با پیشرفت تکنولوژی در زمینه الکترونیک قدرت و ریزپردازنده ها مدارهای الکتریکی دیگری فرایند پایدار سازی را خودکار کرده و استابلایزرهای خودکار را رقم زدند. نوع پرکاربرد دیگر، استابلایزرهای سروو موتوری بودند که در آن ها اصلاح ولتاژ به صورت پیوسته و بدون سوییچ انجام می شود. در این مقاله به بررسی انواع استابلایزر می پردازیم. با ما همراه شوید.
استابلایزر چیست؟
استابلایزر اصفهان به بخشی مهم از لوازم الکتریکی خانگی، صنعت و سیستم های تجاری تبدیل شده اند. در گذشته انواع استابلایزر های دستی یا قابل سوییچ برای تقویت یا تضعیف ولتاژ به منظور رسیدن به ولتاژ موردنظر به کار می رفتند. چنین تثبیت کننده هایی با رله های الکترومکانیکی به عنوان ابزارهای راه اندازی می سازند.
انواع استابلایزر
استابلایزرهای رله ای
در این نوع، تنظیم ولتاژ با راه اندازی رله ها برای اتصال تعدادی از تپ های ترانسفورماتور به بار در حالت تقویت یا تضعیف انجام می شود. این نوع از استابلایزرها دارای مدار الکتریکی و رله در کنار ترانسفورماتور هستند.
مدار الکتریکی شامل مدار رکتیفایر، تقویت کننده های عملیاتی، واحد میکروکنترلر و دیگر اجزای الکترونیکی است. مدار الکتریکی ولتاژ خروجی را با مقدار ولتاژ مرجع (منبع ولتاژ) مقایسه می کند. هر زمان که تفاوتی بین مقدار ولتاژ و مقدار مرجع وجود داشت، مدار کنترل، رله ای متناسب با شرایط را جهت کاهش و یا افزایش ولتاژ راه اندازی می کند. تا مدار موردنظر به خروجی متصل گردد و خروجی در حد مطلوب باقی بماند.
کاربر استابلایزر رله
این دسته از استابلایزرها معمولا ولتاژ را برای تغییرات ولتاژ ورودی به میزان 15 درصد تا 6 درصد و دقت 5 تا 10 درصد تغییر می دهند. این نوع از استابلایزرها بیشترین کاربرد را برای لوازم کم مصرف خانگی، تجاری و صنعتی دارند چرا که کم وزن و کم هزینه هستند. با این حال، این تجهیزات محدودیت هایی نیز دارند از جمله عمر کوتاه، قابلیت اطمینان پایین، قطع برق در زمان تنظیم، ناتوانی در برابر تغییرات ولتاژ زیاد و عدم دقت کافی برای پایدارسازی ولتاژ، به همین روی از این استابلایزرها در کاربردهای با دقت پایین استفاده می شود.
استابلایزرهای سروو موتوری
این استابلایزر ها، سروو موتوری نامیده می شوند و نام آن ها نشان می دهد که از سروو موتور برای اصلاح ولتاژ استفاده می کنند. در این مدل از استابلایزر عمدتا برای دقت بالای ولتاژ خروجی (در حد 1 درصد) با تغییرات ولتاژ خروجی 1 تا 50 درصد به کار می روند.
در این نوع از استابلایزر ها، یک انتهای ترانسفورمر افزاینده و کاهنده به مدار ثابت اتوترانس و دیگری به بازوی متحرکی متصل است که به وسیله ی سروو موتور کنترل می شود. سمت ثانویه ترانس افزاینده کاهنده به صورت سری به منبع ورودی متصل است و چیزی نیست به جز خروجی استابلایزر. مدار کنترل افت و افزایش ولتاژ را با مقایسه ورودی با مقدار مرجع تشخیص می دهد. وقتی مدار خطایی می یابد، سروو موتور را راه اندازی می کند. سپس بازوی روی اتوترانس را به حرکت درمی آورد. این کار تغذیه اولیه ترانسفورمر را به شکلی تامین می کند که ولتاژ در کل ثانویه برابر خروجی مطلوب باشد.
کاربرد انواع استابلایزر سروو موتوری
این نوع از استابلایزر ها می توانند برای کاربرد تک فاز، سه فاز متعادل و یا سه فاز نامتعادل طراحی شوند. در نوع تک فاز، یک سروو موتور همراه با ترانسفورمر متغیر اصلاح ولتاژ را انجام می دهد. درمورد نوع سه فاز متعادل، سروو موتور با سه اتوترانس کوپل می شود که خروجی پایداری در مدت نوسان با تنظیم خروجی ترانسفورماتورها ایجاد گردد. برای حالت سه فاز نامتعادل، سه سرووموتور مستقل همراه با سه اتوترانس سه مدار کنترل جداگانه دارند.
مزایا
مزیت های مختلفی در استفاده از استابلایزر های سروو موتوری نسبت به استابلایزرهای رله ای وجود دارد. برخی از این مزیت ها عبارتند از سرعت بالای اصلاح خروجی، دقت بالای خروجی، قابلیت اطمینان بالا و در مجموع پایداری بالاتر استابلایزر. با این حال، این نوع از استابلایزرها به دلیل وجود سروو موتور نیاز به بازرسی دوره ای دارند.
استابلایزرهای استاتیک
همان طور که از نام آن ها پیداست، استابلایزرهای استاتیک بخش متحرکی مانند سروو موتور ندارند.
این نوع از استابلایزرها از مبدل های الکترونیک قدرت برای تنظیم ولتاژ استفاده می کنند. با استفاده از استابلایزر استاتیک می توان تنظیم ولتاژی با دقت بالاتر و بهتر نسبت به استابلایزرهای سروو موتوری به دست آورد به طوریکه دقت تنظیم ولتاژ در آن ها در حدود 99 درصد است. این استابلایزرها از ترانسفورمور ماتورهای افزاینده کاهنده، مبدل های AC به AC الکترونیک قدرت، میکروکنترلر، ریزپردازنده ها و یا مدارهای کنترلی مبتنی بر DSP تشکیل می شوند.
روش های مدولاسیون
مبدل الکترونیک قدرت استفاده از مقدار ولتاژ مناسب را با یکی از روش های مدولاسیون (معمولا PWM) ایجاد می کند. این ولتاژ به ورودی ترانسفورماتور داده می شود. مبدل AC به AC، ولتاژ را به گونه ای ایجاد می کند که می تواند هم فاز یا با اختلاف فاز 180 درجه نسبت به ولتاژ خط ورودی باشد. تا افزایش و کاهش ولتاژ در زمان نوسان حاصل گردد.
هر زمان ریزپردازنده افت ولتاژ را تشخیص می دهد، پالس های PWM را به مبدل الکترونیک قدرت (IGBT) می فرستد تا ولتاژی که برابر مقدار تفاوت با مقدار مرجع است ایجاد گردد. این خروجی هم فاز با مقدار ورودی بوده و به ورودی ترانسفورماتور داده می شود. از آن جا که ثانویه به ورودی متصل است، ولتاژ القا شده به مقدار ورودی افزوده می شود و این مقدار اصلاح شده به بار داده می شود.
به طور مشابه، افزایش ولتاژ باعث می شود که مدار ریزپردازنده پالس های PWM را به شکلی ارسال کند که مبدل ولتاژ خروجی استابلایزر را کاهش دهد. این نوع از استابلایزرها در مقایسه با انواع دیگر به دلیل مزیت های مختلفی که دارن از جمله اندازه کوچک، سرعت اصلاح بسیار بالا، تنظیم ولتاژ عالی و عدم نیاز به نگهداری به دلیل نبود قطعات متحرک، بازدهی و قابلیت اطمینان بالا.
چگونه انواع استابلایزر با اندازه ی مناسب را انتخاب کنیم؟
در این جا باید عوامل مختلفی را پیش از خرید استابلایزر، برای لوازم مدنظر قرار دهیم.
این عوامل عبارتند از توان موردنیاز برای لوازم، میزان نوسان ولتاژ در محل نصب، محدوده کاری استابلایزر و نوع مدار کنترل، محل قرارگیری و عواملی از این دست. در این جا، گام های اولیه برای خرید استابلایزر را مطرح کرده ایم:
بررسی توان دستگاهی که برای آن نیاز به تثبیت کننده دارید، با مشاهده جزییات پلاک، یا از راهنمای محصول از آن جا که تثبیت کننده ها بر حسب کیلوولت آمپر تعیین توان می شوند، می توان وات را با ضرب ولتاژ در بیشینه جریان محاسبه کرد.توصیه می شود که یک حاشیه امن به ظرفیت تثبیت کننده بیافزایید که معمولا در حد 20 تا 25 درصد است. این کار برای طرح های آینده برای افزودن تجهیزات مناسب است.
اگر توان دستگاه بر حسب وات بیان شود، ضریب توان را در محاسبه ظرفیت کیلوولت آمپر درنظر بگیرید.
از طرفی، اگر توان تثبیت کننده بر حسب کیلوولت آمپر مشخص شود، ضریب توان را در ولتاژ و جریان ضرب کنید. فرض کنید تجهیزات توان 1 کیلوولت آمپر دارد. از این رو، حاشیه امن 20 درصد 200 وات است. با افزودن این مقدار به ظرفیت، به 1200 وات می رسیم. بنابراین، تثبیت کننده 1.2 کیلوولت امپری برای لوازم مناسب است. برای نیازهای خانگی، تثبیت کننده 200 ولت آمپر تا یک کیلوولت آمپر مناسب است. برای کاربردهای صنعتی و تجاری، تثبیت کننده های بزرگ تک یا سه فاز به کار می روند.
مزایای انواع استابلایزر
تثبیت برق شهر
برق شهر دارای نوسانات ولتاژ است، به همین دلیل استفاده از استابلایزر میتواند با تثبیت ولتاژ به میزان قابل توجهی عمر و راندمان دستگاه های مصرف کننده را بالا ببرد.
محافظت در مقابل اتصال کوتاه
اگر به هر دلیلی اتصالی در خروجی و یا مدارات داخلی استابلایزر اتفاق بیافتد بلافاصله دستگاه به صورت اتوماتیک توسط میکروکنترلر خروجی را قطع کنید. این کار از بروز هرگونه ایراد و مشکل برای مصرف کننده جلوگیری می نماید.
کاهش هزینه مصرف برق
افت ولتاژ برق شهر باعث اختلال در عملکرد دستگاه ها می شود و قدرت نامی و راندمان الکتروموتور را به حد قابل توجهی کاهش می دهد. در نتیجه باعث پایین آمدن دور الکترو موتور و گرم شدن آن می شود. به تبع آن تلفات انرژی افزایش می یابد و در نهایت برق زیادی را مصرف می کند که پیرو نظریه کارشناسان این امر ، در بعضی از مواقع افزایش مصرف برق تا ۲۵% است.
محافظت در مقابل رعد و برق و های ولتاژ (High Voltage) و نوسانات لحظه ای و spike پس با قرار دادن دستگاه استابلایزر در ورودی برق مورد نظر می توانیم کلیه لوازم برقی و سیم کشی های داخلی را در مقابل اختلالات برق شهر بطور کامل حفاظت نمائیم . در ضمن وجود استابلایزر مخصوصاً در مناطقی که دارای برق ضعیف تر هستند تا ۲۵% هزینه های محاسبه در قبض برق را کاهش می دهد.
کاربردهای دستگاه استابلایزر
- استفاده خانگی (آپارتمان های مسکونی واداری به صورت مجزا و یا کل آپارتمان جهت حفاظت از کامپیوتر، یخچال و فریزر، تلویزیون ، مکروفر، کولرگازی ، … )
- محیط های بیمارستانی (اتاق عمل. سی تی اسکن ، MRI ، سونوگرافی ، یونیت های دندان پزشکی ، … )
- محیط های صنعتی ( دستگاههای CNC ، کوانتومتر ، چاپ ، بسته بندی ، …)
- استفاده عمومی ( پمپ آب ، آسانسور ، تالارها و سالن های نمایش ،… )
- ایستگاههای مخابراتی ، رادیویی، تلویزیونی، ضبط ویدیوئی و …
ویژگی های دستگاه های استابلایزر
- قابلیت کنترل میکروپروسوری هر فاز به صورت مجزا به وسیله سه سروو موتور
- دامنه اصلاح ولتاژبسیار بالا از حداقل ۲۷۷ و حداکثر ۴۳۰ ولت
- استفاده از فیلتر جهت جلو گیری از نویز و پارازیت های لحظه ای در ولتاژ خروجی
- دارای سیستم هشدار به صورت آلارم در اثر اضافه بار مصرفی
- دارای سیستم قطع جریان دستگاه در صورت مصرف بیش از ۲.۸ توان نامی
- دارای سیستم قطع جریان دستگاه در صورت اتصال کوتاه
- دارای سیستم قطع جریان دستگاه در صورت Under و Over ولتاژ بیش از حد
- دارای سیستم قطع یک فاز phase failure
- دارای سیستم قطع جریان دستگاه در صورت دمای بالا (over temperature)
- دارای کلید by pass جهت یکسره نمودن ورودی و خروجی در شرایط اضطراری
- بی سر و صدا کار کردن دستگاه جهت محیطهای آرام
- میزان بسیار ناچیز تلفات انرژی و راندمان ۹۸%
- جریان بی باری بسیار کم زیر ۰.۵ آمپر
- زمان اصلاح ولتاژ خروجی کمتر از ۱ ثانیه به ازای ۲۰± ولت در هر فاز
- شکل موج کاملا سینوسی در ولتاژ خروجی
- دارای تست عایقی بالای ۵ کیلو ولت
- میزان رطوبت مناسب دستگاه بین ۹۰-۴۰ درصد
- قابل استفاده در تمام محیط ها(سرپوشیده و سرباز)
- دارای سیستم مدار الکتریکی با مدار کنترل فیدبک
- دارای صفحه نمایش دیجیتال جهت نمایش ولتاژ ورودی و خروجی و جریان مصرفی هر فاز به صورت جداگانه
- قابلیت تنظیم ولتاژخروجی به صورت دلخواه بین ۴۰۰-۳۶۰ ولت
- عدم تاثیر پذیری از ضریب کسینوس فی
- دارای سیستم خنک کننده اتوماتیک
- مطابق با استاندارد های برق ایران
- دارای فن هوشمند برای تمامی مدل ها حتی مدل های تکفاز
- دارای چرخ برای حرکت و جا به جایی راحت و آسان
- ولتاژ خروجی کاملا خطی و پیوسته بدون هیچ گونه پرش و نوسان ۳۸۰ ولت برای مدل های سه فاز و ۲۲۰ ولت برای مدل های تک فاز
- دمای مناسب کار کردن از ۶۰- ۲۰- درجه سانتی گراد و ضریب حرارتی بسیار پایین ۱%± خروجی تغییر حدودا ۴۰ درجه سانتی گراد
