Stabilisateur de tension: appareil, principe de fonctionnement, objectif

Définition

Un stabilisateur de tension (MT) est un appareil conçu pour convertir une tension d'entrée instable du secteur: sous-estimé, surestimé ou avec des sauts périodiques, en valeur stable en sortie de l'appareil et connecté à celui-ci appareils électriques.

Paraphrasons pour les nuls: le stabilisateur fait en sorte que la tension des appareils qui y sont connectés soit toujours le même et proche du 220V, peu importe ce qu'il en est de son entrée: 180, 190, 240, 250 Volts ou en général flotte.

Notez que 220V ou 240V est la valeur standard pour la Fédération de Russie, la Biélorussie, l'Ukraine, etc. Mais dans certains pays de l'étranger proche et lointain, cela peut être différent, par exemple 110V. En conséquence, "nos" stabilisateurs ne fonctionneront pas là-bas.

Les stabilisateurs sont différents espèce: à la fois pour un fonctionnement dans des circuits CC (types linéaire et impulsionnel, parallèle et série) et pour un fonctionnement dans des circuits CA. Ces derniers sont souvent appelés « stabilisateurs de tension secteur » ou simplement « stabilisateurs 220V ». En termes simples, ces stabilisateurs sont connectés au secteur et les consommateurs y sont déjà connectés.

Dans la vie de tous les jours, CH est utilisé pour protéger à la fois les appareils individuels, par exemple pour un réfrigérateur ou un ordinateur, et pour protéger toute la maison, dans ce cas un puissant stabilisateur est installé à l'entrée.

Classification

La conception des stabilisateurs dépend des principes physiques sur lesquels ils fonctionnent. À cet égard, ils sont divisés en:

• électromécanique;
• ferrorésonant;
• onduleur;
• semi-conducteur;
• relais.

Selon le nombre de phases, elles peuvent être monophasées et triphasées. Une large gamme de capacités nous permet de produire des stabilisateurs pour la maison et le petit électroménager :

• pour la télévision ;
• pour une chaudière à gaz ;
• pour le réfrigérateur.

Donc pour les gros objets :

• unités industrielles (par exemple, stabilisateurs industriels triphasés Saturn);
• ateliers, bâtiments.

Les stabilisateurs sont assez économes en énergie. La consommation d'électricité varie de 2 à 5%. Certains dispositifs de stabilisation peuvent avoir des protections supplémentaires :

• de surtension;
• de surcharges;
• de des courts-circuits;
• des chutes de fréquence.

Principe de fonctionnement

Les stabilisateurs de tension sont de différents types, chacun différant par le principe de régulation. Nous examinerons ces différences plus tard. Si nous généralisons le principe de fonctionnement et la structure de tous types, alors le stabilisateur de tension secteur se compose de 2 parties principales:

1. Système de contrôle - surveille le niveau de tension d'entrée et ordonne à l'unité de puissance d'augmenter ou réduisez-le de sorte qu'une sortie 220V stable soit obtenue dans les limites de l'erreur spécifiée (précision régulation). Cette erreur est comprise entre 5 et 10 % et est différente pour chaque appareil.
2. La partie puissance - en servomoteur (ou servomoteur), relais et électronique (triac) - est un autotransformateur, à l'aide duquel la tension d'entrée augmente ou diminue à un niveau normal, et dans les stabilisateurs d'onduleur, ou comme on les appelle aussi "double conversion" - est utilisé onduleur. Il s'agit d'un appareil composé d'un générateur (contrôleur PWM), d'un transformateur et d'interrupteurs d'alimentation (transistors) qui passent ou couper le courant à travers l'enroulement primaire du transformateur, formant la tension de sortie de la forme, de la fréquence souhaitée et, surtout, grandeurs.

Si la tension d'entrée est normale, alors certains modèles de stabilisateurs ont une fonction "bypass" ou "Transit", lorsque la tension d'entrée est simplement appliquée à la sortie jusqu'à ce qu'elle quitte l'ensemble gamme. Par exemple, de 215 à 225 volts, le "bypass" sera activé, et avec de grandes fluctuations, par exemple, avec un rabattement à 205-210V, le système de contrôle va basculer le circuit vers la section d'alimentation et commencer à ajuster, augmenter la tension et la sortie sera déjà stable 220V avec une erreur donnée.

Réglage en douceur et le plus précis de la tension de sortie pour l'onduleur MV, en deuxième place - servo-entraîné, et en relais et électronique, le réglage se fait par étapes, et la précision dépend de le nombre d'étapes. Comme mentionné ci-dessus, il se situe à moins de 10 %, le plus souvent environ 5 %.

En plus des deux parties ci-dessus, le stabilisateur de tension 220V contient également une unité de protection, ainsi qu'une source alimentation secondaire pour les circuits du système de contrôle, les mêmes protections et autres éléments fonctionnels. Le dispositif général est clairement montré dans l'image ci-dessous:

Dans le même temps, le schéma de travail dans sa forme la plus simple ressemble à ceci:

Voyons rapidement comment fonctionnent les principaux types de régulateurs de tension.

Relais

Dans un stabilisateur à relais, la régulation se fait en commutant le relais. Ces relais ferment certains contacts du transformateur, augmentant ou diminuant la tension de sortie.

L'organe de contrôle est un microcircuit électronique. Les éléments qui s'y trouvent comparent la référence et la tension secteur. En cas de discordance, un signal est donné par le relais de commutation pour connecter les enroulements croissants ou décroissants de l'autotransformateur.

Les relais MV régulent généralement l'électricité à ± 15 % avec une précision de sortie de ± 5 % à ± 10 %.

Les avantages des stabilisateurs à relais :

• bas prix;
• compacité.

Désavantages:

• réponse lente aux fluctuations de tension;
• courte durée de vie;
• faible fiabilité;
• lors de la commutation, une panne de courant à court terme des appareils est possible;
• incapable de résister aux surtensions ;
• bruit, clics lors de la commutation.

Servomoteur

Les principaux éléments des stabilisateurs d'asservissement sont un autotransformateur et un servomoteur. Si la tension s'écarte de la norme, le contrôleur envoie un signal au servomoteur, qui commute les enroulements requis de l'autotransformateur. Grâce à l'utilisation d'un tel système, une régulation fluide et une précision allant jusqu'à 1% de la plage totale sont fournies.

En MT asservie, une extrémité de l'enroulement primaire du transformateur est connectée à la branche rigide de l'autotransformateur, et la deuxième extrémité de l'enroulement primaire est reliée à un contact mobile (balai en graphite) qui se déplace servomoteur. Une borne de l'enroulement secondaire du transformateur est connectée à l'alimentation d'entrée et la seconde borne est connectée à la sortie du régulateur de tension.

La carte de contrôle compare la tension d'entrée et de référence. Pour tout écart par rapport aux valeurs réglées, le servo-entraînement se met en marche. Il déplace la brosse le long des branches de l'autotransformateur. Le servomoteur continuera à fonctionner jusqu'à ce que la différence entre la tension de référence et la tension de sortie soit nulle. Tout ce processus, depuis l'arrivée d'une énergie électrique de mauvaise qualité jusqu'à la sortie d'un courant stabilisé, se déroule en quelques dizaines de millisecondes et est limité par la vitesse du mouvement de la brosse par un servomoteur.

Les stabilisateurs de tension secteur servocommandés sont produits dans différentes conceptions.

1. Monophasé. Se compose d'un autotransformateur et d'un servomoteur.
2. Trois phases. Ils sont classés en deux types. Équilibré - avoir trois transformateurs et un servomoteur et un circuit de commande. La régulation s'effectue sur les trois phases en même temps. Ils sont utilisés pour protéger les appareils électriques triphasés, les machines-outils, les appareils. Déséquilibré - ont trois autotransformateurs, trois servomoteurs et trois circuits de commande. C'est-à-dire que la stabilisation se produit dans chaque phase, indépendamment les unes des autres. Champ d'application: protection des équipements électriques des bâtiments, ateliers, installations industrielles.

Avantages des dispositifs de stabilisation d'asservissement :

• performances à grande vitesse;
• haute précision de stabilisation;
• grande fiabilité;
• résistance aux surtensions;

Désavantages:

• besoin d'un entretien périodique ;
• nécessitent des compétences minimales dans la configuration de l'appareil.

Onduleur

La principale différence entre ce type de MT est l'absence de pièces mobiles et de transformateur. La régulation de tension est réalisée par une méthode de double conversion. Dans la première étape, le courant alternatif d'entrée est redressé et passé à travers un filtre d'ondulation composé de condensateur. Après cela, le courant redressé circule vers l'onduleur, où il est à nouveau converti en courant alternatif et fourni à la charge. Dans ce cas, la tension de sortie est stable à la fois en amplitude et en fréquence.

Dans la vidéo suivante, vous découvrirez le principe de fonctionnement de l'une des options de mise en œuvre d'un convertisseur de tension de 12V DC à 220V AC. Ce qui diffère du stabilisateur de tension de l'onduleur principalement par la tension d'entrée, sinon le principe de fonctionnement est très similaire et la vidéo vous permettra de comprendre comment fonctionne ce type d'appareil :

Avantages :

• vitesse (la plus élevée de la liste);
• large gamme de tension régulée (de 115 à 300V);
• haute efficacité (plus de 90%);
• travail silencieux;
• petites dimensions;
• régulation fluide.

Désavantages:

• réduction de la plage de régulation avec l'augmentation de la charge ;
• prix élevé.

Nous avons donc examiné le fonctionnement d'un stabilisateur de tension, à quoi il sert et où il est utilisé. Nous espérons que les informations fournies ont été utiles et intéressantes pour vous!

Matériaux associés :

• Comment fonctionne un démarreur magnétique
• Dispositifs de protection contre les surtensions dans le réseau
• La différence entre le courant alternatif et le courant continu