S-4001 : استابلایزر چیست و نحوه عملکرد آن

S-4001 : استابلایزر چیست و نحوه عملکرد آن

Voltage Stabilizer Working And Its Importance

وجود یک تثبیت کننده ولتاژ همراه با یخچال، تهویه هوا، تلویزیون، تجهیزات کوره، اجاق میکرو، سیستم‌های موسیقی، ماشین لباسشویی و غیره بسیار معمول است. هدف اصلی استفاده از تثبیت کننده ولتاژ یعنی استابلایزر ولتاژ، محافظت از دستگاه‌ها در برابر نوسانات ولتاژ است.

استفاده از این دستگاه به این دلیل است که هر یک از لوازم الکتریکی برای عملکرد مناسب تحت ولتاژ خاص طراحی شده‌اند.

بنابراین اگر این ولتاژ کمتر یا بالاتر از مقدار مشخص باشد، دستگاه دچار اشکال می شود یا ممکن است در شرایط بدی کار کند یا حتی ممکن است آسیب ببیند و از کار بیفتد.

در کاربردهای خانگی و صنعتی، به طور کلی تنظیم کننده‌های ولتاژ خودکار برای ثابت نگه داشتن ولتاژ نسبت به تجهیزات خاص استفاده می‌شوند. با ما اطلاعات بیشتری در مورد جزئیات استابلایزر ( تثبیت کننده های ولتاژ) کسب کنید.

• استابلایزرهای ولتاژ چیست؟
• چرا به یک استابلایزر نیاز داریم؟
• قاعده اساسی عملکرد استابلایزر ولتاژ
• کارکرد استابلایزر ولتاژ
• چگونه یک استابلایزر مناسب برای نیازهای خانه انتخاب کنیم؟

استابلایزر چیست؟

همانطور که از نام آن مشخص است این وسیله در صورت تغییر یا نوسان ولتاژ تغذیه در یک دامنه مشخص، اقدام به تثبیت ولتاژ یا تنظیم آن می‌کند.

stabilizer یک وسیله الکتریکی است که ولتاژ ثابت بار را در طول ولتاژ و تحت شرایط ولتاژ تغذیه می‌کند. این دستگاه این شرایط ولتاژ را تشخیص داده و به همین ترتیب ولتاژ را به محدوده مورد نظر می‌رساند.

استابلایزرهای ولتاژ ابزاری را برای تنظیم ولتاژ تغذیه بار فراهم می کنند که برای تامین ولتاژ ثابت نیستند. در عوض، بار یا سیستم را در یک ولتاژ قابل قبول راه اندازی می‌کند.

مدار داخلی یک استابلایزر شامل ترانسفورماتور، ترانس خودکار، واحد یکسوساز، مقایسه کننده‌ها، مدار سوئیچینگ و رله‌ها است. فقط در در استابلایزر‌های دیجیتالی مدرن، از میکروکنترلر یا ریزپردازنده به عنوان واحد کنترل مرکزی استفاده می‌شود.

در بازار امروزه تولیدکنندگان بسیاری از استابلایزرها در انواع مختلفی وجود دارد. استابلایزرها دارای درجه KVA متفاوت برای دامنه طبیعی (برای تولید خروجی 200-240 ولت با ولتاژ 20-35 ولت و برای دامنه ورودی 180-270 ولت) و همچنین طیف وسیعی (برای تولید خروجی 190-240 ولت با تقویت 50-55 ولت و برای محدوده ورودی 140-300 ولت) هستند.

اینها به عنوان تثبیت کننده‌ی ولتاژ اختصاصی برای خانه‌های مختلف و همچنین لوازم صنعتی مانند تهویه مطبوع، تلویزیون LCD / LED، یخچال، سیستم موسیقی، ماشین لباسشویی و همچنین به عنوان یک واحد بزرگتر برای همه لوازم خانگی در دسترس هستند.

مصرف برق در استابیلایزر به طور معمول حدود 2 تا 5٪ از حداکثر بار و بازده آن 95 تا 98٪ است. این وسیله‌ها به صورت تک فاز یا سه فاز موجود اند و به صورت استابلایزرهای خودکار و استابلایزرهای دیجیتال در دسترس هستند.

برخی از ویژگی‌های اضافی در استابلایزرهای مدرن موجود است که شامل حفاظت از ولتاژ بالا، حفاظت از اضافه بار، تغییر ولتاژ صفر، حفاظت از تغییر فرکانس، صفحه نمایش قطع ولتاژ و غیره است.

پیشنهاد : یو پی اس چیست و چه کاربردی دارد را مطالعه کنید.

چرا به یک استابلایزر نیاز داریم؟

در پاسخ به این سوال جواب چیزی نیست جز نوسانات ولتاژ، معمولاً مقدار ولتاژ از دامنه ولتاژ حالت پایدار بیشتر یا کمتر که توسط برخی استانداردها تعیین شده است، تغییر می‌کند.

در برخی از کشورها، توزیع نیروی برق 230 ولت برای تک فاز و 415 ولت برای سه فاز است. در چنین شرایطی، تمام وسایل برقی (مخصوصاً تک فاز) برای کار در محدوده ولتاژ 220 تا 240 ولت طراحی شده‌اند.

دامنه ولتاژ قابل قبول در بعضی از کشورها (همچنین در هند) طبق استاندارد 220 ± 10V  است. و همچنین، بسیاری از لوازم خانگی می‌توانند در برابر این دامنه نوسان ولتاژ مقاومت کنند.

اما در بیشتر مکان ها، نوسانات ولتاژ کاملاً رایج است و معمولاً در محدوده 170 تا 270 ولت است. این نوسانات ولتاژ می‌تواند بر لوازم خانگی اثرات منفی قابل توجه داشته باشد.

در تجهیزات روشنایی، افت ولتاژ پایین باعث کاهش خروجی لومن (روشنایی) می‌شود که در نتیجه موجب کاهش عمر لامپ می‌شود.

موتور AC گشتاور کمتری را تولید می‌کند و از این رو سرعت را در ولتاژ پایین تولید می‌کند و در هنگام ولتاژ بیش از حد سرعت بیشتری تولید می‌کنند. این باعث کاهش عمر موتور می‌شود و همچنین باعث آسیب به عایق در ولتاژهای بالا می‌شود.

در صورت گرم شدن القایی، ولتاژ کم باعث کاهش خروجی گرما می‌شود که باعث کارکرد بیش از حد مورد نظر بار در دمای نامناسب می‌شود.

در انتقال تلویزیون و رادیو، افت ولتاژ باعث کاهش کیفیت انتقال می‌شود و همچنین باعث عملکرد منفی سایر قطعات الکترونیکی می‌شود.یخچال ها وسایلی هستند که با موتور AC کار می‌کنند و جریان‌های زیادی را در شرایط افت ولتاژ می‌کشند که ممکن است منجر به گرم شدن بیش از حد سیم پیچ‌ها شود.

برای غلبه بر اثرات فوق الذکر تغییرات ولتاژ، به استابلایزرهای ولتاژ نیاز است.

قاعده اساسی عملکرد استابلایزر ولتاژ

تنظیم ولتاژ برای دو هدف مشخص یعنی ولتاژ زیاد و ولتاژ کم مورد نیاز است. روند افزایش ولتاژ از شرایط ولتاژ به عنوان عملیات تقویت نامیده می‌شود، در حالی که کاهش ولتاژ از حالت اضافه ولتاژ به عنوان عملیات باک نامیده می‌شود. این دو عمل اصلی در هر استابلایزر ولتاژ ضروری است. همانطور که در بالا بحث شد، اجزای سازنده ولتاژ شامل یک ترانسفورماتور، رله‌ها و مدارهای الکترونیکی هستند.

اگر تثبیت کننده افت ولتاژ ولتاژ ورودی را حس کند، رله الکترومغناطیسی را قادر می‌سازد تا ولتاژ بیشتری از ترانسفورماتور اضافه کند تا از دست دادن ولتاژ جبران شود. وقتی ولتاژ ورودی بیش از مقدار طبیعی است، این وسیله رله الکترومغناطیسی دیگری را فعال می‌کند به طوری که ولتاژ را برای حفظ مقدار طبیعی ولتاژ کم می‌کند.

تقویت عملیات (Boost Operation)

اصل عملکرد تقویت کننده یک استابلایزر ولتاژ را می‌توانید در شکل زیر مشاهده کنید. در اینجا، ولتاژ تغذیه به یک ترانسفورماتور داده می‌شود که به طور معمول یک ترانسفورماتور مرحله‌ای است. این ترانس به گونه ای متصل می‌شود که خروجی ثانویه به ولتاژ تغذیه اولیه اضافه می‌شود.

در حالت ولتاژ پایین، مدار الکترونیکی موجود در استابلایزر رله مربوطه را تغییر می‌دهد به گونه‌ای که این منبع اضافه شده (منبع ورودی + خروجی ثانویه ترانسفورماتور) به بار اعمال می‌شود.

عملیات باک (Buck Operation)

اصل کار باک یک استابلایزر ولتاژ به صورت زیر است.

در عملیات باک، ثانویه ترانسفورماتور پایین آورنده به گونه‌ای متصل می‌شود که ولتاژ خروجی ثانویه از ولتاژ ورودی کسر می‌شود.

بنابراین، در صورت افزایش ولتاژ ورودی مدار الکترونیکی رله‌ای را که ولتاژ تغذیه کسری (یعنی ولتاژ ورودی – ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور) را به مدار بار سوئیچ می‌کند، سوئیچ می‌کند.

در صورت کارکرد ولتاژ نرمال، مدار الکترونیکی بدون هیچ ولتاژ ترانسفورماتور بار را کاملاً به منبع ورودی سوئیچ می‌کند.

این عملکردهای تقویت، تقویت و عادی برای همه استابلایزرها چه از نوع نرمال باشند و چه از نوع استابلایرزهای مکانیسم سروو، یکسان هستند. علاوه بر این دو عملیات اصلی استابلایزر ولتاژ نیز عملیات قطع ولتاژ پایین و بالاتر را انجام می‌دهد.

کارکرد استابلایزر ولتاژ

این وسیله شامل یک ترانسفورماتور پایین آورنده، یکسوساز، واحد تقویت کننده عملیاتی، میکروکنترلر و مجموعه رله‌ها است.  در آن، مجموعه‌ای از رله‌ها به شکلی متصل می‌شوند که مدار ولتاژ را در هنگام ولتاژ قطع بالا و پایین قطع کرده و همچنین ولتاژهای فشار و افزایش را به مدار بار تغییر می‌دهند.

یک ترانسفورماتور تغییر دهنده شیر گام به گام دارای ولتاژ ثانویه متفاوتی است که به ترتیب برای عملکرد تقویت کننده عملیاتی برای ولتاژهای مختلف و همچنین به ترتیب برای افزودن و کسر ولتاژ برای عملیات تقویت و باک مفید هستند.

یک مدار یکسو کننده، منبع تغذیه AC را به DC تبدیل می‌کند تا کل مدار کنترل الکترونیکی و همچنین سیم پیچ های رله را تغذیه کند.

بگذارید فرض کنیم این یک استابلایزر تک فاز  KVA1 است که ولتاژ دامنه 200 تا 245 با ولتاژ تقویت فشار 20-35 ولت برای ولتاژ ورودی 180 تا 270 ولت را فراهم می‌کند.

اگر منبع تغذیه مثلاً 195 ولت باشد، تقویت کننده عملیاتی سیم پیچ رله تقویت را چنان انرژی می‌دهد که 195 + 25 = 220 ولت برای بار تأمین می‌شود. اگر منبع تغذیه 260 ولت باشد، تقویت کننده عملیاتی مربوط به سیم پیچ رله باک انرژی می‌دهد تا این که 260-30 = 225 ولت به بار تحویل داده شود.

اگر ولتاژ ورودی کمتر از 180 ولت باشد، سیم پیچ رله قطع پایین سوئیچ تقویت کننده عملیاتی مربوطه به گونه‌ای است که بار از منبع تغذیه جدا می‌شود.

و اگر منبع تغذیه بیش از 270 ولت باشد ، تقویت کننده عملیاتی مربوطه سیم پیچ رله قطع شده بیشتری را تأمین می‌کند و از این رو بار از منبع قطع می‌شود.

همه این مقادیر مقادیر تقریبی هستند. ممکن است بسته به برنامه متفاوت باشد. به این ترتیب، یک استابلایزر در شرایط مختلف ولتاژ کار می‌کند.

استابلایزرهای ولتاژ کنترل شده سروو (Servo Controlled Voltage Stabilizers)

بر اساس استابلایزرهای ولتاژ اتوماتیک، سرعت تصحیح ولتاژ بسیار کمتر است. تصحیح ولتاژ سرعت بالا با دقت بیشتر با استابلایزرهای کنترل شده سروو حاصل می‌شود.

در تثبیت کننده‌های کنترل شده سروو، تصحیح ولتاژ بسیار دقیق انجام می‌شود یعنی نزدیک‌تر به مقدار ولتاژ پایه.

اجزای اصلی یک استابلایزر سروو شامل ترانسفورماتور خودکار متغیر مداوم متغیر سروو موتور، ترانسفورماتور تقویت فشار و مدار کنترل حالت جامد است.

در این تثبیت کننده ، ولتاژ مدار کنترل حالت جامد از مقدار از پیش تعیین شده سقوط و افزایش می‌یابد و به همین ترتیب موتور سروو کار می‌کند.

سیم پیچ اولیه مبدل افزایش فشار به ترانسفورماتور خودکار موتور متصل است در حالی که ثانویه آن به صورت سری با منبع ورودی متصل است.

هر زمان که موتور ترانسفورماتور خودکار را کار می‌کند، ولتاژ مناسب به دستگاه اصلی ترانسفورماتور افزایش فشار عرضه می‌شود و از این رو ولتاژ ثانویه مربوطه ولتاژ تغذیه بار را اصلاح می‌کند.

در اینجا مقایسه کننده‌ها در مدار کنترل حالت جامد، تغییرات ولتاژ را حس می‌کنند و سروو موتور را در مکان مورد نظر فعال می‌کنند تا ترانسفورماتور متغیر ولتاژ خروجی بار را کم یا زیاد کند.

هنگامی که مدار کنترل ولتاژ خروجی را بالاتر از ولتاژ مرجع می‌یابد، سیگنال مثبت را به کنترل کننده موتور موتور تغذیه می‌کند و از این رو بازو می‌چرخد ​​تا دو ولتاژ برابر شوند.

اگر ولتاژ خروجی به زیر مقدار مرجع برسد، یک سیگنال منفی به موتور سروو می‌رود به طوری که بازو تماس را به روش دیگری می‌چرخاند تا ولتاژ را کاهش دهد. تثبیت کننده‌های سروو می‌توانند تنظیم خروجی ± 0.5 ± با کارایی بالا در حدود 98 درصد را ایجاد کنند.

چگونه یک استابلایزر مناسب برای نیازهای خانه انتخاب کنیم؟

اندازه گیری استابلایزر ولتاژ به درجه بندی تجهیزاتی که قرار است در آنها از این وسیله استفاده شود، بستگی دارد. بنابراین اولین و مهم‌ترین نکته در هنگام خرید این وسیله، در نظر گرفتن قدرت لوازم خانگی مدنظر است که قرار است توسط این وسیله تامین می‌شود. رتبه‌بندی‌های قدرت چنین وسایلی معمولاً در VA یا KVA نقل می‌شود. همچنین باید بررسی کنید که آیا به استابلایزر تک فاز نیاز دارید یا سه فاز. درجه قدرت لوازم خانگی به طور معمول در صفحه نمایشگر آن دستگاه نشان داده می‌شود.

اگر درجه قدرت وسیله در دسترس نیست، به سادگی ولتاژ و جریان آن محصول را محاسبه کنید تا درجه قدرت را بدست آورید. توصیه می شود همیشه ولتاژ RMS واقعی بار را در نظر بگیرید. استابلایزر ولتاژ برای نیازهای خانگی، 200 ولت ،300 ولت ،500 ولت ،1 کیلو ولت ، 2 کیلو ولت،3 کیلو ولت ،4 کیلو ولت ،5 کیلو ولت ،8 کیلو ولت و 10 کیلو ولت مناسب هستند. برای اهداف صنعتی و تجاری، استابلایزر های سروو با قدرت بالا مورد نیاز است.

نتیجه گیری

ما سعی کرده ایم در این مقاله به طور جامع به بررسی سیستم های استابلایزر  بپردازیم. ولی در صورتی که موضوعی برای شما مبهم است یا در تهیه این سیستم ها به کمک احتیاج دارید، مشاورین ما هر لحظه آماده‌ی پاسخگویی به کامنت‌های شما می‌باشند.

استابلایزر چیست؟