Las fluctuaciones repentinas y significativas en el voltaje de CA en la red provocan un funcionamiento inestable de los equipos electrónicos y los electrodomésticos. En casos extremos, tales sobretensiones pueden hacer que los componentes electrónicos se descompongan y fallen. En este caso, es indispensable el uso de estabilizadores de tensión de alimentación. Cada vez más, los usuarios optan por estabilizadores de voltaje de inversor para el hogar.
Descripción general de los estabilizadores de tensión
Los estabilizadores de voltaje de línea de CA han evolucionado históricamente usando varios diseños de circuitos. Actualmente existen varios tipos de estabilizadores:
- estabilizadores de tensión de relé;
- servoestabilizadores electromecánicos;
- tiristor electrónico o triacestabilizadores;
- reguladores de voltaje inverter.
El voltaje de salida de los estabilizadores de relé se cambia en pasos cambiando los devanados del transformador de red mediante contactos de potentes relés electromagnéticos. La precisión de estabilización está determinada por el número de devanados conmutados. Puede haber de 5 a 10 devanados de este tipo. Al cambiar de un devanado a otro adyacente, el voltaje de salida cambia su valor en aproximadamente (15-20) V.
En los estabilizadores electromecánicos, un servoaccionamiento de CC mueve la escobilla de grafito del colector de corriente a lo largo de las espiras del devanado del autotransformador. El valor de la señal de control depende de la diferencia entre el voltaje de entrada y el voltaje de referencia correspondiente a 220 V. Cuando se elimina la diferencia, el dispositivo de control del servomotor ingresa al modo de seguimiento.
En los estabilizadores electrónicos, el controlador controla la conmutación de los devanados del transformador utilizados por los actuadores.
La unidad de conmutación está hecha de triacs semiconductores o tiristores. El funcionamiento del controlador está determinado por el software instalado en la fábrica del producto.
El principio de funcionamiento del estabilizador inversor
El funcionamiento del estabilizador de voltaje del inversor se basa en el principio de doble conversión. Primero, el voltaje de CA de entrada se convierte en CC y luego se realiza la conversión inversa. Asegurar que la salida del dispositivo sea estableLa tensión alterna de 220 V se realiza mediante la electrónica de los estabilizadores de tensión del inversor.
No tiene voluminosos transformadores de potencia. La composición de los estabilizadores incluye los siguientes componentes electrónicos:
- filtro LC de red de entrada;
- rectificador de onda completa de diodo semiconductor;
- dispositivo de corrección del factor de potencia;
- bloque de condensadores de almacenamiento;
- convertidor inversor;
- oscilador de reloj de cuarzo de frecuencia estable;
- filtro de salida de paso alto;
- controlador de microprocesador.
El filtro de red de entrada pasivo se utiliza para eliminar las interferencias de alta frecuencia y suavizar las sobretensiones breves en la tensión de red. El rectificador convierte la tensión alterna en continua, parte de cuya energía eléctrica se almacena en un bloque de condensadores electrolíticos de alta capacidad. Son una fuente de respaldo que entra en funcionamiento en caso de fallas en la tensión de red o de su apagado temporal.
La tarea del corrector es normalizar la potencia extraída de la red, evitando la sobrecarga del estabilizador durante su funcionamiento. El inversor-convertidor restaura el voltaje de CA desde CC. Debido a la participación de un oscilador de cuarzo en su funcionamiento, la tensión de salida tiene forma de sinusoide pura con una frecuencia de 50 Hz con un error no superior al 0,5%.
El controlador controla el funcionamiento de los circuitos de estabilización de tensión de salida y evalúa el estado de los bloques individualesdispositivos con la emisión de resultados a los elementos de visualización. Emite comandos para apagar automáticamente el funcionamiento del estabilizador en caso de que el valor de la tensión de entrada supere el rango de regulación determinado por las características técnicas.
Especificaciones de los estabilizadores
A la hora de elegir un estabilizador de tensión CA para red doméstica, se debe prestar mucha atención a sus principales características técnicas, entre las que se incluyen las siguientes:
- máxima potencia de carga admisible que puede proporcionar el estabilizador manteniendo los parámetros de calidad de la tensión de red;
- fluctuaciones de tensión de red permitidas, en las que la tensión en la salida del estabilizador conserva su valor, teniendo en cuenta los requisitos de las normas de calidad;
- velocidad de nivelación, que determina el tiempo de respuesta del regulador a cambios rápidos a corto plazo en el voltaje de la red para mantener el voltaje de salida sin cambios;
- forma de la señal de salida, idealmente acercándose a una sinusoide;
- precisión de los parámetros de voltaje estabilizado;
- grado de protección que determina la capacidad del estabilizador para operar en condiciones de temperaturas extremas y altos niveles de humedad relativa;
- factor de forma que determina las dimensiones del estabilizador;
- El nivel de interferencia creado por el dispositivo al equipo circundante.
Un factor adicional que influye en la elección del estabilizador puede ser la presencia de elementos de indicación y señalización visual.
Debe informar al usuario de forma completa sobre los valores de los parámetros de entrada y estabilizados y advertir sobre la ocurrencia de situaciones críticas.
Características de los estabilizadores inverter
La ausencia de voluminosos transformadores ferromagnéticos con una estructura de bobinado compleja en ellos facilitó enormemente el diseño. Los estabilizadores de voltaje del inversor no contienen partes móviles de los servoaccionamientos, lo que no requiere su mantenimiento periódico durante la operación y hace que el funcionamiento de los estabilizadores sea casi silencioso. Los dispositivos semiconductores IGBT o MOSFET fabricados con tecnologías modernas se utilizan como elementos de potencia.
El uso de generadores de reloj de cuarzo le permite obtener un voltaje alterno de salida, cuya forma se aproxima a un seno puro. Las soluciones de circuito le permiten corregir la forma no ideal de la tensión de red de entrada. Todas las funciones están controladas por un microcontrolador.
Rendimiento del estabilizador inversor
El esquema y las soluciones técnicas implementadas en los estabilizadores de voltaje del inversor permiten producir productos terminados, cuyo rendimiento difiere significativamente del de otros tipos de estabilizadores para mejor. Los principales fabricantes nacionales y extranjeros crean líneas de productos diseñadas para diferentes niveles de potencia de los consumidores. Parten de 300 VA. El regulador de voltaje inversor de 10 kW (kVA) no es el último de esta serie.
En cuanto a otros indicadores. Los estabilizadores de voltaje inverter con doble conversión mantienen un voltaje estabilizado de 220 V en la salida con una desviación de no más del 1% con cambios en el voltaje de red en el rango de 90-310 V. El error de lectura de frecuencia no supera el 0,5%. La velocidad de estabilización está en el nivel de 10 ms, lo que permitirá el uso de instrumentos de medición de precisión como carga. En este caso, se realiza una supresión completa del ruido impulsivo.
Conclusión
Los estabilizadores de voltaje de inversor están conquistando gradualmente el mercado de estabilizadores de red. Después de leer los materiales del artículo, los lectores comprenderán que esto es bien merecido. Las soluciones técnicas y de circuito utilizadas en estos productos permiten lograr un rendimiento inalcanzable para otros tipos de estabilizadores. Su precio decreciente gradualmente justifica los beneficios que reciben los usuarios de dichos dispositivos después de comprarlos.
