Muitos equipamentos domésticos, e mesmo industriais de pequeno porte, não admitem quedas acentuadas na tensão de alimentação da rede de corrente alternada. No entanto, em determinados horários (nos picos de consumo), estas quedas são inevitáveis. Para contornar estes problemas, damos um simples circuito de estabilizador automático de tensão.
Nos horários der pico de consumo de energia elétrica, geralmente à noite, quando milhares de lâmpadas, televisores e chuveiros elétricos são ligados, a tensão na rede não consegue se manter nos 110 ou 117 V normais, exigidos para o funcionamento apropriado da maioria dos aparelhos eletrodomésticos, e mesmo pequenos equipamentos industriais.
Televisores podem apresentar redução no quadro ou no brilho, lâmpadas parecem brilhar de modo mais fraco e os motores de geladeiras, condicionadores de ar e outros fazem uma "enorme força" para conseguir "dar a partida" e alcançar a velocidade normal.
Em alguns casos, este “esforço" pode ser prejudicial, com uma corrente excessiva que pode acabar por queimar os elementos do circuito.
Não são raros os casos de motores de geladeiras e outros equipamentos que se estragam justamente por um funcionamento prolongado em regime de tensão abaixo do normal.
Existem reguladores de tensão para esta finalidade que podem ser tanto do tipo manual como automático.
Num regulador manual o que temos é um autotransformador dotado de uma chave seletora que permite escolher uma relação apropriada entre as espiras de primário e de carga de modo a aumentarmos ou diminuirmos a tensão conforme seja necessário (figura 1).
Nos reguladores automáticos temos transformadores especiais que podem compensar, no próprio grau de saturação do núcleo, as variações da tensão de entrada, mantendo constante a tensão de saída.
O circuito que propomos é intermediário, no sentido de que é simples, com apenas uma possível variação de tensão, mas totalmente automático.
Se a tensão da rede cair abaixo de um valor determinado (que será ajustado num trimpot), como, por exemplo em torno de 100 V, um relé é ativado, acrescentando, através de um autotransformador, uma tensão de 9 a 12V à carga, que então poderá funcionar normalmente.
O circuito é previsto para cargas de até 8 A (tanto indutivas como resistivas), o que significa perto de 880 W na rede de 110 V.
Pequenas modificações no circuito permitirão sua operação também na rede de 220 V com a mesma eficiência.
O CIRCUITO
Tomando como exemplo um pequeno transformador de alimentação com secundário de 12 V x 8 a 10 A, conforme mostra a figura 2, podemos facilmente transformá-lo num auto-transformador.
Pela figura podemos observar que, dependendo do modo como ligamos o enrolamento secundário ao primário, podemos somar ou diminuir a tensão em relação à sua entrada.
Se a ligação dos enrolamentos for no mesmo sentido, as tensões se somam, e se for em sentido oposto as tensões se subtraem.
A ligação do transformador do modo correto é o único ponto crítico de nossa montagem, mas ficará enormemente facilitada com a ajuda de um simples multímetro.
Usamos então no nosso circuito um relé, que será ativado quando a tensão cair abaixo de um certo valor.
Sem sua ativação, a tensão na saída (X1) será igual a da entrada.
No entanto, com a ativação do relé, o autotransformador é colocado no circuito, acrescentando alguns volts a alimentação da saída, permitindo assim que a carga funcione normalmente.
A corrente do secundário deste transformador deve ser da mesma ordem que a do aparelho alimentado, mas levando-se em conta que só usamos o transformador para acrescentar alguns volts (de 9 a12V tipicamente), mesmo um transformador para 8 ou 10 A é de pequeno porte, o que não ocorreria se tivéssemos que usar um autotransformador para esta corrente mas de 110 V ou mesmo 220 V (figura 3).
Multiplique a tensão pela corrente em cada caso e veja a diferença!
Para ativar o relé com a subtensão, usamos um circuito simples que tem por elemento básico um SCR, uma lâmpada neon e alguns resistores, além do trimpot de ajuste.
Este circuito funciona da seguinte maneira: ajustamos o trimpot P1 para que o limiar do acendimento da lâmpada, ou seja, o ponto em que ela desliga corresponda ao valor mínimo de tensão desejado na entrada, ou aproximadamente 100 V.
Se a tensão se mantiver acima dos 100V, a lâmpada neon estará acesa e o SCR- disparado, fazendo a conexão direta da linha de energia da entrada para a saída.
No entanto, se houver uma queda de tensão momentânea, ou de maior duração na tensão de entrada, a lâmpada neon não conseguirá se manter acesa, fazendo com que o SCR desligue e com isso o relé seja desativado.
Nestas condições, com a comutação é colocado no circuito o autotransformador, que soma uma pequena tensão à saída para compensar a queda.
O capacitor C1 em paralelo com o relé tem por finalidade proporcionar certa inércia ao sistema para que falhas de curta duração no fornecimento de energia, ou quedas curtas, não façam o circuito oscilar.
Veja que o SCR tem uma ação rápida tanto na ativação como na desativação do relé, porque tanto a sua comporta como o circuito de anodo são alimentados com corrente alternada.
A chave ST tem por finalidade desativar o sistema, permitindo uma alimentação direta da carga.
MONTAGEM
O circuito completo do sistema é dado na figura 4.
A instalação dos principais elementos numa placa e a pinagem do relé, são dadas na figura 5.
O relé é do tipo SBM (subminiatura), que pode ser encontrado com contatos de 3 a 8 A, conforme a aplicação.
A bobina é de 110 V, mas poderá ser utilizada uma de 220 V, caso seja esta a tensão da rede de energia.
Os resistores são todos de 1/8 W e o SCR pode ser do tipo MCR106.
Para o TIC106, eventualmente, será necessária a redução do valor de R3 para não haver o disparo mesmo quando a lâmpada neon se apague.
A utilização provisória de um trimpot de 47 k neste caso é recomendada.
O capacitor C1 é um capacitor de poliéster de 5,6 a 32 nF x 400 V.
A lâmpada neon é comum e o transformador tem enrolamento primário de110 V e secundário de 9 a12 V com corrente de 6 a 8 A.
Um transformador de filamento de válvulas ou mesmo de tubos de TV pode servir para esta aplicação.
Os fios de conexão que conduzem a corrente principal do circuito devem ser grossos.
A chave S1 de comutação de função deve ser de tipo robusto para suportar a corrente principal do circuíto.
UTILIZAÇÃO
Ligue o seu estabilizador em série com um tipo manual comum utilizado em televisão, um multímetro na escala de tensão alternada, que permita ler de 90 a 120 V, e uma lâmpada de100 W como carga, conforme mostra a fig. 6.
Ajuste no estabilizador manual uma tensão de aproximadamente 100 V.
Em seguida atue em P1 para que a lâmpada neon apague.
Aumentando a tensão no estabilizador manual de modo que ela vá a 105 V ou pouco mais, a lâmpada neon deve acender.
Voltando para a posição anterior a lâmpada deve apagar e o relé desatracar.
Ligando o multímetro na saída, em paralelo com a lâmpada, ou simplesmente observando a sua variação de brilho, você notará que, ao diminuir este grau de tensão no estabilizador manual, com a desativação do relé a tensão sobe ou a lâmpada aumenta seu brilho.
Se isso não ocorrer, ou seja, a tensão diminuir muito mais e a lâmpada brilhar bem menos, então inverta o secundário de T1, pois sua tensão está sendo subtraída.
Para usar o aparelho, basta manter o ajuste na tensão mínima em que se deseja o disparo e fazer a ligação da carga em X1, respeitando os limites de potência indicados.
Lembramos que este é um estabilizador automático de passo único.
Assim, a tensão somada de 12 V por exemplo, será eficiente numa faixa de 95 a 100 V em que passamos a obter de 107 a 112 V, levando a carga a um funcionamento normal.
O aparelho não servirá se as quedas forem muito acentuadas ou se houver também elevações muito grandes de tensão.
Trata-se de um sistema que soma uma certa tensão quando ela se faz necessária, não atuando de outra forma.
Para o uso com a rede de 220 V, basta trocar o transformador com primário para esta tensão e secundário de 12 a 18 V x 8 A, e o relé para o SBMSZRA4 (O artigo é de 1989. Veja um tipo equivalente para aplicação atual).
R1 deverá ser de 82 k x ½ W neste caso.
Os demais componentes permanecem inalterados e o ajuste deve ser feito para que o acionamento do sistema ocorra em aproximadamente 200 V.
SCR - TIC106 ou MCR106 para 200 V - diodo controlado de silício
NE-1 – NE-2H ou equivalente - lâmpada neon comum
C1 - 5,6 a 32 nF - capacitor de poliéster para 200 V ou mais
T1 - transformador com secundário de 12 V x 8 A ou mais e primário de acordo com a rede local
F1 - fusível de 10 A
K1 - SBMSZRA3I8A - relé para 110 V x 8 A
X1 - tomada
S1 - chave de 2 polos x 2 posições (250 V x 8 A)
P1 – 100 k - trimpot
R1 – 47 k x 1/ 8 W - resistor (amarelo, violeta, laranja)
R2 – 10 k - resistor (marrom, preto, laranja)
R3 – 100 k - resistor (marrom, preto, amarelo)
Diversos: suporte para fusíve1, caixa para montagem, fios, cabo de alimentação etc.
