор (напольный или стоечный)
Загрузка: Трехфазная (без электромоторов) или однофазная
Защита: Защита от сдвига и пропадания фаз

Комплекты из трех однофазных стабилизаторов:

Модели: IS5000RT, IS7000RT, IS8000RT, IS10000RT, IS12000RT, IS15000RT, IS20000RT
Мощность: 15/13,5 кВА, 21/16,5 кВА, 24/21,6 кВА, 30/27 кВА, 36/33 кВА, 45/40,5 кВА, 60/54 кВА
Установка: Стойка с тремя приборами
Загрузка: Однофазная (требуется консультация для подключения к 380 В)

Модели IS3306RT-IS3320RT нацелены на коммерческий сектор и обеспечивают качественное электропитание как трехфазных (без электромоторов), так и однофазных устройств. Комплекты IS5000RT-IS20000RT используют независимую защиту для каждой фазы, что позволяет сохранять работу нагрузки при пропадании напряжения на одной из фаз.

Схемы подключения

Далее рассмотрим схемы подключения каждого из решений, предназначенных для работы в трехфазных электросетях.