Стабилизаторы напряжения с функцией энергосбережения СПН-М ЭКОномЪ


Стабилизатор серии СПН-М ЭкономЪ рекомендован для предприятий, заинтересованных во внедрении энергоэффективного оборудования, которые хотят получить качественное стабильное электропитание и сэкономить существенную часть энергоресурсов. Наибольшую эффективность стабилизаторы показали при работе с системами освещения на промышленных предприятиях, офисных и торговых центрах, административных зданий, гостиниц и отелей.

иконка акробатаДайджест "Стабилизаторы напряжения СПН-М ЭКОномЪ 2019 г."

Стабилизаторы разработаны и серийно выпускаются АО «Электромаш» по техническим условиям ТУ 3411-036-55978767-14

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ


Энергосберегающий стабилизатор напряжения СПН-М ЭкономЪ — комплексное решение повышения качества электропитания сети и защиты электрооборудования с уникальной функцией снижения потребляемой энергии до 37%.


Стабилизатор напряжения серии СПН-М ЭкономЪ — это новая технология многофункциональных стабилизаторов, позволяющих конструктивно в рамках одного оборудования обеспечить стабилизацию выходного напряжения в заданном диапазоне, и получить энергосберегающий эффект, за счет нормализации повышенного напряжения и снижения реактивной составляющей в сети.


Принцип работы стабилизации основан на поддержании уровня питающего выходного напряжения на минимально допустимом значении, разрешенного по ГОСТ 32144-2013, но позволяющего обеспечить нормальную работу подключенного к нему электрооборудования, без снижения его эффективности и производительности. Дополнительно стабилизатор осуществляет коррекцию коэффициента мощности, фильтрацию импульсных сетевых помех, защиту от перегрузок и короткого замыкания.


Стабилизатор поддерживает ручную регулировку или автоматическую стабилизацию одновременно как для линейного (380 В), так и фазного (220 В) напряжения, при питании от трехфазной 380 В. Диапазон входного и выходного напряжения зависит от количества в конструктиве ступеней. В одноступенчатом исполнении, для поддержания нормативного допустимого значения питающего напряжения от 208 до 232В (согласно ГОСТ 32144-2013), диапазон входного напряжения устанавливается в пределах ±5 от Uном, т.е. от 187 до 253В. В двухступенчатом исполнении, границы входного напряжения устанавливаются в пределах 10%, в диапазоне от 176 до 264В. В четырехступенчатом исполнении, регулирование напряжения происходит в диапазоне 20%, в пределах от 154 до 286В.


КОНСТРУКЦИЯ

Энергосберегающий стабилизатор напряжения СПН-М выполнен в модульном стоечном исполнении в 2-х типоразмерах. Металлический корпус изготовлен в климатическом исполнении IP20. Для отображения необходимой информации об эксплуатационном состоянии, режимах работы и параметрах, на передней двери расположены индикаторный контроллер, автоматические выключатели стабилизатора и компенсатора реактивной мощности, индикаторы режима работы и переключатель режимов работы. Для обеспечения функции удаленного мониторинга по RS-485 по протоколу Modbus стабилизатор снабжен соответствующим разъемом. Силовой блок стабилизатора состоит из следующих составных частей: блока стабилизации (вольтодобавочного трансформатора), компенсатора реактивной мощности (КРМ); автоматических выключателей QF1, QF2; индикаторного контроллера, RFI фильтра, реле контроля напряжения и трансформаторов тока. Охлаждение стабилизатора принудительное с помощью вентиляторов.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Принцип работы стабилизатора напряжения СПН-М ЭкономЪ основан на работе вольтодобавочного трансформатора, при котором регулирование напряжения осуществляется посредством формирования добавочного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

В зависимости от типа регулирования: одно-, двух- или четырехступенчатого, величина напряжения вторичной обмотки равна 12В, 24 или 48В. Устройство вольтодобавочного трансформатора представлено силовой (первичной) и вольтодобавочной (вторичной) обмотками, с разным количеством витков. Первичная обмотка трансформатора параллельно подключена к нагрузке, вторичная включается последовательно с нагрузкой. В зависимости от команды реле контроля напряжения, который анализирует значение напряжение на нагрузке, концы вольтодобавочной обмотки остаются либо закороченными, либо согласно или встречно включаются в цепь.

При согласном включении обмоток, при котором магнитные потоки первичной и вторичной обмоток совпадают по направлению, к напряжению сети добавляется величина добавочного напряжения вторичной обмотки, это происходит в случае пониженного входного напряжения.

При повышенном напряжении — наблюдается встречное включение обмоток, что приводит к встречному направлению магнитных потоков. В этом случае напряжение нагрузки стабилизируется за счет уменьшения напряжения сети на величину добавочного напряжения вторичной обмотки. Если напряжение находится в пределах допустимого значения — происходит закорачивание концов вторичной обмотки и напряжение нагрузки равно напряжению сети.

Три режима работы трансформатора: «Экономия», «Стабилизация», «Транзит». 

При работе стабилизатора в режиме «Экономия» происходит нормализация повышенного напряжения питающей сети, что позволяет снизить объем потребления электроэнергии. 

При работе стабилизатора в режиме «Стабилизация» происходит стабилизация пониженного напряжения питающей сети, что может позволить устранить проблемы запуска оборудования.

При работе стабилизатора в режиме «Транзит» питание нагрузки осуществляется непосредственно от входной сети.


ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ВНЕДРЕНИЯ СПН-М ЭКОНОМЪ

• Автоматическая стабилизация уровня выходного напряжения

• Коррекция коэффициента мощности

• Качественное электропитание, в соответствии с требованием ГОСТ 32144-2013

• Эффективная фильтрация импульсных сетевых помех

• Защита оборудования от перегрузок и короткого замыкания

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ВНЕДРЕНИЯ СПН-М ЭКОНОМЪ

• Экономия энергопотребления до 37% за счёт понижения рабочего

напряжения и компенсации реактивной мощности.

• Снижение капиталовложений за счёт увеличения ресурса работы оборудования, технологических линий и осветительных приборов.

• Уменьшение эксплуатационных расходов на техническое обслуживание за счёт исключения сбоев электропитания и аварий.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

• Цифровой дисплей для отображения параметров сети и работы стабилизатора напряжения

• Синусоидальная форма выходного напряжения

• КДП на уровне 99,5%

• Функции удаленного мониторинга по RS-485 по протоколу Modbus

В настоящее время перед промышленными предприятиями, офисными и торговыми центрами стоит задача сокращения затрат на электроэнергию. Затраты на освещение составляют от 25% до 35% общих затрат на электроэнергию. При этом, переход на энергосберегающие системы освещения нового поколения, такие как светодиодные светильники, является очень затратным и имеет длительный срок окупаемости. Поэтому, для решения задачи сокращения энергопотребления Группа «РУСЭЛТ» разработала стабилизаторы напряжения СПН-М исполнений:
- ЭКОномЪ,
- ЭКОномЪ Профи

Энергосберегающий эффект от внедрения стабилизатора СПН-М ЭКОномЪ

Немного теории… Поскольку Rн = const, то в соответствии с законом Ома, U = I * Rн

При постоянном сопротивлении нагрузки Rн = const с уменьшением напряжения питающей сети (U) уменьшается активная мощность (Р) и величина тока (I) также уменьшается. Т.е. при понижении напряжения питающей сети потребителя снижается потребляемая электрическая мощность, что приводит к экономии электрической энергии.

Таб. 1 Сравнение типоисполнений энергосберегающих стабилизаторов

Функции СПН-М ЭКОномЪ СПН-М ЭКОномЪ Профи
Система автоматической стабилизации выходного напряжения с защитой от низкого и высокого напряжения в диапазоне 154В - 286В + +
Система ручного переключения выходного напряжения от 230В до 190В (1, 2 ступени регулирования) + -
Система ручного и автоматического (по заданному алгоритму) переключения выходного напряжения от 230В до 180В (4 ступени регулирования) - +
Индикация основных параметров сети + +
Система удаленного мониторинга по RS-485 по протоколу Modbus + +
Система автоматической компенсации реактивной мощности на 12,5, 25, 50 кВАр + +

Таб. 2. Основные характеристики стабилизаторов напряжения СПН-М ЭКОномЪ

Входные параметры
Тип сети трехфазная 4-х проводная
Номинальное входное напряжение (фазное) 220 В
Рабочий диапазон входных напряжений (фазное) Iст - 187-253 В
IIст - 176-264 В
IVст - 154-286 В
Частота входного напряжения 50±2 Гц
Выходные параметры
Номинальная мощность 40, 70, 90, 110, 140, 170 кВА
Номинальное выходное напряжение (фазное) 220 В
Рабочий диапазон выходных напряжений (фазное) Iст - 199-241 В
IIст - 212-228 В
IVст - 214-226 В
Частота выходного напряжения 50 Гц
Форма выходного напряжения синусоида
КПД, не менее 99,5 %
Диапазон изменения нагрузки 0-100 %
Быстродействие 20 мсек
Принцип регулирования напряжения вольтодобавка, вольтоограничение
Тип ключей тиристор
Количество ступеней регулирования 1 / 2 / 4
Сервисные функции
Защита от перегрузки и КЗ +
Фильтр от импульсных и высокочастотных помех +
ПО для подключения к ПК +
Индикация основных режимов работы / вид индикации + / МИК-24
Автоматический байпас при аварии +
Конструктивное исполнение
Поключение к сети 4-х, 5-ти проводное, клеммные зажимы
Подключение нагрузки 4-х, 5-ти проводное, клеммные зажимы
Исполнение напольное, настенное
Время непрерывной работы не ограничено (S1)
Климатическое исполнение (ГОСТ 15150) У3
Температура окружающей среды 0...+45 С°
Относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, не более 90 %
Степень защиты (по ГОСТ 14254) IP 20
Гарантийный срок 36 месяцев
Охлаждение принудительное
Технические условия ТУ 3411-036-55978767-14
Габариты (ШхВхГ) 850х980х400 мм
Сертификаты
RU Д-RU.AB24.B.01635

Таб. 3. Данные по результатам исследований применения стабилизатора СПН-М ЭКОномЪ на примере нагрузки люминесцентной лампы дневного света PHILIPS TLD 36W/840 при изменении входного напряжения от 240В до 175В со снятием характеристики фактического тока нагрузки.


Питающее напряжение, В Ток нагрузки, А Полная мощность, Рпол, кВт Активная мощность, Ракт, кВт Реактивная мощность, Рреак, кВАр Ракт/Рпол   cos (f)  Рпол % Ракт   % Сокращения Рпол % Сокращения Ракт %
240 0,36 0,0864 0,044 0,072 0,5093 135 122 35 22
235 0,34 0,0799 0,042 0,067 0,5257 125 117 25 17
230 0,32 0,0736 0,040 0,061 0,5435 115 111 15 11
225 0,30 0,0675 0,036 0,056 0,5333 106 100 6 0
220 0,29 0,0638 0,036 0,052 0,5643 100 100 0 0
215 0,28 0,0602 0,034 0,048 0,5648 94 94 -6 -6
210 0,26 0,0546 0,032 0,044 0,5861 86 89 -14 -11
205 0,25 0,0513 0,030 0,040 0,5854 80 83 -20 -17
200 0,23 0,0460 0,028 0,047 0,6087 72 78 -28 -22
195 0,22 0,0429 0,026 0,037 0,6061 67 72 -33 -28
190 0,21 0,0399 0,024 0,033 0,6015 63 67 -37 -33
185 0,19 0,0352 0,022 0,030 0,6259 55 61 -45 -39
180 0,17 0,0306 0,020 0,027 0,6536 48 56 -52 -44
175 0,16 0,0280 0,018 0,020 0,6429 44 50 -56 -50

Исследование проведено на базе Национального исследовательского университета МЭИ, г. Москва.

Рабочая зона стабилизации напряжения находится в пределах 220В-190В, при которой световой поток соответствует нормативам освещенности. Экономически целесообразно снижать напряжение дискретно ступенями: 210В, 200В, 190В, что реализовано в стабилизаторе напряжения СПН-М ЭКОномЪ.
Понижение рабочего напряжения питания газонаполненных ламп до 190В позволит сэкономить до 37% от полной мощности и до 33% от активной мощности потребления ламп соответственно, а также, незначительно увеличить значение cos(f) (см Таблицу 3). Дополнительным эффектом является увеличение срока службы газонаполненных ламп за счет уменьшения напряжения питания.
На каждом конкретном объекте можно подобрать оптимальное сочетание уровня напряжения питания газонаполненных ламп и светового потока, и настроить систему стабилизации напряжения СПН-М ЭКОномЪ.

Таб. 4. Расчет потребления и экономии электроэнергии за 1 год при использовании стабилизатора напряжения СПН-М ЭКОномЪ с функцией энергосбережения мощностью 110 кВА для питания газонаполненных источников света


Напряжение питания ламп, В 220 215 210 205 200 195 190
Мощность потребления, кВА 100 94 86 80 72 67 63
Цена 1 кВт/ч по тарифу в г. Москве с 14.11.2014, руб. 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68
Время работы в день, ч 14 14 14 14 14 14 14
Потребляемая мощность за день, кВт * ч 1 400 1 316 1 204 1 120 1 008 938 882
Потребляемая мощность за год, кВт * ч 511 000 480 340 439 460 408 800 367 920 342 370 321 930
Сумма затрат на электроэнергию за год, руб. 2 391 480 2 247 991 2 056 673 1 913 184 1 721 866 1 602 292 1 506 632
Экономия за год, руб. 0 143 489 334 807 478 296 669 614 789 188 884 848


Применение энергосберегающих стабилизаторов напряжения СПН-М ЭКОномЪ в системах освещения с газонаполненными лампами позволяют:
• окупить затраты гарантированно в течение одного года при режиме эксплуатации от 10 часов в день.
• организовать автоматическое управление систем освещения газонаполненными лампами.
• получить дополнительную экономию за счет компенсации реактивной энергии и уменьшения полной потребляемой мощности газонаполненными лампами.

Функция компенсация реактивной мощности
Экономический эффект от внедрения СПН-М за 12 месяцев.
Экономический эффект от внедрения компенсатора реактивной мощности (КРМ) складывается из следующих составляющих:
1. Экономия на оплате реактивной энергии. Оплата за реактивную энергию составляет от 12% до 45% от активной энергии в различных регионах России.
2. Для действующих объектов - уменьшение потерь энергии в кабелях за счет уменьшения фазных токов. В среднем, на действующих объектах в подводящих кабелях теряется 10…15% расходуемой активной энергии.
3. Для проектируемых объектов - экономия на стоимости кабелей за счет уменьшения их сечения.
4. При значительной загрузке силового трансформатора можно учитывать экономию от продления срока службы трансформаторов за счет снижения температуры перегрева обмоток.

В зависимости от мощности стабилизатора устанавливается КРМ на 12,5 кВАр, 25 кВАр, 50 кВАр.

Требования по безопасности

Стабилизаторы СПН-М полностью отвечают требованиям безопасности и правилам устройства электроустановок. Все системы управления стабилизатором выведены на переднюю дверь шкафа для исключения возможности поражения персонала электрическим током.

Для оптимального подбора стабилизатора напряжения СПН-М ЭКОномЪ рекомендуется проведение обследования и анализа объекта специалистами группы «РУСЭЛТ».
На стабилизаторы напряжения СПН-М ЭКОномЪ предоставляется гарантия 3 года при условии пуско-наладки специалистами группы «РУСЭЛТ».

Система экологического менеджмента 
Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору