11.1. Стабілізатори. Призначення і види.

11.2. Багатофункціональне реле захисту і управління двигуном TeSys t

11.3. Інтелектуальний пускач TeSys u, призначення і особливість.

Електрична енергія використовується в усіх сферах життєдіяльності людини, вона безпосередньо бере участь у створенні інших видів енергії (механічної, теплової) і має багато інших специфічних властивостей. Електроприлади працюють добре лише тоді, коли параметри електричної енергії (частота, напруга, форма сигналу) перебувають у певних допустимих межах, тому для їх нормальної роботи потрібна “якісна” електрична енергія.

Однією із найрозповсюдженіших причин, що призводить до відмови або виходу з ладу електрообладнання, є нестабільність напруги мережі. Це трапляється, наприклад, через аварії на підстанціях та лініях електропередач, застаріле високовольтне обладнання тощо. У промислових мережах змінного струму часто виникають недопустимі відхилення напруги (перевищенням верхньої межі напруги - 242 В і нижньої - 187 В), імпульсні перешкоди амплітудою в одиниці кВ, внаслідок віялоподібного вимкнення електроенергії. Н адійним захистом від неякісного електроживлення зазвичай є стабілізатори напруги – апарати для її автоматичного підтримання. Стабілізатор автоматично підтримує рівень напруги 220 В при відхиленнях від норми величини вхідної напруги мережі живлення. Стабілізатори напруги – апарати для автоматичної підтримки в мережі споживача напруги 220 вольт +3%: піднімуть понижену та понизять підвищену напругу, вимкнуть електроживлення при аварійному підвищенню чи пониженню вхідної напруги. Є два варіанта використання таких стабілізаторів:

1. стабілізатор встановлюється на всю потужність, яка є в будинку;

2. підключається 2-3 найменш захищених електроприлади.

Не менш важливо підібрати тип стабілізатора. Є два основних типа: ступеневий та електромеханічний. Стабілізатори марки ЕЛІМ відносяться до електромеханічного типу. Це означає, що основу схеми складає регулюючий автотрансформатор, котрий підключається в первинну обмотку вольтодобавочного трансформатора. Вторинна обмотка підключається в розрив фази мережі. Контроль вихідної напруги відбувається постійно, і при відхиленні його від номіналу змінюється характеристика автотрансформатора. Дана схема дозволяє плавно регулювати напругу без розриву фази і без спотворення синусоїди ( що дуже важливо для точної електронної техніки). Стабілізатори доволі компактні та придатні для будь-якого типу навантаження . Серед переваг стабілізаторів такого типу можна виділити в декілька раз більший робочий ресурс на відміну від коректорів напруги на електронних ключах та реле( ступеневі стабілізатори) ,високу точність утримання вихідної напруги , відсутність завад і спотворень синусоїди, відмінну навантажувальну здібність, широкий діапазон корекції 150-250В і потужності. Придбавши стабілізатор , ви не тільки отримуєте стабілізоване живлення, але і захист від коротких замикань, перевантажень і т. і. Стабілізатори марки ЕЛІМ мають передпускову затримку включення, що дуже важливо для холодильників та компресорів.

1. Принцип дії електромеханічних стабілізаторів напруги Електричні стабілізатори мережевої напруги електромеханічного типу представляють собою слідкуючу систему з використанням електродвигуна, автотрансформатора і системи управління двигуном. Такі стабілізатори дозволяють безперервно і плавно регулювати вихідну напругу без спотворення синусоїдальної форми. Також їх ще називають сервоприводними стабілізаторами напруги і електродинамічними стабілізаторами напруги.

2. Принцип дії ферорезонансних (магніторезонансних) стабілізаторів напруги Ферорезонансні (магніторезонансні) стабілізатори мережевої напруги побудовані на основі використання єфекту ферорезонансу (магніторезонансу) напруги в контурі трансформатор - конденсатор, що забезпечує безперервне регулювання вихідної напруги в певних межах зміни навантаження.

3. Принцип дії тирісторних стабілізаторів напруги Принцип стабілізації однофазних тирісторних стабілізаторів електричної напруги заснований на автоматичному переключенні секцій (обмоток) автотрансформатора (або трансформатора) з допомогою силових ключів – тирісторів.

4. Принцип дії релейних стабілізаторів напруги Принцип стабілізації однофазних релейних стабілізаторів електричної напруги подібний до принципу дії тирісторних – переключення додаткових обмоток здійснюється з допомогою силових реле.

5. Принцип дії стабілізатора напруги з підмагнічуванням трансформатора Стабілізатори напруги з підмагнічуванням трансформатора засновані на компенсації зміни напруги мережі шляхом регулювання коефіцієнта трансформації за рахунок місцевогоо підмагнічування сердечника автотрансформаторів. Такі автотрасформатори мають спеціально виконаний магнітопровід і систему обмоток. Підмагнічування здійснюється за допомогою напівпровідникового (тирісторного) регулятора.

Типи стабілізаторів

Ферорезонансні стабілізатори з перерозподілом напруги характеризуються надійністю, здатністю одночасно стабілізувати лінійну і фазну напруги. Цей тип стабілізаторів функціонує у діапазоні температур від -40 до +40 °С, тому може встановлюватись у неопалюваних приміщеннях. Ферорезонансні стабілізатори мають такі переваги: висока швидкодія, регулювання напруги без розриву фази, відносна простота схеми і, відповідно, висока її надійність, висока точність стабілізації напруги (3%). Однак мають і суттєві недоліки: велика маса і габарити, високий рівень шуму, значне споживання енергії, вузький діапазон вхідної напруги (176-256 В), спотворення синусоїдності кривої напруги і створення перешкод (тому підключення цифрової апаратури можливе тільки з встановленням фільтру перешкод), обмеження навантажувальної здатності (недопустимість роботи у режимі неробочого ходу і навантаженнях, менших 20%), обмеження cos(φ) навантаження. Потужність ферорезонансних стабілізаторів становить від 10 до 20 кВА.

Ступеневі стабілізатори - найбільш розповсюджений тип стабілізаторів. Вторинна обмотка їх трансформатора має виводи з різними коефіцієнтами трансформації, які перемикаються автоматично при зміні напруги мережі. Схема базується на комутації виводів автотрансформатора за допомогою силових ключів. За типом силових ключів ці стабілізатори поділяються на дві групи: з напівпровідниковими і релейними ключами. Перевагами першої є безшумність роботи, можливість створення швидкодіючих схем регулювання напруги. До переваг релейних ключів належить висока стійкість до імпульсних перенапруг. Виробники сучасних реле гарантують у середньому до 6 млн. перемикань при номінальному струмі, це забезпечує безаварійну роботу стабілізатора протягом тривалого часу. За принципом керування ключами можна виділити два типи стабілізаторів. У стабілізаторах першого типу розрив фази при перемиканні обмоток у процесі регулювання складає до 12 мс (семістор може закриватись тільки при нульовому значенні струму, для запобігання короткого замикання в обмотках трансформатора вводять затримку на вмикання наступної ступені). У системах другого типу реалізовано схему з перемиканням при нульовому значенні струму: розрив фази не перевищує 1 мс. До переваг даного типу стабілізаторів напруги належать: малі габарити, відносно низька вартість, незначні перешкоди та спотворення синусоїдності напруги, широкий діапазон вхідної напруги. До недоліків такого типу належать переривання напруги у процесі регулювання (обмеження застосування для високоіндуктивних та високоємнісних навантажень, скажімо, у лампах денного світла, блоках керування газовими котлами тощо), дискретність регулювання (напруга на виході змінюється “ступенево” у межах заданого діапазону). Потужність таких стабілізаторів від 100 ВА до 100 кВА.

Електромеханічні стабілізатори. Основу схеми цих пристроїв складає регульований автотрансформатор, який вмикається у первинну обмотку вольтододавального трансформатора. Вторинна обмотка вмикається у розрив фази мережі. Контроль вхідної напруги відбувається постійно, при відхиленні її від номінального значення змінюється характеристика автотрансформатора. Така схема дозволяє плавно регулювати напругу без переривання фази і без спотворення синусоїди. Цей стабілізатор достатньо компактний і придатний для будь-якого навантаження. Застосовується у силових мережах житлових будівель, банків, промислових об’єктів, медичних закладів. Перевагами цих стабілізаторів є найвищий коефіцієнт віддачі (98-99%), великий робочий ресурс, висока точність утримання вихідної напруги 220 ± 1%, відсутність перешкод та спотворень синусоїди, велика навантажувальна здатність, широкий діапазон корекції напруги 140-260 В, відсутність електронних блоків, можливість організації систем з широким діапазоном потужностей від 0.3 кВА до 2 МВА. Недоліками такого типу стабілізаторів є висока вартість, великі масо-габаритні показники порівняно із ступеневими коректорами напруги, обмежена швидкість регулювання.

Як вибрати стабілізатор напруги?

Точність стабілізації. Чим вища точність стабілізації, тим менший розкид вхідної напруги, і відповідно, менша видима інтенсивність світла при різких стрибках вхідної напруги. Електроживлення більшості побутових приладів і апаратів можливо здійснювати напругою 220± (5-7)%.

Для вибору стабілізатора напруги необхідно передусім вимірювати фазну та лінійну напругу мережі декілька разів на добу протягом декількох днів (наприклад двох будніх і вихідних). Для вимірювання слід використати прилад, що вимірює діючі значення напруг. За результатами вимірювань можливі такі варіанти:

- якщо за час вимірювань фазна напруга не виходила за межі 205-235 В, то встановлення стабілізатора виправдане лише для живлення відповідальних електроприладів (медичне обладнання, точні вимірювальні прилади тощо), причому використовувати потрібно стабілізатори напруги високої точності, з можливістю регулювання вихідної напруги. Встановлювати стабілізатори напруги з точністю підтримання вихідної напруги ±5% не слід, натомість краще встановити трифазний пристрій контролю напруг, який захищає від перенапруг. Якщо у одній із фаз напруга помітно відрізняється, і це відбувається постійно, то стабілізатор необхідно встановити тільки на одну фазу;

- якщо напруга виходить за межі 205-235 В, відбуваються її різкі зміни, помітне мерехтіння джерел світла, але значення фазної напруги лежать у межах 195-245 В, то у такому випадку встановлення стабілізатора напруги бажане для усіх електроспоживачів, а для джерел світла – обов’язкове;

Рекомендується вибирати модель стабілізатора з 20% запасом від потужності навантаження. По-перше, Ви забезпечите "щадящий" режим роботи стабілізатора, тим самим, збільшивши його строк служби, по-друге, створите собі резерв потужності для підключення нового обладнання.

При встановленні спільного стабілізатора для живлення групи споживачів або для всього обладнання, що знаходиться в будинку, необхідно враховувати, що є вірогідність включення всіх апаратів одночасно. Також необхідно враховувати високі пускові струми. В випадку, коли в склад навантаження входить електродвигун, (насос, холодильник), його паспортну потужність необхідно помножить на 3. Приклад: в стаціонарному режимі працюють холодильник (потужністью 600 Вт), телевізор (400 Вт), кондиціонер (1000 Вт), радіо (100 Вт), електричні лампи (200 Вт).Сумарная потужність складає: 600+400+1000+100+200 = 2300 (Вт).Одночасно можуть підключатися праска (1000 Вт), пилосмок (800 Вт), електрочайник (1000 Вт). В цьому випадку навантаження може збільшитися на 800-2800 Вт. Максимальна сумарна потужність складе 2300+2800 = 5100 (Вт). Множим отриману суму на коефіцієнт, що враховує зміну напруги в мережі. Значення коефіцієнта приведені в таблиці.

Напруга	130	150	170	210	220	230	250	270
Коефіцієнт	1,77	1,55	1,35	1,10	1,05	1,10	1,35	1,55

Якщо напруга в мережі 170 В, значення коефіцієнта при цій напрузі рівне 1,35. 5100х1,35 = 6885 (Вт). Таким чином, при одночасному включенні вищеперерахованих приладів Вам необхідний стабілізатор потужністю не менше 7 кВт.

Б агатофункціональне реле захисту і управління двигуном TeSys T

TeSys T ─ це «професійний» захист електродвигуна. Tesys T ─ це система управління електродвигуном, яка забезпечує високоефективний багатофункціональний захист, вимірювання параметрів і управління однофазними і трифазними електродвигунами на струми від 0,4А до 810А Багатофункціональне реле забезпечує «абсолютний» захист електродвигуна. У багатофункціонального реле TeSys T існує цілий ряд функцій, таких як: функції захисту; функції вимірювання; статистичні функції; діагностичні функції ; сервісні дані. TeSys T є ефективним рішенням для галузей таких як енергетика, нафтогазова, хімічна, фармацевтична промисловість, обрабка води і т.д. Система TeSys T повністю адаптована до застосування в промислових установках в таких галузях, як металургія, цементна промисловість, паперова промисловість, добуток корисних копалин ─де пред’являються жорсткі вимоги по надійности і безпеці. Для забезпечення цих вимог, як правило, використовувалось і використовується цілий ряд обладнання: реле контроля напруги; реле контроля фаз; реле контроля ізоляції; реле контроля струмів; реле контроля струмів витоку; реле теплове; реле термісторне і т.д. Все це обладнання необхідно зібрати, узгодити, а якщо ще необхідно інтегрирувати все це в систему автоматизації, то дане рішення виходить громіздке, дороге, з низьким коефіцієнтом надійності. Реле забезпечує захист, не залежно від системи автоматизації; має термінал місцевого управління, який дозволяє відображати і змінювати параметри, а також діагностувати стан системи; дозволяє конфігурувати систему TeSys T з допомогою ПО PowerSuite, а також підключатися до систем автоматичного управління по шинам обміну даними (Modbus, DeviceNet, Profibus DP, CANopen). Функції захисту: захист від перенавантаження (Class 5-30); термісторний захист електродвигуна; захист від асиметрії фаз; захист від обриву фаз; захист відт неправильного чергування фаз; захист від затягнутого пуску електродвигуна; захист від блокування електродвигуна; захист від струмів витоку на землю; захист від max і min значення струму; захист від max і min значення напруги і т.д. Функції вимірювання: вимірювання лінійного струму; вимірювання струму витоку на землю; вимірювання середнього значення струмів; вимірювання асиметрії струмів; вимірювання температури електродвигуна; вимірювання частоти; вимірювання фазної напруги; вимірювання активної потужності; вимірювання реактивної потужності; вимірювання cos ф і т.д. Статистичні функції: кількість аварійних відключень; кількість попереджень про можливість спрацювання захисту; кількість діагностичних несправностей; кількість контролюємих параметров електродвигуна; журнал помилок . Діагностичні функції: діагностика температури реле; діагностика струмових ланцюгів; діагностика мереж напруг; діагностика збоїв сигналів команд (пуск, стоп, и т.д.); діагностика обміну даними і т.д. Сервісні дані: час роботи електродвигуна; кількість пусків електродвигуна за годину; час останнього пуску; величина max значення струму і т.д. Інтеграці в системи автоматизації: Modbus; CANopen; Profibus DP; DeviceNet; Eternet TCP/IP. До переваг використання TeSys T відноситься: можливість економії кількості пристроїв і місця в шафі; с корочення часу на ввод в експлуатацію і витрат на зберігання; підвищений коефіцієнт готовності обладнання; зниження вірогідності виникнення аварійних ситуацій завдяки своєчасному представленню інформації про критичний стан; скорочення часу простою завдяки автономному режиму роботи; проста інтеграція в системи автоматизації. Інтелектуальний пускач TeSys U T eSys U (торгова марка Telemecanique) — це перший інтелектуальний пускатель на ринку. На додаток до своїх основних функцій — пуску і управлінню двигунами потужністю до 315 кВт — він забезпечує багато інших можливостей. В нову серію входят два основних «сімейства» — пускач серії U для застосування з навантаженнями до 32 А і пускач-контролер серії U для застосування з навантаженнями на струми до 630 А. Пускач серии TeSys U на струми до 32А Основою пускача служать два елемента — силовий блок і блок управління. З’єднані разом, вони і утворюють єдиний пристрій — пускач TeSys U, який виконує функції роз’єднання, електронного захисту від короткого замикания і перевантажень і забезпечуючий комутацію навантаження. Революційним рішенням є те, що всі ці функції реалізовані в єдиному компактному пристрої! Без збільшення габаритів пускач може бути доповнений яким-небудь з модулів, що дозволяє розширити його можливості і легко інтегрувати в сучасну систему промислової автоматизації. Силовий блок і блок управління Пропонуються силові блоки двох видів: на струми 0….12А і 0…32А. Вибір зумовлений потужністю двигуна. Блоки управління представлені в трьох варіантах: стандартний, розширений і багатофункціональний. Вони вибираются в залежності від потужності двигуна, а також від того, які з функцій захисту, управління, діагностики і визуалізації параметрів повинні бути реалізовані в даному пускачі. Захист в усіх блоках управління реалізовано електронно, що забезпечує високу точність і надійність спрацювання. Найбільш економічним рішенням є пускач, що складається з силового блока і стандартного блока управління, який забезпечує основні функції управління і захисту трьохфазних двигунів. Розширений блок управління дає можливість управління однофазним або трьохфазним навантаженнями, забезпечуючи клас розчеплення 10 або 20, і може бути доповнений іншими функціональними модулями або модулями зв’язку. Для здійснення таких функцій, як моніторинг основних параметрів двигуна, їх віддалена установка, реалізація особливих режимів роботи (робота ненавантаженого двигуна або режим затягнутого пуску), запам’ятовування серії останніх подій, може використовуватися багатофункціональний блок управління, що має власний екран, з допомогою якого в режимі реального часу можуть відображатися встановлені значення для спрацювання захисту, поточні параметри (струм, тепловий стан електродвигуна), список спрацювань, тривалість експлуатації і т.п. Зміна параметрів захисту можливо як з клавіатури екрана, так і віддалено з застосуванням операторскої панелі або комп’ютера. Функціональні модулі і модулі зв’язку Для розширення можливостей пускача в залежності від поставленого завдання пропонується цілий ряд функціональних модулей, серед яких модуль аналогової індикації навантаження електродвигуна 4-20 мА, модуль попередньої сигналізації теплового перенавантаження, а також модулі сигналізації спрацювання захисту в випадку аварії з можливістю застосування функції звороту як в ручному режимі, так і віддалено чи автоматично. Модули зв’язку AS-i і Modbus, комунікаційні шлюзи Profibus DP, Fipio, DeviceNet, операторска панель серії Magelis XBT забезпечують легку інтеграцію пускачів TeSys U в різні системи управління процесами. Реверсивний модуль Добавлений до пускача, цей модуль дозволяє управляти електродвигунами в реверсивному режиме. Ширина такого пускача складає всього 45 мм, що в два рази меньше, чим традиційнй рішення від інших виробників. Реверсивний пускач може бути з легкістю зібраний користувачем шляхом приєднання реверсивного модуля чи заказаний як готовий виріб в зборі. Конструктивні переваги Пускач може управлятися як постійним, так і змінним струмом. При цьому котушки 24 В з управлінням постійним струмом має мале значення струму включення, що дає можливість управляти пускачами безпосередньо з виходів контролера чи інтелектуального реле, що забезпечує не тільки легку інтеграцію в системи автоматизації, але й зменьшити кількість блоків живлення. Місця в шафі, завдяки малому тепловиділенню пускачів, скорочене порівняно з традиційними рішеннями в 4 рази. Модульність конструкції скорочує час монтажу, порівняно з звичним рішенням, приблизно на 80%. Уніфіковане виконання виробів торгової марки Telemecanique забезпечує можливість спільного використання пускачів нової серії з пристроями плавного пуску Altistart U01.

Спеціальні пристрої захисту і керування.