Apa itu Voltage Stabilizer &Bagaimana Cara Kerjanya?

Apa itu Stabilizer Tegangan dan Mengapa kita membutuhkannya? Pengoperasian, Jenis, dan Aplikasi Stabilizer

Pengantar Stabilizer:

Penanaman teknologi chip mikroprosesor dan perangkat elektronik daya dalam desain penstabil tegangan AC yang cerdas (atau pengatur tegangan otomatis (AVR)) menghasilkan catu daya listrik yang stabil dan berkualitas tinggi jika terjadi penyimpangan tegangan listrik yang signifikan dan terus-menerus.

Sebagai kemajuan ke stabilisator tegangan tipe relai konvensional, stabilisator inovatif modern menggunakan sirkuit kontrol digital kinerja tinggi dan sirkuit kontrol solid state yang menghilangkan penyesuaian potensiometer dan memungkinkan pengguna untuk mengatur kebutuhan tegangan melalui keypad, dengan fasilitas start dan stop keluaran.

Hal ini juga menyebabkan waktu perjalanan atau responsivitas stabilisator menjadi sangat lambat, biasanya kurang dari beberapa milidetik, selain itu hal ini dapat disesuaikan dengan pengaturan variabel. Saat ini, stabilizer menjadi solusi daya yang dioptimalkan untuk banyak peralatan elektronik yang sensitif terhadap fluktuasi tegangan dan mereka telah menemukan bekerja dengan banyak perangkat seperti mesin CNC, AC, televisi, peralatan medis, komputer, peralatan telekomunikasi, dan sebagainya.

Apa itu Penstabil Tegangan?

Ini adalah alat listrik yang dirancang untuk menghantarkan tegangan konstan ke beban pada terminal outputnya terlepas dari perubahan input atau tegangan suplai yang masuk. Ini melindungi peralatan atau mesin dari tegangan berlebih, tegangan rendah, dan lonjakan tegangan lainnya.

Ini juga disebut sebagai regulator tegangan otomatis (AVR) . Stabilizer tegangan lebih disukai untuk peralatan listrik yang mahal dan berharga untuk melindunginya dari fluktuasi tegangan rendah/tinggi yang berbahaya. Beberapa peralatan tersebut adalah AC, mesin cetak offset, peralatan laboratorium, mesin industri, dan peralatan medis.

Penstabil tegangan mengatur fluktuasi tegangan input sebelum dapat diumpankan ke beban (atau peralatan yang sensitif terhadap variasi tegangan). Tegangan output dari stabilizer akan tetap dalam kisaran 220V atau 230V dalam hal suplai fase tunggal dan 380V atau 400V dalam kasus suplai tiga fase, dalam rentang tegangan input yang berfluktuasi. Regulasi ini dilakukan oleh operasi buck dan boost yang dilakukan oleh sirkuit internal.

Ada banyak jenis regulator tegangan otomatis yang tersedia di pasar saat ini. Ini dapat berupa unit fase tunggal atau tiga fase seperti yang dipersyaratkan oleh jenis aplikasi dan kapasitas (KVA) yang dibutuhkan. Stabilizer tiga fase hadir dalam dua versi sebagai model beban seimbang dan model beban tidak seimbang.

Ini tersedia baik sebagai unit khusus untuk peralatan atau sebagai unit penstabil besar untuk seluruh peralatan di tempat tertentu, misalnya seluruh rumah. Selain itu, ini dapat berupa unit stabilizer tipe analog atau digital.

Jenis stabilisator tegangan yang umum termasuk stabilisator yang dioperasikan secara manual atau yang dapat dialihkan, stabilisator tipe relai otomatis, stabilisator keadaan padat atau statis, dan stabilisator yang dikendalikan servo. Selain fungsi stabilisasi, sebagian besar stabilizer dilengkapi dengan fitur tambahan seperti pemutus tegangan rendah input/output, pemutus tegangan tinggi input/output, pemutus kelebihan beban, fasilitas start dan stop keluaran, start manual/otomatis, tampilan pemutus tegangan, switching tegangan nol. , dll.

Mengapa Stabilizer Tegangan Dibutuhkan?

Umumnya, setiap peralatan atau perangkat listrik dirancang untuk berbagai tegangan input. Tergantung pada sensitivitasnya, jangkauan kerja peralatan terbatas pada nilai tertentu, misalnya, beberapa peralatan dapat mentolerir ± 10 persen dari tegangan pengenal sementara yang lain ± 5 persen atau kurang.

Fluktuasi voltase (naik atau turunnya besaran voltase pengenal) cukup umum di banyak area, terutama di saluran terminasi. Alasan paling umum untuk fluktuasi tegangan adalah pencahayaan, gangguan listrik, kabel yang salah, dan mematikan perangkat secara berkala. Fluktuasi ini menyebabkan kecelakaan pada peralatan atau peralatan listrik.

Tegangan lebih lama akan terjadi

• Kerusakan permanen pada peralatan
• Kerusakan isolasi pada belitan
• Gangguan yang tidak diinginkan dalam pemuatan
• Peningkatan kerugian pada kabel dan peralatan terkait
• Menurunkan masa pakai alat

Tegangan yang lama akan terjadi

• Peralatan tidak berfungsi
• Masa kerja lebih lama (seperti dalam kasus pemanas resistif)
• Penurunan kinerja peralatan
• Menarik arus besar yang selanjutnya menyebabkan panas berlebih
• Kesalahan komputasi
• Pengurangan kecepatan motor

Jadi, stabilitas dan akurasi tegangan menentukan pengoperasian peralatan yang benar. Oleh karena itu, penstabil tegangan memastikan bahwa fluktuasi tegangan pada catu daya yang masuk tidak memengaruhi beban atau peralatan listrik.

Bagaimana Penstabil Tegangan Bekerja?

Prinsip Dasar penstabil tegangan untuk Melakukan Operasi Buck dan Boost

Dalam penstabil tegangan, koreksi tegangan dari kondisi tegangan lebih dan kurang dilakukan melalui dua operasi penting, yaitu operasi boost dan buck . Operasi ini dapat dilakukan secara manual dengan sakelar atau secara otomatis melalui sirkuit elektronik. Selama kondisi voltase di bawah, operasi boost meningkatkan voltase ke level pengenal sementara operasi buck mengurangi level voltase selama kondisi voltase berlebih.

Konsep stabilisasi melibatkan penambahan atau pengurangan tegangan ke dan dari sumber listrik. Untuk melakukan tugas tersebut stabilizer menggunakan transformator yang terhubung dalam konfigurasi yang berbeda dengan switching relay. Beberapa stabilisator menggunakan transformator dengan tap pada belitan untuk memberikan koreksi tegangan yang berbeda, sedangkan stabilisator servo menggunakan transformator otomatis untuk memiliki rentang koreksi yang luas.

Untuk memahami konsep ini, mari kita pertimbangkan transformator step down sederhana dengan rating 230/12V dan hubungannya dengan operasi ini diberikan di bawah ini.

Gambar di atas mengilustrasikan konfigurasi penguat di mana polaritas belitan sekunder diorientasikan sedemikian rupa sehingga tegangannya langsung ditambahkan ke tegangan primer. Oleh karena itu, dalam kondisi tegangan rendah, transformator (apakah dapat berupa tap change atau autotransformer) diaktifkan oleh relai atau sakelar solid state sehingga volt tambahan ditambahkan ke tegangan input.

Pada gambar di atas, transformator dihubungkan dalam konfigurasi bucking, dimana polaritas kumparan sekunder diorientasikan sedemikian rupa sehingga tegangannya dikurangi dari tegangan primer. Sirkuit switching menggeser koneksi ke beban ke konfigurasi ini selama kondisi tegangan berlebih.

Gambar di atas menunjukkan penstabil tegangan dua tahap yang menggunakan dua relai untuk menyediakan suplai AC konstan ke beban selama tegangan lebih dan di bawah kondisi tegangan. Dengan mengganti relai, operasi buck dan boost untuk dua fluktuasi tegangan tertentu (satu di bawah tegangan, misalnya, katakanlah 195V dan lainnya untuk tegangan lebih, katakanlah 245V) dapat dilakukan.

Jika menggunakan stabilizer tipe trafo sadap, tap yang berbeda dialihkan berdasarkan jumlah tegangan boost atau buck yang diperlukan. Namun, dalam kasus stabilisator tipe trafo otomatis, motor (motor servo) digunakan bersama dengan kontak geser untuk mendapatkan tegangan boost atau buck dari trafo otomatis karena hanya berisi satu belitan.

Jenis Stabilisator Tegangan

Penstabil tegangan telah menjadi bagian integral dari banyak peralatan listrik rumah, industri, dan sistem komersial. Sebelumnya, stabilisator tegangan yang dioperasikan secara manual atau dapat dialihkan digunakan untuk meningkatkan atau melawan tegangan masuk untuk memberikan tegangan keluaran dalam kisaran yang diinginkan. Stabilisator semacam itu dibuat dengan relai elektromekanis sebagai perangkat switching.

Kemudian, sirkuit elektronik tambahan mengotomatiskan proses stabilisasi dan melahirkan pengatur tegangan otomatis tap changer. Jenis penstabil tegangan lain yang populer adalah penstabil servo di mana koreksi tegangan dilakukan terus menerus tanpa sakelar apa pun. Mari kita bahas tiga jenis utama penstabil tegangan.

Penstabil Tegangan Jenis Relai

Dalam jenis stabilisator tegangan ini, pengaturan tegangan dilakukan dengan mengalihkan relai untuk menghubungkan salah satu dari sejumlah sadapan transformator ke beban (seperti dalam cara yang dibahas di atas) apakah itu untuk operasi boosting atau bucking. Gambar di bawah mengilustrasikan sirkuit internal stabilizer tipe relai.

Ini memiliki sirkuit elektronik dan set relai selain transformator (yang dapat berupa transformator toroidal atau inti besi dengan sadapan yang disediakan pada sekundernya). Rangkaian elektronika terdiri dari rangkaian penyearah, penguat operasional, unit mikrokontroler, dan komponen kecil lainnya.

Rangkaian elektronik membandingkan tegangan keluaran dengan nilai referensi yang disediakan oleh sumber tegangan referensi bawaan. Setiap kali tegangan naik atau turun melebihi nilai referensi, rangkaian kontrol mengalihkan relai yang sesuai untuk menghubungkan ketukan yang diinginkan ke output.

Stabilizer ini biasanya mengubah tegangan untuk variasi tegangan input ±15 persen hingga ±6 persen dengan akurasi tegangan keluaran ±5 hingga ±10 persen. Jenis stabilisator ini paling populer digunakan untuk peralatan peringkat rendah dalam aplikasi perumahan, komersial dan industri karena bobotnya rendah dan biaya rendah. Namun, perangkat ini mengalami beberapa keterbatasan seperti kecepatan koreksi tegangan yang lambat, daya tahan yang lebih rendah, keandalan yang lebih rendah, gangguan pada jalur daya selama pengaturan, dan tidak mampu menahan lonjakan tegangan tinggi.

Stabilizer Tegangan Terkontrol Servo

Ini hanya disebut sebagai penstabil servo (bekerja pada servomekanisme yang juga dikenal sebagai umpan balik negatif) dan namanya menggunakan motor servo untuk mengaktifkan koreksi tegangan. Ini terutama digunakan untuk akurasi tegangan output tinggi, biasanya ±1 persen dengan perubahan tegangan input hingga ±50 persen. Gambar di bawah menunjukkan rangkaian internal penstabil servo yang menggabungkan motor servo, trafo otomatis, trafo buck boost, driver motor dan sirkuit kontrol sebagai komponen penting.

Pada stabilizer ini, salah satu ujung primer transformator buck boost terhubung ke tap tetap dari transformator otomatis, sedangkan ujung lainnya terhubung ke lengan bergerak yang dikendalikan oleh servo motor. Sekunder transformator buck boost dihubungkan secara seri dengan suplai masuk yang tidak lain adalah output stabilizer.

Rangkaian kontrol elektronik mendeteksi penurunan tegangan dan kenaikan tegangan dengan membandingkan input dengan sumber tegangan referensi bawaan. Ketika sirkuit menemukan kesalahan, ia mengoperasikan motor yang pada gilirannya menggerakkan lengan pada autotransformator. Ini bisa memberi makan primer dari transformator buck boost sedemikian rupa sehingga tegangan melintasi sekunder harus menjadi output tegangan yang diinginkan. Sebagian besar penstabil servo menggunakan mikrokontroler atau prosesor tertanam untuk sirkuit kontrol guna mencapai kontrol cerdas.

Stabilizer ini dapat berupa unit satu fase, tipe seimbang tiga fase, atau unit tidak seimbang tiga fase. Dalam tipe fase tunggal, motor servo yang digabungkan ke transformator variabel mencapai koreksi tegangan. Dalam kasus tipe seimbang tiga fase, motor servo digabungkan dengan tiga transformator otomatis sedemikian rupa sehingga keluaran yang distabilkan disediakan selama fluktuasi dengan menyesuaikan keluaran transformator. Dalam jenis stabilisator servo yang tidak seimbang, tiga motor servo independen digabungkan dengan tiga transformator otomatis dan mereka memiliki tiga sirkuit kontrol terpisah.

Ada berbagai keuntungan menggunakan penstabil servo dibandingkan dengan penstabil tipe relai. Beberapa di antaranya adalah kecepatan koreksi yang lebih tinggi, presisi tinggi dari output yang distabilkan, mampu menahan arus masuk, dan keandalan yang tinggi. Namun, ini memerlukan perawatan berkala karena adanya motor.

Stabilizer Tegangan Statis

Seperti namanya, penstabil tegangan statis tidak memiliki bagian yang bergerak sebagai mekanisme motor servo dalam hal penstabil servo. Ini menggunakan rangkaian konverter elektronik daya untuk mencapai pengaturan tegangan daripada variac dalam kasus stabilisator konvensional. Dimungkinkan untuk menghasilkan akurasi yang lebih besar dan pengaturan tegangan yang sangat baik oleh stabilisator ini dibandingkan dengan stabilisator servo, dan biasanya regulasi adalah ±1 persen.

Pada dasarnya terdiri dari buck boost transformer, IGBT power converter (atau AC to AC converter), dan mikrokontroler, mikroprosesor, atau pengontrol berbasis DSP. Konverter IGBT yang dikendalikan mikroprosesor menghasilkan jumlah tegangan yang sesuai dengan teknik modulasi lebar pulsa, dan tegangan ini disuplai ke primer transformator buck boost. Konverter IGBT menghasilkan tegangan sedemikian rupa sehingga dapat sefase atau 180 derajat dari tegangan saluran masuk fasa, untuk melakukan penambahan dan pengurangan tegangan selama fluktuasi.

Setiap kali mikroprosesor mendeteksi penurunan tegangan, ia mengirimkan pulsa PWM ke konverter IGBT sehingga menghasilkan tegangan yang sama dengan jumlah yang menyimpang dari nilai nominal. Keluaran ini sefasa dengan suplai masuk dan disuplai ke primer transformator buck boost. Karena sekunder terhubung ke saluran masuk, tegangan induksi akan ditambahkan ke suplai masuk dan tegangan yang dikoreksi ini disuplai ke beban.

Demikian pula, kenaikan tegangan menyebabkan rangkaian mikroprosesor mengirim pulsa PWM sedemikian rupa sehingga konverter akan mengeluarkan tegangan jumlah yang menyimpang, yang 180 derajat keluar fase dengan tegangan masuk. Tegangan ini pada sekunder transformator buck boost dikurangi dari tegangan input sehingga operasi buck dilakukan.

Stabilizer ini sangat populer dibandingkan dengan tap changer dan stabilizer yang dikontrol servo karena berbagai keunggulan seperti ukuran yang ringkas, kecepatan koreksi yang sangat cepat, pengaturan voltase yang sangat baik, tidak perlu perawatan dengan tidak adanya bagian yang bergerak, efisiensi tinggi, dan keandalan tinggi.

Perbedaan antara Stabilizer Tegangan dan Regulator Tegangan

Sebuah pertanyaan besar namun membingungkan diajukan di sini bahwa apa sebenarnya perbedaan antara Stabilizer dan Regulator ? Nah.. Keduanya melakukan tindakan yang sama yaitu menstabilkan tegangan tetapi perbedaan utama antara penstabil tegangan dan pengatur tegangan adalah :

Penstabil Tegangan: Ini adalah perangkat atau sirkuit yang dirancang untuk memberikan tegangan konstan ke output tanpa perubahan tegangan masuk.

Pengatur Tegangan: Ini adalah perangkat atau sirkuit yang dirancang untuk memberikan tegangan konstan ke output tanpa perubahan arus beban.

Bagaimana Cara Memilih Penstabil Tegangan dengan Ukuran yang Benar?

Adalah hal terpenting untuk mempertimbangkan beberapa faktor sebelum membeli penstabil tegangan untuk sebuah peralatan. Faktor-faktor ini termasuk watt yang dibutuhkan oleh peranti, tingkat fluktuasi tegangan yang dialami di area pemasangan, jenis peranti, jenis penstabil, jangkauan kerja penstabil (ke mana penstabil tegangan yang benar), tegangan lebih/kurang tegangan, jenis pemutusan tegangan. sirkuit kontrol, jenis pemasangan, dan faktor lainnya. Di sini kami telah memberikan langkah-langkah dasar untuk dipertimbangkan sebelum membeli stabilizer untuk aplikasi Anda.

• Periksa peringkat daya peralatan yang akan Anda gunakan dengan stabilizer, dengan mengamati detail pelat nama (Berikut adalah contoh:Papan Nama Transformer, Papan Nama MCB, Papan Nama Kapasitor, dll.) atau dari panduan pengguna produk.
• Karena stabilisator diberi nilai dalam kVA (Sama seperti halnya dengan Transformator yang diberi nilai dalam kVA, bukan kW), watt juga dapat dihitung hanya dengan mengalikan tegangan alat dengan arus pengenal maksimum.
• Disarankan untuk menambahkan margin keamanan ke peringkat stabilizer, biasanya 20-25 persen. Ini bisa berguna untuk rencana masa depan untuk menambahkan lebih banyak perangkat ke output stabilizer.
• Jika alat dinilai dalam watt, pertimbangkan faktor daya saat menghitung peringkat kVA dari stabilizer. Sebaliknya, jika stabilizer dinilai dalam kW, bukan kVA, kalikan faktor daya dengan tegangan dan produk arus.

di bawah ini adalah contoh langsung dan telah diselesaikan Contoh bahwa cara memilih penstabil tegangan dengan ukuran yang tepat untuk peralatan listrik Anda

Misalkan jika peralatan (AC atau kulkas) memiliki rating 1kVA. Oleh karena itu, margin aman 20 persen adalah 200 watt. Dengan menambahkan watt ini ke peringkat aktual, kami mendapatkan watt 1200 VA. Jadi stabilizer 1,2 kVA atau 1200 VA lebih disukai untuk peranti. Untuk kebutuhan rumah tangga lebih disukai stabilisator 200 VA hingga 10 kVA. Dan untuk aplikasi komersial dan industri, stabilisator peringkat besar fase tunggal dan tiga digunakan.

Semoga informasi yang diberikan dapat memberikan informasi dan bermanfaat bagi pembaca. Kami ingin pembaca mengungkapkan pandangan mereka tentang topik ini dan menjawab pertanyaan sederhana ini – apa tujuan dari fitur komunikasi RS232/RS485 pada penstabil tegangan modern, di bagian komentar di bawah.