Stabilizzatore di tensione: dispositivo, principio di funzionamento, scopo

Definizione

Uno stabilizzatore di tensione (CV) è un dispositivo progettato per convertire una tensione instabile in ingresso dalla rete: sottostimato, sovrastimato o con salti periodici, in un valore stabile all'uscita del dispositivo e ad esso connesso apparecchi elettrici.

Parafrasiamo per i manichini: lo stabilizzatore fa in modo che la tensione per i dispositivi ad esso collegati sia sempre lo stesso e vicino a 220V, indipendentemente da cosa arriva al suo ingresso: 180, 190, 240, 250 Volt o in generale galleggia.

Si noti che 220 V o 240 V è il valore standard per Federazione Russa, Bielorussia, Ucraina e così via. Ma in alcuni paesi dell'estero vicino e lontano, potrebbe essere diverso, ad esempio 110V. Di conseguenza, i "nostri" stabilizzatori non funzioneranno lì.

Gli stabilizzatori sono diversi specie: sia per il funzionamento in circuiti DC (lineari e impulsivi, parallelo e serie), sia per il funzionamento in circuiti AC. Questi ultimi sono spesso chiamati "stabilizzatori di tensione di rete" o semplicemente "stabilizzatori a 220V". In termini semplici, tali stabilizzatori sono collegati alla rete e i consumatori sono già collegati ad essa.

Nella vita di tutti i giorni, CH viene utilizzato per proteggere sia i singoli dispositivi, ad esempio un frigorifero o un computer, sia per proteggere l'intera casa, in questo caso all'ingresso è installato un potente stabilizzatore.

Classificazione

La progettazione degli stabilizzatori dipende dai principi fisici su cui operano. A tal proposito si suddividono in:

• elettromeccanico;
• ferrorisonante;
• invertitore;
• semiconduttore;
• relè.

In base al numero di fasi, possono essere monofase e trifase. Una vasta gamma di capacità ci permette di produrre stabilizzatori sia per la casa che per piccoli elettrodomestici:

• per televisione;
• per una caldaia a gas;
• per il frigorifero.

Quindi per oggetti di grandi dimensioni:

• unità industriali (ad esempio, stabilizzatori industriali trifase Saturn);
• officine, edifici.

Gli stabilizzatori sono abbastanza efficienti dal punto di vista energetico. Il consumo di elettricità varia dal 2 al 5%. Alcuni dispositivi stabilizzatori possono avere protezioni aggiuntive:

• a partire dal sovratensione;
• a partire dal sovraccarichi;
• a partire dal corto circuiti;
• da cadute di frequenza.

Principio operativo

Gli stabilizzatori di tensione sono di diversi tipi, ognuno dei quali differisce nel principio di regolazione. Prenderemo in considerazione queste differenze in seguito. Se generalizziamo il principio di funzionamento e la struttura di tutti i tipi, lo stabilizzatore di tensione di rete è costituito da 2 parti principali:

1. Sistema di controllo: monitora il livello di tensione in ingresso e indica all'unità di potenza di aumentare o ridurlo in modo da ottenere un'uscita stabile a 220V entro l'errore specificato (precisione regolamento). Questo errore è compreso tra il 5-10% ed è diverso per ogni dispositivo.
2. La sezione di potenza - in servocomandata (o servomotore), relè ed elettronica (triac) - è un autotrasformatore, con l'aiuto del quale la tensione di ingresso aumenta o diminuisce a un livello normale e negli stabilizzatori inverter, o come vengono anche chiamati "doppia conversione" - viene utilizzato invertitore. Questo è un dispositivo costituito da un generatore (controllore PWM), un trasformatore e interruttori di alimentazione (transistor) che passano o spegnere la corrente attraverso l'avvolgimento primario del trasformatore, formando la tensione di uscita della forma, frequenza e, soprattutto, desiderate grandezze.

Se la tensione di ingresso è normale, alcuni modelli di stabilizzatori hanno una funzione di "bypass" o "Transito", quando la tensione di ingresso viene semplicemente applicata all'uscita fino a quando non lascia il set gamma. Ad esempio, da 215 a 225 volt, il "bypass" verrà attivato e con grandi fluttuazioni, ad esempio, con un drawdown a 205-210 V, il sistema di controllo commuterà il circuito alla sezione di potenza e inizierà la regolazione, aumenterà la tensione e l'uscita sarà già stabile a 220V con un dato errore.

Regolazione regolare e più accurata della tensione di uscita per inverter MV, al secondo posto - servocomandato, e nel relè e nell'elettronica la regolazione avviene per gradi e la precisione dipende da il numero di passaggi. Come accennato in precedenza, si trova entro il 10%, più spesso intorno al 5%.

Oltre alle due parti sopra menzionate, lo stabilizzatore di tensione 220V contiene anche un'unità di protezione, oltre a una sorgente alimentazione secondaria per i circuiti del sistema di controllo, le stesse protezioni e altri elementi funzionali. Il dispositivo generale è chiaramente mostrato nell'immagine qui sotto:

Allo stesso tempo, lo schema di lavoro nella sua forma più semplice si presenta così:

Diamo una rapida occhiata a come funzionano i principali tipi di regolatori di tensione.

relè

In uno stabilizzatore a relè, la regolazione avviene commutando il relè. Questi relè chiudono determinati contatti del trasformatore, alzando o abbassando la tensione di uscita.

Il corpo di controllo è un microcircuito elettronico. Gli elementi su di esso confrontano il riferimento e la tensione di rete. In caso di disadattamento, viene fornito un segnale dal relè di commutazione per collegare gli avvolgimenti crescenti o decrescenti dell'autotrasformatore.

I relè MV regolano solitamente l'elettricità entro ± 15% con una precisione di uscita da ± 5% a ± 10%.

I vantaggi degli stabilizzatori a relè:

• economicità;
• compattezza.

Svantaggi:

• risposta lenta alle fluttuazioni di tensione;
• breve durata di servizio;
• bassa affidabilità;
• durante la commutazione, è possibile un'interruzione di corrente a breve termine dei dispositivi;
• incapace di resistere alla sovratensione;
• rumore, clic durante la commutazione.

Servo

Gli elementi principali dei servo stabilizzatori sono un autotrasformatore e un servomotore. Se la tensione si discosta dalla norma, il controller invia un segnale al servomotore, che commuta gli avvolgimenti dell'autotrasformatore richiesti. Come risultato dell'utilizzo di un tale sistema, vengono fornite una regolazione regolare e una precisione fino all'1% dell'intervallo totale.

In MT servocomandata, un'estremità dell'avvolgimento primario del trasformatore è collegata al ramo rigido dell'autotrasformatore e la seconda estremità del primario è collegata ad un contatto mobile (spazzola di grafite) che si muove servomotore. Un terminale dell'avvolgimento secondario del trasformatore è collegato all'alimentazione in ingresso e il secondo terminale è collegato all'uscita del regolatore di tensione.

La scheda di controllo confronta l'ingresso e la tensione di riferimento. Per eventuali scostamenti da quelli impostati il ​​servoazionamento entra in funzione. Muove il pennello lungo i rami dell'autotrasformatore. Il servomotore continuerà a funzionare finché la differenza tra la tensione di riferimento e quella di uscita non sarà nulla. L'intero processo, dall'afflusso di energia elettrica di scarsa qualità all'uscita di una corrente stabilizzata, avviene in decine di millisecondi ed è limitato dalla velocità di movimento della spazzola tramite un servoazionamento.

Gli stabilizzatori di tensione di rete servoassistiti sono prodotti in vari modelli.

1. Monofase. Composto da un autotrasformatore e un servoazionamento.
2. Trifase. Sono classificati in due tipi. Bilanciato: dispone di tre trasformatori, un servoazionamento e un circuito di controllo. La regolazione avviene su tutte e tre le fasi contemporaneamente. Sono utilizzati per proteggere dispositivi elettrici trifase, macchine utensili, dispositivi. Sbilanciato: dispone di tre autotrasformatori, tre servomotori e tre circuiti di controllo. Cioè, la stabilizzazione avviene in ogni fase, indipendentemente l'una dall'altra. Ambito: protezione delle apparecchiature elettriche di edifici, officine, impianti industriali.

Vantaggi dei dispositivi di stabilizzazione servo:

• prestazioni ad alta velocità;
• elevata precisione di stabilizzazione;
• alta affidabilità;
• resistenza alla sovratensione;

Svantaggi:

• necessitano di manutenzione periodica;
• richiedono competenze minime nella configurazione del dispositivo.

Invertitore

La principale differenza tra questo tipo di MT è l'assenza di parti in movimento e un trasformatore. La regolazione della tensione viene effettuata con un metodo a doppia conversione. Nella prima fase, la corrente alternata in ingresso viene raddrizzata e fatta passare attraverso un filtro di ripple costituito da condensatore. Successivamente, la corrente raddrizzata scorre verso l'inverter, dove viene nuovamente convertita in corrente alternata e fornita al carico. In questo caso, la tensione di uscita è stabile sia in ampiezza che in frequenza.

Nel prossimo video imparerai il principio di funzionamento di una delle opzioni per l'implementazione di un convertitore di tensione da 12 V CC a 220 V CA. Che differisce dallo stabilizzatore di tensione dell'inverter principalmente nella tensione di ingresso, altrimenti il ​​principio di funzionamento è molto simile e il video ti permetterà di capire come funziona questo tipo di dispositivo:

Vantaggi:

• velocità (la più alta tra quelle elencate);
• ampio range di tensione regolata (da 115 a 300V);
• alta efficienza (più del 90%);
• lavoro silenzioso;
• piccole dimensioni;
• regolare regolamento.

Svantaggi:

• riduzione del campo di regolazione all'aumentare del carico;
• alto prezzo.

Quindi abbiamo esaminato come funziona uno stabilizzatore di tensione, a cosa serve e dove viene utilizzato. Speriamo che le informazioni fornite siano state utili e interessanti per te!

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