GoferЗа последний период своего существования в технологическом развитии человечество шагнуло далеко вперед. До 40-х годов 20-го века человечество еще развивалось как индустриальная цивилизация, делая основной упор на использование науки во всех сферах производственной деятельности. В середине 20-го века только зародилось понятие информации, кибернетики, теории связи, и т.д. Это время можно поистине назвать новым эволюционным скачком в развитии человечества. Спустя всего 50 лет человек уже обладал глобальной сетью передачи информации Internet, компьютерами, новыми направлениями науки и техники, а также неисчерпаемыми объемами знаний, объем которых удваивается каждые 5 лет. Сегодня человечество представляет собой современную информационно-компьютерную цивилизацию, которая стремительно развивается.
Развитие технологий не могло обойти бытовую сторону жизнедеятельности человека. Такие процессы, как приготовление пищи, стирка одежды, уборка помещений и т.д. достигли максимального уровня автоматизации и требуют минимум человеческого участия. Трудовая деятельность человека также, достаточно часто, находится в сфере киберпространства с его сайтами, электронной почтой, мобильной связью, пластиковыми электронными картами, смартфонами, планшетами, умными домами и городами….
Но, как и у медали, есть и обратная сторона. Весь технологический процесс, который так прекрасно помогает человечеству, жестко зависим от наличия стабильной и качественной электроэнергии. Статистика говорит о том, что большинство поломок и выходов оборудования из строя происходит по причине колебаний напряжения в электрической сети. Для человеческого глаза колебания не всегда заметны, но для электроприборов достаточно часто могут стать фатальными. При этом законодательно потребитель практически никак не защищен и возмещение материального ущербы будет ложиться на его плечи. Также, в ряде случаев, скачки напряжения в электросети могут становиться причинами возгораний и пожаров. Здесь цена неимоверно высока – человеческие жизни, что выводит вопрос качественного электропитания в область стратегически-важных вопросов. Исходя из сказанного, придется брать на вооружение классическую пословицу: “ Спасение утопающих – дело рук самих утопающих”.
Для решения вышеуказанных проблем, а также для продления “жизненного цикла” при эксплуатации электрооборудования, предложен уникальный импульсный стабилизатор сетевого напряжения промышленной сети переменного тока собственной разработки и производства.
ООО «Гофер Корпорэйшн» разработала новый перспективный способ преобразования электрической энергии. Данный способ включает в себя современные научно-практические достижения в областях силовой преобразовательной техники полупроводниковых и микропроцессорных приборов. На сегодняшний день освоен инновационный метод преобразования электрической энергии переменного тока импульсным способом, на основе которого был разработан эффективный импульсный Стабилизатор (преобразователь) напряжения сети переменного тока без звена постоянного тока, что дает массу преимуществ.
Стабилизатор может быть использован для питания нагрузки активного, индуктивного, емкостного характера, а также для питания нагрузки с нелинейной формой потребляемого тока. Стабилизатор использует частичное преобразование электрической энергии путем формирования напряжения вольт-добавки к текущему напряжению сети.
Структурная схема преобразователя, работающего по данному способу, приведена на рис.1. С источника электропитания подается электрическая энергия с определенным входным напряжением. Электроэнергия проходит через сглаживающий фильтр и поступает на инвертор, где происходит ее преобразование в импульсы переменной полярности. Импульсы, через трансформатор, поступают на управляемый выпрямитель (который делает их однополярными). Выходной сглаживающий фильтр устраняет пульсации напряжения на выходе преобразователя. Микроконтроллер устройства управления формирует импульсы управления ключами инвертора и выпрямителя, на основе полученной информации с датчиков входного и выходного напряжений и тока нагрузки.
Рисунок 1 – Структурная схема преобразователя
Временные диаграммы напряжений в процессе преобразования, представлены на Рис 2. Показано, как протекает напряжение по времени, без искажения формы синусоиды сети. Его можно увеличить или уменьшить путем добавления или вычитания импульсов на высокой частоте.
Рисунок 2 — Временные диаграммы напряжений, в процессе преобразования
Использование указанного способа преобразования позволяет уменьшить общую мощность преобразованной энергии, поскольку часть энергии поступает в нагрузку непосредственно от источника первичного электропитания. Это приводит к уменьшению массы и габаритов и стоимости инвертора, поскольку уменьшаются потери электрической энергии при преобразовании. Это также приводит к уменьшению величины высокочастотных пульсаций преобразованного напряжения, что, в свою очередь, приводит к уменьшению массы, габаритов и стоимости входных и выходных сглаживающих фильтров.
Таким образом, использование данного способа позволяет создавать преобразователи переменного тока с уменьшенными массогабаритными показателями, и соответственно, меньшей стоимостью. Также стабилизатор может быть использован для стабилизации напряжения в промышленных сетях.
Таким образом, потребитель получает универсальное устройство, которое работает в заявленном диапазоне с уменьшенным весом, габаритами, быстротой реакции для всех видов нагрузки, при этом качество стабилизации (напряжения на выходе) будет удовлетворять потребности самых требовательных покупателей (от бытовой техники до чувствительной аппаратуры). Установив стабилизатор в квартире (частном доме), в офисе и на производстве, пользователь может решить проблему нестабильного электропотребления.
Технические характеристики разработанного преобразователя:
- назначение – регулировка и стабилизация синусоидального однофазного напряжения промышленной сети с частотой 49…51 Гц;
- диапазон напряжений на входе, при котором сохраняется работоспособность устройства – 90…400 В;
- диапазон рабочих напряжений на входе устройства – 100…290 В;
- диапазон рабочих напряжений на выходе устройства – 50…290 В (в зависимости от величины входного напряжения);
- максимальное отклонение выходного напряжения (устанавливается пользователем) – 1…10%;
- номинальный выходной ток – 35 А;
- максимальный выходной ток – 50 А (до 5 сек);
- диапазон выходного напряжения – входное напряжение ±50 % (при условии, что выходное напряжение не превышает 290 В);
- время реакции в режиме стабилизации выходного напряжения – 5 мс;
- коэффициент полезного действия – 94…98 % (в зависимости от соотношений напряжения на входе и выходе);
- диапазон допустимого коэффициента мощности нагрузки – 0…1 (емкостная, индуктивная, нелинейная);
- охлаждение – комбинированное (естественное + вентилятор);
- масса – 13 кг;
- габариты – 380 х 180 х 300 мм (20,5 дм3).