Блог-UA, Новини

Підвищуємо потужність: суматор потужності Quant

Вступ

Актуальні вимоги до сучасних електромереж – це не лише вимоги щодо стабільності та якості електроживлення, але ще й вимоги до потужності, які постійно підвищуються. Збільшені потреби в потужностях зумовлені тим, що незважаючи на те, що самі електроприлади стають економними – інверторні технології, економні схеми (деякі енергоспоживачі неможливо оптимізувати, наприклад електронагрівачі в чайниках та пральних машинах). Разом з цим поступово зростає і кількість побутової техніки в будинку. Так, сучасний телевізор споживає порівняно невеликі 100-200 Вт електроенергії. Однак візьміть два таких телевізори, потужність зросте вдвічі. А тепер додамо комп’ютери, найсучасніші з яких споживають від кіловата потужності і вище, чайник, пральну машину, сушарку для рушників, якийсь бойлер кіловата так на три і в сумі ми легко проходимо поріг за 5 кВт, а то й за всі 7 або навіть 9.

Але це все – квартири. А тепер масштабуємо це все на житловий будинок – бойлер на 20 літрів води перетворюється на двоконтурний бойлер на 80-100 л, водонасосну станцію, циркуляційні насоси опалення. Зазвичай на такі будинки вважають за краще ставити апарати потужністю від 11 кВт. І навіть аж три – адже мережа в такий будинок заходитиме вже трифазна.

Але це все – окремі випадки і погодьтеся – не у всіх однакові потреби в електриці та розміри будинку, хоча випадки бувають і аж до 18 кВт на одну фазу. Хто справді вимагає максимально можливих потужностей – то це виробництва, медустанови, бізнес-центри та інші мастодонти енергоспоживання, яким і 18 кВт на фазу – мало. Саме тут, у цій точці, виникає потреба переступити через поріг і поставити щось набагато, набагато потужніше.
Підходи до формування силової електролінії

Перше, що нам слід розуміти в контексті ситуації з потужним енергоспоживанням – нам важлива не лише потужність, а й якість електроживлення. Чи буде це завод із величезним верстатом чи лікарня з просунутим медичним обладнанням – і ті, й інші вимагають відповідної якості напруги. Відсутність стрибків напруги, стабільні 220В – практично все сучасне обладнання просто відмовляється запускатися, якщо напруга не перебуватиме в досить вузькому робочому діапазоні, буквально плюс-мінус 10В і відсутність просадок напруги під час роботи.

Таким чином, нам потрібен стабілізатор, який забезпечить зазначені вище стандарти якості електромережі. І у випадку енергомереж до 18 кВт все досить легко – ставимо по апарату на фазу і отримуємо якість та потужність. А як бути, коли просто немає необхідної потужності у модельному ряді? Скажімо, 36 кВт на фазу? А 72 кВт на фазу? Тут ми, відверто кажучи, стаємо перед вибором. З одного боку, на ринку є ретро-стабілізатори тиристорного класу трифазного типу, які забезпечують потужність, але, на жаль, не забезпечують необхідний рівень якості вихідної напруги. Вони громіздкі, у разі виходу з ладу однієї з фаз заміні та ремонту підлягає весь апарат. З іншого боку, стабілізатори напруги Quant забезпечують потрібну якість електроживлення, але їх модельний ряд поки закінчується на 18 кВт.

Як же бути в такій складній ситуації? Вихід один – поєднувати потужності стабілізаторів.

Підводне каміння паралельного включення стабілізаторів

Думаю, ні для кого не секрет, що якщо ми щось об’єднуємо в пару під навантаженням – вкрай бажано, щоб обидва елементи працювали в парі та не заважали один одному. Для стабілізаторів напруги, не тільки Quant, але й будь-яких інших, це обов’язкова умова. Причина криється в особливостях електричних кіл, а саме: електричний струм завжди йде шляхом найменшого опору. Напруга теж може чинити опір. Якщо у нас є два джерела напруги, які замкнуті між собою – вони будуть зберігати рівновагу і віддавати струм на бік тільки поки їх потенціали у вольтах рівні один одному. Але варто одному з них втратити хоча б пару вольт – і сильніше джерело напруги почне гнати струм у слабкіший. Умовно можна уявити цей процес як двох борців, які намагаються зіштовхнути один одного за межі рингу. Сила їх натискання може і дорівнює, проте якщо вони мають різницю у вазі – важкоатлет почне виштовхувати більш легкого опонента.

У результаті, “сильніше” джерело напруги просто спалить слабше. Стабілізатори Quant, як і будь-які інші стабілізатори, також є такими джерелами напруги.

За замовчуванням із заводу стабілізатори Quant мають невелике відхилення в напрузі не більше 0,5 В. Однак якщо два стабілізатори підключити безпосередньо, цієї різниці вистачить для того, щоб той, у кого напруга трохи вище почав накачувати струм на вихід другого. У результаті це призведе до вигорання стабілізатора з нижчою напругою по виходу.

Однак є проблема – є також її вирішення.

Підсумовуючий або узгоджуючий трансформатор

Для того, щоб різниці в напрузі між двома стабілізаторами не було, їм потрібен узгоджуючий або підсумовуючий трансформатор. Підключіть стабілізатори напруги до нього, і він складе разом потенціал обох джерел напруги і поділить його навпіл. Таким чином буде досягнуто повної рівноваги між двома стабілізаторами напруги.

Трансформатор розраховується на певну різницю в напрузі та потужність – від потужності сильно залежить його розмір та вага. Завдяки якості та точності наших стабілізаторів напруги Quant ми можемо собі дозволити застосовувати трансформатори для вирівнювання 4В різниці між стабілізаторами. У перерахунку на максимально можливу потужність для підсумовування безпосередньо двох стабілізаторів ми отримуємо 80А помножених на 4В потенційної різниці, що дорівнює 320 Вт потужності. Зовсім невеликий трансформатор діаметром 120 мм та вагою близько 5 кілограм. Крім того, оскільки точність напруги наших стабілізаторів становить 1.1В, реальна різниця напруги в робочих умовах може бути всього до вольта, що дозволяє мати більш ніж подвійний запас по потужності, що забезпечує як перевантажувальну здатність так і неможливість нагрівання самого трансформатора.

Суматор потужності Quant

На базі даних модулів і будується суматор потужності Quant. Він є надійно упакованим у сталевий корпус з електроізольованим трансформатором та з клемами для підключення до нього стабілізаторів та підсумкового потужного навантаження. Суматор, на момент написання статті, існує у трифазному виконанні з блоком контролю фаз. Кожна фаза такого суматора може об’єднати два стабілізатори потужністю 17,6 кВт, отримавши 35, 2 кВт на фазу або 105,6 кВт сумарної потужності.

Блок контролю фаз у зв’язці з підсумковим модулем забезпечує пофазний контроль для навантажень, яким необхідно строго трифазне живлення, наприклад трифазні мотори. У разі несправності або відсутності однієї з фаз блок контролю відключить всі три фази від навантаження, не допускаючи їх пошкодження.

Крім того, така розподілена система важить набагато менше, ніж єдиний блок на необхідну потужність: пікова вага стабілізаторів Quant потужностей від 11 до 18 кВт становить 16 кг, а вага самого суматора – близько 20 кг. Для порівняння, аналогічний за потужністю тиристорний стабілізатор матиме вагу під 190 кг, і при цьому не забезпечує необхідної якості напруги. Крім того, ніхто і ніколи не застрахований від випадку відмови, ремонту, оновлення або просто обслуговування техніки – у разі цілісного пристрою ви будете змушені демонтувати його цілком, що при вазі в 190 кг доставлятиме певні труднощі. У випадку суматора потужності Quant ви не маєте таких проблем, оскільки демонтажу підлягатиме лише один стабілізатор напруги.

Таким чином, ми отримуємо розподілену систему, що складається з окремих модулів. Крім того, суматор потужності може застосовуватися для підсумовування та менших потужностей – 11 та 14 кВт.

Однак тут слід зробити важливу ремарку: що буде, якщо відключиться лише 1 стабілізатор із пари на фазі під серйозним навантаженням?

У такому разі все навантаження ляже на другий стабілізатор напруги і він відключиться за критерієм подвійного навантаження по струму, виключивши всю фазу, а блок контролю фаз відключить інші дві фази, безпечно знеструмивши все навантаження, не допускаючи його пошкодження. Після усунення причини відключення стабілізатора можна знову ввести систему в експлуатацію – з перевантаженим стабілізатором нічого не станеться.

Анонс

Крім, власне, трифазного складання суматора на 105,6 кВт у модельному ряді суматорів також будуть реалізовані на тому ж принципі суматор потужності без блоку контролю фаз – для ситуацій, коли немає необхідності зберігати всі три фази онлайн, індивідуальний блок суматора на два стабілізатори – для випадків однофазного потужного електропостачання, і наступний виток потужності – суматор суматорів, який об’єднує вже підсумовують модулі потужності до 70,4 кВт на фазу, тобто сумарною потужністю 211,4 кВт.
Крім того, з часом планується вирішити проблему синхронізації декількох стабілізаторів між собою по напрузі, щоб позбутися від трансформатора і з’єднувати стабілізатори безпосередньо виходами.

Підсумки

Отже, суматор потужності Quant дозволить вам об’єднати два і більше стабілізаторів для того, щоб забезпечити необхідну саме вам потужність, без втрати якості стабілізації Quant. Чи можна зараз обійтися без узгоджувального трансформатора? На жаль, це необхідний захід, оскільки в іншому випадку один зі стабілізаторів вигорить.

Чи відмовостійкий суматор при відключенні одного зі стабілізаторів? Однозначно так. Стабілізатори напруги Quant не бояться перевантаження і штатно відключають себе, якщо перевантаження довше, ніж це дозволено його потужністю. При дворазовому навантаженні стабілізатор Quant відключиться вже через 1 секунду, повністю відключивши фазу. Трансформатору ж, який обслуговує цю лінію, нічого не загрожує – він не вийде з ладу. Тому якщо вам потрібно забезпечити навантаження понад 18 кВт, не втративши при цьому стабілізацію напруги – суматор потужності Quant – ваш вибір. Безкомпромісне рішення для потужних силових ліній!

Back to list

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.