Potente estabilizador de voltaje con sus propias manos: diagramas esquemáticos + instrucción paso a paso de ensamblaje

La fabricación de estabilizadores de voltaje caseros es una práctica bastante común. Sin embargo, en su mayoría se crean esquemas electrónicos estabilizadores diseñados para voltajes de salida relativamente bajos (5-36 voltios) y potencias relativamente bajas. Los dispositivos se utilizan como parte de equipos domésticos, nada más.

Le contaremos cómo hacer un potente estabilizador de voltaje usted mismo. En el artículo que le proponemos se describe el proceso de fabricación de un dispositivo para trabajar con un voltaje de red de 220 voltios. Siguiendo nuestros consejos, podrá realizar el montaje sin problemas.

Estabilización del voltaje de la red doméstica

El afán por garantizar un voltaje estabilizado en la red doméstica es un fenómeno evidente. Este enfoque garantiza la conservación de los equipos utilizados, a menudo costosos y siempre necesarios en el hogar. Además, en general, el factor de estabilización es la clave para una mayor seguridad en la operación de las redes eléctricas.

Para fines domésticos, lo más frecuente es adquirir un estabilizador para caldera de gas, cuya automatización requiere conexión a la red eléctrica, para el refrigerador, equipos de bombeo, sistemas split y consumidores similares.

La construcción industrial de un estabilizador de voltaje de red, que es fácil de adquirir en el mercado. La gama de equipos similares es enorme, pero siempre existe la posibilidad de hacer su propia construcción.

Se puede resolver este problema de diferentes maneras, la más sencilla de las cuales es comprar un potente estabilizador de voltaje fabricado industrialmente.

Hay una gran cantidad de ofertas de estabilizadores de voltaje en el mercado comercial. Sin embargo, a menudo las posibilidades de adquisición se ven limitadas por el costo de los dispositivos u otros factores. En consecuencia, una alternativa a la compra es el montaje de un estabilizador de voltaje con sus propias manos a partir de componentes electrónicos disponibles.

Si se poseen las habilidades y conocimientos adecuados en instalación eléctrica, teoría de la ingeniería eléctrica (electrónica), diseño de circuitos y soldadura de componentes, se puede construir un regulador de voltaje casero y utilizarlo con éxito en la práctica. Existen ejemplos de ello.

Así es aproximadamente como puede verse un equipo de estabilización hecho a mano con componentes de radio disponibles y de bajo costo. El chasis y la carcasa se pueden obtener de equipos industriales viejos (por ejemplo, de un osciloscopio).

Soluciones esquemáticas para la estabilización de la red eléctrica de 220V

Al considerar las posibles soluciones de circuitos para la estabilización de voltaje teniendo en cuenta una potencia relativamente alta (al menos 1-2 kW), hay que tener en cuenta la diversidad de tecnologías.

Existen varias soluciones de circuitos que determinan las capacidades tecnológicas de los dispositivos:

• ferrorresonantes;
• servoaccionados;
• electrónicos;
• inversores.

La opción a elegir depende de sus preferencias, los materiales disponibles para el montaje y las habilidades para trabajar con equipos eléctricos.

Opción #1 – esquema ferroresonante

Para la fabricación casera, la opción más simple del circuito parece ser el primer punto de la lista – el circuito ferrorresonante. Funciona mediante el uso del efecto de resonancia magnética.

Diagrama estructural de un regulador simple basado en bobinas de choque: 1 – primer elemento de bobina; 2 – segundo elemento de bobina; 3 – condensador; 4 – lado de tensión de entrada; 5 – lado de tensión de salida

Es posible construir un regulador ferrorresonante suficientemente potente con solo tres elementos:

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

Sin embargo, la simplicidad en esta opción conlleva muchos inconvenientes. La estructura de un regulador potente montado según el circuito ferrorresonante resulta masiva, voluminosa y pesada.

Opción #2 – autotransformador o servomotor

En realidad, se trata de un circuito que utiliza el principio del autotransformador. La transformación del voltaje se realiza automáticamente mediante el control de un reóstato, cuyo cursor es movido por un servoaccionamiento.

A su vez, el servoaccionamiento se controla mediante una señal recibida, por ejemplo, de un sensor de nivel de voltaje.

Diagrama esquemático de un aparato servoaccionado, cuyo montaje permitirá crear un regulador de voltaje potente para el hogar o para la casa de campo. Sin embargo, esta opción se considera tecnológicamente obsoleta.

Un dispositivo de tipo relé funciona aproximadamente con el mismo esquema, con la única diferencia de que la relación de transformación cambia, si es necesario, conectando o desconectando los devanados correspondientes mediante relés.

Los circuitos de este tipo ya se ven técnicamente más complejos, pero no proporcionan una linealidad suficiente en la variación del voltaje. Es posible construir manualmente un dispositivo de relé o con servomotor. Sin embargo, es más sensato elegir la versión electrónica. El esfuerzo y el costo son prácticamente los mismos.

Opción #3 – esquema electrónica

El montaje de un estabilizador potente según un circuito de control electrónico se vuelve bastante posible gracias a la amplia variedad de componentes de radio disponibles en el mercado. Por lo general, estos circuitos se ensamblan con componentes electrónicos: triacs (tiristores, transistores).

También se ha desarrollado toda una serie de circuitos de estabilizadores de voltaje, en los que se utilizan transistores de efecto de campo de potencia como interruptores.

Esquema estructural del módulo de estabilización electrónica: 1 – bornes de entrada del dispositivo; 2 – bloque de control de triac de los devanados del transformador; 3 – bloque de microprocesador; 4 – bornes de salida para conectar la carga.

Fabricar un aparato potente completamente bajo control electrónico con las manos de un no especialista es bastante complicado, es mejor comprar un dispositivo ya preparado. En este asunto, es imprescindible contar con experiencia y conocimientos en el ámbito de la electrotecnia.

Considerar esta opción para producción casera es conveniente si se tiene un fuerte deseo de construir un estabilizador, además de experiencia acumulada como electrónico. A continuación, en el artículo, consideraremos el diseño de la versión electrónica, adecuada para fabricación casera.

Instrucciones detalladas de montaje

El circuito considerado para fabricación casera es más bien una versión híbrida, ya que implica el uso de un transformador de potencia junto con electrónica. El transformador en este caso es uno de los que se instalaban en televisores de modelos antiguos.

Aproximadamente este tipo de transformador de potencia se necesitará para la fabricación de la construcción casera del estabilizador. Sin embargo, no se descarta la selección de otras opciones o el bobinado hecho a mano.

Es cierto que en los receptores de TV, por lo general, se instalaban transformadores TS-180, mientras que para el estabilizador se requiere al menos un TS-320 para garantizar una carga de salida de hasta 2 kW.

Paso #1 – fabricación de la carcasa del estabilizador

Para fabricar la carcasa del aparato, servirá cualquier caja adecuada hecha de material aislante: plástico, textolita, etc. El criterio principal es que tenga suficiente espacio para colocar el transformador de potencia, la placa electrónica y otros componentes.

También se puede fabricar la carcasa a partir de láminas de fibra de vidrio, uniendo las láminas individuales con escuadras u otro método.

Es aceptable elegir una carcasa de cualquier dispositivo electrónico que sea adecuada para alojar todos los componentes de trabajo del circuito del estabilizador casero. También se puede montar la carcasa con sus propias manos, por ejemplo, con láminas de textolita de vidrio.

La caja del estabilizador debe equiparse con ranuras para instalar el interruptor, las interfaces de entrada y salida, así como otros accesorios previstos en el circuito como elementos de control o de conmutación.

Para la carcasa fabricada se necesita una placa base sobre la que se colocará la placa electrónica y se fijará el transformador. La placa puede ser de aluminio, pero se deben prever aisladores para la fijación de la placa electrónica.

Paso #2 – fabricación de la placa de circuito impreso

Aquí será necesario diseñar inicialmente un diseño para la colocación y conexión de todos los componentes electrónicos según el diagrama esquemático, excepto el transformador. Luego, basándose en el diseño, se marca una lámina de textolita recubierta de cobre y se dibuja (imprime) el trazado creado en el lado del cobre.

A continuación, se graba la placa utilizando la solución adecuada (los electrónicos deben conocer el método de grabado de placas).

Se puede fabricar la placa de circuito impreso del estabilizador con métodos bastante accesibles directamente en casa. Para ello, se necesita preparar una plantilla y un conjunto de productos para el grabado sobre textolita recubierta de cobre.

La placa de circuito obtenida de esta manera se limpia, se estaña con estaño y se montan todos los componentes de radio del circuito, seguido de la soldadura. Así se realiza la fabricación de la placa electrónica de un estabilizador de tensión potente.

En principio, se pueden utilizar servicios externos de grabado de placas de circuito impreso. Este servicio tiene un precio bastante aceptable y la calidad de fabricación de la placa es significativamente superior a la de la versión casera.

Paso #3 – montaje del estabilizador de voltaje

La placa equipada con componentes de radio se prepara para el cableado externo. En particular, desde la placa se sacan las líneas de conexión externa (conductores) hacia otros elementos – transformador, interruptor, interfaces, etc.

Sobre la placa base de la carcasa se instala el transformador, se conectan los circuitos de la placa electrónica al transformador y se fija la placa sobre los aisladores.

Ejemplo de un estabilizador de tensión casero de tipo relé, fabricado en un entorno doméstico, colocado en la carcasa de un instrumento de medición industrial que ha quedado inservible.

Solo quedará conectar al circuito los elementos externos montados en la carcasa, instalar el transistor clave en el disipador de calor, y luego cerrar la estructura electrónica ensamblada con la carcasa. El estabilizador de tensión está listo. Se puede proceder al ajuste y las pruebas posteriores.

Principio de funcionamiento y prueba del dispositivo casero

El elemento regulador del circuito electrónico de estabilización es un potente transistor de efecto de campo tipo IRF840. El voltaje a procesar (220-250V) pasa por el devanado primario del transformador de potencia, se rectifica mediante el puente de diodos VD1 y llega al drenaje del transistor IRF840. La fuente de este mismo componente está conectada al potencial negativo del puente de diodos.

Esquema principal del bloque estabilizador de alta potencia (hasta 2 kW), sobre la base del cual se han montado y se utilizan con éxito varios aparatos. El esquema mostró un nivel óptimo de estabilización con la carga indicada, pero no superior.

La parte del esquema en la que se incluye uno de los dos devanados secundarios del transformador se forma mediante un rectificador de diodos (VD2), un potenciómetro (R5) y otros elementos del regulador electrónico. Esta parte del esquema genera la señal de control que llega a la compuerta del transistor de efecto de campo IRF840.

En caso de aumento de tensión de la red de alimentación, la señal de control reduce la tensión de la compuerta del transistor de efecto de campo, lo que provoca el cierre del interruptor. En consecuencia, en los contactos de conexión de la carga (XT3, XT4) se limita el posible aumento de tensión. El circuito funciona de manera inversa en caso de disminución de la tensión de red.

La configuración del dispositivo no es particularmente complicada. Aquí se necesita una lámpara incandescente común (200-250 W), que debe conectarse a los terminales de salida del dispositivo (X3, X4). Luego, girando el potenciómetro (R5), se ajusta la tensión en los terminales indicados a un nivel de 220-225 voltios.

Se apaga el estabilizador, se desconecta la lámpara incandescente y se enciende el dispositivo con una carga completa (no superior a 2 kW).

Después de 15-20 minutos de funcionamiento, se vuelve a apagar el aparato y se controla la temperatura del disipador del transistor clave (IRF840). Si el calentamiento del disipador es significativo (más de 75º), se debe elegir un disipador térmico más potente.

Si el proceso de fabricación del estabilizador le pareció demasiado complejo e irracional desde un punto de vista práctico, sin mayores problemas puede encontrar y adquirir un dispositivo de fabricación industrial. Las reglas y criterios de selección de un estabilizador de 220 V se presentan en el artículo que recomendamos.

Conclusiones y video útil sobre el tema

En el video a continuación se examina una de las posibles construcciones de un estabilizador de fabricación casera.

En principio, se puede tomar nota de esta variante de aparato estabilizador casero:

El montaje de un bloque que estabiliza la tensión de red con las propias manos es posible. Esto se confirma con numerosos ejemplos en los que radioaficionados con poca experiencia desarrollan (o aplican una existente), preparan y ensamblan el esquema electrónico con bastante éxito.

Por lo general, no se observan dificultades para adquirir las piezas para la fabricación de un estabilizador casero. Los costos de producción son bajos y se amortizan de forma natural cuando el estabilizador se pone en funcionamiento.

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