Spanningsdaling versus onderspanning: welk probleem kan een spanningsstabilisator oplossen?

A spanningsstabilisator is voornamelijk ontworpen om aanhoudende onder- en overspanning te corrigeren. Het kan ook helpen bij matige spanningsdalingen, mits de spanningsdaling binnen het correctiebereik van de ingang blijft en lang genoeg aanhoudt om te kunnen worden gereguleerd. Bij zeer korte of ernstige spanningsdalingen kan echter aanvullende bescherming nodig zijn, zoals een UPS, een Dynamic Voltage Restorer of een stroomconditioner.

De spanning blijft gedurende de dag zelden precies op de nominale waarde. Industriële installaties, bedrijfsgebouwen en fabrieken hebben vaak te maken met problemen op het gebied van stroomkwaliteit die de productie kunnen verstoren, apparatuur kunnen beschadigen of de operationele efficiëntie kunnen verminderen.

Twee veelvoorkomende problemen zijn spanningsdaling en onderspanning. Deze termen worden soms door elkaar gebruikt, maar ze verwijzen naar verschillende elektrische toestanden. Het is belangrijk om het verschil te begrijpen bij het kiezen van een spanningsstabilisator, automatische spanningsregelaar, of andere apparatuur voor stroombeveiliging.

Wat is een spanningsdaling?

A spanningsdaling, ook wel een spanningsdip, is een kortstondige daling van de RMS-spanning.

Volgens de IEEE-terminologie inzake stroomkwaliteit wordt onder een spanningsdaling doorgaans verstaan een daling van de spanning tot 10% tot 90% nominale spanning voor een periode vanaf 0,5 cyclus tot één minuut.

Veelvoorkomende oorzaken zijn onder meer:

• Het starten van grote motoren
• Transformator inbedrijfstelling
• Kortsluitfouten
• Verhuizingen van nutsbedrijven
• Zware industriële lasten
• Plotselinge schommelingen in de elektriciteitsvraag

Zo kan een 400V-systeem bijvoorbeeld gedurende enkele honderden milliseconden kortstondig dalen tot 300V, voordat het weer normaal wordt.

Omdat een spanningsdaling snel optreedt, kan de verlichting slechts even flikkeren. Gevoelige apparatuur zoals CNC-machines, PLC-systemen, medische apparaten, frequentieregelaars en apparatuur in datacenters kan echter uitschakelen, resetten of alarmen activeren.

Wat is onderspanning?

Onderspanning is een langdurige toestand waarbij de voedingsspanning langer dan één minuut onder het nominale niveau blijft.

In tegenstelling tot een spanningsdaling is onderspanning doorgaans geen kortstondige storing. Deze kan enkele minuten of zelfs enkele uren aanhouden, of in gebieden met een zwak elektriciteitsnet zelfs uitgroeien tot een dagelijks terugkerend probleem.

Veelvoorkomende oorzaken zijn onder meer:

• Overbelaste distributienetwerken
• Grote transmissie- of toevoerafstand
• Te dunne kabels
• Beperkte capaciteit van het elektriciteitsnet
• Stroomvraag tijdens de spits
• Onjuiste instellingen van de transformatortappen
• Zware industriële lasten in de directe omgeving

Voorbeeld:

Item	Waarde
Nominale spanning	400V
Werkelijke spanning	340 V
Duur	Enkele uren
Toestand	Aanhoudende onderspanning

Dit aanhoudende probleem met een te lage spanning kan ertoe leiden dat motoren meer stroom verbruiken, met als gevolg oververhitting, een lager rendement, veroudering van de isolatie, een onstabiele werking van de machine en een kortere levensduur van de apparatuur.

Spanningsdaling versus onderspanning: de belangrijkste verschillen

Functie	Spanningsdaling	Onderspanning
Duur	0,5 cyclus tot 1 minuut	Meer dan 1 minuut
Spanningsverloop	Plotselinge spanningsdaling	Continu laagspanning
Herstel	Herstelt zich meestal snel	Blijft meestal van kracht totdat de netconditie verbetert
Veelvoorkomende oorzaken	Motorstart, storingen, schakelen	Zwak elektriciteitsnet, overbelasting, lange voedingsleiding, te dunne kabel
Belangrijkste gevolgen	Storing, reset en uitschakeling van apparatuur	Oververhitting, verminderde prestaties, slijtage aan apparatuur
De functie van een spanningsstabilisator	Helpt slechts in sommige gevallen	De belangrijkste oplossing voor tal van toepassingen
Andere mogelijke oplossing	UPS, DVR, stroomfilter	AVR of spanningsstabilisator

Het belangrijkste verschil is duur. Een spanningsdaling is kortstondig en plotseling. Een te lage spanning is continu en stabieler, maar nog steeds schadelijk.

Hoe zit het met spanningspieken?

Problemen met de stroomkwaliteit beperken zich niet tot spanningsdalingen.

A spanningspiek is het tegenovergestelde van een spanningsdaling. Het treedt op wanneer de spanning gedurende een korte periode boven het normale bereik stijgt. In veel bronnen over stroomkwaliteit wordt een spanningspiek doorgaans omschreven als een stijging van de spanning boven 110% bij nominale spanning voor een korte periode.

Veelvoorkomende oorzaken zijn onder meer:

• Plotselinge ontlasting
• Onjuiste instellingen van de transformatortaps
• Fouten waarbij één fase in contact komt met aarde
• Schakelen van condensatorbanken
• Spanningsschommelingen aan de netzijde

Een te hoge spanning kan schade veroorzaken aan of de levensduur verkorten van:

• Voedingen
• Elektronische componenten
• LED-verlichting
• Bedieningspanelen
• Frequentieregelaars
• Gevoelige productieapparatuur

Een goed gekozen automatische spanningsstabilisator kan zowel een lage als een hoge ingangsspanning regelen, waardoor een stabiele uitgangsspanning binnen het nominale correctiebereik wordt gehandhaafd.

Kan een spanningsstabilisator een spanningsdaling verhelpen?

Het antwoord hangt af van hoe groot de spanningsdaling is, hoe lang deze duurt en of deze binnen het ingangscorrectiebereik van de stabilisator blijft.

Een spanningsstabilisator kan uitkomst bieden wanneer:

• De spanningsval is matig
• De doorhangduur is lang genoeg om de regeling mogelijk te maken
• De ingangsspanning blijft binnen het nominale bereik van de stabilisator
• De aangesloten apparatuur heeft een stabiele spanning nodig om continu te kunnen werken

Als een driefasige stabilisator bijvoorbeeld is ontworpen met een ingangsbereik van 304 V tot 456 V en een uitvoer van 380 V ±11 TP3T, kan het veel matige spanningsschommelingen binnen dat bereik corrigeren.

Als de spanning echter slechts enkele milliseconden sterk daalt, kan zelfs een snelle stabilisator mogelijk niet snel genoeg reageren. In dat geval kan apparatuur zoals een UPS, Dynamische spanningsregelaar, of er kan een speciale stroomconditioner nodig zijn.

Een spanningsstabilisator kan dus de gevolgen van bepaalde spanningsdalingen verminderen, maar mag niet worden gezien als de enige oplossing voor elke kortstondige spanningsdaling.

Kan een spanningsstabilisator het probleem van te lage spanning oplossen?

Ja. Aanhoudende onderspanning is een van de belangrijkste problemen waarvoor automatische spanningsstabilisatoren zijn ontworpen.

Wanneer de netspanning onder het nominale niveau blijft maar nog steeds binnen het ingangsbereik van de stabilisator valt, verhoogt de stabilisator automatisch de spanning en levert hij een stabiele uitgangsspanning aan de aangesloten belasting.

De belangrijkste voordelen zijn onder meer:

• Brengt de spanning weer dichter bij het nominale niveau
• Vermindert het risico op oververhitting van de motor
• Verbetert de productiestabiliteit
• Helpt gevoelige elektrische apparatuur te beschermen
• Vermindert ongewenste uitschakelingen als gevolg van een te lage spanning
• Zorgt voor een betrouwbaardere werking in de fabriek

Voor fabrieken die actief zijn in gebieden met een onstabiele netspanning, is een goed gekozen industriële spanningsstabilisator of driefasige automatische spanningsregelaar kan een effectieve oplossing zijn voor aanhoudende problemen met een te lage spanning.

Veelvoorkomende sectoren die te maken hebben met spanningsdalingen en onderspanning

Veel industriële en commerciële toepassingen zijn voor een betrouwbare werking afhankelijk van een stabiele spanning.

Typische toepassingen zijn onder meer:

• Productiefabrieken
• CNC-bewerkingscentra
• Textielfabrieken
• Drukapparatuur
• Kunststofspuitgietmachines
• Ziekenhuizen en laboratoria
• Datacenters
• Halfgeleiderproductie
• Voedselverwerkingslijnen
• Verpakkingsmachines
• Liften en compressoren
• Mijnbouw- en bouwplaatsen

In deze toepassingen heeft een onstabiele spanning niet alleen invloed op de prestaties van de apparatuur. Het kan ook leiden tot productieverlies, onderhoudskosten, vertragingen bij de levering en kwaliteitsproblemen.

De juiste spanningsstabilisator kiezen

Bij het kiezen van een spanningsstabilisator gaat het niet alleen om het vermogen. Welk model het meest geschikt is, hangt af van de toestand van de ingangsspanning, het type belasting, de vereiste reactiesnelheid, de beveiligingsfuncties en de installatieomgeving.

Ingangsspanningsbereik

Hoe groter het correctiebereik aan de ingang, hoe beter de stabilisator kan omgaan met onstabiele netomstandigheden.

Alvorens een spanningsstabilisator te kiezen, moeten gebruikers het werkelijke spanningsbereik in de loop van de tijd meten. Als de netspanning vaak onder het nominale ingangsbereik van de spanningsstabilisator daalt, is een standaardmodel wellicht niet toereikend.

Type lading

Verschillende ladingen vereisen verschillende ontwerpen voor stabilisatoren.

Veelvoorkomende soorten ladingen zijn onder meer:

• Inductiemotoren
• Compressoren
• CNC-machines
• VFD-systemen
• Medische apparatuur
• Bedieningspanelen
• Gevoelige elektronische apparatuur

Bij motorbelastingen moet meestal rekening worden gehouden met de startstroom. Gevoelige elektronica vereist mogelijk een snellere reactietijd en een hogere spanningsnauwkeurigheid.

Reactiesnelheid

Statische spanningsstabilisatoren reageren doorgaans sneller dan servospanningsstabilisatoren. Ze worden vaak gebruikt wanneer de spanning snel verandert en de aangesloten apparatuur gevoeliger is.

Servospanningsstabilisatoren worden op grote schaal gebruikt voor industriële belastingen waarbij continue spanningsregeling, een hoog vermogen en een kostenefficiënte werking vereist zijn.

Keuze van de capaciteit

Bij de keuze van een stabilisator mag niet uitsluitend rekening worden gehouden met het nominaal vermogen van de aangesloten apparatuur. Ook moet rekening worden gehouden met de belastingskarakteristieken, de startstroom, de vermogensfactor en toekomstige uitbreidingen.

Bij veel industriële toepassingen is het zo dat Ongebruikte capaciteit van 20% tot 30% wordt aanbevolen, vooral wanneer het om motoren, compressoren of productieapparatuur gaat.

Bescherming Functies

Nuttige beveiligingsfuncties kunnen onder meer zijn:

• Overspanningsbeveiliging
• Onderspanningsbeveiliging
• Bescherming tegen overbelasting
• Bescherming tegen kortsluiting
• Beveiliging tegen faseverlies
• Fasevolgorde-beveiliging
• Overspanningsbeveiliging
• Bypass-functie

Het vereiste beschermingsniveau moet afgestemd zijn op het toepassingsrisico en de elektrische omgeving.

Servo versus statische spanningsstabilisator

Functie	Servospanningsstabilisator	Statische spanningsstabilisator
Regelmethode	Regeling op basis van een servomotor en een transformator	Regeling via vermogenselektronica, zoals IGBT of SCR
Reactiesnelheid	Medium	Zeer snel
Spanningsnauwkeurigheid	Meestal rond ±1%, afhankelijk van het ontwerp	Meestal tussen ±0,5% en ±1%, afhankelijk van het ontwerp
Onderhoud	Weinig, maar mechanische onderdelen moeten regelmatig worden gecontroleerd	Zeer laag, minder bewegende onderdelen
Typische toepassing	Industriële apparatuur, fabrieken, motoren, algemene spanningscorrectie	Precisieapparatuur, gevoelige elektronica, snelle spanningsschommelingen
Kostenpeil	Meestal voordeliger bij grote capaciteit	Meestal hoger bij een vergelijkbare capaciteit

Beide typen kunnen nuttig zijn. De juiste keuze hangt af van de belastingsgevoeligheid, het patroon van de spanningsschommelingen, de vereiste nauwkeurigheid en het budget.

Markttrends op het gebied van spanningsregeling voor industriële toepassingen

Naarmate fabrieken steeds verder worden geautomatiseerd, wordt een stabiele spanning steeds belangrijker.

In moderne productielijnen wordt vaak gebruikgemaakt van PLC's, frequentieregelaars, CNC-machines, robots, sensoren en digitale besturingssystemen. Deze systemen kunnen gevoeliger zijn voor spanningsschommelingen dan traditionele mechanische apparatuur.

De opkomst van slimme fabrieken, industriële automatisering, de integratie van hernieuwbare energie en datacenters zorgt voor een toenemende vraag naar betrouwbaardere spanningsregelsystemen.

Moderne spanningsstabilisatoren kunnen het volgende omvatten:

• Digitale besturing
• Monitoring op afstand
• Gebeurtenislogboek
• Uitgang voor storingsalarm
• Automatische diagnose
• Communicatie-interface
• Bypass- en beveiligingsfuncties

Voor industriële afnemers ligt de nadruk niet langer uitsluitend op spanningscorrectie. Ook betrouwbaarheid op lange termijn, reactievermogen, aftersalesondersteuning en de mogelijkheid tot maatwerk zijn belangrijke aankoopfactoren.

FAQ

Conclusie

Zowel een spanningsdaling als een te lage spanning houden een verminderde spanning in, maar het zijn niet hetzelfde probleem. Een spanningsdaling is kortstondig en plotseling, terwijl een te lage spanning een aanhoudende toestand van lage spanning is.

Een goed gekozen automatische spanningsstabilisator is bijzonder effectief bij aanhoudende onderspanning en algemene spanningsschommelingen. Hij kan ook helpen bij matige spanningsdalingen, mits deze binnen het ingangsbereik en de reactiecapaciteit van de stabilisator blijven. Voor extreem korte of ernstige spanningsdalingen kan aanvullende bescherming, zoals een UPS of DVR, nodig zijn.

Voor fabrieken, bedrijfsgebouwen, datacenters en industriële installaties kan de keuze voor de juiste oplossing voor spanningsregeling stilstandtijd verminderen, apparatuur beschermen en de bedrijfszekerheid verbeteren.

ZHENGXI Electric levert op maat gemaakte servospanningsstabilisatoren, statische spanningsstabilisatoren en driefasige automatische spanningsregelaars voor industriële toepassingen. Als uw faciliteit te maken heeft met spanningsdalingen, onderspanning of een onstabiele netspanning, kunt u uw ingangsspanningsbereik, het type belasting, het nominale vermogen en de toepassingsvereisten doorgeven aan ons engineeringteam, zodat wij u een passende oplossing kunnen aanbevelen.

Suggesties voor externe bronnen

• IEEE-terminologie inzake stroomkwaliteit en definitie van spanningsdaling
• IEC-normen inzake stroomkwaliteit en spanningscompatibiliteit
• Richtlijnen inzake de kwaliteit van het elektriciteitsnet, indien van toepassing