Іголкін Сергій: “Балансир для акумуляторних батарей із захистом струму. Частина перша”

Навіщо потрібен балансир?

Балансування елементів акумулятора використовується при послідовному включенні акумуляторів для набору потрібної напруги. З різних причин (розкид параметрів при виробництві, нерівномірне нагрівання при експлуатації тощо) елементи в наборі не можуть бути ідеально однаковими, і, як правило, відрізняються за ємністю, нехай навіть на невеликий відсоток. Але при постійних циклах заряду-розряду, через перерозряд при віддачі струму, і/або перезаряд окремих елементів при зарядці, у яких ємність відрізняється в меншу сторону (деградували) – їх деградація наростає, так як кожен перерозряд або перезаряд негативно впливає на їхню працездатність. Згодом це призводить до неможливості отримувати від всієї батареї акумуляторів повну ємність, і далі – до повної відмови в роботі, іноді лише через один елемент.

 

Паралельне включення – ідеальне балансування

Якщо елементи включені паралельно (в такому випадку напруга у будь-який момент заряду-розряду буде однаковою, й у загальному випадку — ступінь заряду/розряду кожного елемента теж майже однакова). Це не обов’язково буде так у момент пропускання великих струмів при пікових навантаженнях, наприклад – так як може бути і неузгодженість з внутрішній опір елементів, але в паузах між піковим споживанням все одно відбудеться перетікання заряду від більш заряджених до менш заряджених елементів, і їх вирівнювання. Тобто, якщо навіть з’єднані два акумулятори з різною ємністю, але одного типу, наприклад 5А*год і 10А*год, то при розрядці їх на навантаження повного розряду вони досягнуть одночасно, з поправкою на різницю внутрішніх опорів і величини розрядного струму. У будь-якому випадку, при такому з’єднанні не спостерігається прогресуюча деградація одного з елементів через його перезаряд або перерозряд щодо інших елементів в батареї акумуляторів.

Випадок паралельного з’єднання наведений як ідеальний, але рідко використовуваний – тому що напруга окремих елементів дуже низька, нижче 4В і використовувати її безпосередньо в більшості випадків незручно. Але наведено цей випадок для розуміння того, чого прагнуть при створенні балансувань для акумуляторних батарей з послідовним включенням елементів: кожен елемент батареї повинен почуватися так, ніби він паралельно включений з кожним з інших елементів батареї. Тоді вони будуть віддавати один і той же відсоток заряду, або приймати той самий відсоток заряду від ємності будь-якого з них, тобто одночасно і однаково заряджатися і розряджатися навіть при суттєво різних ємностях кожного елемента (а в ідеалі – навіть за відсутності одного або кількох елементів у батареї, що дуже точно відповідало б паралельному включенню, при якому через видалення одного або кількох елементів тільки зменшується загальна ємність всієї батареї, не змінюючи працездатності).

Балансування при послідовному включенні

При послідовному включенні, як сказано вище, необхідні спеціальні рішення, додаткові схеми підтримки всіх елементів батареї або хоча б без деградації, або збалансованими завжди (при зарядці і при роботі у всіх режимах), або компромісні рішення між цими. На практиці ідеальні балансири використовуються не так часто, або через дорожнечу “ідеальних” рішень, або через вагогабаритні обмеження, наприклад. Тому намагаються вирішувати проблему хоч би частково.

Пасивні балансири

Найдешевшим рішенням вважаються “пасивні” балансири, в яких створюється “обхідний” шлях струму при зарядці батареї для тих акумуляторів, що вже повністю зарядилися. Для цього контролюється напруга на кожному елементі і коли досягається напруга повного заряду – паралельно підключається шунт, або резисторний, або напівпровідниковий (є багато простих і недорогих рішень). При розряді, тобто роботі на навантаження – це не працює, але є рішення з контролем різниці напруги на сусідніх елементах в батареї з підключенням шунта (у цьому випадку – швидше, розрядного резистора) до того акумулятора, на якому напруга стала більшою в процесі розряду, ніж на сусідньому, щоб відібрати від нього “зайву” (насправді зовсім не зайву) ємність. Недоліків багато, наприклад, що доводиться обмежувати потужність резисторів, щоб уникнути перегріву, і все одно це “гаряче” рішення, не балансується значна різниця струмів, якщо це навіть необхідно, і тому повний баланс (який все ж таки досягнемо в цих простих пристроях) досягається іноді кілька годин (днів), в паузі в роботі, тому що струми “перетікання” з одного елемента в інший невеликі. І, звичайно, отримувати загальну ємність батареї як у найслабшого елемента – теж не добре.

Активні балансири

Активні балансири не розсіюють зайвої потужності марно, втрати при “перетіканні” переважно визначаються лише ККД самих акумуляторів – тобто, скільки втрачаємо енергії при заряді-розряді акумулятора. На щастя, ККД акумулятора в 80% характерно для не найкращих свинцевих акумуляторів в не найкращих режимах заряду-розряду, а у літієвих взагалі досягає 96%, що набагато краще. У середині розрядного (зарядного) циклу ККД акумуляторів вище, і це основний режим, в якому працює балансир.

Активні балансири теж бувають такими, що працюють тільки при зарядці акумуляторів (у цьому випадку “розумна зарядка”, наприклад, просто перекомутує акумулятори, що вже зарядилися, так що вимикає їх із ланцюга заряду).

Повне рішення – це балансир, що працює безперервно і при зарядці і при роботі на розряд, таким чином, що струму, що балансує, вистачає у всьому діапазоні можливих струмів заряду і розряду. Невеликим компромісом може бути запас струму балансування при номінальному споживанні, і недолік балансування на коротких пікових навантаженнях – тоді більшу частину часу, працюючи на номінальному струмі і маючи запас струму балансування, балансир буде швидко прямо при роботі підтримувати однакову напругу між усіма елементами батареї. Найкомпромісніше, найдорожче рішення — коли балансування відбувається у перервах у роботі акумулятора, при простої (якщо режим використання це дозволяє).

Якщо ж хочеться мати такий балансир, що повністю відповідає поведінці батареї при паралельному включенні – дозволяє працювати в умовах, коли один (або декількох) неробочих елементів батареї акумуляторів, дає струм балансування більше, ніж струм навантаження (і струм зарядки), а значить, дозволить працювати при меншому числі елементів у батареї, ніж необхідно для отримання номінальної напруги живлення, будучи по суті ще й бустером – то вже вигідніше бустер і застосовувати, вийде навіть менше за витратами.

Види активних балансувань

Активні балансири можна розділити на великі групи — індуктивні і ємнісні.

Індуктивні балансири

Індуктивні містять підсилювач розбалансу, ШІМ-модулятор, вихідну стійку ключів та індуктивність (дросель-реактор). По черзі перемикаючи індуктивність від одного акумулятора до іншого, вона накопичує струм від того елемента, де напруга вища, і віддає після перемикання тому, на якому напруга нижче. Цей процес триває, доки напруги на елементах не вирівняються, після чого процес зупиниться до появи розбалансу знову (рис. 1).

Рис. 1. Ємнісні балансири

Ємнісні балансири влаштовані ще простіше – конденсатор по черзі підключається то до першого елемента пари, то до другого, і якщо на одному елементі напруга більша ніж на другому – то підключаючись до першого елемента конденсатор заряджається до його напруги, а переключившись на другий елемент – віддає йому частину заряду, тому що у того напруга нижча, ніж накопичена конденсатором. Таким чином, по черзі безперервно перемикаючись між елементами конденсатор вирівнюватиме напругу на них, так як завжди буде заряджатися від зарядженого елемента і віддавати заряд менш розрядженому.

Рис. 2

Це дуже популярна схема активного балансиру, її ще називають “балансир з конденсатором, що літає”, що відображає суть її роботи. Має кілька недоліків. Щоправда, якщо від схеми отримують потрібний результат — недоліки прийнято називати “особливостями функціонування”, проте розглянемо їх і спробуємо прибрати “неприємні” особливості.

Перша особливість — до роботи схеми балансира потрібно, щоб при розбалансі елементів в одиниці-десятки мілівольт балансир створював значний струм балансування, аби якнайточніше і швидше усувати розбаланс, швидко поповнюючи заряд елемента з меншою ємністю, вирівнюючи напруги на елементах пари. І для цього використовуються ємності великого номіналу з низьким ESR, зазвичай полімерні електролітичні, наприклад, 2200 мкФ 6,3В, паралельно 3-4 для зниження ємнісного опору на частоті комутації. Це збільшує габарити, вагу та ціну пристрою, але необхідно для досягнення значного струму балансування при малих значеннях напруги розбалансу, близько десятків мілівольт.

При надто великій напрузі розбалансу (один елемент заряджений, другий повністю розряджений) – струм розбалансу може стати занадто великим, конденсаторна схема вимагатиме відключення, обмежувати струм балансування складно. Насправді це рідко створює проблеми, але пам’ятати таку можливість потрібно.

Резонансний активний ємнісний балансир.

Тим часом вирішити відразу обидві проблеми можна, додавши лише невеликий резонансний дросель послідовно з конденсатором. Якщо частота налаштування послідовного резонансного контуру з конденсатора і цього дроселя збігається з частотою комутації ключів – то ємнісний опір конденсатора буде компенсований, і при налаштуванні на резонанс – можна враховувати тільки ESR (плюс опір дроселя постійного струму, він незначний).

Тепер можна зменшити ємність конденсатора, не втрачаючи, а навіть збільшивши струм балансування при тій самій напрузі розбалансу. Наприклад, обравши конденсатор у 66 разів менше, тобто 100мкФ, ми при індуктивності всього лише 400 наноГенрі отримаємо струм балансування майже вдвічі вище при тій же напрузі розбалансу, ніж з конденсатором 6600 мкФ у попередньому прикладі (рис. 3).

Рис. 3

Але це ще не все. Тепер навіть при невеликому розбалансі елементів батареї на конденсаторі змінна напруга набагато більша через резонанс. І якщо додати лише один діод, через який при певній напрузі струм надходитиме в один з акумуляторів – то створені цим діодом втрати енергії в контурі не дадуть “розкачати” його більш ніж задає діод, тобто завдяки цьому і струм через конденсатор буде обмежений, раз обмежена змінна напруга на ньому – див. рис 4.

Рис 4. Опис схеми резонансного балансу.

На схемі за рис. 4 B1 та B2 — елементи акумулятора, що підлягають балансуванню. Ключі MOSFET K1-K4, розбиті на комплементарні пари з p- і n-каналами, включені за схемою зі джерелом повторювача, таким чином наскрізні струми через стійку K1K2 або K3K4 виключені при будь-якій напрузі на затворах, і управління затворами здійснюється спільно (затвори об’єднані). Оскільки стійки K1K2 і K3K4 зміщені по постійному напрузі на напругу одного елемента, сигнал керування на затвори подається через ємності C1 і C3, а резистори R1-R4 задають початкову напругу на затворах. Послідовний резонансний контур утворюють ємність C2 та дросель L1. При частоті комутації лише 25 кГц — ємність можна використовувати, наприклад, 8 мкФ і дросель індуктивністю 5,1 мкГн. При цьому максимальний струм балансування, який буде обмежений за допомогою діода D1 – на звичайних літієвих акумуляторах з низьким внутрішнім опором рівнем приблизно 2А, починаючи зі 100 мВ розбалансу елементів до 500 мВ розбалансу і більше. При різниці напруги елементів 20 мВ струм балансування може досягати 400 мА, при низькому внутрішньому опорі елементів батареї (2-3 мОм). Можна збільшити струм обмеження, використовуючи ключі з відповідним допустимим струмом і збільшуючи величину конденсатора C2 і зменшуючи в тій самій пропорції дросель L1.

Ще одна особливість цієї схеми – при роботі на частоті резонансу комутація відбувається при нульовому струмі та нульовій напрузі на ключах, тобто динамічні втрати зводяться до мінімуму. Правда, користуватися цим для збільшення частоти комутації слід помірно, тому що вже зростатимуть втрати на перемикання через перезаряд ключів.

Головна ж перевага — можна застосовувати як конденсатор C2 MLCC керамічні конденсатори, що різко зменшує габарити та вагу виробу.

Стабілізатор Quant та генератор

Стабілізатор Quant і резервне живлення. Блок інтеграції з генератором

Вступ

Резервне живлення є важливою частиною сучасного автономного або напівавтономного житла або виробничої будівлі. З тих чи інших причин електроживлення може бути відключено: планові або позапланові ремонтні роботи, аварія на лінії і т.д. Найчастіше відключення електроживлення незаплановане і діяльність в будівлі завмирає без цього життєво важливого ресурсу. Саме в таких ситуаціях на допомогу приходить резервне живлення, яке забезпечує автономність роботи на тривалий час. З усіх автономних джерел електроенергії найбільш доступний за поширеністю – бензиновий генератор. Паливо легко дістати і запасти в великих кількостях, що дозволяє забезпечити довгострокову автономну роботу на період відсутності електрики.

Однак поряд з резервним джерелом, для живлення від основної лінії, на сучасних об’єктах і в сучасних будинках присутній і інший не менш важливий елемент – стабілізатор напруги. Оскільки якість електромереж часто незадовільна, а проблеми в мережі у вигляді викидів і стрибків напруги можуть призвести до пошкодження електроприладів, стабілізатор напруги – необхідність. Якісний стабілізатор напруги забезпечить не тільки стабілізацію напруги, але і захист від комутаційних перевантажень, стрибків і інших неприємностей з мережі.

Таким чином, маючи і стабілізатор напруги, і резервне джерело живлення, можна забезпечити себе електроживленням 24/7 незалежно від ситуації. Однак це – не зовсім так, оскільки стабілізатор і генератор мають особливості, які не дозволяють працювати їм разом. Саме цей аспект буде описаний в цій статті – інтеграція стабілізатора напруги з генератором.

Корінь проблеми

Для того, щоб зрозуміти, чому саме генератор не працює безпосередньо зі стабілізатором, слід звернутися до принципів функціонування генератора, і сучасного стабілізатора напруги.

Почнемо з генератора. Як відомо, бензиновий генератор має два ключових вузла:

  • Двигун внутрішнього згоряння, він же – ДВЗ, який спалює паливо, розвиваючи необхідні обороти для генерації електроенергії.
  • Сам генератор, який представляє з себе ротор – найчастіше з магнітами на ньому, і статор, який представляє з себе обмотки з мідного дроту.

Принцип роботи бензинового генератора полягає в обертанні двигуном вала, на якому закріплений ротор генератора з магнітами. Коли магніти ротора проходять поруч з обмотками статора, в них генерується електричний струм, який, через спеціальну схему перетворюється в необхідну змінну напругу 220 вольт та частоту 50 герц.

Чим сильніше буде навантажений генератор, тим більше зусилля потрібно, щоб провернути ротор. Таким чином, максимальна потужність генератора буде залежати від того, наскільки великий струм може пропустити обмотка і наскільки потужний ДВЗ задіяний для обертання ротора.

Якщо генератор буде перевантажений і буде неспроможний обертати мотор, є кілька варіантів розвитку подій:

  • При одноразовому перевантаженні, генератор просто вимкнеться. Двигун не спроможний провернути вал з ротором і зупиниться, збивши свій цикл роботи і припинивши роботу.
  • При багаторазовому перевантаженні може пошкодитися двигун, який постійно зупиняється. Це створює навантаження на частини двигуна, що призводить до їх прискореного зносу, і в підсумку до пошкодження і, в довгостроковій перспективі, до заклинювання.
  • При багаторазовому перевантаженні, також створюється навантаження і на генеруючу частину – статор може згоріти або схема обв’язки генератора – пошкодитися.

Таким чином, перевантаження для генератора означає потенційну несправність або повний вихід з ладу.

Розглянемо принципи роботи стабілізатора, який має прямого відношення до проблеми. Сучасний стабілізатор напруги, такий як Quant, здатний забезпечувати короткочасне дворазове перевантаження по струму, таким чином він дозволяє запускати навантаження, яке в момент старту створює КЗ на лінії: мотори, компресори, насоси. Цього запасу по перевантаженню вистачає, щоб запустити, наприклад, водяний насос в колодязі або потужний верстат. Таким чином, на вході стабілізатора напруги необхідно мати можливість спожити струм, що перевищує номінальний.

У разі споживання від основної лінії живлення, навіть при перевищенні номінального струму і пропускної здатності лінії, максимум, що загрожує споживачеві – відключення по нижньому порогу напруги. У більшості випадків, стабілізатор лише короткочасно просаджує вхідну напругу і забезпечить навантаження необхідним пусковим струмом. Зовсім по іншому йдуть справи при роботі від генератора.

Оскільки бензиновий генератор – це система, в якій двигун безпосередньо пов’язаний з генератором, як тільки стабілізатор споживає струм, що перевищує номінальний струм генератора, відбудеться зупинка двигуна. З огляду на те, що стабілізатор споживає цей струм різко, а не поступово – це також призведе до різкого удару по рухомих частин ДВЗ. Таким чином, поки стабілізатор буде намагатися підтримувати 220В на виході, двигун буде працювати стрибкоподібно, оскільки в різні моменти стабілізатора потрібна різна кількість струму, а якщо стабілізатор увійде в перевантаження – то двигун буде різко зупинений.

Крім того, таке стрибкоподібне споживання струму призводить до небезпечних режимів роботи генератора, як тільки стабілізатор почне просаджувати вхідну напругу з метою взяти необхідний струм, генератору буде все складніше підтримувати частоту і напругу, що також створює перевантаження в генераторі.

Все це може призвести до пошкодження або генератора, або стабілізатора напруги. Однак дану проблему можна вирішити за рахунок особливої ​​комутації стабілізатора і резервного живлення.

Принцип вирішення проблеми

Стабілізатор напруги і генератор не сумісні в одній лінії. Рішенням даної проблеми є виключення стабілізатора з ланцюга живлення навантаження, коли включається генератор і включенням його назад, коли генератор вимкнений. Найпростішим виконанням даного рішення буде наявність трьох автоматичних вимикачів, два з яких пов’язані і вимикають стабілізатор напруги з ланцюга, а один замикає лінію в обхід. Однак подібне рішення має один важливий недолік – людський фактор. Варто забути перемкнути кілька рубильників в потрібне положення і стабілізатор і / або генератор може бути пошкоджений. Крім того, таке рішення може бути застосовано тільки при ручному виконанні комутації блоку генератора. Якщо запуском генератора керує автоматичне введення резерву, він же АВР, то в такому випадку ручне виконання не підходить, оскільки АВР запустить генератор раніше, ніж людина встигне переключити рубильники.

Таким чином доцільніше використовувати автоматичне виконання принципу створення обхідної лінії у вигляді блоку інтеграції з генератором.

Блок інтеграції з генератором

Основні складові блоку інтеграції – це магнітні контактори, які, при правильній комутації, будуть відключатися і включатися в потрібному порядку, пускаючи живильну лінію або через стабілізатор – якщо генератор вимкнений, або в обхід стабілізатора – якщо генератор запущений. Існує два види блоку інтеграції з генератором: ручний і автоматичний, для роботи з АВР.

Ручна версія блоку інтеграції з генератором оснащена пакетним рубильником, який дозволяє вручну вибрати джерело живлення: основну лінію або ж генератор. Незалежно від вибору користувача, ручний блок інтеграції включить обхідну лінію, якщо на лінії генератора з’являється напруга, захищаючи стабілізатор і генератор від поломки. Як введення у нього є чотири дроти – фаза і нуль для основної лінії живлення, а також фаза і нуль для генератора. Крім того, такий блок одночасно замінює і точку комутації, в яку зводяться генератор і основна лінія.

Автоматична версія блоку інтеграції з генератором передбачає роботу з АВР. Як введення у неї всього два дроти – фаза і нуль для введення живлення після АВР. Замість другої пари вступних проводів у автоматичній версії присутні два сигнальні проводи. Один сигнальний провід чіпляється на фазу від генератора, а другий сигнальний провід чіпляється на фазу вступної лінії. Як тільки АВР запустить генератор, автоматичний блок інтеграції переведе живлення в обхідний режим, а як тільки АВР зупинить генератор і перейде на основне джерело живлення – блок інтеграції також поверне стабілізатор в ланцюг.

Таким чином, блок інтеграції забезпечує гарантоване безпечне підключення стабілізатора і після генератора, що вбереже і стабілізатор, і генератор від пошкодження.

Резюме

Блок інтеграції з генератором дозволяє безпечно поєднати між собою бензиновий генератор і стабілізатор напруги. Це особливо актуально, якщо генератор і АВР вже встановлені і стабілізатор необхідно правильно підключити після АВР. Крім того, блок інтеграції ручної версії забезпечує безпечну точку комутації для стабілізатора в поєднанні з генератором, якщо автоматичне введення резерву не планується і все одно необхідно рубильник для вибору джерела живлення. Таким чином забезпечується безпечна схема, в якій одночасне включення стабілізатора і генератора в живильну ланцюг неможливо.

Сергій Іголкін. Екологічне енергоспоживання або «проблеми останньої милі»

Електрик не відповів мені, хитаючи головою…

Передмова

Електрика може все: нею освітлюють, опалюють, качають і гріють воду, косять і орять, їздять і готують, розважаються, навчаються, тренуються, проте її потрібно все більше і більше, про що говорять зростаючі ціни на електроенергію та зростаючі проблеми споживання. Основним постачальником електрики, найвигіднішим і найстабільнішим джерелом є єдина енергомережа, куди подають енергію електростанції, і після цього вона розходиться по всій країні. Найслабшим місцем у цій системі є «остання миля». Електростанція та її споживач можуть перебувати за сотні кілометрів один від одного, але основну частину шляху електроенергія проходить по високовольтних лініях електропередач, а при збільшенні напруги втрати в лінії, при тому ж перерізі проводу і тієї ж потужності, падають в рази.

Але перед подачею напруги споживачеві вона знижується зазвичай до 0,4 кВ (три фази по 220/230В щодо нуля) — і після цього від трансформаторної підстанції (ТПП) роздається низьковольтними лініями споживачам — це і є «остання миля». Що ж відбувається на останній милі? Типова ситуація, коли вздовж вулиці тягнеться «повітряна лінія» до кілометра, а іноді й більше, яка провисла й окислена від часу, зі скручуваннями в різних місцях від різних причин, і десятки будинків, які її використовують. На ТПП вже за замовчуванням перемикають відводи так, щоб вихідна напруга стала на рівні 260В (більше не виходить зазвичай), щоб у кінці лінії споживачі в піковий час, коли в усіх велике споживання — отримували хоч щось схоже на 220В.

Суть проблеми: ампери, кіловати, кіловат-години. «Позитивний випадок»

Скільки потрібно електроенергії середньому споживачеві? Кількість електроенергії вимірюють у кіловат*годинах, і для однієї квартири чи будинку це може за місяць становити від 200 до 1500 квт*год. І навіть більше, якщо використовують електроопалення у великому будинку. Скільки споживає кожен конкретно – він може побачити за показаннями свого електролічильника. Візьмемо конкретний приклад із значним споживанням — вулиця з приватною забудовою, де електропостачання заведено «з нуля», тобто лінія не зношена і розраховувалася під потреби споживачів заздалегідь. Це найкращий можливий випадок. Вихідні дані: вулиця довжиною 500 м, ТПП (трансформаторна підстанція) потужністю 63 кВт, 30 споживачів, кожен із середнім споживанням до 1500 кВт*год на місяць (режим «ні в чому собі не відмовляючи», на відміну від «економного») – проживання постійне. Лінію по вулиці проводили із запасом, взяли перетин алюмінію 35 мм. кв., для майбутнього збільшення потужності ТПП до 100 кВт. Таким чином, по кожній фазі можна споживати від нинішньої ТПП струм порядку 100А, а кабель може пропускати до 170 А із запасом. Поки що цей запас більш ніж півторакратний — використовується для меншої просадки напруги в лінії.

Дуже непоганий варіант на сьогодні. Чи вистачить усім? За місяць ТПП може віддати 63 * 720 = 45000 квт * год, по 1400 квт * год на кожного споживача, з урахуванням втрат у лінії. Досить із запасом. Проблема лише в тому, що трапляються піки споживання. Розглянемо, наприклад, ранок: готують сніданок, збираючись працювати. Візьмемо навіть індукційні плити, а електрочайники в усіх споживачів — по 10А на споживача, по 2,2 кВт кожному – ТПП не перевантажено. Еквівалентна схема виглядатиме приблизно так:

Резистори 22 Ома тут зображують споживачів (електрочайники), резистори 50 мОм – ділянки лінії між споживачами, зліва – трифазне введення (ТПП) у вигляді трьох джерел синусоїдальної напруги, праворуч – вольтметри заміряють напругу останніх споживачів в лінії (на першому малюнку вони зліва). Останньому споживачеві дістанеться напруга лише 195В, що вже за межами допуску (198В при номінальному 220В або 207В при номінальному 230В). Отже — «хороший» варіант виявився зовсім не таким вже й добрим, при одночасному (не максимальному для кожного користувача) споживанні. Хоча «в середньому по лікарні» — все чудово, якщо дивитися за споживанням за місяць. Якби відразу провели лінію дротом у розрахунку на 100 А (за потужністю наявної ТПП) — було б гірше, крайні в лінії споживачі мали б у цьому режимі всього 175 В, а це вже неприємно (наприклад, опалювальний газовий котел вже не працює зазвичай). Звичайно, перший же висновок, що спадає на думку — купити хороший стабілізатор у будинок. І так, це допоможе. Але лише доти, доки пікове споживання не змусить спрацювати захист у ТПП. На практиці не завжди так страшно, і чайники строго одночасно не включаються, тому що закипають хвилини за дві, і навіть електроплити – але таке можливо і часто буває.

А тепер «Поганий випадок»

Оскільки наше головне завдання – вирішувати проблеми з якістю електроенергії у кінцевого споживача, нам трапляються різні випадки. Звичайно, вищенаведений випадок недарма віднесений до категорії «хороших», на загальному фоні реально непогано виглядає. Лінії бувають до кілометра завдовжки, і перетин дроту в них 16 квадратів не рідкість. Старі лінії, які не розраховані на сучасне споживання в епоху тотальної економії електроенергії (вибачте мимовільний сарказм). А якщо лінії старі — є втрати і на скрутках, і на окислених з’єднаннях і за рахунок зношування (бачили, як легко ламається алюміній через 20-30 років навіть у кімнатній проводці?).

Тому в таких лініях «крайній» споживач навіть може не закип’ятити електрочайник (випадок крайній, але кілька таких було за останні два роки) — включення чайника просаджує лінію до 130-140 В. Якщо ж і сусіди щось увімкнуть — все, кінець. Що роблять у таких випадках енергетики, якщо немає можливості замінити лінію? Просто дають дозвіл на підключення, наприклад, 3*5А. Майже як за старих добрих часів, коли в квартирі стояла «пробка» на 6А і «всім вистачало». Навантажиш більше – відключиться сам лічильник. Як користуватися цим? Так, власне, майже ніяк!

Погано? Однозначно! Енергетики не мають рації? А давайте перевіримо. Припустимо, що при споживанні 3*5А мережа просідає не більше норми (не нижче 200В хоча б). Скільки тоді можна за місяць? 3*5А*200В*720год=2160 кВт*год. Що ж виходить? Є енергія. Не всякий будинок за місяць потребує стільки — це вже для невеликого виробництва вистачить. Але як цим скористатися? Про це нижче.

Електроенергія в країні: нестача чи надлишок?

Проблема енергетиків – надлишок електроенергії. Звучить дивно, але в нічний час це актуально. Якщо неабияка складова потужності, що генерується, поставляється від атомних електростанцій — це серйозна проблема, і взагалі набагато спокійніше видавати енергію рівно і безперервно. Можна було б сказати, що проблемою є слабкі, старі та зношені лінії передач на «останній милі», тобто лінії 0,4 кВ, від ТПП до споживача — але й це не зовсім так, як показує «поганий» приклад вище. Основна проблема — це не брак самої електроенергії і навіть не брак пропускних можливостей ліній електропередач на останній милі, а нерівномірне споживання окремо взятого користувача. Через нього ми бачимо «нестачу» електроенергії, якої насправді вистачає, через нього ж губляться коштовні кіловати, які даремно витрачаються на нагрівання проводів – втрати в лінії електропередач пропорційні квадрату споживаного струму. Розглянемо як це можна виправити і що вже робиться для цього.

Вирішення проблем з якістю та «нестачею» електроенергії

Проблеми з якістю електроенергії у кінцевого споживача, коли потрібно вирішити питання з відхиленнями напруги від номіналу, або зі стрибками цієї напруги за наявності на лінії потужних споживачів, що можуть раптово навантажити або зняти навантаження з лінії, викликаючи коливання традиційно вирішуються стабілізаторами напруги. У них своя історія, і коли загалом навіть на піках споживання лінія хоч би може віддати потрібну потужність, вони справляються. Сучасні стабілізатори, інверторні – можуть видати практично ідеальну якість електроживлення для споживача навіть при провалах вхідної напруги в лінії до 90В і нижче / при її підвищенні до 350В і вище – завжди буде номінальною 220 або 230В для живлення обладнання споживача.

Але в цій статті ми розглядаємо варіант, коли пікової потужності з лінії вже не вистачає, але хоча б вистачає кількості енергії в середньому за день/місяць/рік. Далі про вирішення саме цієї проблеми, «крайнього випадку», що не підійде? Ми розглядаємо як переважний варіант живлення саме “слабку лінію”. Тобто, йдеться не про зникнення живлення повністю (обрив лінії, аварії тощо) — а про те, що не вистачає саме потужності лінії на момент пікового споживання. Тому не знадобляться електрогенератори (проблеми, по суті, постійні, не тримати ж генератор постійно в роботі, їх запускають коли взагалі немає напруги в лінії), не знадобляться або, точніше, допоможуть сонячні батареї (будуть проблеми в зимовий період, коли генерується дуже мало потужності, 5-10% від літнього вироблення) — хоча за відповідного розрахунку і їх можна розглядати як серйозну допомогу, здебільшого — щодо економічної складової.

Що можна використовувати: джерело безперебійного живлення. Відомий і вже досить популярний спосіб, що вимагає наступного кроку у розробці та впровадженні, з урахуванням накопиченого досвіду у їх розробці та виробництві. Поки що їх найчастіше використовують як і генератори (газові, бензинові та дизелі) — для забезпечення живлення при зникненні напруги в електромережі (у лінії). При цьому потужність такого ДБЖ вибирається щодо невеликої (з економії найчастіше), саме як резервне харчування для найнеобхідніших потреб. Відомий і вже досить популярний спосіб, що вимагає наступного кроку у розробці та впровадженні, з урахуванням накопиченого досвіду у їх розробці та виробництві. Поки що їх найчастіше використовують як і генератори (газові, бензинові та дизелі) — для забезпечення живлення при зникненні напруги в електромережі (у лінії). При цьому потужність такого ДБЖ вибирається як резервне живлення для найнеобхідніших потреб. Відомий і вже досить популярний спосіб, що вимагає наступного кроку у розробці та впровадженні, з урахуванням накопиченого досвіду у їх розробці та виробництві. Поки що їх найчастіше використовують як і генератори (газові, бензинові та дизельні) — для забезпечення живлення при зникненні напруги в електромережі (у лінії). При цьому потужність такого ДБЖ вибирається щодо невеликої (з економії найчастіше), саме як резервне харчування для найнеобхідніших потреб.

Для цього до їх виходу підключають лише потрібні споживачі в будинку/квартирі/офісі/виробництві — освітлення, комп’ютери, холодильники, котли опалення. А потужні споживачі заради економії акумуляторних батарей — кондиціонери, пральні машини тощо — на цей час відключаються. В розглянутих випадках, коли сама лінія електроживлення великої потужності не може видати потрібної потужності — споживач завжди перебуває в ситуації як на резервному живленні, тобто з дискомфортом. І йому потрібне інше рішення — по суті зворотний підхід. Необхідно постійно заряджати акумулятори від цієї слабкої мережі, готуючись до пікового споживання та віддавати значно (у рази) більшу потужність у разі виникнення такої потреби користувача. Адже основна мета – забезпечення електроенергією будинок із споживанням 11-14 кВт (на невеликий час, на піках споживання) коли мережа не може віддати більш ніж 3 кВт (згадане вище підключення 3 * 5А), та ще маючи трифазне підключення, 3 * 1кВт, таке, що і не всякий електроприлад можна включити на будь-яку фазу. Звичайно, акумулятори повинні запасати енергії не менше, ніж потрібно щоб пройти пік споживання, і встигати підзарядитися в проміжках часу, коли мережа доступна.

Отже, сенс у зміні концепції, підходу до електропостачання, а не в радикальних технологічних проривах. Хоча, коли Тесла випустила свій Power Wall, який саме для цієї концепції і був створений, це виглядало як технологічний прорив, тому що акумулятори в цьому виробі літієві, як в електромобілях, і виріб вийшов компактним, відносно невеликої ваги, зручним в установці, що звісно позитивно, але це не є основним його призначенням, а основні – все ж таки забезпечення можливості для користувача комфортно споживати великі пікові потужності за наявної слабкої лінії у споживача, слабкого підключення. Тим не менш, для багатоквартирних будинків ця перевага є вирішальною і компенсує вищу ціну літієвих батарей. Там, де немає обмеження за габаритами – можуть бути застосовані свинцеві тягові, дешевші акумулятори,

Зауважимо, що при реалізації цієї концепції вирішується відразу і питання перебоїв у подачі електроенергії, хоча при тривалих перебоях (якщо вони є) наявність генератора може виявитися необхідним, але це знову ж таки буде відносно малопотужний і недорогий генератор, тобто споживач буде навіть при пропаданні напруги в мережі у звичайному режимі споживання, а не в резервному, коли йому потрібно «заощаджувати по максимуму, не прати і не готувати». Сонячна генерація навіть при різкому падінні віддачі в зимовий час може додати вигоди.

Практичне вирішення проблеми пікового споживання

Крок перший – 3 фази в одну. Я представляю колектив розробників фірми QUANT і ми почали вирішувати цю проблему зі створення чергового покоління інверторних стабілізаторів QUANT (робоча назва QUANT ABC), які будуть здатні зібрати три слабкі фази в одну, тобто якщо споживач підключений на 3 фази з дозволеним струмом по кожній 5А – такий стабілізатор на виході забезпечить одну фазу з граничним струмом 15А при номінальній вхідній напрузі. Зрозуміло, 3*5А це майже гранично «поганий» випадок (хоч реально зустрічається), і можливі гуманніші варіанти, коли об’єднання 3 в 1 вирішить практично всі проблеми (і ще одну економічну — замість трьох стабілізаторів по кожній фазі можна буде встановити один). Включаючи можливий обрив однієї з фаз з деяким зниженням потужності на виході, але без припинення подачі електроенергії. Але це не все – це лише короткий опис базового блоку, а є ще додаткові опції. Родзинка цього базового блоку – відкрита шина постійної напруги 400В, та опціональні додаткові блоки, що реалізують усі можливі переваги “за запитом”.

Крок другий – використовуємо все, що дає енергію.

Отже, відкрита шина постійної напруги – що це означає? Насамперед те, що будь-яке джерело електроенергії, а саме мережа змінного струму, різні акумулятори, бензо/газо/дизель генератори, сонячні панелі, вітрогенератор можуть бути підключені через опціональні узгоджувальні модулі до клем 400В на базовому блоці, з цієї ж точки живиться і вихідний інвертор, що подає 220/230 50/60Гц на навантаження споживача. Це виглядає приблизно так само, як складання комп’ютера в старі добрі часи – хто любить грати в ігри, купує і ставить більш потужну відеокарту, або доставляє додаткову пам’ять тощо.

У нашому випадку можна працювати з одним лише базовим блоком, використовуючи його як стабілізатор напруги топ-класу з можливістю об’єднати слабкі фази мережі живлення в одну сильнішу фазу, для зручності споживання, і економії витрат і місця в будинку.

Але цікаве починається, коли мережа слабка і не витримує навантажень на піках споживання. Підключення блоку зарядки/узгодження для роботи з акумуляторами дозволяє неквапливо і, головне, рівномірно заряджати акумулятори протягом доби (або за нічним тарифом, тоді тільки вночі, якщо цього вистачає) і після віддавати по потребі, коли споживання перевищує можливості мережі. Звичайно, якщо споживання зараз мінімальне і можливостей мережі вистачає – в акумулятори піде лише те, що не використали (зазвичай це ніч, якщо вночі не заряджається електромобіль, або день коли всі працюють і будинок майже не споживає).

Приклад із цифрами: будинок середнього достатку, електроопалення не використовується, є електромобіль. Середнє споживання за місяць – 800-900 кВт * год, без електромобіля – 500-600 кВт * год. Припустимо, що підключення те саме, мінімалка 3*5А = 3,3кВт. Тобто спочатку вижити з цим просто складно, хоча освітлення хоча при таких умовах освітлення буде доступне. З урахуванням ККД і заниженої вхідної напруги – приймемо, що впевнено можемо споживати 2кВт * год (вхідна напруга в слабких мережах може бути близько 160-170В, беремо досить поганий випадок). Навіть у цьому випадку за місяць можна «витягнути» з мережі 1400 кВт*год, а потрібно менше ніж 1000 кВт*год. І це випадок — гірше нікуди, як то кажуть «хоч будинок продавай, тільки хто таке купить» — проте, можна забезпечити і комфорт при акумуляторах достатньої ємності та потужному вихідному інверторі (розраховується виходячи з графіка споживання та піків на ньому), і що важливо – ще й додати комфорту сусідам, адже ваше пікове споживання не буде їм просаджувати мережу. Проте, наскільки вигідне енергетикам рівномірне споживання і як воно різко знижує втрати в лінії (які все одно хтось має оплачувати, втрати «останньої милі» — традиційний камінь спотикання у суперечках між суб’єктами господарювання) — уже йшлося раніше.

Тепер про сонячну енергетику — якщо є 30 кВт набір панелей для «зеленого тарифу» — то взимку за місяць навіть за умов центру України можна отримувати протягом листопада – січня близько 200-300 кВт*год на місяць. Звісно, ​​хто продає за зеленим тарифом — той має вже свій інвертор, і завдання підключення не стоїть — він уже віддає в мережу. Для тих, хто хоче цю область лише освоювати і «потренуватися», або йому потрібно живити обладнання в теплу пору року (наприклад, дача) — може використовувати меншу потужність панелей і для цього розробляється модуль-перехідник для видачі все тих же 400В в шину постійного струму базового блоку.

Генератори всіх видів (газ, бензин, дизель) зазвичай проблема для звичайних стабілізаторів напруги, за рідкісним винятком. Але можливість роботи з цим базовим блоком забезпечена, за рахунок переходу в спеціальний режим «робота з генератором», в якому обмежується споживання від джерела, згідно з паспортною потужністю генератора, та вжито заходів проти входу в небезпечний «коливальний режим», шкідливий для всіх вузлів бензо-і дизель-агрегата. Інверторний генератор не буде потрібний, оскільки необхідне вже є на борту базового блоку та в опціональному блоці заряду/узгодження акумуляторів. І навіть у режимі живлення від генератора — споживач матиме звичайний режим електропостачання, а не так званий «резервний супер економний», що значно покращує якість життя.

Висновок

Одним із перших на цьому ринку (позначимо його як «комфортне екологічне споживання електроенергії») стала фірма Tesla з її Powerwall: це акумулятор значної ємності з потужним інвертором (або без). Схожі пристрої випускають кілька провідних західних фірм-виробників електроніки та побутової техніки. І з огляду на те, що це робиться за межами України — поки що у нас це мало поширене, бо виходить дуже дорого.

Однак, при правильному підході до проектування таких пристроїв можна «отримувати переваги частинами», тому що переваг багато, і вірно розділивши пристрій на модулі — процес переходу до екологічного та одночасно комфортного для користувача та енергопостачальника споживання енергії стане плавним і комфортним для користувача.

Оскільки інверторні стабілізатори вже давно (понад 5 років) і міцно зайняли свою нішу на українському ринку стабілізаторів, з’явилися можливості закріплювати та розвивати успіх цього напряму забезпечення якісного електроживлення. Вирішувати завдання «екологічності споживання» — перспективно, оскільки це вирішує водночас проблеми постачальників та споживачів електроенергії, полегшує роботу з обслуговування та ремонту ліній та ТПП, зменшуючи кількість аварій через локальні навантаження у піках споживання.

І тому запрошуємо до спілкування та обміну досвідом усіх колег по цеху, які працюють у галузі стабілізації змінної напруги та силової електроніки. Усім миру та добра, і стабільних 220В у всіх розетках!

Сергій Іголкін. Вимірювання втрат у дроселі-реакторі ШІМ-перетворювачів.

Сучасна силова електроніка здебільшого заснована на ВЧ-ШІМ (PWM) перетворення електроенергії. ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) – процес управління потужністю методом пульсуючого включення та вимикання споживача енергії, зазвичай із частотою від одиниць кілогерц до сотень кілогерц. Найчастіше на виході таких перетворювачів необхідно отримати або постійну напругу, можливо, регульовану незалежно від вхідної напруги за потребою користувача, або напругу промислової частоти 50/60 Гц. А на виході ключового перетворювача після комутації на MOSFET або IGBT виходить послідовність прямого імпульсу з амплітудою, що дорівнює напрузі вхідного джерела енергії та частоти перетворення та крутими фронтами.

Для того, щоб отримати гладку вихідну постійну або напругу, що змінюється, або напругу промислової частоти (багато нижче звичайної частоти ШІМ-перетворювачів) – вихідну послідовність імпульсів ключової ланки перетворювача потрібно інтегрувати. Для цього служить вихідний дросель-реактор перетворювача, і лише в окремих випадках, наприклад – частотних перетворювачах для живлення асинхронних електродвигунів, такий дросель використовується опціонально, а замість нього для простоти використовують внутрішню індуктивність обмоток електродвигунів. Якщо вони підключені довгим кабелем – його ємність змушує знижувати частоту перетворення, оскільки ця ємність сильно навантажує ключову ланку і збільшує втрати у ньому на перемикання.

Але дросель-реактор не може перетворити імпульсну прямокутну напругу високої частоти в гладку без втрат, і, як правило, не повністю її згладжує, залишаються пульсації високої частоти на виході. Тому часто схема перетворювача доповнюється дроселем-фільтром одним або декількома. Втрати в цих дроселях-фільтрах майже повністю визначаються їх активним опором обмоток, тоді як складових втрат у дроселях-реакторах значно більше. Крім активного опору обмоток є ще й втрати на перемагнічування сердечника, і вихрові втрати в обмотках, і вихрові втрати в осерді — і це лише основні складові, оскільки бажано враховувати ще й витіснення струму на поверхню провідника на ВЧ, та взаємовплив витків обмотки і не тільки.

Значні втрати на ВЧ призводять до перегріву дроселя-реактора, зростанню опору його обмоток (+0,4% на К) і при перегріві вище приблизно 150°С процес розігріву стає некерованим, навіть якщо ізоляція дроселя та його осердя були б здатні працювати на таких температурах.

Тим не менш, у розробника зазвичай досить мало можливостей комплексно врахувати ці втрати при розрахунку реактора, і тому розробка дроселя-реактора займає багато часу та кілька ітерацій через виготовлення та випробування зразків. Основна проблема при цьому – труднощі швидкої оцінки втрат навіть готового зразка дроселя-реактора, що ускладнює пошук оптимального для даної конструкції варіанта. Найчастіше використовують спрощений калориметричний метод – знаючи масу і теплоємність дроселя-реактора, включають його в робочий режим і за швидкістю наростання його температури оцінюють потужність втрат, що виділяється в ньому:

P=C/(t2-t1),

де P – потужність втрат, C – теплоємність дроселя, t2 і t1 – вибрані моменти вимірювання температури.

Це не надто швидкий спосіб, і не дуже точний, тому що важко врахувати градієнти температури в процесі нагрівання. Більш надійно легко витримати час до встановлення температури на поверхні дроселя при номінальному навантаженні в готовому перетворювачі, але вже при потужностях порядку одиниць кіловат, що може зайняти годину на кожен вимір.

Можна використовувати також безпосередній вимір потужності ВЧ-втрат у дроселі, якщо вимірювати напругу і струм та вираховувати окремо активну складову в процесі вимірювання, подібно до того, як це робиться на промисловій частоті в звичайному електролічильнику. Для одиночної гармоніки (випробувань на суто синусоїдальній напрузі/току) це P = U * I * cos φ.

Цей метод безпосереднього вимірювання активних втрат реалізований у [1], і для його реалізації потрібне досить дороге обладнання: аналізатор електричної потужності Power Analyzer PW6001 та датчика струму Current Box PW9100, наприклад:

Таким чином можна зробити вимір просто в конкретній схемі перетворювача, чи то зворотний одноключовий перетворювач, чи прямохідний, чи синхронний. Причому на реальних формах струму або напруги, в реальних режимах, не включаючи результат втрати на комутують ключах. Але є й простіші методи, хоч, можливо, і менш точні, але достатні для практики, про них далі.

Загальні активні втрати виробу (перетворювача) можна було б оцінити просто вимірявши потужність на вході на холостому ходу, підібравши такий режим роботи (шпаруватість ШІМ і вхідна напруга) щоб максимально був навантажений дросель-реактор саме реактивної складової. Із загальної потужності втрат слід відняти обчислені втрати в ключах перетворювача, і, знаючи струм у дроселі – розрахувати активну складову втрат провідності дроселя.

Але на етапі ескізного проектування, розробки електромагнітних елементів, особливо для потужних перетворювачів мережевої напруги або високовольтних – можна зібрати просту схему з ключового каскаду на MOSFET з малим опором каналу (таким, щоб втрати в них можна було не враховувати), і досліджуваний дросель-реактор включати у резонансний режим.

Такий стенд для виміру сумарних втрат дроселя-реактора включає осцилограф і лабораторне джерело живлення, а також генератор імпульсів, все це зазвичай є в розпорядженні інженера на робочому столі. Потрібна також проста схема, яку можна зібрати за один вечір:

Трансформатори гальванічної розв’язки на феритовому кільці високої проникності. Драйвери побудовані максимально просто, за схемою з саможивленням, зарядка ємностей живлення кожного драйвера відбувається через переходи, що відкриваються база-колектор транзисторів, діоди там не потрібні. Завдяки саможивленню, вихід стандартного лабораторного генератора імпульсів з вихідним опором 50 Ом може розкачати “важкі” затвори низьковольтних ключів без втрати крутизни імпульсів, не навантажуючи розділовий трансформатор (сильно навантажений трансформатор завалює фронту імпульсів через свою індуктивність).

Батарея конденсаторів невеликої ємності потрібна не тільки для того, щоб підібрати ємність для резонансу на потрібній частоті (тактовій частоті майбутнього перетворювача або на її гармоніках), але і для зменшення втрат у ємностях, тобто зменшення струму через кожну ємність та зменшення ESR при паралельному включенні. Незважаючи на невелику споживану потужність від джерела живлення струм через ці конденсатори може розвиватися значний, потрібно це контролювати (розраховувати, моделювати заздалегідь). Також, слід вибирати ємності з невеликим ESR, і заміряти його на частоті близько 100 кГц, щоб уникнути неприємних сюрпризів або використовувати ємності, наприклад, X2, де ESR за даташитом гарантований.

Як із цим стендом працювати. Включити генератор на вхід, виставити частоту приблизно необхідну для вимірювань, включити лабораторне джерело живлення на малу напругу та максимальний струм обмеження, осцилографом контролюючи напругу на випробуваному дроселі-реакторі. Збільшуючи напругу джерела живлення та підлаштовуючи в резонанс генератор імпульсів (“сходинка” на видимому сигналі встановиться на верхівках синуса, а амплітуда його максимальна), довести напругу на дроселі до такого рівня, який очікується в майбутньому перетворювачі в найнавантаженішому з можливих режимів (максимальний струм із можливих у різних режимах). Потужність споживання від генератора і буде потужністю втрат у стенді, точніше втрати саме в дроселі можна врахувати, якщо відібрати поправку на втрати в ключах і ESR резонансних конденсаторів,

Відокремлювати втрати ВЧ від втрат провідності немає необхідності – при реальній роботі у виробі теплова потужність, що виділяється в дроселі, складається з втрат провідності від струму навантаження і сумарних втрат в дроселі, виміряних на цьому стенді. Справа в тому, що на ВЧ додається внесок від поверхневого ефекту (витіснення струму на поверхню провідника) і врахувати це непросто, але, на щастя, і не потрібно – струм навантаження низькочастотний і поверхневого ефекту не викликає, а решта втрат (на ВЧ) інженера мають сенс інтегральний, тому що всі разом гріють дросель. Звичайно, їх необхідно розділяти при проектуванні, навіщо існують різні способи розрахунку та моделювання, але цей стенд лише для оцінки результатів проектування (сумарних), щоб швидко оцінити результат і швидко змінити те, що потрібно.

Зрозуміло, цим методом можна виміряти сумарні втрати на ВЧ тільки на одній частоті, тим часом спектр прямокутного імпульсу напруги викликає перебіг струму трикутної форми в дроселі-реакторі, тобто є й вищі гармоніки в спектрі цього струму. Це може внести похибку у вимір, тому є сенс відкалібрувати стенд хоча б за першими гармоніками, істотними для впливу на втрати – а саме, обчисливши амплітуду цих гармонік, провести випробування на цій же частоті з цією ж амплітудою (як у реальній роботі перетворювача), і якщо внесок виявиться несуттєвим, то далі можна оцінювати втрати по першій гармоніці. Справа в тому, що через властивості матеріалу сердечника втрати на гармоніках можуть іноді різко зростати, і тоді доведеться це враховувати, незважаючи на їхню відносно невелику амплітуду.

_

[1] Вимірювання втрат в елементах з реактивним опором, що працюють на високих комутаційних частотах

Джерело: Журнал «Силова Електроніка» №6’2017

Відео з семінару у Києві: Quant ABC: поєднання трьох фаз в одну

В першій частині відео з семінару від Quant у м. Київ (01.07.202) ви побачите:

  • презентацію однофазного інверторного стабілізатора напруги Quant
  • дізнаєтесь про майбутні нововведення від компанії Квант-Інжиніринг у 2022 році

В другій частині відео з семінару від Quant ви побачите:

  • технічні особливості Quant ABC, який поєднує три вхідні фази в одну вихідну потужну та стабілізовануt
  • дізнаєтесь про сферу застосування Quant ABC: для швидкої зарядки електрокарів, для згладження пускових моментів потужних однофазних двигунів

01 липня 2022. Семінар у Києві: Інноваційна розробка від Quant: поєднання трьох фаз в одну

Дата: 01 липня 2022, 17:00

Місце: Торгово Промислова Палата України, вул. Велика Житомирська, 33, зал Chamber Media, 1 поверх.

Програма заходу:
  • 17:00. Реєстрація учасників. Кава.
  • 17:30. Частина 1: Семінар по однофазних стабілізаторах Quant (технічні аспекти).
  • 18:00. Запитання-відповіді по однофазних стабілізаторах Quant.
  • 18:20. Перерва. Кава.
  • 18:40. Частина 2: Презентація Quant ABC.
  • 19:10. Запитання-відповіді по Quant ABC.
  • 19:40. Підведення підсумків семінару.
  • 20:00. Завершення семінару.

На семінарі ви дізнаєтесь про Quant ABC:

Модульна лінійка виробів Quant для забезпечення якісного і / або потужного електроживлення в складних умовах електропостачання приватних будинків, квартир або підприємств / виробництва / торгівлі, тобто всіх споживачів, що живляться від 220 / 230В і потребують поліпшення якості та / або усунення перебоїв в електроживленні.

Основний модуль Quant – стабілізатор повного подвійного перетворення з накопиченням енергії в проміжному блоці електролітичних конденсаторів, з можливістю роботи по входу від однієї, двох або трьох фаз з підсумовуванням потужності, споживаної по кожній фазі.

Додаткові модулі Quant забезпечують опціонально, за потребою – безперебійну роботу з використанням акумуляторів різної ємності і різного типу (в залежності від обраного по конкретній потребі типу модуля), і / або, при необхідності – роботу з сонячними панелями і / або вітрогенераторами.

Робота Quant з дизель / бензиновими генераторами забезпечується, при необхідності, основним базовим модулем стандартними засобами (АВР або ручна комутація). Модульна система забезпечує більшу гнучкість у виборі опцій, в функціоналі, завдяки концепції з відкритою шиною постійного струму 400В. Вихідна напруга основного базового модуля може бути як змінною (220 / 230В AC, 50/60 Гц), так і постійною (220В DC або інша напругу, за потребою). Постійна напруга необхідна для побудови якісних елітних систем надвисокої надійності і якості на світлодіодних світильниках.

 

Quant-108: трифазний стабілізатор напруги | монтаж в клубі Split

Дмитро технічний спеціаліст компанії Wellco, яка займається електромонтажем, демонструє процес підключення та роботу трифазного інверторного стабілізатора напруги Quant-108 у клубі Split, м. Львів.

З використанням стабілізаторів напруги Quant спеціалісти мають на меті виправити некоректну роботу обладнання у закладі.

Перелік обладнання:

  • – стабілізатор напруги Quant-18 – 6 шт (сумарна потужність 105,4 кВт);
  • – суматор потужності Quant.

Кожна фаза у закладі має потужність 35 кВт, а стабілізують фази по два стабілізатори напруги Quant-18, при цьому суматор потужності Quant синхронізує усі шість стабілізаторів та слідкує за коректною роботою усієї системи. У випадку відключення одного із стабілізаторів на певній фазі навантаження плавно перейде до іншого стабілізатора на цій фазі, проте коли потужності другого стабілізатора буде недостатньо, то він відключиться за критерієм перевантаження, а отже все трифазне живлення також відключиться з метою збереження цілісності системи та проведення технічними спеціалістами діагностичних робіт.

Використання інверторних стабілізаторів напруги у клубі Split, м. Львів повністю виправдане, оскільки у закладі відбувається багато культурних подій з використанням дорогої техніки, зокрема музичного обладнання та освітлення, а старий трансформаторний стабілізатор напруги вже не міг забезпечувати точне та якісне електропостачання.

Кліматична шафа з інверторними стабілізаторами напруги Quant

При проектуванні якісного електроживлення будинків, виробництва та інших великих об’єктів часто виникає необхідність в установці інверторних стабілізаторів напруги Quant не у приміщенні, а за його межами. Одним з варіантів такого розміщення є використання кліматичної шафи, яка сформує комфортні умови для роботи стабілізаторів напруги влітку (забезпечить охолодження корпусу) та взимку (забезпечить підтримання оптимальної температури).

На відео продемонстровано кліматична шафу на одному з об’єктів у Київській області. В середині знаходиться сектор автоматів (основний ввідний та розподільчі) та три інверторні стабілізатори напруги Quant-11.

Особливість кліматичної шафи:

  • на дверях розміщений спеціальний ущільнювач, який унеможливлює потрапляння в середину шафи вологи;
  • в корпусі розміщена спеціальна труба для виведення теплого повітря;
  • в нижній частині корпусу розміщені решітки для забезпечення природньої вентиляції;
  • легкий обігрів корпусу шафи відбувається за рахунок стабілізаторів, які при роботі виділяють незначне тепло;
  • датчик температури вимірює температуру, а автоматика шафи забезпечує її рівень в заданих інтервалах;
  • автоматика кліматичної шафи живиться від розетки, яка вбудована в корпус стабілізаторів напруги Quant.