Estabilizador de tensão potente feito por você mesmo: esquemas de circuito + instruções passo a passo de montagem

A fabricação de estabilizadores de tensão caseiros é uma prática bastante comum. No entanto, na maioria das vezes, são criados circuitos eletrônicos estabilizadores projetados para tensões de saída relativamente baixas (5-36 volts) e potências relativamente baixas. Os dispositivos são usados em aparelhos domésticos, nada mais.

Vamos mostrar como fazer um potente estabilizador de tensão caseiro. No artigo que propomos, é descrito o processo de fabricação de um dispositivo para trabalhar com tensão de rede de 220 volts. Com nossos conselhos, você conseguirá realizar a montagem sem problemas.

Estabilização da tensão da rede doméstica

A busca por garantir tensão estabilizada na rede doméstica é um fenômeno óbvio. Essa abordagem garante a preservação dos equipamentos utilizados, muitas vezes caros e constantemente necessários na casa. E, no geral, o fator de estabilização é a chave para maior segurança na operação das redes elétricas.

Para fins domésticos, geralmente se adquire estabilizador para caldeira a gás, cuja automação requer conexão à alimentação elétrica, para geladeira, equipamentos de bombeamento, sistemas split e consumidores similares.

Construção industrial de um estabilizador de tensão de rede, que é fácil de adquirir no mercado. A variedade de equipamentos similares é enorme, mas sempre existe a possibilidade de fazer sua própria construção.

Resolver esse problema pode ser feito de várias maneiras, sendo a mais simples comprar um potente estabilizador de tensão fabricado industrialmente.

Há uma infinidade de ofertas de estabilizadores de tensão no mercado comercial. No entanto, muitas vezes as possibilidades de aquisição são limitadas pelo custo dos dispositivos ou outros fatores. Consequentemente, a alternativa à compra é montar um estabilizador de tensão caseiro usando componentes eletrônicos disponíveis.

Desde que se possua as habilidades e conhecimentos adequados em instalações elétricas, teoria de eletrotécnica (eletrônica), roteamento de circuitos e soldagem de componentes, é possível construir e utilizar com sucesso um estabilizador de tensão caseiro. Exemplos disso existem.

Aproximadamente assim pode parecer o equipamento de estabilização, fabricado à mão a partir de componentes de rádio acessíveis e baratos. O chassi e a carcaça podem ser retirados de equipamentos industriais antigos (por exemplo, de um osciloscópio).

Soluções de circuitos para estabilização da rede elétrica de 220V

Ao considerar possíveis soluções de circuitos para estabilização de tensão, levando em conta a potência relativamente alta (pelo menos 1-2 kW), deve-se ter em mente a diversidade de tecnologias.

Existem várias soluções de circuitos que determinam as capacidades tecnológicas dos dispositivos:

• ferrorressonantes;
• servoacionadas;
• eletrônicos;
• inversoras.

Qual opção escolher depende de suas preferências, dos materiais disponíveis para montagem e das habilidades no trabalho com equipamentos eletrotécnicos.

Opção #1 – circuito ferroressonante

Para fabricação própria, a opção de circuito mais simples parece ser o primeiro item da lista – o circuito ferrorressonante. Ele funciona usando o efeito de ressonância magnética.

Diagrama estrutural de um estabilizador simples baseado em bobinas: 1 – primeiro elemento de bobina; 2 – segundo elemento de bobina; 3 – capacitor; 4 – lado da tensão de entrada; 5 – lado da tensão de saída

A construção de um estabilizador ferrorressonante suficientemente potente pode ser montada com apenas três elementos:

1. Bobina 1.
2. Bobina 2.
3. Condensador.

No entanto, a simplicidade nesta opção vem acompanhada de muitos inconvenientes. A construção de um estabilizador potente, montado segundo o circuito ferrorressonante, torna-se maciça, volumosa e pesada.

Opção #2 – autotransformador ou servomotor

Na verdade, trata-se de um circuito que utiliza o princípio do autotransformador. A transformação de tensão é realizada automaticamente através do controle de um reostato, cujo cursor é movido pelo servoacionamento.

Por sua vez, o servoacionamento é controlado por um sinal recebido, por exemplo, de um sensor de nível de tensão.

Diagrama esquemático do aparelho servoacionado, cuja montagem permitirá criar um estabilizador de tensão potente para a casa ou para a casa de campo. No entanto, esta opção é considerada tecnologicamente obsoleta.

Aproximadamente pelo mesmo esquema funciona um dispositivo do tipo relé, com a única diferença de que o coeficiente de transformação é alterado, se necessário, conectando ou desconectando os enrolamentos correspondentes através de relés.

Esquemas desse tipo já parecem mais complexos tecnicamente, mas não garantem linearidade suficiente na variação de tensão. É possível montar manualmente um dispositivo com relé ou servo. No entanto, é mais sensato escolher a versão eletrônica. Os custos de esforço e recursos são praticamente os mesmos.

Opção #3 – circuito eletrônico

Montar um estabilizador potente com esquema de controle eletrônico torna-se bastante viável devido à ampla variedade de componentes de rádio disponíveis no mercado. Geralmente, esses esquemas são montados com componentes eletrônicos – triacs (tiristores, transistores).

Também foi desenvolvida uma série de esquemas de estabilizadores de tensão que utilizam transistores de efeito de campo de potência como chaves.

Diagrama estrutural do módulo de estabilização eletrônica: 1 – terminais de entrada do dispositivo; 2 – bloco de controle triac dos enrolamentos do transformador; 3 – bloco microprocessado; 4 – terminais de saída para conexão da carga

Fabricar um aparelho potente totalmente sob controle eletrônico com as mãos de um não especialista é bastante difícil, é melhor comprar um dispositivo pronto. Nessa tarefa, não é possível prescindir de experiência e conhecimento na área de eletrotécnica.

Considerar esta opção para produção própria é viável se houver um forte desejo de construir um estabilizador, além de experiência prática como eletricista. A seguir no artigo, examinaremos uma construção de versão eletrônica adequada para fabricação própria.

Instruções detalhadas de montagem

O esquema considerado para fabricação própria é antes uma versão híbrida, pois envolve o uso de um transformador de potência junto com eletrônica. O transformador neste caso é um daqueles que eram instalados em televisores de modelos antigos.

Este é o tipo de transformador de potência que será necessário para fabricar uma construção caseira de estabilizador. No entanto, não está descartada a seleção de outras opções ou mesmo a enrolação manual.

Na verdade, em receptores de TV, geralmente eram instalados transformadores TS-180, enquanto para um estabilizador é necessário pelo menos um TS-320 para garantir uma carga de saída de até 2 kW.

Passo #1 – fabricação da carcaça do estabilizador

Para fabricar o gabinete do aparelho, qualquer caixa adequada feita de material isolante – plástico, textolite, etc. – serve. O principal critério é espaço suficiente para acomodar o transformador de potência, a placa eletrônica e outros componentes.

Também é permitido fabricar o gabinete com folhas de fibra de vidro, unindo as folhas individuais com cantoneiras ou de outra forma.

É permitido escolher um gabinete de qualquer eletrônico que seja adequado para acomodar todos os componentes operacionais do circuito de um estabilizador caseiro. Também é possível montar o gabinete manualmente, por exemplo, a partir de placas de vidro-textolite.

A caixa do estabilizador deve ser equipada com ranhuras para a instalação do interruptor, interfaces de entrada e saída, bem como outros acessórios previstos no circuito como elementos de controle ou comutação.

Para o gabinete fabricado, é necessária uma placa base sobre a qual a placa eletrônica será colocada e o transformador será fixado. A placa pode ser feita de alumínio, mas devem ser previstos isoladores para a fixação da placa eletrônica.

Passo #2 – fabricação da placa de circuito impresso

Aqui, será necessário inicialmente projetar um layout para a disposição e interligação de todos os componentes eletrônicos de acordo com o diagrama esquemático, exceto o transformador. Em seguida, com base no layout, marca-se uma folha de fibra de vidro folheada e desenha-se (imprime-se) no lado do folheado o traçado criado.

Em seguida, a placa é gravada usando uma solução adequada (os eletrônicos devem estar familiarizados com o método de gravação de placas).

É possível fabricar a placa de circuito impresso do estabilizador usando métodos bastante acessíveis diretamente em casa. Para isso, é necessário preparar um estêncil e um conjunto de produtos para gravação em fibra de vidro folheada.

O exemplar impresso do traçado obtido dessa forma é limpo, estanhado com estanho e todos os componentes eletrônicos do circuito são montados com posterior soldagem. Assim é feita a fabricação da placa eletrônica de um estabilizador de tensão potente.

Em princípio, é possível utilizar serviços terceirizados de gravação de placas de circuito impresso. Esse serviço tem um preço bastante aceitável, e a qualidade de fabricação da 'placa' é significativamente superior à da versão caseira.

Passo #3 – montagem do estabilizador de tensão

A placa equipada com componentes eletrônicos é preparada para a conexão externa. Em particular, são retirados da placa os cabos de conexão externa (condutores) para outros elementos – transformador, interruptor, interfaces, etc.

Na placa de suporte do gabinete, instala-se o transformador, conectam-se os circuitos da placa eletrônica ao transformador e fixa-se a placa nos isoladores.

Exemplo de um estabilizador de tensão caseiro do tipo relé, fabricado em ambiente doméstico, colocado em um gabinete de um instrumento de medição industrial que se tornou inutilizável

Resta apenas conectar ao circuito os elementos externos montados no gabinete, instalar o transistor chave no dissipador de calor e, em seguida, fechar a estrutura eletrônica montada com o gabinete. O estabilizador de tensão está pronto. Pode-se iniciar a regulagem com testes adicionais.

Princípio de funcionamento e teste do dispositivo caseiro

O elemento regulador do circuito eletrônico de estabilização é um potente transistor de efeito de campo do tipo IRF840. A tensão a ser processada (220-250V) passa pelo enrolamento primário do transformador de potência, é retificada pela ponte de diodos VD1 e chega ao dreno do transistor IRF840. A fonte deste mesmo componente está conectada ao potencial negativo da ponte de diodos.

Esquema elétrico do bloco estabilizador de alta potência (até 2 kW), com base no qual foram montados e são utilizados com sucesso vários aparelhos. O esquema mostrou um nível ótimo de estabilização para a carga indicada, mas não acima.

A parte do circuito que inclui um dos dois enrolamentos secundários do transformador é formada por um retificador de diodos (VD2), um potenciômetro (R5) e outros elementos do regulador eletrônico. Esta parte do circuito gera um sinal de controle que vai para a porta do transistor de efeito de campo IRF840.

Em caso de aumento da tensão da rede de alimentação, o sinal de controle reduz a tensão da porta do transistor de efeito de campo, o que leva ao fechamento da chave. Consequentemente, nos terminais de conexão da carga (XT3, XT4), o possível aumento de tensão é limitado. O esquema funciona de forma inversa em caso de diminuição da tensão da rede.

A configuração do dispositivo não apresenta complexidade especial. Será necessária uma lâmpada incandescente comum (200-250 W), que deve ser conectada aos terminais de saída do dispositivo (X3, X4). Em seguida, girando o potenciômetro (R5), a tensão nos terminais indicados é ajustada para o nível de 220-225 volts.

Desliga-se o estabilizador, desconecta-se a lâmpada incandescente e liga-se o aparelho com a carga completa (não superior a 2 kW).

Após 15-20 minutos de operação, desliga-se novamente o aparelho e verifica-se a temperatura do radiador do transistor chave (IRF840). Se o aquecimento do radiador for significativo (acima de 75º), deve-se selecionar um radiador de dissipação mais potente.

Se o processo de fabricação do estabilizador lhe pareceu muito complexo e irracional do ponto de vista prático, sem grandes problemas é possível encontrar e adquirir um dispositivo de fabricação industrial. As regras e critérios para escolha de um estabilizador de 220 V são apresentados no artigo que recomendamos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No vídeo abaixo, é apresentada uma das possíveis construções de um estabilizador de fabricação caseira.

Em princípio, pode-se tomar nota desta variante de aparelho estabilizador caseiro:

A montagem de um bloco estabilizador de tensão da rede é possível com as próprias mãos. Isto é confirmado por inúmeros exemplos em que radioamadores com pouca experiência desenvolvem (ou aplicam uma existente), preparam e montam o circuito eletrônico.

Dificuldades na aquisição de peças para a fabricação de um estabilizador caseiro geralmente não são observadas. Os custos de produção são baixos e naturalmente se pagam quando o estabilizador entra em operação.

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