Uafhængig faseregulering kontra samlet regulering i en 3-faset stabilisator

En trefaset strømforsyning på 380 V leverer ikke nødvendigvis den samme spænding på L1, L2 og L3. Lad os tage et eksempel på en fabrik, hvor den målte indgangsspænding er:

• L1: 340 V
• L2: 375 V
• L3: 410 V

Disse faser kræver ikke den samme korrektion. L1 skal forstærkes, L2 kræver kun en lille justering, og L3 skal dæmpes.

Dette er den praktiske forskel mellem en uafhængig fasespændingsstabilisator og en trefaset stabilisator ved hjælp af ensartet spændingsregulering.

Uafhængig faseregulering gør det muligt at styre L1, L2 og L3 hver for sig. Samlet regulering styrer de tre faser som et samordnet system og er generelt mere velegnet, når spændingerne i de tre faser stiger og falder med omtrent de samme værdier.

For en industriel indkøber handler det ikke om, hvilket design der lyder mest avanceret. Det relevante spørgsmål er: Kræver de tre faser rent faktisk forskellige spændingskorrektioner?

Uafhængig faseregulering kontra samlet regulering

Med uafhængig faseregulering, har hver fase sin egen spændingsmåling og reguleringskreds. Afhængigt af stabilisator Topologi: Separate servomekanismer eller elektroniske styremoduler kan anvende forskellige kompenseringer på hver fase.

Med udgangspunkt i eksemplet ovenfor:

Fase	Indgangsspænding	Målresultat	Nødvendig handling
L1	340 V	380 V	Boost
L2	375 V	380 V	Et lille løft
L3	410 V	380 V	Reducer

En uafhængigt reguleret stabilisator kan reagere separat på disse forhold. I en servokonstruktion overvåger hver reguleringssløjfe for eksempel sin fasespænding og justerer det tilhørende kompensationskredsløb i retning af den ønskede udgang.

Lad os nu se på et andet udbud:

350 V / 352 V / 351 V

Alle tre faser har et fald i spændingen på omtrent samme størrelse. Selvom forsyningen har et problem med for lav spænding, kræver det ikke nødvendigvis en uafhængig regulering. En korrekt valgt samlet trefaset stabilisator kan være tilstrækkeligt.

Teknisk sammenligning

Funktion	Uafhængig faseregulering	Ensartet forordning
Fasestyring	Hver fase reguleres separat	Tre faser, der reguleres som et samordnet system
Afbalanceret spændingsudsving	Egnet	Egnet
Uensartede fasespændinger	Bedre egnet	Det afhænger af konstruktionen og graden af ubalance
Forskellig korrektion for hver fase	Det er muligt, afhængigt af udformningen	Generelt mere begrænset
Styring af kompleksitet	Højere	Lavere
Typiske udgifter til udstyr	Højere	Lavere
Typisk anvendelse	Ujævn eller uregelmæssig trefaset strømforsyning	Relativt afbalancerede trefasede strømforsyninger

Hvorfor ubalance i trefaset spænding er vigtig

Ubalanceret trefasespænding er mere end blot en forskel mellem tre tal på et voltmeter. Det er et velkendt problem i forbindelse med strømkvalitet, især i systemer, der forsyner induktionsmotorer, pumper, kompressorer, VVS-udstyr og andre trefasede forbrugere.

IEC 61000-4-30 fastlægger målemetoder for strømkvalitetsparametre, herunder forsyningsspændingens størrelse, spændingsfald og -stigninger, harmoniske svingninger, afbrydelser samt ubalance i forsyningsspændingen.

Ved en formel vurdering af strømkvaliteten kan spændingsubalancen vurderes ved hjælp af komponenter i positiv og negativ sekvens:

Spændingsubalance (%) = Spænding i negativ sekvens / Spænding i positiv sekvens × 100

Det betyder, at det ikke er en fuldstændig teknisk vurdering af spændingsubalancen blot at trække den laveste fasespænding fra den højeste.

Motoranvendelser fortjener særlig opmærksomhed. ABB’s tekniske vejledning peger på spændingsubalance som en tilstand, der kan øge motortab og varmeudvikling og kan kræve en neddimensionering, når ubalancen bliver for stor.

Når det gælder valg af spændingsstabilisator, er det dog stadig yderst nyttigt at registrere de faktiske spændingsintervaller for L1, L2 og L3. Det viser nemlig, om alle tre faser kræver en ensartet korrektion, eller om hver fase opfører sig forskelligt.

Har du egentlig brug for uafhængig faseregulering?

Der er En enkelt fase-spændingsforskel betyder ikke nødvendigvis, at en installation skal anvende uafhængig regulering. Valget afhænger af det målte spændingsområde, hvor ofte situationen opstår, belastningskarakteristika, motorens startforhold, den krævede udgangstolerance samt stabilisatorens egen reguleringsevne.

Følgende eksempler giver et nyttigt første indtryk:

Stedets tilstand	Hvad det kan tyde på	Anbefalet handling
350 / 352 / 354 V	Relativt jævn underspænding	En ensartet regulering kan være tilstrækkelig
340 / 375 / 410 V	Der kræves forskellige korrektioner for hver fase	Vurdering af uafhængig faseregulering
Alle faser falder ud under motorstart	Problem med startstrøm eller kildeimpedans	Kontroller motorens startstrøm og stabilisatorens kapacitet
Én fase ligger stadig betydeligt lavere	Mulig tilførsel, tilslutning, Transformator, eller et problem med belastningsfordelingen	Undersøg det overordnede elektriske system
Spændingen er normal, men THD-værdien er høj	Harmonisk forvrængning	Spændingsregulering alene løser muligvis ikke problemet
En fase forsvinder af og til	Mulig fejl med tab af faser	Udfør reparation af fejlen og sørg for passende beskyttelse

Når uafhængig faseregulering giver mening

En uafhængig fasespændingsstabilisator bør man overveje, når målinger på anlægget gentagne gange viser, at de enkelte faser kræver væsentligt forskellige korrektioner.

Typiske situationer omfatter:

• fabrikker med ujævnt fordelt enfaset belastning;
• fjerntliggende industrianlæg, der forsynes via lange eller svage forsyningsledninger;
• steder, hvor L1, L2 og L3 har mærkbart forskellige spændingsområder;
• produktionslinjer, der kombinerer trefaset og enfaset udstyr;
• anlæg, hvor den ene fase muligvis skal forstærkes, mens den anden skal dæmpes.

For eksempel gentagne målinger omkring 335 / 370 / 405 V tyder på et andet problem end en strømforsyning, der svinger mellem 345 / 347 / 346 V og 400 / 402 / 401 V. Begge tilfælde kan af operatøren beskrives som “ustabil 380 V-strøm”, men kravene til regulering er ikke de samme.

Når en ensartet regulering kan være tilstrækkelig

Hvis de tre faser forbliver relativt tæt på hinanden, når forsyningen stiger og falder, kan en samlet regulering være den mest praktiske og økonomiske løsning.

I så fald bør der lægges større vægt på stabilisatorens indgangsspændingsområde, udgangsnøjagtighed, nominel kapacitet, overbelastningsevne, reguleringshastighed og belastningskarakteristika i stedet for at betale for en uafhængig fasestyring, som anlægget måske slet ikke har brug for.

Brug ikke en stabilisator til at skjule en elektrisk fejl

En uafhængig fasestabilisator kan korrigere spændingsstørrelsen inden for det område, den er beregnet til, men den er ikke en universel løsning på problemer med strømkvaliteten.

Uafhængig regulering løser ikke i sig selv problemet:

• fasetab eller forkert fasefølge;
• løse eller beskadigede elektriske forbindelser;
• overbelastning af transformeren i den opstrøms del;
• kraftig harmonisk forvrængning fra frekvensomformere eller andre ikke-lineære belastninger;
• dårlig belastningsfordeling;
• for stor neutralstrøm;
• fuldstændige strømafbrydelser;
• meget korte eller kraftige spændingsfald, der ligger uden for stabilisatorens reaktionsområde.

Antag, at L2 konsekvent ligger langt lavere end L1 og L3. Årsagen kan være en overbelastet fase, en løs kabelforbindelse, et problem med transformeren eller en ujævn belastningsfordeling. At kompensere for L2 med en stabilisator kan forbedre udgangsspændingen, men det fjerner ikke den underliggende fejl.

Den bedre tekniske fremgangsmåde er enkel: Identificer først unormale elektriske forhold, og fastslå derefter, hvilken spændingsregulering der stadig er behov for.

Måling af spænding under reelle driftsforhold

En af de mest almindelige fejl ved valg af stabilisator er, at man kun angiver systemets nominelle spænding.

En anmodning som f.eks. “Vi har brug for en 200 kVA stabilisator til et 380 V-system“ giver ikke producenten oplysninger om, hvorvidt strømforsyningen er afbalanceret, hvor meget spændingen falder, eller om et stort motoranlæg er årsagen til spændingsfaldet.

For at sikre et mere præcist udvalg bedes du angive:

• L1-minimums- og maksimumsspænding;
• L2-minimums- og maksimumsspænding;
• L3-minimums- og maksimumsspænding;
• normal driftsstrøm eller samlet belastning i kVA;
• maksimal samtidig belastning;
• den største nominelle effekt for motoren eller kompressoren;
• metode til motorstart, f.eks. direkte start (DOL), stjerne-trekant, softstarter eller frekvensomformer (VFD);
• krævet udgangsspænding og tolerance;
• frekvens;
• omgivelsestemperatur og installationshøjde.

Hvis spændingen svinger betydeligt i løbet af dagen, er målinger fra en spændingsdatalogger eller en strømkvalitetsanalysator mere nyttige end en enkelt måling med et multimeter.

Eksempel på nyttige oplysninger om et websted

System: 380 V, 50 Hz, trefaset
L1-serien: 325–390 V
L2-serien: 350–405 V
L3-serien: 365–425 V
Maksimal belastning: 180 kVA
Største motor: 45 kW
Startmetode: Stjerne-trekant
Påkrævet output: 380 V ±3%

Disse oplysninger giver producenten mulighed for at vurdere reguleringsmetoden, det nødvendige indgangsområde, stabilisatorens kapacitet, motorens startbetingelser og beskyttelseskonfigurationen.

Reguleringsmetoden og dimensioneringen i kVA bør betragtes som beslægtede, men separate beslutninger. Selv når der kræves uafhængig faseregulering, skal stabilisatoren stadig dimensioneres i forhold til den faktiske belastning, den mindste indgangsspænding og eventuelle betydelige motorstartstrømme.

Hvad B2B-købere bør tjekke, inden de afgiver en ordre

To trefasede stabilisatorer med samme nominelle kVA-værdi kan have meget forskellige driftsmæssige egenskaber. Når du sammenligner tilbud, skal du se ud over kapacitet og pris.

Parameter	Hvad der skal bekræftes
Nominel kapacitet	Kontinuerlig anvendelig kVA under faktiske driftsforhold
Indgangsspændingsområde	Mindste og største tilladte indgangsspænding
Reguleringsmetode	Uafhængig regulering eller samordnet regulering
Output-nøjagtighed	Tilladt tolerance for udgangsspænding
Reguleringshastighed	Reaktion på ændringer i indgangsspændingen
Mulighed for overbelastning	Tilladt overbelastningsprocent og varighed
Motorstart	Om startstrømmen er blevet taget i betragtning ved dimensioneringen
Bypass	Manuel, automatisk eller vedligeholdelsesomgåelse
Beskyttelse	Over-/underspænding, overbelastning, kortslutning, fasebeskyttelse osv.
Installationsbetingelser	Krav til temperatur, højde, indkapsling, ventilation og køling

En specifikation fortjener særlig opmærksomhed: Er den angivne kVA-værdi tilgængelig over hele det specificerede indgangsspændingsområde?

Ved lavere indgangsspænding stiger strømmen for et givet effektbehov. I projekter med et bredt indgangsspændingsområde kan dette påvirke transformatorens viklinger, ledere, reguleringskomponenter, det termiske design og i sidste ende stabilisatorens anvendelige kapacitet.

OFTE STILLEDE SPØRGSMÅL

Endelig udvælgelse

En forsyningsmåling 350 / 352 / 354 V indebærer et helt andet reguleringskrav end et måleapparat, der 340 / 375 / 410 V, selvom begge ganske enkelt kan beskrives som en ustabil 380 V-forsyning.

Den rigtige trefasede stabilisator er derfor ikke nødvendigvis den med det mest komplicerede reguleringssystem. Det er den, der er tilpasset anlæggets det faktiske fase-spændingsområde, belastningskarakteristika, startbetingelser og krævet udgangseffekt.

ZHENGXI fremstiller trefasede spændingsstabilisatorer med uafhængig fase- og samlet regulering til industrielle anvendelser. Med henblik på projektvurderingen bedes du oplyse minimums- og maksimumsspænding for L1/L2/L3, den samlede belastning, den største motor eller kompressor, startmetode, den krævede udgangsspænding samt installationsforholdene. Disse parametre gør det muligt at vurdere reguleringsmetoden, indgangsspændingsområdet og stabilisatorens kapacitet, inden der udarbejdes et tilbud.