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Stabilizzatori di tensione di rete

Indice Argomento Corrente

1) Stabilizzatori di tensione di rete: tipologie a confronto

2) Stabilizzatore di tensione con trasformatore con secondario frazionato

3) Trasformatore con il secondario posto in serie alla tensione di rete

La principale differenza fra gli stabilizzatori di tensione di rete e i gruppi di continuità è che questi ultimi possono operare anche in mancanza completa di tensione di rete ed hanno a bordo delle batterie che in tal caso fungono da riserva di energia.

1- Stabilizzatori di tensione di rete: tipologie a confronto

Gli stabilizzatori di tensione di rete (AVR) sono in genere costruiti utilizzando tre tipologie circuitali:

• Variac motorizzato comandato da una logica di controllo che compensa le lente variazioni della tensione di rete variando il rapporto di trasformazione.
  Vengono di solito utilizzati per potenze medio-alte e non trovano impiego nell'uso casalingo essendo più conveniente il gruppo di continuità.

• Trasformatore con secondario frazionato con prese intermedie.
  La tensione che si preleva dal secondario è funzione della presa intermedia scelta.
  Il tutto è gestito dalla logica di controllo che comanda dei rele'.
  E' una soluzione simile all'impiego del variac ma con un intervallo di regolazione minore e di minor precisione.
  Questa soluzione viene anche impiegata nei gruppi di continuità statici del tipo Line-Interactive dove il trasformatore fa parte dello stabilizzatore (ma anche dell'inverter).
  In genere il costo di questa soluzione è intermedio, superiore alla soluzione con trasformatore con il secondario posto in serie alla tensione di rete, ma inferiore all'uso del variac motorizzato.
  Questo per il costo del trasformatore che deve essere dimensionato per una potenza pari a quella massima in uscita.
  Questo genere di soluzione può fornire anche l'isolamento galvanico dalla rete di distribuzione dell'energia cosa impossibile per le altre due soluzioni.

• Trasformatore con il secondario posto in serie alla tensione di rete, in fase o sfasato di 180° in modo da sottrarre o sommare alla tensione di rete la tensione del secondario del trasformatore.
  La commutazione in genere avviene con dei rele' comandata da una logica di controllo.
  Si tratta in genere di apparecchi economici e di piccola potenza che hanno una limitata possibilità di intervento.
  Ce ne sono alcuni che utilizzano più secondari combinandoli per avere più step di regolazione.
  Un esempio classico è lo stabilizzatore di tensione Line-R della APC.

In genere questi stabilizzatori incorporano anche funzioni di filtro antidisturbo e protezione dalle sovratensioni transitorie.
Il limite di questi stabilizzatori se messi in rapporto ai gruppi di continuità on-line è la bassa velocità di adattamento e il buco di tensione che si produce all'atto della commutazione dei rele', quindi sono adatti a compensare fluttuazioni lente su carichi non troppo critici.

2 - Stabilizzatore di tensione con trasformatore con secondario frazionato

Nell'immagine sotto lo schema semplificato della parte di potenza di uno Stabilizzatore di tensione con trasformatore con secondario frazionato.

All'uscita avremo una tensione che sarà funzione dell'interruttore che risulta chiuso (in realtà ogni interruttore fa capo ad un rele'). Il rapposto di trasformazione P1-S1 è in discesa. Quando l'interruttore I3 è chiuso il rapporto di trasformazione P1/(S1+S2+S3)=1. Ovviamente solo un interruttore per volta può essere chiuso.

Quindi in funzione di quale interruttore è chiuso possiamo variare il rapporto di trasformazione in modo da avere in uscita la tensione che ci interessa, con una certa approssimazione.

3 - Trasformatore con il secondario posto in serie alla tensione di rete

Sotto, uno schema della parte di potenza di uno stabilizzatore a commutazione di secondario.
Quando all'ingresso la tensione è accettabile S1 commuta sull'uscita 2 e all'uscita troviamo inalterata la tensione che abbiamo all'ingresso.
Se la tensione in ingresso è troppo bassa S1 commuta sull'uscita 3 e collega in serie all'ingresso il secondario del trasformatore L2 che è in fase alla tensione di ingresso, quindi all'uscita avremo la tensione di ingresso aumentata della tensione presente su L2, viceversa quando la tensione in ingresso è troppo alta S1 commuta su 1 e mette in serie alla tensione in ingresso la tensione presente su secondario L1 che è sfasata di 180° rispetto alla tensione in ingresso e, quindi si sottrae.

All'uscita avremo una tensione pari a quella di ingresso, oppure aumentata di VL2 o ridotta di VL1 dove VL1 e VL2 sono le tensioni presenti sui due secondari del trasformatore.

Sopra una stabilizzatore APC smontato.
I componenti marroni sono i rele', il trasformatore è la parte più ingombrante e pesante mentre la logica di controllo è ridotta all'osso.
Si nota che tutte le uscite sono in parallelo, quindi dal punto di vista dei disturbi i carichi alimentati non sono reciprocamente schermati.
Questo è un problema tipico degli apparati di fascia bassa.
I filtri indipendenti sulle prese hanno un costo che inevitabilmente contribuisce ad aumentare il costo finale dell'apparato.