Stabilizatory napięcia znajdują zastosowanie w instalacjach przemysłowych i domowych, w których występują odchyłki od standardowego poziomu napięcia. Na zakłócenia tego typu mogą wskazywać problemy z urządzeniami i elektroniką (zawieszanie się, wyłączanie się odbiorników), zmienne natężenie światła żarówek, ich miganie czy szybsze zużywanie się zasilaczy i innych urządzeń. Astat oferuje szeroką gamę stabilizatorów napięcia firmy Delta Elektrik.

Odchyłki od standardowego napięcia fazowego / międzyfazowego 230 / 400 V AC większe niż ±10%, czyli na przykład 200 V AC / 350 V AC, są zbyt duże dla urządzeń elektrycznych i elektronicznych. W takich przypadkach wskazane jest zastosowanie stabilizatora. Oczywista jest alternatywa egzekwowania parametrów zasilania od dostawcy energii, ale proces ten może być długotrwały i, np. ze względu na stan infrastruktury, nieskuteczny. Straty z powodu zaniechania stabilizacji napięcia mogą natomiast być dotkliwe, gdy wystąpią przerwy produkcyjne czy uszkodzeniu ulegnie cenne urządzenie.

Rys. 1. Przykład wykresu napięcia wyjściowego stabilizatora w zależności od poziomu napięcia wejściowego. Stabilizator z zakresem napięcia gwarantowanej stabilizacji 160-230 V AC / 230 V AC ±2%. Napięcie pracy wynosi 90-285 VAC, poniżej tego napięcia stabilizator przełączy się na by-pas

Przykładowe miejsca i możliwości zastosowań stabilizatorów napięcia sieciowego, to m.in.:
• firmy produkcyjne wykorzystujące maszyny z silnikami (ze względu na duże prądy rozruchowe) lub sąsiedztwo z takimi firmami,
• domy położone daleko od stacji transformatorowej,
• urządzenia bardzo czułe na napięcie zasilające (na przykład urządzenia pomiarowe w laboratoriach),
• maszyny eksportowane do krajów z niskiej jakości napięciem sieciowym (np. w Azji czy Afryce).

Zasada działania

Stabilizator napięcia ma ustawione napięcie wzorcowe, które porównuje z napięciem wyjściowym. Gdy napięcie na wyjściu odbiega od wzorcowego, rozpoczyna się stabilizacja. Stabilizator działa z histerezą, tj. jeśli napięcie wzorcowe wynosi 230 V AC, a wyjściowe 230,5 V AC – odchyłka jest niewielka – urządzenie nie włącza się. Zazwyczaj stabilizatory mają sterowanie mikroprocesorowe, więc podejmowanie decyzji o włączeniu stabilizacji następuje z dużą szybkością. Urządzenia są także w pełni automatyczne – po zamontowaniu w instalacji nie wymagają żadnej obsługi. Zazwyczaj stabilizatory są wyposażone w wyświetlacze, na których na bieżąco można odczytać napięcie wejściowe / wyjściowe.
Główne parametry stabilizatora to:
• napięcie gwarantowanej stabilizacji – zakres napięcia wejściowego, w którym urządzenie zapewnia na wyjściu gwarantowany poziom napięcia,
• napięcie pracy stabilizatora – zakres napięcia wejściowego, w którym następuje stabilizacja, ale zakres napięcia wyjściowego może być poza zakresem napięcia gwarantowanego,
• gwarantowane napięcie wyjściowe, na przykład 230 V AC ±2%, co oznacza, że napięcie wyjściowe może się zmieniać w zakresie 225,4-234,6 V AC,
• szybkość stabilizacji, na przykład 90 bV/s – jeśli napięcie z 230 V AC spadnie do 210 V AC, to stabilizator powróci do 230 V AC w ciągu 0,2 s.

Rys. 2. Rolka poruszana przez serwomotor po autotransformatorze

Stabilizatory napięcia firmy Delta

Jednym ze światowych producentów stabilizatorów napięcia jest turecka firma Delta Elektrik.
Delta oferuje trzy główne technologie rozwiązań. Każda z proponowanych metod stabilizacji ma swoją specyfikę, co predysponuje ją do konkretnych zastosowań.

Rys. 3. Stabilizator napięcia 230 V AC / 5 kVA – SRV1105

Technologia z zastosowaniem serwomotoru
Sterowanie odbywa się poprzez mikrokontroler. Sygnał jest przesyłany do serwomotoru, który obraca rolkę (rys. 2). Rolka porusza się po autotransformatorze zmieniając jego napięcie wyjściowe. Zastosowany serwomotor musi wykazać się dużą dynamiką i to on decyduje o końcowej szybkości regulacji. W serii urządzeń Delta SRV parametr ten kształtuje się na poziomie 90 V/s. Dokładność stabilizacji jest zapewniona na poziomie 1-2%. Seria SRV cechuje się dużą niezawodnością i wytrzymałością. Jest to rozwiązanie najczęściej stosowane przez przemysł.

Rys. 4. Stabilizator napięcia 230 V AC / 1 kVA – MCU-8-1

Technologia z zastosowaniem przekaźników
Napięcie na transformatorze stabilizatora jest ustawiane przez mikrokontroler i przekaźniki. Rozwiązanie to jest możliwe tylko dla mniejszych mocy (1-20 kVA) i nie wykazuje takiej wytrzymałości, jak system z serwomotorem. Niewskazane jest więc używanie stabilizatorów tego typu do urządzeń z nieregularnym obciążeniem, jak np. silniki. Plusem tej technologii są stosunkowe małe gabaryty oraz cena urządzeń, a także szybkość korekcji rzędu 500 V/s. Stabilizacja jest realizowana na poziomie ±2%. Stabilizatory tego rodzaju (MCU-8) są przeznaczone do rozwiązań domowych.

Rys. 5. Półprzewodnikowy stabilizator napięcia 230 V AC / 20 kVA – STK-1120

Technologia półprzewodnikowa
Stabilizatory napięcia w technologii półprzewodnikowej to najmłodsze rozwiązanie firmy Delta. Metoda ta łączy w sobie plusy dwóch poprzednich. Urządzenia tego typu są niezawodne i wytrzymałe, a także szybsze. Szybkość korekcji wynosi w ich przypadku 1000 V/s, tak więc w praktyce stabilizacja dokonywana jest w przedziale 20 ms. Stabilizacja jest realizowana tylko przy użyciu elementów elektronicznych – nie ma części ruchomych. Taka konstrukcja zwiększa szybkość reakcji. Technologia ta jest jednak znacznie droższa od pozostałych, nie ma też separacji galwanicznej.
Stabilizatory z tej grupy najbardziej nadają się do urządzeń wysoce czułych na napięcie, takich jak np. urządzenia pomiarowe w laboratoriach.

Opracowano na podstawie
materiałów firmy Astat