Stabilisateur de tension puissant fait maison : schémas de principe + instructions étape par étape pour l'assemblage

La fabrication de stabilisateurs de tension faits maison est une pratique assez courante. Cependant, pour la plupart, les circuits électroniques de stabilisation sont conçus pour des tensions de sortie relativement faibles (5-36 volts) et des puissances relativement modestes. Les dispositifs sont utilisés dans le cadre d'appareils électroménagers, rien de plus.

Nous vous expliquerons comment fabriquer un puissant stabilisateur de tension fait maison. Dans notre article, nous décrivons le processus de fabrication d'un dispositif destiné à fonctionner avec une tension secteur de 220 volts. Grâce à nos conseils, vous pourrez facilement réaliser l'assemblage par vous-même.

Stabilisation de la tension du réseau domestique

La volonté d'assurer une tension stabilisée du réseau domestique est un phénomène évident. Cette approche garantit la préservation des équipements utilisés, souvent coûteux et indispensables au quotidien. D'une manière générale, la stabilisation est un gage de sécurité accrue lors de l'utilisation des réseaux électriques.

Pour un usage domestique, on achète le plus souvent un stabilisateur pour chaudière à gaz, dont l'automatisme nécessite une connexion à l'alimentation électrique, pour le réfrigérateur, les équipements de pompage, les systèmes split et des consommateurs similaires.

Une conception industrielle de stabilisateur de tension secteur, qu'il est facile de se procurer sur le marché. La gamme de ces équipements est vaste, mais il reste toujours la possibilité de réaliser sa propre conception.

On peut résoudre ce problème de différentes manières, la plus simple étant d'acheter un puissant stabilisateur de tension fabriqué industriellement.

Il existe de nombreuses offres de stabilisateurs de tension sur le marché commercial. Cependant, les possibilités d'achat sont souvent limitées par le coût des appareils ou d'autres facteurs. Par conséquent, l'alternative à l'achat consiste à assembler soi-même un stabilisateur de tension à partir de composants électroniques disponibles.

À condition de posséder les compétences et connaissances appropriées en installation électrique, en théorie de l'électrotechnique (électronique), en câblage de circuits et en soudure de composants, un stabilisateur de tension fait maison peut être réalisé et utilisé avec succès dans la pratique. Il existe de tels exemples.

Voici à quoi pourrait ressembler un équipement de stabilisation fabriqué soi-même à partir de composants radio accessibles et bon marché. Le châssis et le boîtier peuvent être récupérés d'un ancien équipement industriel (par exemple, un oscilloscope).

Solutions de circuits pour la stabilisation du réseau électrique 220V

En considérant les solutions de circuit possibles pour la stabilisation de la tension, compte tenu de la puissance relativement élevée (au moins 1-2 kW), il faut garder à l'esprit la diversité des technologies.

Il existe plusieurs solutions de circuit qui déterminent les capacités technologiques des appareils :

• ferrorésonnantes ;
• à servocommande ;
• électroniques ;
• à onduleur.

Le choix de la variante dépend de vos préférences, des matériaux disponibles pour l'assemblage et de vos compétences en matière de travail avec des équipements électrotechniques.

Option #1 – circuit ferro-résonant

Pour une fabrication maison, la variante de circuit la plus simple semble être le premier point de la liste – le circuit ferrorésonnant. Il fonctionne en utilisant l'effet de résonance magnétique.

Schéma structurel d'un simple stabilisateur basé sur des inductances : 1 – premier élément d'inductance ; 2 – deuxième élément d'inductance ; 3 – condensateur ; 4 – côté tension d'entrée ; 5 – côté tension de sortie

La construction d'un stabilisateur ferrorésonnant suffisamment puissant peut être assemblée avec seulement trois éléments :

1. Inductance 1.
2. Inductance 2.
3. Condenseur.

Cependant, la simplicité de cette variante s'accompagne de nombreux inconvénients. La construction d'un stabilisateur puissant assemblé selon un circuit ferrorésonnant devient massive, encombrante et lourde.

Option #2 – autotransformateur ou servomoteur

Il s'agit en fait d'un circuit utilisant le principe de l'autotransformateur. La transformation de la tension est effectuée automatiquement grâce à la commande d'un rhéostat, dont le curseur est déplacé par un servomoteur.

À son tour, le servomoteur est commandé par un signal provenant, par exemple, d'un capteur de niveau de tension.

Schéma de principe d'un appareil à servocommande, dont l'assemblage permettra de créer un puissant stabilisateur de tension pour la maison ou la résidence secondaire. Cependant, cette variante est considérée comme technologiquement obsolète.

Un dispositif de type relais fonctionne à peu près selon le même schéma, à la seule différence que le rapport de transformation est modifié, si nécessaire, par la connexion ou la déconnexion des enroulements correspondants à l'aide de relais.

Les circuits de ce type paraissent techniquement plus complexes, mais ils n'offrent pas une linéarité suffisante de la variation de tension. Il est possible d'assembler manuellement un appareil à relais ou à servocommande. Cependant, il est plus judicieux de choisir une version électronique. Les efforts et les moyens consacrés sont quasiment identiques.

Option #3 – circuit électronique

L'assemblage d'un stabilisateur puissant selon un schéma de commande électronique devient tout à fait possible grâce à la large gamme de composants radio disponibles dans le commerce. En général, ces circuits sont montés sur des composants électroniques – triacs (thyristors, transistors).

De plus, toute une série de circuits de stabilisateurs de tension a été développée, utilisant des transistors à effet de champ de puissance comme interrupteurs.

Schéma structurel du module de stabilisation électronique : 1 – bornes d'entrée de l'appareil ; 2 – bloc triac de commande des enroulements du transformateur ; 3 – bloc microprocesseur ; 4 – bornes de sortie pour le raccordement de la charge

Fabriquer un appareil puissant entièrement sous contrôle électronique par un non-spécialiste est assez difficile, il vaut mieux acheter un appareil prêt à l'emploi. Dans ce domaine, on ne peut pas se passer d'expérience et de connaissances dans le domaine de l'électrotechnique.

Il est judicieux d'envisager cette option pour une fabrication personnelle si l'on a une forte envie de construire un stabilisateur, ainsi qu'une expérience acquise en électronique. Dans la suite de l'article, nous examinerons une conception électronique adaptée à une fabrication maison.

Instructions détaillées pour le montage

Le circuit envisagé pour une fabrication maison est plutôt une version hybride, car il implique l'utilisation d'un transformateur de puissance associé à de l'électronique. Le transformateur utilisé dans ce cas fait partie de ceux installés dans les téléviseurs de modèles anciens.

Voici à peu près le type de transformateur de puissance nécessaire à la fabrication d'une structure de stabilisateur maison. Cependant, le choix d'autres options ou un bobinage manuel n'est pas exclu.

Il est vrai que dans les téléviseurs, on installait généralement des transformateurs TS-180, alors que pour un stabilisateur, il faut au moins un TS-320 pour assurer une charge de sortie jusqu'à 2 kW.

Étape #1 – fabrication du boîtier du stabilisateur

Pour fabriquer le boîtier de l'appareil, toute boîte appropriée à base de matériau isolant – plastique, textolite, etc. – convient. Le critère principal est un espace suffisant pour placer le transformateur de puissance, la carte électronique et les autres composants.

Le boîtier peut également être fabriqué à partir de feuilles de stratifié de verre-époxy, en assemblant les feuilles individuelles à l'aide d'équerres ou d'une autre méthode.

Il est possible de choisir un boîtier provenant de tout appareil électronique, adapté pour loger tous les composants du circuit du stabilisateur artisanal. On peut également assembler le boîtier soi-même, par exemple à partir de feuilles de textolite en fibre de verre.

Le boîtier du stabilisateur doit être équipé de rainures pour l'installation de l'interrupteur, des interfaces d'entrée et de sortie, ainsi que d'autres accessoires prévus par le circuit comme éléments de contrôle ou de commutation.

Pour le boîtier fabriqué, il faut une plaque de base sur laquelle reposera la carte électronique et où sera fixé le transformateur. La plaque peut être en aluminium, mais il faut prévoir des isolateurs pour la fixation de la carte électronique.

Étape #2 – fabrication de la carte de circuit imprimé

Ici, il faudra d'abord concevoir un plan pour le placement et la connexion de tous les composants électroniques selon le schéma de principe, à l'exception du transformateur. Ensuite, on marque une feuille de textolite cuivré selon le plan et on dessine (imprime) le tracé créé sur le côté cuivré.

Ensuite, on grave la carte à l'aide d'une solution appropriée (les électroniciens doivent connaître la méthode de gravure des cartes).

Il est tout à fait possible de fabriquer la carte de circuit imprimé du stabilisateur par des méthodes accessibles directement à la maison. Pour cela, il faut préparer un pochoir et un ensemble de produits de gravure sur textolite cuivré.

Le circuit imprimé ainsi obtenu est nettoyé, étamé, puis on procède au montage et au soudage de tous les composants radio du circuit. C'est ainsi que l'on fabrique la carte électronique d'un stabilisateur de tension puissant.

En principe, on peut recourir à des services externes de gravure de circuits imprimés. Ce service est tout à fait abordable et la qualité de fabrication du « circuit imprimé » est nettement supérieure à celle d'un modèle artisanal.

Étape #3 – assemblage du stabilisateur de tension

La carte équipée de composants radio est préparée pour le câblage externe. En particulier, des lignes de connexion externe (conducteurs) sont sorties de la carte vers d'autres éléments – transformateur, interrupteur, interfaces, etc.

On installe le transformateur sur la plaque de base du boîtier, on connecte les circuits de la carte électronique au transformateur, et on fixe la carte sur les isolateurs.

Exemple d'un stabilisateur de tension artisanal de type relais, fabriqué à la maison, placé dans le boîtier d'un instrument de mesure industriel hors d'usage.

Il ne reste plus qu'à connecter au circuit les éléments externes montés sur le boîtier, à installer le transistor de commutation sur son dissipateur thermique, puis à fermer le boîtier sur l'ensemble électronique assemblé. Le stabilisateur de tension est prêt. Vous pouvez procéder au réglage et aux tests ultérieurs.

Principe de fonctionnement et test du dispositif fait maison

L'élément de régulation du circuit électronique de stabilisation est un transistor à effet de champ puissant de type IRF840. La tension à traiter (220-250 V) traverse l'enroulement primaire du transformateur de puissance, est redressée par le pont de diodes VD1 et arrive au drain du transistor IRF840. La source de ce même composant est reliée au potentiel négatif du pont de diodes.

Schéma de principe du bloc de stabilisation de haute puissance (jusqu'à 2 kW), sur la base duquel plusieurs appareils ont été assemblés et utilisés avec succès. Le schéma a montré un niveau de stabilisation optimal pour la charge indiquée, mais pas au-delà.

La partie du schéma qui comprend l'un des deux enroulements secondaires du transformateur est formée par un redresseur à diodes (VD2), un potentiomètre (R5) et d'autres éléments du régulateur électronique. Cette partie du schéma génère un signal de commande qui est appliqué à la grille du transistor à effet de champ IRF840.

En cas d'augmentation de la tension du réseau d'alimentation, le signal de commande réduit la tension de grille du transistor à effet de champ, ce qui entraîne la fermeture du commutateur. Par conséquent, sur les bornes de connexion de la charge (XT3, XT4), toute augmentation possible de la tension est limitée. Le schéma fonctionne de manière inverse en cas de diminution de la tension du réseau.

Le réglage de l'appareil n'est pas particulièrement complexe. Vous aurez besoin d'une lampe à incandescence ordinaire (200-250 W) à brancher sur les bornes de sortie de l'appareil (X3, X4). Ensuite, en tournant le potentiomètre (R5), la tension sur les bornes indiquées est réglée à un niveau de 220-225 volts.

Vous éteignez le stabilisateur, débranchez la lampe à incandescence et allumez l'appareil avec une charge complète (ne dépassant pas 2 kW).

Après 15 à 20 minutes de fonctionnement, vous éteignez à nouveau l'appareil et contrôlez la température du dissipateur thermique du transistor de commutation (IRF840). Si le chauffage du dissipateur est important (plus de 75°C), vous devez choisir un dissipateur thermique plus puissant.

Si le processus de fabrication d'un stabilisateur vous semble trop complexe et irrationnel d'un point de vue pratique, vous pouvez sans difficulté trouver et acheter un appareil de fabrication industrielle. Les règles et critères pour choisir un stabilisateur 220 V sont présentés dans l'article que nous recommandons.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo ci-dessous présente l'une des conceptions possibles d'un stabilisateur de fabrication artisanale.

En principe, vous pouvez prendre note de cette variante d'appareil de stabilisation fait maison :

L'assemblage d'un bloc stabilisant la tension du réseau par vos propres mains est possible. Cela est confirmé par de nombreux exemples où des radioamateurs avec peu d'expérience développent (ou appliquent une existante), préparent et assemblent avec succès un circuit électronique.

Des difficultés pour se procurer les pièces pour fabriquer un stabilisateur artisanal ne sont généralement pas signalées. Les coûts de fabrication sont faibles et s'amortissent naturellement lorsque le stabilisateur est mis en service.

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