Российский рынок электротехнической продукции сохранил свои позиции благодаря предприятиям нефтегаза, кровно заинтересованным в наращивании материальной базы даже в сложные для бизнеса времена.
А также благодаря российской атомной энергетике, наконец вошедшей в список национальных приоритетов.
И производители, и разработчики надеются на рост за счет будущих больших энергостроек. При этом они учитывают, что ближайшее будущее принесет не только новые возможности, но и новые вызовы.
Василий Спирин, генеральный директор Института энергетического машиностроения и электротехники (Санкт-Петербург):
– По нашему опыту, высокий спрос на отечественную электротехническую продукцию налицо. При этом основную часть заказчиков, как и в докризисный период, составляют нефте- и газдобывающие компании – «Газпром», «Газпромнефть» и другие. Несмотря на пересмотр прежних, докризисных планов, они по‑прежнему заинтересованы в новых технологиях, связанных с разведкой месторождений, добычей и перекачкой нефти, тем более что значительная часть добываемой нефти идет на экспорт и стабильность бизнеса наших нефтяников и газовиков прямо связана с постоянными вложениями в перспективные проекты.
Сложнее выглядит положение еще одной традиционной группы заказчиков нашего института – металлургических компаний. Пока что мы не видим восстановления спроса с их стороны, несмотря на сообщения о том, что металлургическая отрасль страны начала выходить из кризиса.
Как видите, спрос на инновации в области электротехники налицо, но есть и проблема, связанная с тем, что заказчик пока не готов вкладываться в финансирование продукции на стадии разработки. С одной стороны, заказчик желает получить современный, самый лучший проект, с другой стороны, он заинтересован в получении готовой, сертифицированной, доведенной до стадии производства продукции. В данной ситуации нашему институту, точнее, ЗАО «РЭП Холдинг», в состав которого входит Институт энергетического машиностроения и электротехники, не остается ничего другого, как финансировать разработки за счет собственных средств. Это обстоятельство вынуждает применять максимально взвешенный подход как к выбору заказчика, так и к оценке рынка и его перспектив, к решению задач, направленных на снижение себестоимости продукции.
Еще одно обстоятельство, которое необходимо учитывать при развитии бизнеса, – необходимость «держать марку» в сравнении с нашими зарубежными конкурентами. Сегодня у нас есть конкурентные преимущества, связанные как с собственными достижениями, так и с меньшей себестоимостью продукции, включая меньшую, чем на мировом рынке, цену на энергоносители. Но мы сознаём, что эти преимущества имеют временный характер, следовательно, нам предстоит активнее развивать другие предпосылки конкурентоспособности, в том числе и наш кадровый потенциал. Решение кадрового вопроса особенно важно для нас, поскольку, как и другие исследовательские институты, мы сталкиваемся с последствиями процесса «утечки мозгов» за рубеж и естественного старения кадров. Поэтому одно из приоритетных направлений нашей перспективной политики – это работа с вузами. Сегодня в составе нашего института трудятся около 500 человек – как опытные специалисты, так и вчерашние выпускники и студенты вузов. Они занимаются исследовательскими, проектными и опытно-конструкторскими работами, разработкой новых агрегатов: автоматических систем регулирования, электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА), мобильных модульных подстанций, которые требуются современному рынку.
На какие источники роста в ближайшем будущем мы надеемся? Во-первых, мы рассчитываем на реализацию обещанных атомных планов как в России, так и за рубежом, готовимся предлагать услуги по строительству АЭС. Во-вторых, мы намерены участвовать в будущих больших стройках ФСК, в том числе и в объявленном ею масштабном обновлении устаревших мощностей. И наконец, мы рассчитываем принять участие в развитии энергосистем больших городов, которым предстоит расти и развиваться, несмотря на кризис и его последствия.
Юрий Атнашев, начальник управления развития Уральского электромеханического завода (Екатеринбург):
– Наше предприятие (ФГУП УЭМЗ) входит в состав госкорпорации Росатом и является многопрофильным производством. Одним из видов выпускаемой продукции являются низковольтные комплектные устройства (НКУ) и шкафы для систем управления и распределения электроэнергии.
Начиная с 2008 года наше предприятие активно включилось в программу строительства новых энергоблоков для АЭС. В частности, мы выполнили два больших заказа для энергоблока № 2 Ростовской АЭС и энергоблока № 4 Калининской АЭС.
Мы производим НКУ типа РТЗО-88М, АВР, ПР, а в 2009 году освоили и поставили на Калининскую АЭС более 200 шкафов типа НКУ-РУ (аналог «КРУЗА»).
Благодаря востребованности указанной аппаратуры для новых энергоблоков АЭС наше предприятие увеличило объем производства НКУ и в период кризиса. Так, в 2009 году объем производства этого вида продукции вырос в 2,1 раза по сравнению с 2008 годом. В первом квартале 2010 года также наблюдается рост в 1,8 раза по сравнению с аналогичным периодом 2009 года.
К сожалению, отечественная электротехническая промышленность отстала на десятилетия в области аппаратуры для распределения электроэнергии (автоматические выключатели, контакторы, клеммники и другие). В производимых нами НКУ в основном используется импортная аппаратура таких фирм, как Schneider Electric, Phoenix Contact, Weidmuller, и других. Наличие собственного современного листообрабатывающего производства, установок для порошкового покрытия и нанесения пенополи-уретанового уплотнения позволяет изготавливать металлические шкафы на уровне фирм Rittal и Schroff.
Такое сочетание собственного производства современных металлоконструкций и использование импортных комплектующих высокого качества позволяет выпускать современные НКУ, пользующиеся широким спросом.
Источник: http://www.eprussia.ru/epr/149/11503.htm
понедельник, 17 мая 2010 г.
понедельник, 19 апреля 2010 г.
Локализация производства электродвигателей в Казазхстане
«Сибэлектромотор» рассматривает возможность поэтапной локализации производства электродвигателей на территории республики Казахстан. Детали реализации этого проекта были рассмотрены в рамках двухдневного официального визита в Томск заместителя Торгового представителя Республики Казахстан в РФ Натальи Годуновой, которая, в том числе, посетила наше предприятие.
На организованной руководством Томской торгово-промышленной палаты (ТПП) встрече членов делегации с представителями томского бизнеса генеральный директор ОАО «Сибэлектромотор» Константин Нотман представил гостям стратегию сотрудничества компании с республикой Казахстан. На сегодняшний день мы является одним из ее крупнейших торговых партнеров. Так, по итогам кризисного 2009 г., несмотря на общее падение объемов реализации компании, дочернее общество ТОО «Сибэлектромотор-Казахстан» увеличило объемы продаж на 54,4 млн. тенге. По предварительной оценке, в 2010 г. продажи вырастут еще на 42,1 млн. тенге и составят 300 млн. тенге.
«Сибэлектромотор» крайне заинтересован в создании на территории республики Казахстан собственного производства асинхронных электродвигателей. Реализация этого проекта позволит нам получить статус национального производителя и, благодаря активному, но здоровому государственному лоббизму, кратно увеличить объемы продаж в республике. Более того, как заявила госпожа Годунова, сегодня в Казахстане действует привлекательная система инвестиционных налоговых преференций и государственных натурных грантов. Эти льготы позволят нам, как инвестору, компенсировать до 30% затрат на организацию нового производства«,- отметил Константин Нотман.
Следует подчеркнуть, что в 2009 г. наряду с электродвигателями начались поставки чугунных изделий. Речь идет как о печном литье эконом класса и специальных плитах для казанов, так и о сложных отливках для нужд механообрабатывающих производств.
По словам Президента ТПП Аркадия Эскина, руководство Торгового представительства еще на этапе подготовки визита высказывало заинтересованность в установлении прочных контактов с «Сибэлектромотором». Посетив предприятие и оценив его потенциал, Наталья Годунова заявила о всесторонней поддержке и сопровождении торговых и инвестиционных проектов компании на территории республики Казахстан.
воскресенье, 18 апреля 2010 г.
Новые энергосберегающие двигатели
Во Владимире приступили к серийному производству энергосберегающих двигателей
Экономика / 15 апреля 2010 г. 17:43
Концерн «РУСЭЛПРОМ» приступил к серийному выпуску энергосберегающих двигателей общепромышленного назначения серии 7А на производственной базе Владимирского электромоторного завода. С выходом на проектную мощность в течение 2010-2011годов ежегодный объем производства составит более ста тысяч штук.
Разработанная сразу в двух классах энергоэффективности (IE1 и IE2 по ЕС 60034-30), серия 7А является первым успешным опытом создания в России двигателя, который по техническим параметрам соответствует, а по стоимости выигрывает у лучших мировых аналогов, включая продукты Siemens, ABB, Emerson Electric и General Electric.
Уникальная разработка, созданная с участием специалистов ОАО «НИПТИЭМ» (этот владимирский институт также входит в состав концерна), обладает возможностью модификации в класс «Premium» (IE3), применяемый в США. Отличительные технические параметры серии 7А, разработанной по российскому стандарту ГОСТ Р 51689-2000 и европейскому стандарту CENELEC IEC 60072-1, делают ее пригодной для установки как на отечественное, так и на импортное оборудование, что расширяет возможности применения данных двигателей на рынке и помогает решить проблему импортозамещения.
«Сегодня, когда российская экономика вступает в период масштабной модернизации на основе энергосбережения и инноваций, «РУСЭЛПРОМ» способен предложить участникам рынка продукты, которые могут сыграть ключевую роль в решении подобных задач», - заявил генеральный конструктор концерна Лев Макаров. - «Мы уверены, что начало производства двигателей серии 7А позволит закрепить наши лидирующие позиции на рынке энергоэффективных решений для отечественной промышленности».
По подсчетам специалистов концерна, на каждые 100 тысяч двигателей серии 7A при выработке 5 000 часов в год на один двигатель экономия электроэнергии составит 150 млн. кВт•ч. В пересчете на весь парк эксплуатируемых в России двигателей упомянутой номенклатуры и мощности открывается потенциал экономии электроэнергии в размере 7,26 млрд. кВт•ч, что сопоставимо по годовой выработке с таким крупным энергетическим сооружением, как Бурейская ГЭС.
Серия 7А охватывает самый востребованный диапазон мощностей - от 1,5 до 500 кВт и предусматривает повышение КПД в среднем на 2,2% (от 1,5% до 3,5%).
http://www.vipnovosti33.ru/news/view/1752
понедельник, 12 апреля 2010 г.
Рынок стабилизаторов РФ
В настоящее время на рынке стабилизаторов напряжения в Российской Федерации успешно работают свыше полутора десятков российских и зарубежных производителей, которые в среднем представляют потребителям до тридцати различающихся мощностью, виду питания и способу стабилизации напряжения моделей. Это, на первый взгляд, позволяет многократно перекрывать все основные потребности заказчиков и на типовой запрос выставлять по пять — шесть аналогов с формально схожими характеристиками. Однако, как это обычно и бывает, фактически схожесть проявляется только на страницах каталогов. В реальных сетях себя начинают проявлять детали, как в хорошую, так, к сожалению, и в плохую сторону.
В своей работе, мы опираемся на приведенную ниже систему общего подхода к оценке параметров стабилизаторов напряжения.
Если взять за опору единство общих принципов работы электронных компонентов и основные законы электротехники, то все многообразие стабилизаторов напряжения успешно делится на четыре группы по принципам работы. Это:
1. Электромагнитные стабилизаторы напряжения.
2. Электромеханические стабилизаторы напряжения.
3. Ступенчатые электронные стабилизаторы напряжения.
4. Ступенчатые релейные стабилизаторы напряжения.
Изучим их особенности немного подробнее.
1. Электромагнитные стабилизаторы напряжения
Электромагнитные стабилизаторы напряжения работают за счет регулировки магнитных потоков в сердечнике трехфазного трансформатора. Регулировка выполняется через изменение магнитной проницаемости зазора сердечника, что меняет общую магнитную проницаемость контура и коэффициент трансформации напряжения.
В качестве коммутационных элементов переключающих обмотки положительной и отрицательной полуволн используют тиристоры или симисторы. Скорость регулировки определяется постоянной времени трансформатора, быстродействием системы подмагничивания, быстродействием системы измерения. Остальные важнейшие характеристики — сердечником.
К несомненным достоинствам стабилизаторов напряжения с электромагнитным принципом работы относятся:
1) Самый широкий температурный диапазон, ограниченный снизу температурной характеристикой управляющей микроэлектроники (до −40), а сверху тепловым режимом работы трансформатора (до +60).
2) Отсутствие механических деталей и, следовательно, механического износа.
3) Высокая скорость начала отработки возмущения, которую можно грубо оценить как 20мсек (период) на измерение +20мсек (период) на отработку системы подмагничивания +20мсек (период) на переходные процессы в обмотках. Итого 60мсек на одну коррекцию. При точности стабилизации в 3% (т.е. размер условной ступени 6,6В) скорость ориентировочно составляет около 110В/сек.
4) Стабилизация происходит практически на уровне электрической машины. Таким образом, в самом своем принципе система дубовая как топор. При ее грамотной реализации в производстве и верном подборе запаса мощности под объект, стабилизатор надежно прослужит десятки лет.
5) Благодаря малой чувствительности к помехам стабилизатор хорошо работает в шумных промышленных сетях.
К сожалению, принцип работы определяет и ряд врожденных недостатков таких стабилизаторов напряжения:
1) Узкий диапазон стабилизации, обусловленный тем, что в сердечнике трансформатора циркулирует вся мощность нагрузки, а не только добавочная мощность для поднятия напряжения. То есть даже для номинального режима требуется значительное сечение стального сердечника трансформатора (чтобы пропускал весь магнитный поток). А запас мощности, закладываемый для компенсации просадок/всплесков напряжения, (по сути, и определяющий диапазон стабилизации), дополнительно увеличивает габарит в прямой пропорции.
2) Перегрузочная способность из-за вышеупомянутого обстоятельства так же не блещет. К примеру: кратковременная тридцати процентная перегрузка — это на тридцать процентов больший ток в катушках сердечника, т.е. на тридцать процентов больший магнитный поток. Чтобы сталь сердечника трансформатора (напоминаем, прокачивающего через себя всю мощность нагрузки) не вышла в насыщение, и стабилизатор напряжения сохранял свои характеристики, необходим запас в 30% по сечению вышеупомянутого сердечника. Как это влияет на габариты, массу и цену и без того не маленького трансформатора, думаем, пояснять не нужно.
3) Наличие обязательной минимальной нагрузки в размере 15% от номинала т.к. должен быть минимальный поток в сердечнике для работы на линейном участке кривой намагничивания стали сердечника.
4) Серьезное искажение формы напряжения сети и сильнейшая генерация высоких гармоник из-за нелинейности характеристик стали сердечника и фазовой системы переключения (на тиристорах) между полуволнами в течение периода вызывают изменения работе ряда аудиосистем и цифровых комплексов (в том числе вычислительных).
5) Двойная масса в сравнении с аппаратами на других принципах работы (обусловлена габаритом трансформатора).
6) Гул при работе из-за магнитострикции (как и положено мощному трансформатору).
7) Плавающая точность стабилизации из-за нелинейности изменения магнитных потоков и нелинейности характеристик стали магнитопровода.
8) Чувствительность к изменению частоты напряжения, т.к. расчеты индуктивных сопротивлений катушек, токов и напряженности полей проводят для номинального режима 50Гц.
9) Чувствительность к перекосу фаз, т.к. опять же расчеты индуктивных сопротивлений катушек, токов, напряженности полей проводят для номинального симметричного режима трехфазного трансформатора. А при сильной не симметрии происходит перетекание магнитных потоков в сердечнике и, соответственно, схема нагрузки магнитопроводов другая — т.е. режим работы основного элемента стабилизатора не штатный.
10) Вследствие ограниченной перегрузочной способности мощность стабилизатора выбирают исходя из значения пиковой мощности нагрузки.
2. Электромеханические стабилизаторы напряжения
Электромеханические стабилизаторы напряжения с вольтодобавочным трансформатором компенсируют просадки/всплески напряжения в сети с помощью автотрансформатора с сервоприводом, регулирующим напряжение на первичной обмотке вышеуказанного вольтодобавочного трансформатора. В качестве коммутационного элемента выступает автотрансформатор. Параметры его щеточного узла определяют возможную скорость отработки просадок/всплесков напряжения. Другие важнейшие характеристики определяются вольтодобавочным трансформатором, через который подается компенсирующая мощность.
Достоинства стабилизаторов напряжения этого типа:
1) Плавная отработка всплесков/просадок напряжения.
2) Высокая точность стабилизации.
3) Высокая скорость отработки возмущения, но только в случае применения соответствующих по техническим характеристикам регулируемого автотрансформатора и сервопривода. В качестве примера можем привести следующие цифры: на автотрансформаторах фирмы TTW (Германия) стабилизаторы могут отрабатывать просадки напряжения со скоростью до 150В/сек, а на типовых автотрансформаторах производства Китай только до 30В/сек по причине резкого роста механического износа щеток на большей скорости.
4) Высокая перегрузочная способность, скажем — до 200% в течение четырех секунд и 100% в течение восьми секунд позволяет в ряде случаев выбирать стабилизатор напряжения по значению средней мощности защищаемого оборудования, что серьезно сокращает затраты, т.к. пиковая мощность (исходя из которой обычно и берут стабилизаторы) от средней частенько отличается в разы. Грубо говоря — экономия на установочной мощности. Это ценное свойство электромеханических стабилизаторов напряжения обусловлено тем, что из-за вольтодобавочного трансформатора, коммутационный элемент (щетка автотрансформатора) непосредственно в цепь нагрузки не включена и работает с меньшими токами, в благоприятном режиме. Кроме этого, между щеткой и обмотками автотрансформатора есть постоянный контакт, которому кратковременные пиковые токи вообще индифферентны, а скорость скольжения щетки (скажем в сравнении с коллекторным двигателем на 800 об/мин) обуславливает практически полное отсутствие коммутационных процессов.
5) Габарит вольтодобавочного трансформатора, вследствие циркуляции в нем только компенсирующей мощности нагрузки, гораздо меньше.
6) Форма напряжения не искажается за отсутствием искажающих элементов.
7) Благодаря разумному габариту вольтодобавочного трансформатора можно реализовать широкий диапазон стабилизации.
8) Стабилизатор напряжения успешно работает с нулевой нагрузкой.
9) Точность стабилизации в основном диапазоне определяется следящей системой сервопривод-автотрансформатор — то есть постоянна.
10) Фазы стабилизируются независимо, таким образом, их перекос не влияет на качество стабилизации, более того, стабилизатор устраняет перекос.
11) При работе практически бесшумен, т.к. сервопривод не шумит.
12) Зависимость от частоты сети достаточно мала.
13) Стабилизатор напряжения весьма хорошо работает в тяжелых промышленных сетях, поскольку коммутационный элемент (щетка) к помехам и искажениям формы тока и напряжения совершенно индифферентна.
К недостаткам относятся:
1) Наличие постепенного механического износа сервопривода в течение до десятка лет, в зависимости от качества сервопривода и интенсивности перепадов напряжения.
2) Необходимость обслуживания сервопривода раз в два-три года (в виде смазывания графитовой смазкой трущихся деталей).
3) При больших отрицательных температурах для сервопривода требуется блок обогрева.
4) Качественный автотрансформатор с сервоприводом имеют весомую цену.
5) Стабилизаторы напряжения с автотрансформаторами производства Китай выбираются с запасом мощности не менее 30% по причине экономии производителем на сечении проводов. Коротко говоря, эти аппараты обычно рассчитаны на коэффициент загруженности 0,8 при напряжении 220В. Таким образом, 100% нагрузка, да еще при пониженном напряжении (т.е. большем токе) как минимум вызовет перегрузку по тепловому режиму и перегрев.
3. Cтупенчатые электронные стабилизаторы напряжения
Ступенчатые электронные стабилизаторы напряжения с вольтодобавочным трансформатором работают на принципе переключения обмоток указанного трансформатора с помощью тиристоров или симисторов, которые, собственно, и являются коммутационными элементами. Возможная скорость стабилизации определяется количеством обмоток и принципом работы электронных ключей. Остальные важнейшие характеристики — вольтодобавочным трансформатором, через который подается компенсирующая мощность.
Достоинства стабилизаторов:
1) Высокая точность стабилизации, прямо пропорциональная числу ступеней (и ключей).
2) Хорошая скорость отработки возмущения, которую можно грубо оценить как 20 мсек на измерение, +20 мсек на закрытие ключа обмотки, +20 мсек на открытие другого ключа обмотки, +20 мсек на переходные процессы в обмотках. Итого 80 мсек на ступень. При точности стабилизации в 5% (т.е. размер ступени 11 В) скорость составляет около 137 В/сек. При точности стабилизации в 3% (т.е. размер ступени 6,6 В) скорость составляет около 82 В/сек.
3) Достаточно широкий температурный диапазон, ограничен снизу температурной характеристикой управляющей микроэлектроники (до −40), а сверху тепловым балансом электронных ключей (до +45).
4) Отсутствие механических деталей и механического износа.
5) Широкий диапазон стабилизации, определяется вольтодобавочным трансформатором.
6) Габарит вольтодобавочного трансформатора, вследствие циркуляции в нем только компенсирующей мощности нагрузки, в разумных пределах.
7) Успешно работают с нулевой нагрузкой.
8) Точность стабилизации в основном диапазоне определяется количеством обмоток вольтодобавочного трансформатора — т.е. постоянна.
9) Фазы стабилизируются независимо, их перекос не влияет на качество стабилизации, более того, стабилизатор напряжения устраняет перекос.
10) При работе практически бесшумен, т.к. электронные ключи беззвучны.
11) Имеет малую чувствительность к частоте сети.
Из недостатков можно назвать:
1) Перегрузочная способность стабилизатора напряжения ограничена. Определяется заложенным запасом по току электронного ключа, соображениями теплового баланса и теплопроводности радиаторов. Поскольку инерционность тепловых процессов в полупроводниковой технике весьма мала, то типичное значение допустимой перегрузки 20—40% в течение единиц секунд. Затем аппарат надо выключать (автоматикой) из-за опасности перегрева кристалла и теплового пробоя.
2) Ступенчатый способ стабилизации напряжения, при точности отработки ниже 3% не рекомендуется для систем освещения, т.к. изменение накала ламп при отработке всплесков/просадок будет заметно глазу.
3) Быстродействие стабилизатора напряжения обратно пропорционально заявленной точности стабилизации, поскольку, чем выше точность — тем меньший допустимый шаг ступени добавки напряжения (обмотки трансформатора), тем, соответственно, большее число ступеней нужно переключить и большее время на это уйдет.
4) Форма напряжения искажается из-за нелинейной ВАХ электронных ключей. Особенно это заметно на средних и больших мощностях.
5) Большое количество коммутационных элементов в целом снижает надежность системы.
6) Вследствие ограниченной перегрузочной способности мощность стабилизатора напряжения выбирают исходя из значения пиковой мощности нагрузки.
7) По своей конструкции симисторы и тиристоры являются полууправляемыми ключевыми элементами. Это означает, что они открываются коротким импульсом блока управления, поданным на управляющий электрод ключа, а закрываются при смене полярности коммутируемого напряжения и уменьшении проходящего тока (суть силового тока) за порог удержания. К сожалению, в промышленных сетях искаженная форма напряжения и тока в купе с большим количеством помех является рядовым явлением (особенно при наличии сварочных аппаратов и иных электродуговых установок). Работа электронных ключей в таких условиях по вышеуказанной причине существенно осложнена. Для купирования ситуаций преждевременного закрытия ключа, либо наоборот, не закрытия (что ведет к короткому замыканию), либо самопроизвольного открывания из-за высоковольтного импульса (что так же ведет к короткому замыканию) в схеме стабилизатора напряжения должны применяться специальные меры по управлению ключами, облегчению их коммутации, помехоподавлению в цепях силы и управления. Но габариты и цена специальных мер растут пропорционально квадрату стабилизируемой мощности, что резко увеличивает размер и стоимость оборудования. Поэтому в полном объеме применять их в стабилизаторах напряжения экономически не целесообразно.
К счастью, в бытовых сетях интенсивные помехи редки.
4. Cтупенчатые релейные стабилизаторы напряжения
Ступенчатые релейные стабилизаторы напряжения с вольтодобавочным трансформатором работают по принципу переключения обмоток трансформатора с помощью реле. Возможная скорость стабилизации определяется количеством обмоток и скоростью работы реле. Остальные важнейшие характеристики — вольтодобавочным трансформатором, через который подается только компенсирующая мощность.
Достоинства:
1) Высокая точность стабилизации, прямо пропорциональная числу ступеней и ключей.
2) Высокая скорость отработки возмущения, которую можно грубо оценить как 20 мсек на измерение, +10 мсек на закрытие ключа обмотки, +10 мсек на открытие другого ключа обмотки, +20 мсек на переходные процессы в обмотках. Итого 100 мсек на ступень. При точности стабилизации в 5% (т.е. размер ступени 11 В) скорость составляет около 180 В/сек. При точности стабилизации в 3% (т.е. размер ступени 6,6 В) скорость составляет около 110 В/сек.
3) Перегрузочная способность до двукратной в течение 4 секунд, поскольку из-за вольтодобавочного трансформатора, реле непосредственно цепь нагрузки не коммутирует и работает с меньшими токами, в более благоприятном режиме.
4) Форма напряжения не искажается за отсутствием искажающих элементов.
5) Относительно широкий температурный диапазон, ограничен снизу и сверху температурной характеристикой реле.
6) Широкий диапазон стабилизации, определяется вольтодобавочным трансформатором.
7) Габарит вольтодобавочного трансформатора, вследствие циркуляции в нем только компенсирующей мощности нагрузки, в разумных пределах.
8) Стабилизатор напряжения работает с нулевой нагрузкой.
9) Точность стабилизации в основном диапазоне определяется количеством обмоток вольтодобавочного трансформатора — т.е. постоянна.
10) Фазы стабилизируются независимо, их перекос не влияет на качество стабилизации. Стабилизатор напряжения устраняет перекос фаз.
11) Малая чувствительность к частоте сети.
12) Хорошо работает в шумных промышленных сетях, поскольку коммутационный элемент к помехам, формам тока и напряжения не чувствителен.
Недостатки:
1) Наличие постепенного механического износа реле в течение до десятка лет, в зависимости от качества реле и интенсивности перепадов напряжения.
2) Ступенчатый способ стабилизации напряжения, при точности отработки ниже 3% не рекомендуется для систем освещения, т.к. изменение накала ламп при отработке всплесков/просадок будет заметно глазу.
3) При больших отрицательных температурах для сервопривода требуется блок обогрева.
4) Быстродействие стабилизатора напряжения обратно пропорционально заявленной точности стабилизации, поскольку, чем выше точность — тем меньший допустимый шаг ступени добавки напряжения (обмотки трансформатора), тем, соответственно, большее число ступеней нужно переключить и большее время на это уйдет.
5) Большое количество коммутационных элементов в целом снижает надежность системы.
6) Из соображений уменьшения износа реле, рекомендуется выбирать мощность стабилизатора напряжения близкую к значению пиковой мощности нагрузки.
Уверены, что приведенные выше данные помогут Вам провести оптимальный выбор оборудования для обеспечения качественного электропитания защищаемого объекта.
Начальник лаборатории Группы компаний «Полигон»
Политов В. А.
Источник: http://www.elec.ru/articles/obshij-analiz-tipov-stabilizatorov-napryazheniya-p/
В своей работе, мы опираемся на приведенную ниже систему общего подхода к оценке параметров стабилизаторов напряжения.
Если взять за опору единство общих принципов работы электронных компонентов и основные законы электротехники, то все многообразие стабилизаторов напряжения успешно делится на четыре группы по принципам работы. Это:
1. Электромагнитные стабилизаторы напряжения.
2. Электромеханические стабилизаторы напряжения.
3. Ступенчатые электронные стабилизаторы напряжения.
4. Ступенчатые релейные стабилизаторы напряжения.
Изучим их особенности немного подробнее.
1. Электромагнитные стабилизаторы напряжения
Электромагнитные стабилизаторы напряжения работают за счет регулировки магнитных потоков в сердечнике трехфазного трансформатора. Регулировка выполняется через изменение магнитной проницаемости зазора сердечника, что меняет общую магнитную проницаемость контура и коэффициент трансформации напряжения.
В качестве коммутационных элементов переключающих обмотки положительной и отрицательной полуволн используют тиристоры или симисторы. Скорость регулировки определяется постоянной времени трансформатора, быстродействием системы подмагничивания, быстродействием системы измерения. Остальные важнейшие характеристики — сердечником.
К несомненным достоинствам стабилизаторов напряжения с электромагнитным принципом работы относятся:
1) Самый широкий температурный диапазон, ограниченный снизу температурной характеристикой управляющей микроэлектроники (до −40), а сверху тепловым режимом работы трансформатора (до +60).
2) Отсутствие механических деталей и, следовательно, механического износа.
3) Высокая скорость начала отработки возмущения, которую можно грубо оценить как 20мсек (период) на измерение +20мсек (период) на отработку системы подмагничивания +20мсек (период) на переходные процессы в обмотках. Итого 60мсек на одну коррекцию. При точности стабилизации в 3% (т.е. размер условной ступени 6,6В) скорость ориентировочно составляет около 110В/сек.
4) Стабилизация происходит практически на уровне электрической машины. Таким образом, в самом своем принципе система дубовая как топор. При ее грамотной реализации в производстве и верном подборе запаса мощности под объект, стабилизатор надежно прослужит десятки лет.
5) Благодаря малой чувствительности к помехам стабилизатор хорошо работает в шумных промышленных сетях.
К сожалению, принцип работы определяет и ряд врожденных недостатков таких стабилизаторов напряжения:
1) Узкий диапазон стабилизации, обусловленный тем, что в сердечнике трансформатора циркулирует вся мощность нагрузки, а не только добавочная мощность для поднятия напряжения. То есть даже для номинального режима требуется значительное сечение стального сердечника трансформатора (чтобы пропускал весь магнитный поток). А запас мощности, закладываемый для компенсации просадок/всплесков напряжения, (по сути, и определяющий диапазон стабилизации), дополнительно увеличивает габарит в прямой пропорции.
2) Перегрузочная способность из-за вышеупомянутого обстоятельства так же не блещет. К примеру: кратковременная тридцати процентная перегрузка — это на тридцать процентов больший ток в катушках сердечника, т.е. на тридцать процентов больший магнитный поток. Чтобы сталь сердечника трансформатора (напоминаем, прокачивающего через себя всю мощность нагрузки) не вышла в насыщение, и стабилизатор напряжения сохранял свои характеристики, необходим запас в 30% по сечению вышеупомянутого сердечника. Как это влияет на габариты, массу и цену и без того не маленького трансформатора, думаем, пояснять не нужно.
3) Наличие обязательной минимальной нагрузки в размере 15% от номинала т.к. должен быть минимальный поток в сердечнике для работы на линейном участке кривой намагничивания стали сердечника.
4) Серьезное искажение формы напряжения сети и сильнейшая генерация высоких гармоник из-за нелинейности характеристик стали сердечника и фазовой системы переключения (на тиристорах) между полуволнами в течение периода вызывают изменения работе ряда аудиосистем и цифровых комплексов (в том числе вычислительных).
5) Двойная масса в сравнении с аппаратами на других принципах работы (обусловлена габаритом трансформатора).
6) Гул при работе из-за магнитострикции (как и положено мощному трансформатору).
7) Плавающая точность стабилизации из-за нелинейности изменения магнитных потоков и нелинейности характеристик стали магнитопровода.
8) Чувствительность к изменению частоты напряжения, т.к. расчеты индуктивных сопротивлений катушек, токов и напряженности полей проводят для номинального режима 50Гц.
9) Чувствительность к перекосу фаз, т.к. опять же расчеты индуктивных сопротивлений катушек, токов, напряженности полей проводят для номинального симметричного режима трехфазного трансформатора. А при сильной не симметрии происходит перетекание магнитных потоков в сердечнике и, соответственно, схема нагрузки магнитопроводов другая — т.е. режим работы основного элемента стабилизатора не штатный.
10) Вследствие ограниченной перегрузочной способности мощность стабилизатора выбирают исходя из значения пиковой мощности нагрузки.
2. Электромеханические стабилизаторы напряжения
Электромеханические стабилизаторы напряжения с вольтодобавочным трансформатором компенсируют просадки/всплески напряжения в сети с помощью автотрансформатора с сервоприводом, регулирующим напряжение на первичной обмотке вышеуказанного вольтодобавочного трансформатора. В качестве коммутационного элемента выступает автотрансформатор. Параметры его щеточного узла определяют возможную скорость отработки просадок/всплесков напряжения. Другие важнейшие характеристики определяются вольтодобавочным трансформатором, через который подается компенсирующая мощность.
Достоинства стабилизаторов напряжения этого типа:
1) Плавная отработка всплесков/просадок напряжения.
2) Высокая точность стабилизации.
3) Высокая скорость отработки возмущения, но только в случае применения соответствующих по техническим характеристикам регулируемого автотрансформатора и сервопривода. В качестве примера можем привести следующие цифры: на автотрансформаторах фирмы TTW (Германия) стабилизаторы могут отрабатывать просадки напряжения со скоростью до 150В/сек, а на типовых автотрансформаторах производства Китай только до 30В/сек по причине резкого роста механического износа щеток на большей скорости.
4) Высокая перегрузочная способность, скажем — до 200% в течение четырех секунд и 100% в течение восьми секунд позволяет в ряде случаев выбирать стабилизатор напряжения по значению средней мощности защищаемого оборудования, что серьезно сокращает затраты, т.к. пиковая мощность (исходя из которой обычно и берут стабилизаторы) от средней частенько отличается в разы. Грубо говоря — экономия на установочной мощности. Это ценное свойство электромеханических стабилизаторов напряжения обусловлено тем, что из-за вольтодобавочного трансформатора, коммутационный элемент (щетка автотрансформатора) непосредственно в цепь нагрузки не включена и работает с меньшими токами, в благоприятном режиме. Кроме этого, между щеткой и обмотками автотрансформатора есть постоянный контакт, которому кратковременные пиковые токи вообще индифферентны, а скорость скольжения щетки (скажем в сравнении с коллекторным двигателем на 800 об/мин) обуславливает практически полное отсутствие коммутационных процессов.
5) Габарит вольтодобавочного трансформатора, вследствие циркуляции в нем только компенсирующей мощности нагрузки, гораздо меньше.
6) Форма напряжения не искажается за отсутствием искажающих элементов.
7) Благодаря разумному габариту вольтодобавочного трансформатора можно реализовать широкий диапазон стабилизации.
8) Стабилизатор напряжения успешно работает с нулевой нагрузкой.
9) Точность стабилизации в основном диапазоне определяется следящей системой сервопривод-автотрансформатор — то есть постоянна.
10) Фазы стабилизируются независимо, таким образом, их перекос не влияет на качество стабилизации, более того, стабилизатор устраняет перекос.
11) При работе практически бесшумен, т.к. сервопривод не шумит.
12) Зависимость от частоты сети достаточно мала.
13) Стабилизатор напряжения весьма хорошо работает в тяжелых промышленных сетях, поскольку коммутационный элемент (щетка) к помехам и искажениям формы тока и напряжения совершенно индифферентна.
К недостаткам относятся:
1) Наличие постепенного механического износа сервопривода в течение до десятка лет, в зависимости от качества сервопривода и интенсивности перепадов напряжения.
2) Необходимость обслуживания сервопривода раз в два-три года (в виде смазывания графитовой смазкой трущихся деталей).
3) При больших отрицательных температурах для сервопривода требуется блок обогрева.
4) Качественный автотрансформатор с сервоприводом имеют весомую цену.
5) Стабилизаторы напряжения с автотрансформаторами производства Китай выбираются с запасом мощности не менее 30% по причине экономии производителем на сечении проводов. Коротко говоря, эти аппараты обычно рассчитаны на коэффициент загруженности 0,8 при напряжении 220В. Таким образом, 100% нагрузка, да еще при пониженном напряжении (т.е. большем токе) как минимум вызовет перегрузку по тепловому режиму и перегрев.
3. Cтупенчатые электронные стабилизаторы напряжения
Ступенчатые электронные стабилизаторы напряжения с вольтодобавочным трансформатором работают на принципе переключения обмоток указанного трансформатора с помощью тиристоров или симисторов, которые, собственно, и являются коммутационными элементами. Возможная скорость стабилизации определяется количеством обмоток и принципом работы электронных ключей. Остальные важнейшие характеристики — вольтодобавочным трансформатором, через который подается компенсирующая мощность.
Достоинства стабилизаторов:
1) Высокая точность стабилизации, прямо пропорциональная числу ступеней (и ключей).
2) Хорошая скорость отработки возмущения, которую можно грубо оценить как 20 мсек на измерение, +20 мсек на закрытие ключа обмотки, +20 мсек на открытие другого ключа обмотки, +20 мсек на переходные процессы в обмотках. Итого 80 мсек на ступень. При точности стабилизации в 5% (т.е. размер ступени 11 В) скорость составляет около 137 В/сек. При точности стабилизации в 3% (т.е. размер ступени 6,6 В) скорость составляет около 82 В/сек.
3) Достаточно широкий температурный диапазон, ограничен снизу температурной характеристикой управляющей микроэлектроники (до −40), а сверху тепловым балансом электронных ключей (до +45).
4) Отсутствие механических деталей и механического износа.
5) Широкий диапазон стабилизации, определяется вольтодобавочным трансформатором.
6) Габарит вольтодобавочного трансформатора, вследствие циркуляции в нем только компенсирующей мощности нагрузки, в разумных пределах.
7) Успешно работают с нулевой нагрузкой.
8) Точность стабилизации в основном диапазоне определяется количеством обмоток вольтодобавочного трансформатора — т.е. постоянна.
9) Фазы стабилизируются независимо, их перекос не влияет на качество стабилизации, более того, стабилизатор напряжения устраняет перекос.
10) При работе практически бесшумен, т.к. электронные ключи беззвучны.
11) Имеет малую чувствительность к частоте сети.
Из недостатков можно назвать:
1) Перегрузочная способность стабилизатора напряжения ограничена. Определяется заложенным запасом по току электронного ключа, соображениями теплового баланса и теплопроводности радиаторов. Поскольку инерционность тепловых процессов в полупроводниковой технике весьма мала, то типичное значение допустимой перегрузки 20—40% в течение единиц секунд. Затем аппарат надо выключать (автоматикой) из-за опасности перегрева кристалла и теплового пробоя.
2) Ступенчатый способ стабилизации напряжения, при точности отработки ниже 3% не рекомендуется для систем освещения, т.к. изменение накала ламп при отработке всплесков/просадок будет заметно глазу.
3) Быстродействие стабилизатора напряжения обратно пропорционально заявленной точности стабилизации, поскольку, чем выше точность — тем меньший допустимый шаг ступени добавки напряжения (обмотки трансформатора), тем, соответственно, большее число ступеней нужно переключить и большее время на это уйдет.
4) Форма напряжения искажается из-за нелинейной ВАХ электронных ключей. Особенно это заметно на средних и больших мощностях.
5) Большое количество коммутационных элементов в целом снижает надежность системы.
6) Вследствие ограниченной перегрузочной способности мощность стабилизатора напряжения выбирают исходя из значения пиковой мощности нагрузки.
7) По своей конструкции симисторы и тиристоры являются полууправляемыми ключевыми элементами. Это означает, что они открываются коротким импульсом блока управления, поданным на управляющий электрод ключа, а закрываются при смене полярности коммутируемого напряжения и уменьшении проходящего тока (суть силового тока) за порог удержания. К сожалению, в промышленных сетях искаженная форма напряжения и тока в купе с большим количеством помех является рядовым явлением (особенно при наличии сварочных аппаратов и иных электродуговых установок). Работа электронных ключей в таких условиях по вышеуказанной причине существенно осложнена. Для купирования ситуаций преждевременного закрытия ключа, либо наоборот, не закрытия (что ведет к короткому замыканию), либо самопроизвольного открывания из-за высоковольтного импульса (что так же ведет к короткому замыканию) в схеме стабилизатора напряжения должны применяться специальные меры по управлению ключами, облегчению их коммутации, помехоподавлению в цепях силы и управления. Но габариты и цена специальных мер растут пропорционально квадрату стабилизируемой мощности, что резко увеличивает размер и стоимость оборудования. Поэтому в полном объеме применять их в стабилизаторах напряжения экономически не целесообразно.
К счастью, в бытовых сетях интенсивные помехи редки.
4. Cтупенчатые релейные стабилизаторы напряжения
Ступенчатые релейные стабилизаторы напряжения с вольтодобавочным трансформатором работают по принципу переключения обмоток трансформатора с помощью реле. Возможная скорость стабилизации определяется количеством обмоток и скоростью работы реле. Остальные важнейшие характеристики — вольтодобавочным трансформатором, через который подается только компенсирующая мощность.
Достоинства:
1) Высокая точность стабилизации, прямо пропорциональная числу ступеней и ключей.
2) Высокая скорость отработки возмущения, которую можно грубо оценить как 20 мсек на измерение, +10 мсек на закрытие ключа обмотки, +10 мсек на открытие другого ключа обмотки, +20 мсек на переходные процессы в обмотках. Итого 100 мсек на ступень. При точности стабилизации в 5% (т.е. размер ступени 11 В) скорость составляет около 180 В/сек. При точности стабилизации в 3% (т.е. размер ступени 6,6 В) скорость составляет около 110 В/сек.
3) Перегрузочная способность до двукратной в течение 4 секунд, поскольку из-за вольтодобавочного трансформатора, реле непосредственно цепь нагрузки не коммутирует и работает с меньшими токами, в более благоприятном режиме.
4) Форма напряжения не искажается за отсутствием искажающих элементов.
5) Относительно широкий температурный диапазон, ограничен снизу и сверху температурной характеристикой реле.
6) Широкий диапазон стабилизации, определяется вольтодобавочным трансформатором.
7) Габарит вольтодобавочного трансформатора, вследствие циркуляции в нем только компенсирующей мощности нагрузки, в разумных пределах.
8) Стабилизатор напряжения работает с нулевой нагрузкой.
9) Точность стабилизации в основном диапазоне определяется количеством обмоток вольтодобавочного трансформатора — т.е. постоянна.
10) Фазы стабилизируются независимо, их перекос не влияет на качество стабилизации. Стабилизатор напряжения устраняет перекос фаз.
11) Малая чувствительность к частоте сети.
12) Хорошо работает в шумных промышленных сетях, поскольку коммутационный элемент к помехам, формам тока и напряжения не чувствителен.
Недостатки:
1) Наличие постепенного механического износа реле в течение до десятка лет, в зависимости от качества реле и интенсивности перепадов напряжения.
2) Ступенчатый способ стабилизации напряжения, при точности отработки ниже 3% не рекомендуется для систем освещения, т.к. изменение накала ламп при отработке всплесков/просадок будет заметно глазу.
3) При больших отрицательных температурах для сервопривода требуется блок обогрева.
4) Быстродействие стабилизатора напряжения обратно пропорционально заявленной точности стабилизации, поскольку, чем выше точность — тем меньший допустимый шаг ступени добавки напряжения (обмотки трансформатора), тем, соответственно, большее число ступеней нужно переключить и большее время на это уйдет.
5) Большое количество коммутационных элементов в целом снижает надежность системы.
6) Из соображений уменьшения износа реле, рекомендуется выбирать мощность стабилизатора напряжения близкую к значению пиковой мощности нагрузки.
Уверены, что приведенные выше данные помогут Вам провести оптимальный выбор оборудования для обеспечения качественного электропитания защищаемого объекта.
Начальник лаборатории Группы компаний «Полигон»
Политов В. А.
Источник: http://www.elec.ru/articles/obshij-analiz-tipov-stabilizatorov-napryazheniya-p/
Подписаться на:
Комментарии (Atom)