Статья знакомит с инновационным и прорывным решением в электроэнергетике – инверторным стабилизатором напряжения. Перечислены преимущества инверторных стабилизаторов, которые позволяют преодолеть недостатки, свойственные стабилизаторам других типов. Охарактеризованы однофазные и трехфазные инверторные стабилизаторы напряжения производства группы компаний «Штиль», входящие в обширную линейку «ИнСтаб».
ООО «Штиль», г. Москва
Еще несколько лет назад компании, выпускающие стабилизаторы, предлагали целый спектр продукции, основанной на различных технологиях и принципах работы: электромеханические, релейные, полупроводниковые и другие виды стабилизаторов. Причем практически все разновидности и исполнения находили своего покупателя. Но время не стоит на месте, и появление инверторной технологии стабилизации позволило предложить современной промышленности и рядовому потребителю те возможности, которых не было раньше. Для того чтобы лучше осознать преимущества новых стабилизаторов напряжения, сравним их с работой стабилизаторов другого типа, причем находящих сегодня самое широкое применение.
Одними из популярнейших в настоящее время являются электронные стабилизаторы на базе силовых ключей, с помощью которых происходит автоматическое переключение между различными сегментами трансформатора. Тем самым подбирается значение напряжения, наиболее близкое к номинальному. Выпускается широкий ряд стабилизаторов с силовыми ключами, причем всех их можно разделить на две группы: релейные и полупроводниковые. Первые отличаются достаточно высоким быстродействием, а кроме того, они проще в производстве и, следовательно, обладают доступной ценой. Одним из недостатков релейных стабилизаторов является ступенчатое (дискретное) регулирование напряжения, то есть регулировка происходит не плавно, а скачками по 5–10 В. Этот недостаток может оказаться критическим для современных электронных устройств, восприимчивых к любым электромагнитным помехам.
Принцип стабилизации напряжения на основе полупроводниковых ключей схож с релейным. Только вместо реле используются симисторы и тиристоры, полупроводниковые приборы, которые позволяют значительно увеличить быстродействие стабилизатора и сделать его работу бесшумной. Но они, как и реле, не способны обеспечить безразрывное электропитание идеальной синусоидальной формы, необходимое для устойчивого функционирования разнообразной электроники. Плюс общим недостатком стабилизаторов на базе силовых ключей является отсутствие возможности корректировать ток нагрузки и фильтровать искажения сети.
Однако в начале XXI века появилось прорывное изобретение: были созданы стабилизаторы инверторного типа, работающие с помощью бестрансформаторного, двойного преобразования энергии. Сетевое переменное напряжение в таких стабилизаторах посредством выпрямителя преобразуется в постоянное и буферизируется (накапливается) в промежуточных емкостях, после чего инвертор производит обратное преобразование, и на вход нагрузки подается стабилизированное переменное напряжение. Этот принцип, позаимствованный у источников бесперебойного питания, был впервые применен в стабилизаторах. Он позволил нейтрализовать все недостатки, свойственные другим стабилизаторам, и обеспечил неслыханные прежде преимущества:
- мгновенную реакцию на изменение входного напряжения – 0 мс;
- идеальную синусоидальную форму выходного сигнала, не зависящую ни от каких сетевых колебаний и помех (благодаря применению технологии двойного преобразования исключается трансляция внешнего возмущающего воздействия на выход устройства);
- коррекцию тока нагрузки;
- широкий диапазон входного напряжения;
- высокую точность стабилизации и непрерывное регулирование выходного напряжения, исключающее ряд неприятных эффектов, связанных с переключением порогов стабилизации в дискретных (электронных) моделях.
Инверторные стабилизаторы обеспечивают полную защиту подключенного оборудования от высоковольтных выбросов и провалов входного напряжения, колебаний частоты, гармонических искажений и электрических помех. К тому же из-за того, что в их конструкции отсутствуют свойственные классическим устройствам компоненты – автотрансформатор и подвижный электромеханический контакт, в их производстве применяется меньше дорогостоящих металлов, что благоприятно сказывается на конечной цене.
Казалось бы, такое изобретение должны были принять с радостью. Однако нельзя сказать, чтобы новшество легко покорило российский рынок. Во многом это связано с тем, что инверторная технология значительно сложнее в разработке и производстве, хотя и дает серьезные преимущества. Вот почему в России к настоящему времени лишь единицы компаний ввели в свои продуктовые линейки инверторные стабилизаторы напряжения. А полноценным ассортиментом однофазных и трехфазных инверторных стабилизаторов, рассчитанным на любые запросы, обладает только группа компаний «Штиль». Именно эта группа, объединяющая несколько передовых научно-производственных предприятий Тулы, несколько лет назад первой в России разработала и запустила в производство инверторные стабилизаторы «ИнСтаб».
Особенности линейки «ИнСтаб»
Главное преимущество инверторных стабилизаторов напряжения «Штиль» – это мгновенное регулирование и преобразование напряжения. Мгновенное в прямом смысле слова: параметр времени реакции на изменение входного напряжения отсутствует. У электромеханических и электронных стабилизаторов, популярных и распространенных сегодня, время регулирования составляет от 0,1 до нескольких секунд, у стабилизаторов устаревшего типа оно еще больше. В течение этих секунд техника может выйти из строя.
Другое принципиальное преимущество инверторных стабилизаторов напряжения – это широкий входной диапазон напряжения: от 90 до 310 В. Однако, какое бы напряжение ни было на входе стабилизатора, на выходе всегда будет 220 В с точностью ±4 В (то есть менее 2 %).
Инверторный стабилизатор «Штиль» имеет еще одно уникальное свойство, недоступное другим стабилизаторам напряжения: он корректирует форму напряжения сети на выходе до идеальной синусоиды, даже если форма напряжения во входной сети существенно искажена. Более того, в отличие от всех существующих типов стабилизаторов, благодаря наличию корректора мощности на входе стабилизатор «ИнСтаб» не вносит искажений в первичную сеть, так как является для нее чисто активной нагрузкой, независимо от того, какая нагрузка подключена на выходе стабилизатора.
Кроме общих преимуществ инверторных стабилизаторов к фирменным отличиям продукции из линейки «ИнСтаб» можно отнести:
- встроенную систему управления на базе высокоскоростного сигнального микропроцессора DSP;
- многоуровневую электронную защиту с функцией автоматического восстановления работы после аварийного отключения вследствие перегрузки, перегрева, короткого замыкания или аварии сети;
- наличие входного и выходного фильтра высоких частот;
- бесперебойное питание нагрузки стабилизированным напряжением заданного уровня до 200 мс после кратковременного обесточивания сети за счет накопленной в конденсаторах энергии;
- высокий КПД: до 97 %;
- низкий уровень шума. Модели мощностью до 1 кВА имеют конвекционное (безвентиляторное) охлаждение, модели мощностью более 1 кВА оснащаются малошумными вентиляторами с интеллектуальной, зависящей от условий эксплуатации регулировкой оборотов.
Линейка «ИнСтаб» включает широкий мощностной ряд однофазных и трехфазных стабилизаторов, а также различные варианты корпусного исполнения. Богатый выбор позволяет подобрать инверторный стабилизатор для любой сферы: стабилизаторы «ИнСтаб» защитят как персональный компьютер в квартире или офисе, так и высокотехнологичное промышленное, медицинское и телекоммуникационное оборудование.
Однофазные инверторные стабилизаторы
Линейка однофазных стабилизаторов напряжения «ИнСтаб» включает модели с выходной мощностью от 350 ВА до 20 кВА в различном конструктивном исполнении: настенном, настенном/настольном, напольном и стоечном.
Рис. 1. Однофазный стабилизатор «ИнСтаб» в настенном/настольном исполнении
Однофазные стабилизаторы мощностью от 350 до 3500 ВА выпускаются на выходное напряжение 220 и 230 В. При этом в моделях мощностью более 3500 ВА выходное напряжение устанавливается пользователем в меню контроллера в диапазоне от 220 до 240 В с шагом 10 В.
Данные модели представлены в трех исполнениях: настенном, настенном/настольном и стоечном. Настенные и настольные модели в основном предназначены для защиты чувствительного электрооборудования в квартирах и частных домах. Стабилизаторы стоечного исполнения имеют корпоративное применение.
Кроме того, выпускаются однофазные инверторные стабилизаторы в стоечном исполнении с возможностью «горячей» замены силовых модулей. В их число входят стабилизаторы мощностью от 500 ВА до 14000 ВА, которые выделены в отдельную серию «ИнСтаб+» для особо ответственных объектов.
Рис. 2. Однофазные стабилизаторы в стоечном исполнении с возможностью «горячей» замены модулей
Но отдельно хотелось бы остановиться на моделях IS350 и IS550. Это стабилизаторы мощностью 350 ВА и 550 ВА соответственно, которые предназначены для защиты газовых котлов, аудио- и видеотехники, ПК и периферийного оборудования, а также других чувствительных к электропитанию электронных устройств небольшой мощности. Они выпускаются в двух вариантах в зависимости от значения выходного напряжения (220 В и 230 В) и имеют электронную аварийную защиту от короткого замыкания, импульсных помех, перегрузки, перегрева и аварии сети.
Данные стабилизаторы выполнены в конструктиве для настенной установки. Они подключаются к сети с помощью кабеля длиной 1,3 м с трехполюсной вилкой. На передней панели расположены евро-розетка с заземлением для подключения нагрузки и четыре светодиодных индикатора, которые позволяют контролировать режим работы стабилизатора. В изделии реализован конвекционный безвентиляторный способ охлаждения. Стабилизаторы IS350 и IS550 не имеют в своей конструкции движущихся элементов и работают абсолютно бесшумно.
Трехфазные стабилизаторы
Трехфазные инверторные стабилизаторы «ИнСтаб» предназначены для защиты от перепадов напряжения:
- электрооборудования частных домов;
- газовых и водонагревательных котлов, циркуляционных насосов;
- IT-оборудования (групп серверов, серверных стоек, компьютерных залов);
- телекоммуникационного и инженерного оборудования (систем связи, электрообеспечения, безопасности и др.);
- промышленного оборудования (станков, конвейеров, систем управления автоматизацией и др.).
Все трехфазные инверторные стабилизаторы при работе равномерно нагружают первичную сеть, независимо от перекоса фаз на выходе. Значение выходного фазного напряжения устанавливается пользователем в меню контроллера в диапазоне от 220 до 240 В с шагом 10 В.
Трехфазные стабилизаторы включают широкий ряд устройств с выходной мощностью от 6 до 20 кВА и в двух исполнениях: стоечном, для установки в 19‑дюймовую стойку или шкаф, и напольном – для вертикального размещения.
Рис. 3. Трехфазные стабилизаторы «ИнСтаб» в стоечном и напольном исполнениях
Все модели изготовлены в полностью металлическом корпусе. На передней панели устройства расположены четыре светодиодных индикатора: «Сеть», «Выход», «Байпас», «Авария». Здесь же находится цифровой ЖК-дисплей для просмотра параметров работы (состояния входной и выходной сети, мощности нагрузки, температуры внутри стабилизатора и др.) и конфигурации, в том числе выбора значения выходного напряжения и режима работы (стандартный, ECO/байпас). Для подключения к сети электропитания и подключения нагрузки используются клеммная колодка и вводной автомат, расположенные на задней панели стабилизатора. Также на задней панели расположены два слота для опциональной установки карт мониторинга.
Охлаждение прибора осуществляется с помощью двух малошумных вентиляторов, оснащенных интеллектуальной системой регулировки скорости вращения. Предусмотрена электронная аварийная защита от короткого замыкания, импульсных помех, перегрузки, перегрева и аварии сети.
Для удаленного контроля состояния основных параметров стабилизатора, а также для удаленной или локальной настройки предлагается набор карт мониторинга (опция): IC-RS‑232 / Dry Сontacts, IC-SNMP / Web и IC–Modbus / Dry Contacts. Они обеспечивают дистанционную передачу данных по протоколам: Megatec, Modbus, SNMP, SMTP, проприетарному протоколу «Штиль» и др. Карты мониторинга снабжены следующими интерфейсами: RS‑232, USB, Ethernet (протокол SNMP и др.), RS‑485 (протоколы Modbus RTU / ASCII), а также программируемыми «сухими» контактами (3 или 8 шт.).
Карты мониторинга инсталлируются во внутренний слот стабилизаторов, после чего с помощью ПО Shtyl Device Manager выполняется настройка сетевых параметров карт, а также настройка и контроль состояния самого стабилизатора. Shtyl Device Manager – бесплатная программа, которую можно скачать на сайте компании в разделе «Документация и ПО».
Заключение
Преимущества инверторных стабилизаторов достигаются благодаря применению уникального инновационного двойного преобразования энергии. Этот метод делает инверторные стабилизаторы «Штиль» самым эффективным и прогрессивным на сегодня решением, которое российским потребителям еще предстоит оценить. Выбирая стабилизатор «Штиль» серии «ИнСтаб», вы получаете надежное и эффективное решение российского производства с наилучшим соотношением цены и качества, оперативную сервисную поддержку и двухлетнюю гарантию.
Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 5(77)_2018
ООО «Штиль», г. Москва,
тел.: 8 (800) 200‑3482,
e‑mail: office@shtyl-msk.ru,
сайт: стаб.рф
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")