استابلایزر و انواع آن

استابلایزر چیست؟

استابلایزر یا پایدارساز ولتاژ یک وسیله الکتریکی است که صرفنظر از وجود هر تغییر یا نوسانی در ورودی خود (از منبع ورودی) ، یک ولتاژ خروجی ثابت را برای بار موردنظر در ترمینالهای خروجی خود تأمین می کند.  استابلایزر ولتاژ در واقع به عنوان یک وسیله­ محافظ عمل می کند و جلوی نوسان­های مضر برق ورودی به وسیله الکتریکی دیگر (مثل یخچال، دستگاه تهویه هوا، تلویزیون و …) را می گیرد. همانطور که می دانیم برق شهری به صورت ذاتی نوسانی است و همیشه دقیقاً ۲۲۰ ولت نمی باشد. از طرفی گاه به سبب وجود خطاهای ولتاژی چون بیشبود، کمبود یا گذراها، برق شهری دچار آشفتگی و نوسان غیرطبیعی می شود. در این حالت چنانچه این خطاها از طریق سیستم تغذیه وارد وسیله الکتریکی شود، بعلت وجود مدارهای حساس، می تواند باعث خرابی وسیله شود. به همین علت و برای جلوگیری از این رخداد و همچنین افزایش طول عمر وسیله الکتریکی موردنظر، از یک دستگاه استابلایزر بین برق شهری و وسیله الکتریکی استفاده می شود

چرا به یک دستگاه استابلایزر ولتاژ احتیاج داریم؟

همه وسایل الکتریکی/ الکترونیکی برای عملکرد در بازده ماکزیمم با یک ولتاژ مشخص طراحی و ساخته می شوند که به عنوان ولتاژ کاری نامی شناخته می شود. بسته به محدوده کاری ایمن شناخته شده، رنج کاری (با بازده بهینه) یک وسیله الکتریکی / الکترونیکی ممکن است به مثبت و منفی ۵، مثبت و منفی ۱۰ و یا حتی بیشتر محدود شود. به دلیل بسیاری از مسائل، منبع تغذیه ولتاژ ورودی همیشه متغیر است و منجر به تغذیه ولتاژ ورودی دائماً متغیر می شود. این ولتاژ متغیر عامل مهمی در کاهش کارایی دستگاه و همچنین افزایش میزان خرابی آن می باشد.

از طرفی منبع تغذیه ولتاژ با مقدار صحیح و پایدارشده برای یک دستگاه الکتریکی بسیار لازم و ضروری است تا دستگاه عملکرد موردنظر خود را به بهینه­ترین شکل انجام دهد. بنابراین در این بین دستگاهی بنام استابلایزر یا پایدارساز ولتاژ لازم است تا با وجود نوسان در ورودی منبع تغذیه، ولتاژ تحویل داده شده به وسیله در حد مشخص و تثبیت شده باقی بماند. استابلایزر یک راه­حل بسیار کارآمد برای هر کسی است که مایل به دستیابی به عملکرد مطلوب و محافظت از دستگاه­های خود در برابر نوسانات ولتاژ، اختلال و نویز در منبع تغذیه است.

چگونه یک استابلایزر کار می کند؟ (قاعده کاری عملکرد باک یا بوست)

کار اساسی یک استابلایزر انجام دو عملکرد ضروری یعنی عملکرد باک و بوست می باشد. این دو عملکرد چیزی جز تنظیم یک ولتاژ ثابت در شرایط اضافه ولتاژی یا کمبود ولتاژی نیست. عملکرد باک و بوست ممکن است با کمک کلیدهای سلکتوری یا به طور اتوماتیک با کمک مدارهای الکترونیکی اضافی انجام شود.

در طول شرایط اضافه ولتاژی، عملکرد باک شدت ولتاژ را کاهش می دهد. به طور مشابه، در شرایط کمبود ولتاژ، عملکرد بوست شدت ولتاژ را افزایش می دهد. ایده هر دو عملکرد در کل حفظ خروجی ولتاژ یکسان می باشد.

پایداری سازی ولتاژ شامل اضافه یا کم­کردن ولتاژ از ولتاژ منبع اصلی می باشد. برای انجام این کار، استابلایزرها یا پایدارسازهای ولتاژ از یک ترانس استفاده می کنند که به صورت پیکربندی­های موردنیاز متنوعی، به رله­های کلیدزنی متصل شده است. تعداد کمی از پایدارسازهای ولتاژ از یک ترانس که دارای تپ­ها متنوعی بر روی سیم­پیچی خود می باشد، برای تأمین اصلاحات ولتاژی مختلف استفاده می کنند، در حالی که تعداد کمی از آنها نیز دارای اتوترانس هستند که رنج اصلاحی مطلوب را فراهم می کند.

چگونه عملکرد باک و بوست در یک استابلایزر ولتاژ اتفاق می افتد؟

برای شرح بهتر هر دو مفهوم، چگونگی عملکرد را به بخش­های مختلف تقسیم می کنیم.

عملکرد باک:

در شکل زیر اتصال یک ترانس در حالت عملکرد باک نشان داده شده است. در عملکرد باک، پلاریته کلاف ثانویه ترانس به صورتی متصل می شود که ولتاژ اعمال شده به بار حاصل تفریق ولتاژ کلاف اولیه و ثانویه باشد. یک مدار کلیدزنی در استابلایزر وجود دارد. هر زمان که اضافه ولتاژ در سمت اولیه تشخیص داده شود، اتصال بار اساساً و یا به طور خودکار با کمک کلیدها / رله­ها به پیکربندی مد باک شیفت داده می شود.

عملکرد بوست:

 

در شکل فوق اتصال ترانس در عملکرد بوست نشان داده شده است. در این حالت، پلاریته کلاف ثانویه به صورتی اتصال می یابد که ولتاژ اعمال شده به بار، حاصل جمع ولتاژ کلاف اولیه و ثانویه است.

چگونه پیکربندی باک و بوست به طور خودکار کار می کند؟

در اینجا مثالی از استابلایزر ۰۲ مرحله نشان داده شده است که مطابق شکل از یک رله ۰۲ (رله ۱ و رله ۲) برای تأمین منبع توان AC پایدارسازی شده برای بار در طول شرایط اضافه ولتاژ و کمبود ولتاژ استفاده می کند.

عملکرد باک و بوست در استابلایزر

در بلوک دیاگرام فوق رله ۱ و رله ۲ در طول شرایط نوسانی متفاوت ولتاژ پیکربندی باک و بوست را تأمین می کنند.

در استابلایزرهایی که ترانس تپ دار دارند، نقاط تپ بر اساس مقدار موردنیاز ولتاژی که باید باک یا بوست شود، انتخاب می شود. در این حالت، ما رنج­های ولتاژی متفاوتی را برای انتخاب داریم. از طرفی در استابلایزرهایی که از اتوترانس استفاده می کنند، موتورهای سرو همراه با اتصالات لغزشی برای بدست آوردن مقدار موردنیاز ولتاژی که باید باک یا بوست شود، استفاده می شود. اتصال لغزشی زمانی لازم است که اتوترانس­ها دارای یک سیم­پیچی تک باشد.

انواع استابلایزر

در ابتدا استابلایزرهای ولتاژی که به صورت دستی یا با کلید سلکتوری کار می کردند، وارد بازار شدند. آنها از رله­های الکترو- مکانیکی برای انتخاب ولتاژ مطلوب استفاده می کردند. با توسعه فن­آوری، مدارهای الکترونیک اضافه شده بوجود آمدند و انواع اتوماتیک پدیدار شدند. سپس پایدارسازهای مبتنی بر سرو بدون هر مداخله دستی ایجاد شدند که قادر به پایدارسازی ولتاژ به صورت پیوسته و دائم بودند. در حال حاضر پایدارسازهایی که مبتنی بر کنترل­کننده آی سی / میکرو هستند، همچنین در دسترس هستند که می توانند کارهای اضافه­تری نیز انجام دهند. استابلایزرهای ولتاژی به طور کلی در سه دسته طبقه­بندی می شوند یعنی:

  • نوع رله­ای
  • نوع مبتنی بر سرو
  • نوع استاتیکی

نوع رله ­ای:

در نوع رله­ای ولتاژ بوسیله رله­های کلیدزنی تنظیم می شود. رله­ها برای اتصال ثانویه­ ترانس (ها) جهت ایجاد پیکربندی­های متفاوت استفاده می شوند تا عملکرد باک یا بوست قابل دستیابی باشد.

چطور یک استابلایزر نوع رله­ای کار می کند؟

دید کلی از نوع رله­ای

شکل بالا نمایی از نوع رله­ای را از سمت فوقانی نشان می دهد که شامل یک ترانس با تپ­های مشخص، رله­ها و یک برد مدار الکترونیکی می باشد. برد مداری شامل مدار یکسوساز، تقویت­کننده، واحد میکروکنترلر و اجزای پشتیبانی دیگر می باشد.

برد مداری الکترونیکی مقایسه بین ولتاژ خروجی با ولتاژ مرجع منبع را انجام می دهد. زمانی که یک افزایش یا کاهش را از این مقایسه تشخیص دهد، رله مربوطه را به اتصال تپ­های موردنیاز جهت عملکرد باک یا بوست سوئیچ می کند. استابلایزر نوع رله­ای به طور معمول نوسانات ورودی مثبت یا منفی ۱۵ درصدی را با یک دقت خروجی بین مثبت و منفی ۵ یا مثبت و منفی ۱۰ پایدار می کند.

کاربرد و مزیت نوع رله ­ای:

این نوع از استابلایزر برای وسایل و تجهیزاتی با مقادیر نامی توان پایین در مصارف مسکونی / تجاری / صنعتی استفاده می شود. مزیت­های آنها شامل هزینه کمتر و اندازه جمع و جور آنها می باشد. از طرفی محدودیتهای زیر را دارند:

  • پاسخ آنها در برابر نوسانات ولتاژ در مقایسه با انواع دیگر کمی کند است.
  • دوام کمتری دارند.
  • از قابلیت اطمینان کمتری برخوردارند.
  • قادر به مقاومت در برابر ضربان­های ولتاژ بالا نیستند زیرا حد تحمل نوسان آنها کمتر است.

نوع مبتنی بر سرو:

در این نوع، تنظیم ولتاژ با استفاده از موتور سرو انجام می شود. این وسایل همیشه به صورت سیستم­های حلقه بسته هستند.

چگونگی عملکرد نوع مبتنی بر سرو:

در یک سیستم حلقه بسته، یک فیدبک منفی از خروجی گرفته می شود تا سیستم بتواند اطمینان حاصل کند که خروجی موردنظر حاصل شده است. این مورد با مقایسه سیگنالهای ورودی و خروجی انجام می شود. اگر حالتی پیش آید که خروجی موردنظر بالا یا پایین مقدار مطلوب باشد، سپس یک سیگنال خطا بوسیله تنظیم­کننده منبع ورودی دریافت می شود. بعد از آن تنظیم­کننده مجدداً سیگنالی تولید می کند و آن را به محرک­ها می دهد تا خروجی را به مقدار دقیق برسانند.

به دلیل خاصیت حلقه بسته­بودن، استابلایزرهای ولتاژ مبتنی بر سرو برای وسایل / تجهیزاتی استفاده می شوند که بسیار حساس بوده و احتیاج به منبع توان ورودی دقیق برای انجام عملکردهای خواسته شده دارند.

شکل فوق یک نوع مبتنی بر سرو را نشان می دهد که دارای یک موتور سرو، اتوترانس، ترانس (تپ­دار) باک / بوست، یک موتور، یک برد مدار الکترونیکی و تجهیزات پشتیبانی دیگر است.

مزیت­ها:

  • پاسخ سریع به نوسانات ولتاژی
  • دقت پایدارسازی ولتاژ بالا
  • بسیار قابل اطمینان
  • قابلیت مقاومت در برابر ضربان­های ولتاژ بالا

محدودیت­ها:

  • آنها نیاز به نگهداری دوره­ای دارند.
  • برای خنثی­سازی خطا، موتور سرو باید تراز باشد.

نوع استاتیک:

یکسو­کننده ولتاژ استاتیک همانند نوع مبتنی بر سرو، هیچ قسمت متحرکی ندارد. در واقع از یک مدار مبدل الکترونیک قدرت برای پایدارسازی ولتاژ استفاده می کند. استابلایزرهای ولتاژ استاتیک دارای دقت بسیار بالا و قدرت پایدارسازی در محدود مثبت یا منفی ۱ درصد می باشند.

یک نوع استاتیک شامل ترانس باک / بوست، مبدل توان IGBT ، میکروکنترلر، میکروپروسسور و تجهیزات اساسی دیگر است. نمای داخلی یک نوع استاتیک در شکل زیر نشان داده شده است.

 

چگونگی عملکرد نوع استاتیک:

میکروکنترلر/ میکروپروسسور با استفاده از تکنیک مدولاسیون پهنای پالسی، مبدل توان IGBT را برای تولید سطح ولتاژ مطلوب کنترل می کند. با استفاده از تکنیک فوق، مبدل توان از یک کلید نیمه هادی (مثل ماسفت) برای هدایت ترانس جهت دستیابی به ولتاژ خروجی مطلوب استفاده می کند. این ولتاژ تولیدشده سپس به سمت کلاف اولیه از ترانس باک / بوست اعمال می شود. مبدل توان IGBT همچنین فاز ولتاژ را کنترل می کند، به صورتی که می تواند یک ولتاژ تولید کند که ممکن است هم فاز با فاز منبع ورودی بوده یا ۱۸۰ درجه با آن اختلاف فازی داشته باشد. این موضوع مبدل را قادر می سازد تا کنترل کند که بسته به افزایش یا کاهش ولتاژ، آیا ولتاژ باید اضافه شده یا کم شود.

مزیت­ها:

  • دارای اندازه بسیار جمع و جور است.
  • پاسخ به شدت سریع به نوسان ولتاژ دارد.
  • دارای دقت بسیار بالایی در پایدارسازی ولتاژ است.
  • چون هیچ قسمت متحرکی ندارد، تقریباً به حفاظت احتیاج ندارد.
  • بسیار قابل اطمینان است.
  • بازده آن بسیار بالاست.

تنها عیب آن در این است که نسبت به دو نوع دیگر گران تر می باشد.

خرید و فروش استابلایزر

شما عزیزان می توایند برای کسب اطلاعات راجع به انواع محصولات استبلایزر و همچنین خرید آنلاین استبلایزر به صفحه محصولات فروشگاه رفته و یا با کارشناسان توان تکنو تماس بگیرید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *