Estabilizador de voltaje: dispositivo, principio de funcionamiento, propósito

Definición

Un estabilizador de voltaje (MV) es un dispositivo diseñado para convertir un voltaje inestable de entrada de la red: subestimado, sobreestimado o con saltos periódicos, en un valor estable a la salida del dispositivo y conectado a él electrodomésticos.

Parafraseemos para tontos: el estabilizador se asegura de que el voltaje para los dispositivos conectados a él sea siempre igual y cercano a 220V, independientemente de lo que se suministre a su entrada: 180, 190, 240, 250 Voltios o en general flotadores.

Tenga en cuenta que 220 V o 240 V es el valor estándar para la Federación de Rusia, Bielorrusia, Ucrania, etc. Pero en algunos países del extranjero cercano y lejano, puede ser diferente, por ejemplo 110V. En consecuencia, "nuestros" estabilizadores no funcionarán allí.

Los estabilizadores son diferentes especies: tanto para el funcionamiento en circuitos de CC (lineal y de impulsos, en paralelo y en serie), como para el funcionamiento en circuitos de CA. Estos últimos a menudo se denominan "estabilizadores de tensión de red" o simplemente "estabilizadores de 220 V". En términos simples, dichos estabilizadores están conectados a la red eléctrica y los consumidores ya están conectados a ella.

En la vida cotidiana, el CH se usa para proteger tanto dispositivos individuales, por ejemplo, para un refrigerador o una computadora, como para proteger toda la casa, en este caso se instala un poderoso estabilizador en la entrada.

Clasificación

El diseño de estabilizadores depende de los principios físicos sobre los que operan. Al respecto, se dividen en:

• electromecánico;
• ferroresonante;
• inversor;
• semiconductor;
• relé.

Según el número de fases, pueden ser monofásicas y trifásicas. Una amplia gama de capacidades nos permite producir estabilizadores tanto para el hogar como para pequeños electrodomésticos:

• para TV;
• para una caldera de gas;
• para el frigorífico.

Entonces, para objetos grandes:

• unidades industriales (por ejemplo, estabilizadores industriales trifásicos Saturno);
• talleres, edificios.

Los estabilizadores son bastante eficientes energéticamente. El consumo de electricidad oscila entre el 2 y el 5%. Algunos dispositivos estabilizadores pueden tener protecciones adicionales:

• de sobretensión;
• de sobrecargas;
• de Corto circuitos;
• de caídas de frecuencia.

Principio de operación

Los estabilizadores de voltaje son de diferentes tipos, cada uno de los cuales difiere en el principio de regulación. Consideraremos estas diferencias más adelante. Si generalizamos el principio de funcionamiento y la estructura de todos los tipos, entonces el estabilizador de voltaje de la red consta de 2 partes principales:

1. Sistema de control: monitorea el nivel de voltaje de entrada e indica a la unidad de potencia que aumente o reducirlo para que la salida resulte ser estable 220 V dentro del error especificado (precisión regulación). Este error está dentro del 5-10% y es diferente para cada dispositivo.
2. La sección de potencia, en servoaccionado (o servomotor), relé y electrónico (triac), es un autotransformador, con la ayuda del cual el voltaje de entrada aumenta o disminuye a un nivel normal, y en estabilizadores de inversor, o como también se les llama "doble conversión" - se utiliza inversor. Este es un dispositivo que consta de un generador (controlador PWM), un transformador e interruptores de potencia (transistores) que pasan o apague la corriente a través del devanado primario del transformador, formando el voltaje de salida de la forma deseada, frecuencia y, lo más importante, magnitudes.

Si el voltaje de entrada es normal, algunos modelos de estabilizadores tienen una función de "derivación" o "Tránsito", cuando el voltaje de entrada simplemente se aplica a la salida hasta que sale del conjunto distancia. Por ejemplo, de 215 a 225 voltios, el "bypass" se activará, y con grandes fluctuaciones, por ejemplo, con una reducción a 205-210V, el sistema de control cambiará el circuito a la sección de potencia y comenzará a ajustar, aumentará el voltaje y la salida ya será estable 220V con un error dado.

Ajuste suave y más preciso de la tensión de salida para inversor MV, en segundo lugar - accionado por servo, y en relé y electrónico, el ajuste se produce en pasos, y la precisión depende de el número de pasos. Como se mencionó anteriormente, se encuentra dentro del 10%, más a menudo alrededor del 5%.

Además de las dos partes anteriores, el estabilizador de voltaje de 220 V también contiene una unidad de protección, así como una fuente Fuente de alimentación secundaria para los circuitos del sistema de control, las mismas protecciones y otros elementos funcionales. El dispositivo general se muestra claramente en la siguiente imagen:

Al mismo tiempo, el esquema de trabajo en su forma más simple se ve así:

Echemos un vistazo rápido a cómo funcionan los principales tipos de reguladores de voltaje.

Relé

En un estabilizador de relé, la regulación se produce al cambiar el relé. Estos relés cierran ciertos contactos del transformador, aumentando o disminuyendo el voltaje de salida.

El cuerpo de control es un microcircuito electrónico. Los elementos en él comparan la referencia y la tensión de red. En caso de desajuste, el relé de conmutación emite una señal para conectar los devanados crecientes o decrecientes del autotransformador.

Los MT de relé generalmente regulan la electricidad dentro de ± 15% con una precisión de salida de ± 5% a ± 10%.

Las ventajas de los estabilizadores de relé:

• baratura;
• compacidad.

Desventajas:

• respuesta lenta a las fluctuaciones de voltaje;
• corta vida útil;
• baja confiabilidad;
• al cambiar, es posible un corte de energía a corto plazo de los dispositivos;
• incapaz de soportar la sobretensión;
• ruido, clics al cambiar.

Servo

Los elementos principales de los servoestabilizadores son un autotransformador y un servomotor. Si el voltaje se desvía de la norma, el controlador envía una señal al servomotor, que cambia los devanados del autotransformador requeridos. Como resultado del uso de dicho sistema, se proporciona una regulación suave y una precisión de hasta el 1% del rango total.

En MT servoaccionado, un extremo del devanado primario del transformador está conectado a la rama rígida del autotransformador, y el segundo extremo del devanado primario está conectado a un contacto móvil (cepillo de grafito) que se mueve servo motor. Un terminal del devanado secundario del transformador está conectado a la fuente de alimentación de entrada y el segundo terminal está conectado a la salida del estabilizador de voltaje.

El tablero de control compara el voltaje de entrada y de referencia. En caso de desviaciones de las configuradas, el servodrive entra en funcionamiento. Mueve el cepillo por las ramas del autotransformador. El servomotor seguirá funcionando hasta que la diferencia entre la referencia y la tensión de salida sea cero. Todo este proceso, desde la entrada de energía eléctrica de mala calidad hasta la salida de una corriente estabilizada, se lleva a cabo en decenas de milisegundos y está limitado por la velocidad del movimiento de las escobillas mediante un servoaccionamiento.

Los estabilizadores de tensión de red accionados por servomotor se fabrican en varios diseños.

1. Fase única. Consta de un autotransformador y un servoaccionamiento.
2. Tres fases. Se clasifican en dos tipos. Equilibrado: tiene tres transformadores, un servoaccionamiento y un circuito de control. La regulación se lleva a cabo en las tres fases al mismo tiempo. Se utilizan para proteger dispositivos eléctricos trifásicos, máquinas herramienta, dispositivos. Desequilibrado: tiene tres autotransformadores, tres servomotores y tres circuitos de control. Es decir, la estabilización se produce en cada fase, independientemente unas de otras. Alcance: protección de equipos eléctricos de edificios, talleres, instalaciones industriales.

Ventajas de los dispositivos servoestabilizadores:

• rendimiento de alta velocidad;
• alta precisión de estabilización;
• alta fiabilidad;
• resistencia a la sobretensión;

Desventajas:

• necesita mantenimiento periódico;
• requieren habilidades mínimas para configurar el dispositivo.

Inversor

La principal diferencia entre este tipo de MT es la ausencia de partes móviles y un transformador. La regulación de voltaje se realiza mediante un método de doble conversión. En la primera etapa, la corriente CA de entrada se rectifica y pasa a través de un filtro de ondulación que consta de condensador. Después de eso, la corriente rectificada fluye al inversor, donde nuevamente se convierte en corriente alterna y se suministra a la carga. En este caso, la tensión de salida es estable tanto en magnitud como en frecuencia.

En el siguiente video, aprenderá sobre el principio de funcionamiento de una de las opciones para implementar un convertidor de voltaje de 12V CC a 220V CA. Que se diferencia del estabilizador de voltaje del inversor principalmente en el voltaje de entrada, de lo contrario, el principio de funcionamiento es muy similar y el video le permitirá comprender cómo funciona este tipo de dispositivo:

Ventajas:

• velocidad (la más alta de las enumeradas);
• amplio rango de voltaje regulado (de 115 a 300 V);
• alta eficiencia (más del 90%);
• trabajo silencioso;
• pequeñas dimensiones;
• regulación suave.

Desventajas:

• reducción del rango de regulación al aumentar la carga;
• precio alto.

Así que examinamos cómo funciona un estabilizador de voltaje, para qué sirve y dónde se usa. ¡Esperamos que la información proporcionada haya sido útil e interesante para usted!

Materiales relacionados:

• ¿Cómo funciona un arrancador magnético?
• Dispositivos de protección contra sobretensiones en la red.
• La diferencia entre corriente alterna y corriente continua.