Estabilizador de voltaje de CA ( Regulador de voltaje en inglés ) - un dispositivo, cuya salida proporciona un voltaje alterno estable de la misma frecuencia que el voltaje de suministro. [1] :6
Fuente de voltaje de CA estabilizada ( English Power conditioner ) - un dispositivo en cuya salida se proporciona un voltaje alterno estable con una frecuencia que no depende de la frecuencia del voltaje de suministro. [1] :6
Además de los estabilizadores, en cuya salida la tensión corresponde a la tensión de entrada nominal, existen opciones de diseño con una tensión alterna estabilizada en la salida que difiere de la tensión de entrada. [1] :30
Hay una serie de cambios a largo plazo en las características de la tensión de alimentación en el punto de transmisión de energía eléctrica al usuario de la red eléctrica: desviación de frecuencia ; cambios lentos de voltaje; fluctuaciones de voltaje; parpadeo. [2] Incluso cuando se utilizan como fuentes de alimentación de grandes sistemas eléctricos, la tensión de red está sujeta a fluctuaciones lentas y breves. Las fluctuaciones lentas son causadas por la conexión o desconexión gradual de los consumidores y se repiten todos los días. Las fluctuaciones a corto plazo están asociadas con procesos transitorios durante el cambio de consumidores. [1] :5
Un transformador de voltaje secundario estabilizado es un transformador diseñado para limitar la influencia de las fluctuaciones en el voltaje primario. [3] : pág. 3.101
Un estabilizador de tensión ferroresonante es un dispositivo estático en el que se aprovecha el fenómeno de la ferroresonancia de las corrientes para convertir una tensión de red inestable en una tensión cuyo valor efectivo es prácticamente constante. Se puede utilizar en instalaciones automáticas, para alimentar electrónica de consumo, para convertir un sistema de tensión monofásico en uno trifásico simétrico. [cuatro]
Una de las propiedades más importantes de los estabilizadores ferroresonantes es su acción casi sin inercia. Los cambios en el voltaje de entrada dentro del rango de operación solo conducen a cambios en la forma de la curva de voltaje de salida: el valor efectivo (o promedio para un medio ciclo) de este último permanece prácticamente sin cambios. Es posible usarlos para dispositivos que son sensibles a cambios repentinos a corto plazo (durante varios semiciclos) en el voltaje de suministro. Las desventajas son: la dependencia de la tensión estabilizada de la frecuencia de la fuente de alimentación, la forma no sinusoidal de la curva de tensión de salida, la sensibilidad al tipo de carga, el alto peso por unidad de potencia de salida. [5]
Los procesos físicos en tales estabilizadores se pueden comparar con un balancín . Un columpio que se balancea con cierta fuerza es difícil de detener o hacerlo abruptamente más rápido. Cuando se monta en un columpio, no es necesario impulsarse cada vez: la energía de la oscilación hace que el proceso sea inercial. También es difícil aumentar o disminuir la frecuencia de las oscilaciones: las oscilaciones tienen su propia resonancia . En los estabilizadores de ferrorresonancia, las oscilaciones electromagnéticas ocurren en el circuito oscilatorio de capacitancia e inductancia .
Este tipo de estabilizadores se pueden utilizar en combinación con mecanismos que introduzcan fuertes interferencias en la red eléctrica.
En la época soviética, los estabilizadores de voltaje ferroresonantes domésticos se usaban ampliamente. Por lo general, los televisores se conectaban a través de ellos. Los televisores de primera generación utilizaban fuentes de alimentación de red con estabilizadores de tensión lineales (e incluso algunos circuitos se alimentaban con tensión no estabilizada), que no siempre hacían frente a las fluctuaciones de tensión de la red, especialmente en zonas rurales, que requerían una estabilización de tensión previa. Con la llegada de los televisores 4UPITST y USST , que tenían fuentes de alimentación conmutadas , desapareció la necesidad de una estabilización adicional de la tensión de red.
Un estabilizador ferroresonante consta de dos estranguladores: con un núcleo no saturado (que tiene un espacio magnético) y uno saturado, así como un condensador. La peculiaridad de la característica I-V de un inductor saturado es que el voltaje a través de él cambia poco cuando cambia la corriente a través de él. Al seleccionar los parámetros de estranguladores y condensadores, es posible garantizar la estabilización del voltaje cuando el voltaje de entrada cambia dentro de un rango bastante amplio, pero una ligera desviación en la frecuencia de la red de suministro afectó en gran medida las características del estabilizador.
Debido a su simplicidad, los dispositivos son populares en la vida cotidiana para estabilizar el voltaje de dispositivos individuales: refrigeradores, televisores, etc.
Un estabilizador de voltaje ferromagnético es un dispositivo electromagnético basado en el uso de procesos de saturación de núcleo de hierro. Se utiliza para convertir una tensión de red inestable en una tensión cuyo valor medio es casi constante. Se dividen en estabilizadores de tipo paramétrico y de compensación con actuadores magnetizados. [6]
La regulación de voltaje en los estabilizadores electromecánicos (electrodinámicos) se realiza de forma manual o automática moviendo el colector de corriente a lo largo del devanado del transformador, lo que garantiza un cambio suave en su relación de transformación hasta alcanzar el voltaje de salida especificado.
Este es el único tipo de estabilizador que proporciona una regulación de voltaje suave sin introducir distorsión en la forma sinusoidal. Los estabilizadores de este tipo tienen una precisión de retención de voltaje de salida suficientemente alta (2..3%) y proporcionan la fuente de alimentación más cómoda para los electrodomésticos. Se utilizan con éxito tanto en la vida cotidiana como en la producción.
Sin embargo, existen varias restricciones a su alcance: la primera es la imposibilidad de trabajar a temperaturas negativas (debido a la presencia de superficies abiertas por las que pasa corriente y al peligro de cortocircuito por condensación). Además, los estabilizadores electromecánicos tienen un rango relativamente estrecho de voltajes de entrada (generalmente de 150 a 260 voltios) y una velocidad de ajuste baja, limitada por la velocidad de movimiento del conjunto colector de corriente por parte del servoaccionamiento.
Como colector de corriente se utilizan cepillos de grafito o rodillos revestidos de grafito. El conjunto de recolección de corriente del rodillo es menos caprichoso en relación con el polvo, sin embargo, requiere un mantenimiento preventivo destinado a evitar atascos, por lo que este diseño se usa, por regla general, en estabilizadores industriales, y el conjunto de cepillos se instala en modelos domésticos. La tasa de desgaste de los elementos colectores de corriente de ambos tipos es aproximadamente la misma y, según la intensidad de uso, debe reemplazarse después de 7 a 11 años.
Los estabilizadores de paso electrónicos regulan el voltaje cambiando los devanados de un transformador especial usando interruptores electrónicos. Las teclas son controladas por el procesador de acuerdo con un programa especial. Actualmente existen dos tipos de estabilizadores de tensión electrónicos: con semiconductores y con interruptores de relé. Este último se clasificaría más correctamente como electrónico-mecánico, ya que el relé es un elemento electromecánico. Los estabilizadores tienen alta velocidad, por lo que se usan en combinación con equipos costosos que requieren protección contra todas las anomalías de la red. También se utilizan en hogares e industrias. Las ventajas de los estabilizadores de voltaje electrónicos incluyen su capacidad para trabajar a temperaturas ambiente negativas.
Un transformador elevador es un transformador de suministro de baja potencia, cuyo devanado secundario está conectado en serie al circuito en el que cambia el voltaje. [7]
Los estabilizadores de tensión de tipo inversor convierten la tensión alterna en tensión continua y acumulan energía mediante la carga de condensadores intermedios.
Luego, con la ayuda de un generador electrónico, la tensión continua se vuelve a convertir en tensión alterna, pero con características estables.
Estos dispositivos se utilizan con éxito para garantizar el funcionamiento de equipos médicos y deportivos.
Este estabilizador funciona según el principio de convertir la electricidad en energía cinética mediante un motor eléctrico y luego volver a convertirla en electricidad mediante un generador. La acumulación de energía cinética y la estabilización de la tensión de salida en caso de fallos en la tensión de alimentación se realiza mediante un volante de inercia , que está rígidamente conectado a los rotores del motor y del generador.
Dichos estabilizadores se utilizan generalmente para estabilizar el voltaje en sistemas de voltaje trifásicos . Incluso con fuertes sobretensiones y caídas en el voltaje de la red, la velocidad de rotación del volante permanece casi sin cambios, por lo que el voltaje de salida del generador casi no cambia.
Las ráfagas de impulso se extinguen debido a la gran inercia del volante. La velocidad de giro del volante no depende de la magnitud de la tensión de entrada, sino de la frecuencia de fase.
Estos sistemas fueron ampliamente utilizados para alimentar la computadora . Actualmente rara vez se usa. Principalmente en sitios de importancia estratégica.
Los reguladores electrónicos continuos regulan el voltaje cambiando la resistencia del elemento regulador, generalmente un transistor, o encendiendo y apagando el elemento regulador a alta frecuencia (decenas de kilohercios), y controlando el tiempo de encendido y apagado del elemento regulador ( más a menudo un transistor IGBT). Este método de regulación se llama PWM (modulación de ancho de pulso).
Los estabilizadores que utilizan PWM de alta frecuencia son actualmente la implementación más avanzada de un regulador de voltaje de CA y, cuando se ejecutan correctamente, son los más cercanos al concepto de un "regulador ideal". A diferencia de los estabilizadores de tipo inversor, no preconvierten el voltaje de CA a CC, sino que el voltaje de CA de entrada se convierte directamente, lo que les proporciona una alta eficiencia y un costo aceptable.
Al igual que los estabilizadores tipo inverter, los sistemas de alimentación ininterrumpida también acumulan energía, pero no en un depósito, sino en baterías .
Después de eso, también, con la ayuda de su propio generador, dan un voltaje con las características deseadas.
Los dispositivos de energía ininterrumpida son populares para trabajar en conjunto con la tecnología informática . Además de proporcionar un voltaje estable, los dispositivos eliminan las fallas de software durante los cortes de energía.
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