Estabilizadores de tensão de rede de 220V - comparação de vários tipos, vantagens e desvantagens

Cada casa tem uma massa de eletrodomésticos, custando de unidades a dezenas e até centenas de milhares de rublos. Para que ela sirva o máximo de tempo possível, ela precisa ser monitorada, cuidada e executar todos os trabalhos de manutenção, se houver. No entanto, apenas surtos de energia continuam sendo um perigo.

Nas redes elétricas domésticas, elas ocorrem com freqüência, podem ser causadas pela troca de equipamentos elétricos potentes, além de problemas nas linhas, como mau contato, suportes em ruínas e assim por diante. Para reduzir o risco de falha do equipamento devido à falta de energia, você pode usar estabilizadores de tensão 220V. Neste artigo, consideraremos o que são e como diferem.

Auto transformador

Antes de iniciar uma revisão dos tipos de estabilizadores elétricos, consideraremos o que é um autotransformador, porque é a base dos estabilizadores mais modernos.

Autotransformador - difere do prefixo usual "auto" no nome, significa "ele mesmo". A diferença fundamental de um transformador convencional é que ele tem um enrolamento, também é primário e secundário. Na figura abaixo, você vê seu diagrama.

Se o autotransformador é convencionalmente dividido nos lados primário e secundário, a tensão é fornecida não às extremidades dos enrolamentos, mas entre uma extremidade e a derivação. Então, entre as extremidades extremas dos enrolamentos, a tensão será maior que a entrada.

Os autotransformadores podem ser executados com vários toques do enrolamento, para a implementação de uma comutação passo a passo da tensão de saída. Mas a maioria dos autotransformadores de laboratório fornece um ajuste suave da "saída", como isso é organizado?

Para isso, os terminais de saída são conectados a um contato deslizante - uma escova de grafite, que alivia a tensão de suas curvas. Este nó é mostrado na foto abaixo.

Tipos e características

Primeiro, considere a classificação por tipo e suas características. Os estabilizadores são diferenciados pelo método de estabilização e regulação de tensão:

1. Ferrorressonante.

2. Relé.

3. Eletromecânica ou servo-acionado;

4. Eletrônico ou inversor, com interruptores semicondutores.

Ao escolher um estabilizador de qualquer tipo, você precisa primeiro observar suas características. Talvez a principal seja a potência, indicada em VA - volt-amperes ou kVA - kilovolt-amperes.

Observe:

Os volt-ampères são uma unidade de medida da potência aparente, que consiste na soma das potências ativa e reativa. Você paga pela energia ativa, medida em watts (W) ou quilowatts (kW), e o consumo de energia é kW / h, respectivamente.

Além da energia, você também precisa prestar atenção ao erro ao regular a tensão de saída e a faixa de entrada, bem como a taxa de reação às mudanças de tensão.

Isso deve ser levado em consideração na escolha de um dispositivo, pois se você calcular a quantidade de energia ativa consumida pelos dispositivos e comprar um estabilizador “ponta a ponta”, ele poderá não suportar. Para determinar a potência total, o ativo deve ser multiplicado pelo cosseno phi - este fator de potênciaé igual à razão entre a potência ativa e a plena, então a potência total é igual ao quociente da ativa e ao coeficiente:

Potência Bruta = Potência Ativa / cosF

Eficiência e correntes de irrupção também devem ser consideradas. De qualquer forma, use um estabilizador com uma reserva total de energia de 30 a 40%, idealmente 50% da capacidade planejada dos consumidores.

Por exemplo:

Se a potência total dos dispositivos protegidos for de 3 kW, é melhor comprar um estabilizador por 4-4,5 kVA.

Distinguir entre estabilizadores de tensão monofásicos e trifásicos, mas como a entrada monofásica é mais comum em redes de energia domésticas, focaremos nesses estabilizadores.

Estabilizador ferrorressonante

Um estabilizador ferrorressonante protegerá o equipamento elétrico contra picos de energia. Consiste em duas bobinas e um capacitor, seu circuito aproximado é mostrado na figura abaixo.

Eles são baratos, mas não fornecem estabilização real da tensão de saída, apesar de fornecer alguma proteção para equipamentos elétricos. Atualmente, o mercado não é muito comum. Para operação normal e segura do seu equipamento, eles não devem ser considerados. A figura abaixo mostra sua aparência.

Deve-se lembrar que suas vantagens são a durabilidade, pois não há atuadores e velocidade.

Estabilizador de relé

O estabilizador de relé é baseado em um autotransformador e um sistema de controle baseado em relé e microcontrolador. O princípio de operação é alternar as derivações das voltas do autotransformador para obter uma tensão estável da rede de saída. Um diagrama aproximado desse estabilizador é mostrado abaixo:

O diagrama mostra que o estabilizador de relé fornece ajuste passo a passo da tensão de saída. Portanto, há um erro na regulação da tensão de saída de cerca de 8%. De fato, o erro depende do número de etapas.

Como foi dito, as derivações do enrolamento do transformador são comutadas por meio de relés eletromecânicos e, para garantir a operação de subida e descida, o autotransformador é feito de forma que sejam permitidos 4 toques para diminuir a tensão de saída e 3 toques para aumentar.

Os relés operam com rapidez suficiente, a velocidade de reação do estabilizador. Dependendo do tipo de relés específicos, eles operam em 2-7 milissegundos. O próprio dispositivo fornece estágios de comutação e a reação final em 2-12 milissegundos.

O próprio transformador e os relés de comutação são visíveis na foto - esses são os blocos nas caixas pretas atrás dele.

Quanto mais relés forem instalados, maior a precisão do ajuste e a faixa de tensões operacionais. Alguns modelos operam na faixa de tensão de 100-290V.

Suas vantagens:

• barato;

• confiabilidade

• não interfira na rede;

• a maioria dos modelos possui funções adicionais, como proteção contra surtos, tensão de entrada e saída diretamente. Este modo é chamado bypass (bypass), é necessário reduzir as perdas no transformador a um valor normal da tensão de alimentação. A proteção contra curto-circuito e superaquecimento também pode ser integrada;

• vida útil de 8 a 15 anos;

• excelente manutenção - se os relés falharem, eles podem ser substituídos com facilidade, rapidez e baixo custo. crítico é a falha do transformador ou placa de controle;

• alta eficiência - 97-99%.

A desvantagem é o ajuste gradual. Alguns podem não ficar satisfeitos com cliques regulares ao trocar de relé. No entanto, eles não são muito altos.

Os estabilizadores de relé são adequados para alimentar geladeiras, máquinas de lavar e outros aparelhos com motores e aquecedores.

Estabilizadores de tensão eletromecânicos ou servo-acionados

Os estabilizadores de tensão servo-acionados se assemelham a um autotransformador de laboratório em princípio, a única diferença é que a tensão é regulada automaticamente, por servo.

Com esse projeto, é impossível fornecer uma reação aguda às mudanças de tensão; a taxa de reação está na faixa de 10 a 15 volts por 1 segundo. Portanto, é adequado para áreas onde o estresse baixo ou alto é constantemente observado ou até flutua durante o dia. Isso geralmente acontece nas aldeias e no setor privado. Eles responderão a mudanças suaves na tensão de alimentação e fornecerão uma saída estável a 220 V.

Vantagens:

• ajuste de tensão suave;

• ajuste de precisão.

Desvantagens:

• desgaste de peças móveis e necessidade de prevenção ou substituição regular;

• o funcionamento do estabilizador é bastante barulhento devido a sons do servoconversor e ao movimento do coletor de corrente ao longo do enrolamento, o que significa que quando a tensão de entrada mudar, você ouvirá um zumbido;

• poeira e umidade são os inimigos do mal de qualquer aparelho elétrico, mas no caso de um estabilizador acionado por servo-motor, isso é especialmente crítico, pois, na verdade, a principal unidade funcional interna está no estado aberto.

Regulador eletrônico de tensão

De fato, este é o mesmo estabilizador de relé, mas, em vez do relé, são usados ​​interruptores semicondutores - tiristores ou triacs. Isso fornece comutação silenciosa e resposta mais rápida.

Os modelos de tiristores têm um dispositivo semelhante:

Se a tensão na rede estiver dentro dos limites normais, o sistema de controle do estabilizador eletrônico ativará o modo de derivação e colocará a corrente em derivação do transformador. Isso é necessário para aumentar a eficiência.

Este vídeo compara a operação do relé e do estabilizador de tensão eletrônico:

Vantagens:

1. Confiabilidade. As chaves semicondutoras não são caracterizadas pelo desgaste mecânico dos contatos.

2. O desempenho é uma ordem de magnitude mais alta.

3. Silêncio.

Desvantagens:

1. O custo é maior que o dos modelos de relé.

2. A capacidade de sobrecarga de curto prazo dos comutadores semicondutores é menor que a dos relés eletromecânicos.

3. Os simistores também podem falhar se ocorrer uma quebra de pulso de alta tensão, mas os fabricantes minimizam esses problemas.

Estabilizador do inversor

Outro nome para esse tipo de instrumento é estabilizadores de dupla conversão. O diagrama de blocos do dispositivo é mostrado na figura abaixo.

Ou seja, neste circuito, a tensão vai para o filtro de entrada de interferência eletromagnética, depois para o corretor do fator de potência (pode não estar em modelos baratos), depois é retificada e vai para o inversor e para o circuito de saída para a carga. Assim, a tensão de saída não afeta a saída e a taxa de reação do estabilizador com um conversor duplo é maior que a de outros tipos.

A única limitação é a faixa de tensão de entrada, limitada pelas características do circuito do inversor. O inversor com o transformador está envolvido na dupla conversão, portanto, o isolamento galvânico dos circuitos de entrada e saída também é fornecido. Isso se reflete mais claramente no diagrama abaixo, embora seja um circuito de fonte de alimentação ininterrupta, mas o significado é o mesmo.

Abaixo está um exemplo de um princípio similar de dispositivo elétrico.

Por conseguinte, o gráfico de tensão condicional na entrada e saída do estabilizador com dupla conversão.

Vantagens:

• Silêncio;

• Precisão e ajuste de velocidade;

• Grande faixa de tensão de entrada.

A desvantagem é o custo.

Conclusão

Todos os estabilizadores são bons à sua maneira, e a instalação de qualquer um deles melhorará as condições de trabalho dos aparelhos elétricos e prolongará sua vida útil. No entanto, você deve levar em consideração a velocidade e tirar conclusões se pulsos de sobretensão ocorrerem frequentemente em sua rede elétrica.

Para resumir e fazer a escolha certa, leia a tabela, peguei vários modelos de diferentes tipos, aproximadamente com o mesmo poder. Os preços são retirados do Yandex.Market e são indicados para julho de 2018.