Глоссарий технологий кондиционирования электропитания

Существует множество продуктов, предназначенных для решения проблем с качеством электроэнергии. Некоторые устройства, такие как разрядник для защиты от перенапряжений, очень хорошо обеспечивают защиту от конкретной проблемы, в то время как устройства, такие как стабилизаторы напряжения, могут обеспечить защиту от самых разных проблем. Нижеследующее предназначено для предоставления краткого обзора многих наиболее распространенных продуктов, используемых для защиты качества электроэнергии.

Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы перейти к интересующей теме

Автотрансформатор

Автотрансформаторы, в отличие от изолирующего трансформатора, имеют первичную и вторичную катушки, построенные на общем сердечнике, и практически ничего не предлагают с точки зрения кондиционирования питания, если только они не интегрированы в регулятор напряжения или стабилизатор напряжения. Они являются недорогим средством преобразования одного напряжения в другое (например, преобразования 208 В в 120 В).

Запасная батарея)

Аккумулятор – это устройство для хранения энергии. Сердцем ИБП является его батарея или батареи. Батареи бывают сухими (герметичными) свинцово-кислотными и жидкостными (открытыми) свинцово-кислотными или никель-кадмиевыми. Все батареи имеют ограниченный срок службы (циклы разрядки/зарядки), аналогичный буханке хлеба. Буханку можно нарезать на множество тонких ломтиков (умеренная разрядка) или на несколько более толстых ломтиков (глубокая разрядка). Батареи в устройствах кондиционирования питания обеспечивают резервное электроснабжение в случае перебоев, однако они имеют относительно высокую стоимость, ограниченное время корректировки и короткий срок службы.

Понижающе-повышающий трансформатор

Обычно это небольшой трансформатор сухого типа с двойной первичной и вторичной обмотками. Выходное напряжение может быть снижено (уменьшено) или увеличено (увеличено) на 5–20 % путем обесточивания системы и ручной замены внутренней проводки блока. Эти устройства хороши для регулировки уровней выходного напряжения, когда входное напряжение остается достаточно постоянным. Не имея возможности автоматической регулировки напряжения, повышающе-понижающие трансформаторы не позволяют устранять проблемы с качеством электроэнергии, кроме сезонных колебаний напряжения.

Трансформатор постоянного напряжения (CVT) - см. Феррорезонансный трансформатор

Электронный переключатель ответвлений

Электронные переключатели ответвлений, также известные как электронные переключатели ответвлений, имеют все ответвления развязки или автотрансформатора, подключенные к выходу через SCR (выпрямитель с кремниевым управлением), которые действуют как переключатели, поэтому к выходу в любой момент времени подключен только один ответвитель. Датчики входящего напряжения передают информацию микропроцессору, который управляет тиристорами для управления выходным напряжением.

Эти устройства, также известные как электронные регуляторы напряжения или стабилизаторы напряжения, обеспечивают очень быструю коррекцию напряжения, поскольку они не имеют движущихся частей и могут переключаться с одного ответвления на другое непоследовательно. Из-за тиристоров и электронного управления некоторые версии этих устройств могут иметь ограничения по перегрузочной способности и коэффициенту мощности.

Феррорезонансный трансформатор

«Ферро» или CVT работает, когда часть его сердечника находится в состоянии насыщения. Трансформаторы создают магнитное поле или поток, зависящий от приложенного напряжения. В значительной степени магнитный поток более или менее пропорционален напряжению, за исключением крайних значений высокого или низкого напряжения. В этих экстремальных условиях относительно большое изменение напряжения приведет к небольшому изменению магнитного потока, при этом экстремальное высокое напряжение описывается как область «насыщения». Аналогией может быть очень большой резервуар для воды с небольшой выпускной трубой на дне. При изменении расхода воды в баке поток воды из маленькой трубы остается практически постоянным из-за большого объема воды в баке.

Большинство ферросплавов используются в приложениях ниже 1,5 кВА, хотя есть модели до 25 кВА.

Ferros может обеспечить хорошее шумоподавление и очень надежен. С другой стороны, ферросплавы могут вносить значительные гармонические искажения, иметь серьезную проблему с высокими пусковыми токами (> 170%), иметь очень низкую эффективность при нагрузке ниже полной и, как правило, сильно нагреваются и шумят при работе.

Гармоническая фильтрация

Фильтрация гармоник — это удаление гармоник из поступающей мощности. Пассивные фильтры предназначены (настроены) для удаления гармоник определенной частоты и амплитуды, но обеспечивают слабую защиту, если характеристики гармоник изменяются. Активные фильтры (компенсаторы) анализируют поступающую мощность на наличие отклонений от нужной формы сигнала. При обнаружении гармоники устройство накладывает сигнал на форму волны, противоположную гармонике, которая затем подавляет гармонику. Пассивные фильтры относительно недороги, но имеют ограниченное применение. Активные фильтры дороги и используются в особых случаях, когда гармоники становятся проблемой. В большинстве случаев гармоники снижаются до допустимых уровней с помощью изолирующих трансформаторов или других устройств регулирования мощности.

инвертор

Устройство, преобразующее мощность постоянного тока в мощность переменного тока. Основной компонент ИБП и некоторых других стабилизаторов напряжения. Сам по себе инвертор не имеет возможности регулирования мощности.

Разделительный трансформатор

Трансформатор намотан таким образом, что каждая обмотка электрически изолирована от других обмоток, например, ток не будет проходить от одной обмотки к другой за счет проводимости. Эта изоляция служит для уменьшения незначительных переходных процессов и шума на входе от передачи на выход. Разделительные трансформаторы часто снабжены экраном между первичной и вторичной обмотками для дополнительного подавления помех и переходных процессов. Эти блоки в основном используются для повышения или понижения напряжения и обеспечивают некоторую защиту от шума, но мало что еще в плане кондиционирования питания.

Кондиционер линии

Термин «линейный кондиционер» чаще всего используется для обозначения стабилизатора напряжения или стабилизатора напряжения, используемого в аудио-, видео-, графических и компьютерных приложениях. Хотя сетевой кондиционер обычно служит той же цели, что и стабилизатор напряжения, он, как правило, предназначен для применения при относительно меньших номиналах кВА.

Изоляция линии

Изоляция между первичной и вторичной сторонами изолирующего трансформатора.

Механический переключатель ответвлений

Механические переключатели ответвлений используют двигатель для привода механических компонентов, чтобы менять ответвления или иным образом изменять передаточное отношение. Как правило, двигатель перемещает набор щеток или контакторов из одного положения в другое, чтобы физически задействовать каждый отвод.

Механические переключатели ответвлений обеспечивают очень точную регулировку выходного напряжения (< 1 %) и являются относительно недорогими. С другой стороны, эти типы устройств очень медленно вносят большие корректировки напряжения из-за механических ограничений и необходимости последовательного переключения ответвлений. Современные электронные устройства, как правило, требуют гораздо более короткого времени коррекции, чем то, которое может быть обеспечено механическими переключателями ответвлений.

Кондиционер питания

Термин «кондиционер питания» в обычном использовании относится к регулятору напряжения, который имеет возможности, отличные от простого регулирования напряжения. Часто стабилизаторы напряжения также обеспечивают различную степень изоляции линии, ослабление шума, подавление перенапряжения, фильтрацию гармоник, балансировку фаз и т. д.

Первичный вторичный

Первичный относится к входу трансформатора, а вторичный относится к выходу.

Выпрямитель

Входной диапазон

Устройство, преобразующее мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Основной компонент ИБП и некоторых других стабилизаторов напряжения. Сам по себе выпрямитель не имеет возможности регулирования мощности.

Провисание

Изделия для компенсации провисания — это устройства, предназначенные для противодействия (пропускания) электрических просадок. Технологии для достижения этой цели можно разделить на тип хранения энергии и тип хранения энергии.

Устройства с накоплением энергии накапливают энергию электрически или механически и разряжают эту энергию, чтобы повысить или полностью увеличить напряжение, когда происходит провал. Эти типы устройств хранят энергию в конденсаторах, батареях или вращающихся массах. Эти типы устройств дороги и имеют ограничения на то, как долго или часто они могут исправлять провисания.

Устройства без накопления энергии потребляют от системы дополнительный ток, даже при очень низком напряжении, для синтеза напряжения, необходимого для противодействия провалу. Эти типы устройств значительно дешевле, и некоторые из них могут обеспечивать коррекцию провисания без ограничений по времени или частоте возникновения.

Ограничитель перенапряжения (подавитель)

Ограничители перенапряжения обычно представляют собой варисторы на основе оксида металла (MOV), которые ограничивают (сокращают) напряжения выше заданного порога. По сути, это нелинейный резистор, разрядник для защиты от перенапряжения помещается между фазой и землей. При нормальных уровнях напряжения сопротивление разрядника для защиты от перенапряжений очень велико, поэтому на землю течет незначительный ток. При уровнях напряжения выше порогового сопротивление разрядника становится настолько низким, что эффективно создает короткое замыкание, тем самым отводя разрушительную мощность перенапряжения на землю. Разрядники перенапряжения обеспечивают надежную защиту от опасных уровней напряжения.

Нажмите Изменение

Процесс смены отводов на трансформаторе для регулировки выходного напряжения.

Чтобы заменить ответвления в типичном трансформаторе, устройство должно быть обесточено и изолировано, устройство открыто, а проводка или кабель физически перемещены с одного набора ответвлений на другой набор ответвлений. Устройства известны как переключатели ответвлений без нагрузки.

Устройства, которые могут переключать ответвления при подаче питания на нагрузку, известны как переключатели ответвлений под нагрузкой или в режиме онлайн. Как правило, это механические или электронные устройства.

Краны

Обычная функция трансформатора заключается в изменении уровня входного напряжения на другой уровень выходного напряжения, например, с 480 В на 208 В. Коэффициент трансформации напряжения определяется количеством «витков» на первичной и вторичной сторонах трансформатора (коэффициентом витков). Поскольку точное напряжение в любом конкретном приложении может варьироваться, трансформаторы часто снабжены «отводами», которые позволяют регулировать соотношение витков. Отвод — это просто электрическое соединение с катушкой трансформатора. Имея отводы выше и ниже номинального числа витков для данной катушки, можно изменить соотношение витков и изменить выходное напряжение. При двух отводах по 2,5 % выше и двух отводах ниже номинального коэффициента трансформации выходное напряжение можно регулировать в пределах ±5 %.

ТВСС

Подавитель переходных скачков напряжения. См. Ограничитель перенапряжения.

Источник бесперебойного питания - ИБП

Для небольших однофазных приложений источник бесперебойного питания (ИБП) часто является оптимальным стабилизатором напряжения. ИБП может обеспечивать стабилизацию электропитания, а также резервную батарею в случае отключения электроэнергии. Это дает время для преодоления прерывания или для безопасного резервного копирования или отключения систем. ИБП должен быть рассчитан на пиковый ток, требуемый нижестоящими устройствами, а затем на время, в течение которого ток полной нагрузки требуется для работы или отключения системы. Физические размеры и стоимость ИБП быстро растут по мере увеличения размера нагрузки и «времени работы от батареи». В больших трехфазных приложениях ИБП могут увеличиваться до размеров комнаты, требуя сложных систем обслуживания и мониторинга для продления срока службы батарей. Замена батареи в ИБП может потребоваться всего через 2 года, может стоить до 65% первоначальной стоимости устройства и, в зависимости от типа батареи, может потребовать специальной утилизации старых батарей.

ИБП выпускаются в четырех основных вариантах: резервный (или автономный), линейный интерактивный, феррорезонансный и с двойным преобразованием.

Резервный ИБП обеспечивает защиту только в случае длительного простоя или прерывания. В обычном режиме батарея и инвертор резервного ИБП отключены, а нижестоящие устройства работают от некондиционированного сетевого питания. Когда происходит провисание или прерывание, механический переключатель включает ИБП, чтобы он мог подавать питание на нижестоящие устройства. После сброса события ИБП возвращается в режим резервной зарядки. Многие резервные ИБП также имеют защиту от перенапряжения. Эти типы устройств чаще всего используются для защиты отдельных устройств, таких как рабочие станции.

Линейный интерактивный режим работает так же, как и резервный ИБП, но с добавленной возможностью обеспечения некоторой степени регулирования напряжения (понижающий-повышающий) линейной мощности для нижестоящих устройств.

Феррорезонансный ИБП заменяет повышающе-понижающую часть линейного интерактивного ИБП феррорезонансным трансформатором, чтобы обеспечить более высокую степень согласования линейной мощности для устройств, расположенных ниже по потоку.

ИБП с двойным преобразованием обеспечивает наивысшую степень кондиционирования электропитания среди всех ИБП. В то время как предыдущие три типа ИБП используют только батареи и инвертор в случае провала или прерывания, в ИБП с двойным преобразованием используются два инвертора. Этот ИБП принимает входящую мощность переменного тока, преобразует ее в постоянный ток, а затем обратно в переменный ток. В случае провала или прерывания выходной инвертор использует питание от батареи постоянного тока для питания нагрузки. Двойное преобразование с резервом, обеспечиваемым батареями, может устранить многие проблемы с качеством электроэнергии, однако эта возможность сопряжена с высокими первоначальными затратами, эксплуатационными расходами и затратами на техническое обслуживание.

Регулировка напряжения

Одной из основных функций регуляторов напряжения и стабилизаторов напряжения является поддержание уровня напряжения, воспринимаемого нижестоящими устройствами, в определенных пределах. Как правило, в единицах измерения указывается «регулирование входного сигнала» или «диапазон входного сигнала» и «регулирование выходного сигнала». Например, один блок может иметь входной диапазон +10%/-25% и регулировку до ±5%. Это означает, что если входное напряжение находится в пределах номинального напряжения плюс 10 % и номинального напряжения минус 25 %, то устройство будет регулировать выходное напряжение в пределах номинального напряжения плюс или минус 5 %. Если номинальное напряжение составляет 480 вольт, то до тех пор, пока входное напряжение не выше 528 вольт и не ниже 360 вольт, выходное напряжение будет между 504 и 456 вольтами. Как диапазон входного сигнала, так и регулирование будут варьироваться в зависимости от производителя, технологии и ценового диапазона. Большие входные диапазоны и малые диапазоны регулирования, как правило, имеют более высокую цену, и наоборот. Большинство применений могут быть удовлетворены регулированием от ±3 до 5%.

Механические регуляторы напряжения с переключением ответвлений часто обеспечивают регулировку выходной мощности в диапазоне от ±1/2 до 1%, однако устройства этих типов имеют значительно более медленное время отклика, чем другие технологии.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения, как следует из названия, регулирует напряжение. Входящее напряжение на регулятор настраивается таким образом, чтобы уровень выходного напряжения находился в определенном диапазоне.

Стабилизатор напряжения

Британский аналог регулятора напряжения.