Posts Tagged ‘stabilizatoare de tensiune’

Stabilizatoare de tensiune – Autor Raoul Trifan

30/01/2017

trl

Am placerea sa va facilitez accesul la un articol interesant scris de dl Raoul Trifan despre stabilizatoarele de tensiune (AVR – automatic voltage regulator)

Citesc in ultima vreme pe diverse bloguri tehnice si non-tehnice din ce in ce mai multe articole, pareri, reclame si comentarii referitoare la stabilizatoarele de tensiune ce se gasesc de cumparat in magazinele de profil pentru stabilizarea tensiunii de pe reteaua electrica din casele noastre. Deoarece multe dintre articole si comentarii nu reflecta neaparat necesitatile reale de electroalimentare ale aparaturii electronice si electrocasnice din gospodariile noastre am sa enunt modul de functionare ale acestor stabilizatoare cat si specificatiile principale ale celor 2 tipuri mai des intalnite la noi pe piata: cu relee si cu comanda prin servo motor. De mentionat ca ambele tipuri de stabilizatoare aduse in discutie au la baza un autotransformator de tensiune reglabil electronic.

 

Stabilizatoarele cu relee utilizeaza 2, 3, 4 sau mai multe relee care regleaza tensiunea de iesire a autotransformatorului comutand practic spirele intermediare ale acestuia, fiecare releu regland, de regula, cam +/-20-30V la iesire, functie de cum este programata electronica de comanda cat si de numarul de spire intermediare ale autotransformatorului.

fig-1-stabilizator-de-tensiune-comnadat-cu-relee

Figura 1 Stabilizator ieftin cu 3 relee: 1 asigura functia de pornire/oprire, iar celelalte 2 reglarea tensiunii

(protectie primara cu varistor, relee de 10A si LM324N pt. comanda)

 

Avantaje:

  • Sunt foarte rapide (de ordinul zecilor de milisecunde)
  • Probabil sunt cele mai ieftine
  • Nu necesita mentenanta
  • Sunt durabile in timp deoarece nu au piese in miscare (cel putin daca releele sunt de calitate)
  • In cazul unor variatii foarte mari si bruste ale tensiunii de intrare (230 > 180V, respectiv 180V > 230V) tensiunea de iesire oscileaza rapid dar se stabilizeaza imediat datorita timpului de comutare foarte mic al releelor, deci nu ar trebui sa existe supratensiuni de durata pe iesire care sa afecteze consumatorii de pe iesire.

 

Dezavantaje:

  • In timpul reglarii tensiunii functionarea releelor este insotita de un zgomot specific
  • In cazul apartiei unui defect tranzitoriu al unuia dintre releele inseriate tensiunea de pe iesire va oscila in limite mari, uneori chiar intre 0V si 230V, putand defecta aparatura conectata (AVR-urile de firma, cu relee de calitate nu vor suferi de aceasta problema).
  • Marja de stabilizare relativ modesta (+/-8% sau chiar +/-10% din valoarea tensiunii de intrare).

Exemplu pt. un AVR cu relee de 230V: Intra din retea 234V si ies tot 234V sau intra 210V si ies 235V sau intra 237V si ies 205V, dar cel mai important este ca tensiunea de pe iesire sa se incadreze in parametrii de +/-10% din cei 230V doriti.

fig-2-autotransformator-cu-tole-ei-cu-3-prize-mediane-la-iesire-pt-reglajul-tensiunii

Figura 2 Autotransformator cu tole E+I cu 3 prize mediane la iesire pt. reglajul tensiunii

(in stanga sunt 4 prize la iesire si sig. de 10A, in dreapta este autotransformatorul)

 

Acest tip de stabilizatoare se preteaza mai bine la computere personale si la aparatura electronica cu marja relativ mare a tensiunii de intrare, adica acolo unde diferente bruste de 20-30V nu afecteaza. Nu sunt recomandate la motoare (pompe, hidrofoare etc.) si nici la aparatura electrocasnica cu motoare sau pompe (masini de spalat rufe sau vase, storcatoare, frigidere etc.), cu toate ca, teoretic, le poate asigura protectia in unele cazuri.

 

Specificatii generale ale stabilizatoarelor cu relee:

  • Factor de putere: 0.6 (deci un AVR de 1.000VA la duce pe iesire o putere insumata de pana la 600W, in caz ca nu specifica altceva producatorul).
  • Precizie de stabilizare: intre +/-8% si +/-10%.
  • Timp de stabilizare: cateva zeci de ms, functie de nr. de relee si de algoritmii interni de comutare.
  • Tensiune de intrare: variaza intre minime de 145-180V si maxime de 250-270V, functie de producator.
  • Tensiune de iesire: 220V sau 230V (aleasa de producator sau selectabila de utilizator)
  • Intarziere initiala: selectabila 6s sau 180s (intarzierea la pornire poate ajuta dupa o pana de curent; pt. compresoare se alege timpul cel mai mare).

 

Stabilizatoarele cu servo-motor beneficiaza de o acuratete ridicata in reglajul tensiunii de iesire datorita reglajului foarte fin efectuat de pantograful actionat de servo-motor care regleaza autotransformatorul. Spre deosebire de cele cu relee, aici nu exista spire intermediare, iar autotroansformatorul are spirele „expuse”, un pantograf culisand liber pe aceste spire actionat de un servo-motor comandat electronic. Practic, cu o electronica si un servo-motor de calitate acest tip de stabilizator regleaza foarte fin tensiunea la iesire, din spira in spira, pana cand ajunge la tensiunea dorita de producator.

fig-3-autotroansformator-toroidal-cu-spirele-secundarului-expuse

Figura 3 Vedere de sus (autotroansformator toroidal cu spirele secundarului expuse)

 

Avantaje:

  • Acuratete foarte buna a tensiunii de iesire, avand practic o eroare de stabilizare de numai cativa volti (2.5-3%).

Exemplu pt. un AVR cu servo-motor de 230V: Intra din retea 234V si ies 230V sau intra 180V si ies 230V sau intra 260V si ies 230V.

 

Dezavantaje:

  • In cazul unor variatii mari si bruste ale tensiunii de intrare, tensiunea la iesire poate oscila brusc, dar numai pentru putin timp. Astfel, AVR-ul cu servo-motor va avea pentru fractiuni de secunda la bornele de iesire suma dintre tensiunea initiala de pe iesire si diferenta de tensiune aparuta brusc la intrare, deoarece servomotorul are nevoie de 1-2 secunde pana cand reuseste sa regleze perfect diferentele de tensiune aparute in retea.
  • Pretul ceva mai ridicat decat la cele cu relee.
  • Zgomotul destul de pronuntat pe timpul functionarii servomotorului (se aude doar cand sunt diferente de tensiune de stabilizat), altfel este silentions
  • “Periile” pantografului, find din carbuni (ca la aspirator), se uzeaza si pot fi inlocuite dupa cativa ani de utilizare.
  • Optional, spirele de cupru pot fi curatate o data la 2-3 ani, functie de caz, cu o perie antistatica. De asemenea, o carpa care nu lasa scame umezita in putin alcool izopropilic ar putea ajuta curatarea.

Nota: Orice interventie in interiorul stabilizatoarelor se efectueaza de personal autorizat si numai dupa decuplarea fisei de alimentare de la reteaua de 230V! Pe perioada de garantie stabilizatoarele pot fi trimise spre mentenanta la service autorizat de producator!

fig-4-de-praf-de-carbune-pe-bobinajul-autotransformatorului

Figura 4 Detaliu inceput de defect

In dreapta contactului, pe spirele de cupru, se vede adunata o “movilita” de praf de carbune

Un stabilizator bazat pe servo-motor cu o electronica de comanda bine proiectata este, de regula, superior celui cu relee. Totusi, inainte de achizitionarea unui astfel de stabilizator solicitati informatii de la vanzator daca stabilizatorul detine sau nu protectie la supratensiune la bornele/priza de iesire, lucru necesar in special daca aveti consumatori sensibili de alimentat si daca in zona unde locuiti exista caderi si varfuri de tensiune importante (diferente de peste 50V in intervale scurte de timp, de ordinul secundelor).

Ca sa exemplific diferentele dintre comportamentul regulator al unui AVR cu relee si al altuia cu servo-motor in situatii extreme si de ce un AVR cu servo-motor are nevoie de o electronica buna, avem un exemplu mai jos:

  • La timpul T0 scade tensiunea de pe retea la 180V, iar AVR-ul cu relee restabileste tensiunea corecta prin „adaugarea” la bornele de iesire a 50V intr-un timp de aprox. 2 perioade (40ms) / AVR-ul cu servomotor face acelasi lucru in aprox. 5-2s.
  • La timpul T1 tensiunea de pe retea revine brusc la normalul de 230V, iar AVR-ul cu relee restabileste tensiunea corecta prin „scaderea” la bornele de iesire a 50V intr-un timp de aprox. 2 perioade (40ms) / AVR-ul cu servomotor face acelasi lucru in aprox. 5-2s.

Exemplul de mai sus l-am putea intalni atunci cand cineva utilizeaza un aparat de sudura in curtea noastra sau a vecinului, in situatii unde sunt implicati consumatori mari sau atunci cand exista unele avarii pe reteaua de distributie. Practic, in scenariul prezentat anterior, intre timpul T1 si timpul final pana AVR-ul reuseste sa autoregleze tensiunea, la bornele de iesire ale acestuia vom avea pentru un timp scurt (fractiuni de secunda) tensiunea de 230V + 50V = 280V, tensiune care revine in peste 1 secunda la normalul de 230V. Un AVR cu servomotor „ideal” necesita o protectie (ex.: un comparator si un releu) capabila sa decupleze bornele de iesire pentru a asigura protectia consumatorilor conectati in caz de supratensiune pe iesire (se pare ca nu toate AVR-urile cu servomotor detin o astfel de protectie).

fig-5-pantograful-culisant-cu-carbunei

Figura 5 Pantograful culisant cu carbune

 

Specificatii generale ale stabilizatoarelor cu servo-motor:

  • Factor de putere: 0.6 (uneori 0.5)
  • Precizie de stabilizare: intre +/-2.5% si +/-3%
  • Timp de stabilizare: 1.5-2s (aprox. 1s la fiecare 20-30V de reglat)
  • Tensiune de intrare: variaza intre minime de 140-180V si maxime de 250-270V, functie de producator
  • Tensiune de iesire: 220V sau 230V (aleasa de producator sau selectabila de utilizator)
  • Intarziere initiala: selectabila 6s sau 180s (intarzierea la pornire poate ajuta dupa o pana de curent; pt. compresoare se alege timpul cel mai mare).

De mentionat ca standardul pentru tensiunea de alimentare monofazica in Romania (si-n restul Europei, dealtfel) este de 230V +10%/-15%, iar standardul, sa-i spunem „invechit”, de 220V nu mai este de actualitate. In niciun caz asta nu inseamna ca un stabilizator care scoate 220V pe iesire este superior sau inferior celui care scoate 230V, ci doar este o optiune aleasa de producatori. Totusi, uneori tensiunea de 220V este considerata de unii ca fiind ceva mai „protectiva” la posibilele variatii ale tensiunii pentru aparatele electronicele conectate. Totodata, becurile cu incandescenta ar putea avea o durata de viata putin mai mare daca sunt alimentate cu 10V mai putin, lucru posibil valabil si pt. motoare alimentate direct (fara regulatoare de turatie). Indiferent de caz, inainte de a achizitiona un stabilizator, consultati manualul aparatului pe care doriti a-l proteja si verificati plaja tensiunilor recomandate de alimentare.

Am citit pe diverse forumuri despre persoane care au achizitionat stabilizatoare de tensiune pentru centrale pe gaz sau pe lemne, pentru aparatura PC, cat si persoane care doreau sa alimenteze imprimante laser, aparate de aer conditionat, cuptoare cu microunde sau chiar masini de spalat rufe.  Pentru calculul puterilor trebuie de luat seama ca:

  • o imprimanta laser consuma din retea, in timpul functionarii „cuptorului” intern, peste 1.000W reali
  • un cuptor cu microunde ia la pornire pana la 1.500W, urmand sa scada puterea la cea inscrisa de fabricant (700W, 800W , 1.000W sau cat scrie pe el)
  • un aer conditionat consuma la pornire vreo 2.000W, urmand ca ulterior sa se stabilizeze puterea absorbita din retea la aprox. 1000W (cele de uz casnic)
  • o masina de spalat rufe ia aproximativ 2.200W atunci cand functioneaza si rezistenta de incalzire si motorul cuvei si electrica de comanda
  • o masina de spalat vase consuma instant intre 1.500 – 2.000W atunci cand functioneaza rezistenta de incalzire
  • un cuptor electric poate trage din retea chiar si 3.000W
  • o plita pe inductie are maxime de putere care pot depasi 5.500W si uneori ating si 7.000W!
  • un computer absoarbe o putere, de regula, de aprox. 400-500W cu tot cu monitor
  • o centrala termica absoarbe undeva intre 125-250W, functie de prodicator si nr. de pompe instalate (aceste date se regasesc in manualul de utilizare al centralei si al pompelor de recirculare).
  • un frigider clasic are la pornirea compresorului un consum instant de pana la 500W, urmand sa se stabilizeze ulterior catre 150-250W, functie de model

Totdata, randamentul stabilizatoarelor scade daca tensiunea de intrare se afla in afara plajei 200-250V! In consecinta, puterea necesara unui stabilizator de tensiune trebuie foarte corect calculata, pentru a preintampina posibilele defectiuni ulterioare sau chiar incendii datorate supraincalzirii autotransformatorului. De regula, daca alegeti puterea stabilizatorului de 2 ori mai mare decat suma puterilor consumatorilor de pe iesire nu ar trebui aveti probleme. Totusi,  intrebati producatorul daca stabilizatorul detine protectie termica, deoarece nu se stie niciodata ce se poate intampla (puteti intreba si ce tip de protectie termica are: ireversibila – cu siguranta termica clasica sau reversibila – cu termostat bimetal).

Sunt persoane care achizitioneaza stabilizatoare cu relee pentru centrale termice, pompe sau compresoare, dar in unele situatii acest model de stabilizator poate sa induca un comportament neadecvat pompei de recirculare sau a compresoarelor conectate, datorita curbei tensiunii de iesire stabilizata cu +/-8% sau uneori cu doar +/-10% (in special AVR-urile ieftine, cu 2-3 relee, dar cu marja mare a tensiunii de intrare). Practic, la socuri de tensiune pot exista la iesirea AVR-ului cu relee variatii bruste de pana la 20-30V (dar care se incadreaza in limitele normale de functionare, conf. specificatiilor), variatii care pot modifica totusi comportamentul aparatelor conectate. Exemplu ipotetic de caz defavorabil: acum intra 250V si ies 220V, iar peste cateva secunde tensiunea retelei scade la 210V si din stabilizator vor iesi 240V, deci avem o diferenta de 20V in mai putin de o secunda. In caz ca se doreste instalarea de stabilizatoare de tensiune pe echipamentele electrice care contin motoare, pompe sau compresoare atunci se recomanda a se utiliza stabilizatoare cu servo-motor protejate la supratensiuni, supracurent si temperatura, deoarece ofera o tensiune foarte stabila, cu precizie de doar cativa volti.

Totusi, centralele pe lemne se preteaza cel mai bine la UPS-uri dedicate cu sinusoida pura si cu baterie externa cat mai mare, deoarece daca pica tensiunea retelei v-ati dori ca pompele de recirculare sa functioneze in timpul arderii lemnelor pentru a nu se acumula temperaturi si presiuni excesive in cazan. Centralele pe gaz pot fi si ele alimentate din UPS-uri impreuna cu senzorul detector de gaze, dar si acolo trebuie UPS-uri compatibile. Practic, unele UPS-uri nu functioneaza pe centrale pe gaze deoarece au transformator pe iesire care izoleaza consumatorii de retea, deci nu va mai exista notiunea de „faza/nul”. Astfel, intre polii de iesire si impamantare se va putea masura 1/2 din tensiunea retelei atunci cand se va comuta pe baterie. Rezolvare problemei consta in montarea unei rezistente de aproximativ 500 KOhm intre impamantare si unul dintre cei 2 poli de pe iesire, fie in interiorul aparatului, fie direct in stecher (se recomanda pentru aceasta operatiune o persoana autorizata!).

Concluzie: Indiferent de modelul de stabilizator (AVR) ales, tensiunea la bornele de iesire a acestuia va fi stabilizata in limite mai bune decat cele oferite de distribuitorul de energie electrica. Totusi, inainte de achizitie verificati ca puterea maxima instalata sa fie mai mica decat puterea nominala a stabilizatorului, verificati existenta protectiei termice a acestuia, cat si a protectiei la supratensiuni care pot aparea la bornele de iesire!

 

Utilitatea stabilizatoarelor de tensiune

17/02/2011

    Astazi am participat la o discutie interesanta despre utilizarea stabilizatoarelor de tensiune in instalatiile interioare racordate le retelele stradale de alimentare cu energie electrica. Sunt curios sa aflu daca utilizarea stabilizatoarelor de tensiune este ocazionala sau e un fenomen de masa si care este parerea detinatorilor de stabilizatoare despre utilitatea acestora.

Ma astept ca eventualele discutii sa genereze idei pentru noi sondaje de opinie.

Articole recomandate:

Calitatea energiei electrice este influentata mai mult de consumatori decat de distribuitori

Algoritm pentru managementul neconformitatilor nivelului de tensiune

– Regimurile deformante si dezechilibrate din retelele electrice de distributie

Care e perceptia Dv asupra calitatii tensiunii in punctul de racordare la reteaua stradala?