Jak chronić przed wahaniami napięcia

Opis prostego urządzenia, które odłącza obciążenie, jeśli napięcie sieciowe przekroczy dopuszczalne granice.

Tolerancja napięcia sieciowego do zasilania domowych urządzeń elektronicznych i tylko elektrycznych wynosi plus lub minus 10%. Jednak w warunkach krajowego systemu zaopatrzenia w energię wymóg ten często nie jest przestrzegany.

Napięcie może być znacznie za wysokie lub znacznie niższe niż normalnie, co może prowadzić do awarii sprzętu. Aby temu zapobiec, w artykule opisano proste urządzenie, które odłączy ładunek na czas, zanim zdąży się wypalić.

Schemat dość prostego urządzenia ochronnego pokazano na rysunku 1.

Zasada działania Opis obwodu

Odłączanie obciążenia od sieci następuje, gdy napięcie przekracza 242 V lub spada poniżej 170 V. Silny przekaźnik na wyjściu urządzenia pozwala na przełączanie prądów do dziesięciu amperów, co pozwala podłączyć obciążenie o mocy do dwóch kilowatów.

W stanie początkowym styki przekaźnika znajdują się w położeniu wskazanym na schemacie. Styk przełączający K1.3 łączy diodę LED HL1 z siecią, sygnalizując, że obciążenie jest wyłączone i że w sieci jest napięcie. Obciążenie jest podłączone do sieci przez krótkie naciśnięcie przycisku SB1 „Start”.

Rysunek 1. Zabezpieczenie przed wahaniami napięcia

Napięcie sieciowe przez kondensator gaszenia C1 i rezystor R10 jest doprowadzany do diod prostowniczych VD9, VD10 i ładuje kondensator C3. Napięcie na tym kondensatorze jest stabilizowane diodą Zenera VD11. Z tego prostownika dostarczany jest przekaźnik małej mocy K2, który steruje działaniem potężnego przekaźnika K1, który sam przełącza obciążenie.

Przez diodę VD2 napięcie sieciowe jest dostarczane do jednostki przełączającej przekaźnika K2. Jeśli napięcie w sieci jest większe niż 170 V, dioda Zenera VD7 otworzy się, co pozwoli na naładowanie kondensatora C2 do napięcia wystarczającego do otwarcia tranzystora VT1, który włączy przekaźnik małej mocy K2. (Dioda VD8 jest podłączona równolegle do cewki przekaźnika K2. Ma ona na celu ochronę tranzystora przed samoindukcyjnym polem elektromagnetycznym, które występuje, gdy przekaźnik K2 jest wyłączony.)

Przekaźnik ten ze stykiem K2.1 włączy mocny przekaźnik K1, a wraz ze stykami K1.1 ... K1.4 doprowadzi napięcie sieciowe do obciążenia. Można teraz zwolnić przycisk „Start”, urządzenie weszło w tryb pracy. Jednocześnie zapala się dioda LED HL2, sygnalizująca normalne działanie urządzenia. Dioda LED HL1 zgaśnie, urządzenie weszło w tryb pracy.

Zabezpieczenie podnapięciowe

Jeśli napięcie sieciowe spadnie poniżej 170 V, dioda Zenera VD7 zamknie się, a ładowanie kondensatora C2 zatrzyma się. Doprowadzi to do tego, że kondensator C2 zostanie rozładowany przez rezystor R8 i bazę przejściową - emiter tranzystora VT1. Tranzystor zamknie się i przekaźnik pośredni K2 rozłączy się i styk K2.1 wyłączy potężny przekaźnik K1 - obciążenie zostanie odłączone od napięcia.

Ochrona przed przepięciem

Zespół zabezpieczenia przed przepięciem jest montowany na tyrystorze VS1. Działa w następujący sposób.

Napięcie sieciowe, a raczej dodatnia półfala, przechodzi przez diodę VD2 do diod Zenera VD3 ... VD6 połączonych szeregowo, a poprzez nie do rezystorów R2 i R3 połączonych szeregowo. Gdy napięcie sieciowe wzrośnie powyżej 242 V, diody Zenera otwierają się i na rezystorze R3 pojawia się spadek napięcia, którego wartość będzie wystarczająca do otwarcia tyrystora VS1.

Otwarty tyrystor przez rezystor R5 „wyrzuci” napięcie na kondensator C3. (Ponieważ prostownik zasilający ten kondensator jest montowany zgodnie z obwodem z kondensatorem gaszącym, nie boi się nawet zwarć.Rezystor R4 jest potrzebny tylko, aby tyrystor VS1 nie został spalony przez rozładowanie kondensatora C3). Napięcie to nie wystarczy do utrzymania przekaźnika K2, wyłączy się, a przekaźnik K1 wyłączy się wraz z nim, a obciążenie zostanie odłączone. Samo urządzenie również zostanie pozbawione napięcia, z wyjątkiem łańcuchów R1, VD1, HL1.

Ponowne włączenie ładowania można wykonać tylko przez naciśnięcie przycisku „Start”. W takim przypadku nie należy się spieszyć, ale chwilę poczekać, ponieważ czasami, gdy energia zostanie przywrócona, występują dość duże spadki, można nawet powiedzieć gwałtowne wzrosty, napięcia.

Kilka słów o szczegółach

Prawie wszystkie części urządzenia są zamontowane na płytce drukowanej wykonanej z folii z włókna szklanego o grubości 1,5 ... 2 mm. Topologia deski jest tak prosta, że ​​można ją po prostu wyciąć ostrym nożem. Prawie wszystkie szczegóły znajdują się na tablicy. Tablica z częściami na niej pokazana jest na rysunku 2.

Rysunek 2. Budowa płytki drukowanej urządzenia przeciwprzepięciowego

Całe urządzenie jako całość musi być umieszczone w obudowie wykonanej z materiału izolacyjnego. Te części, które nie pasowały do ​​płyty, są instalowane wewnątrz obudowy metodą montażu powierzchniowego. Jeśli potężny przekaźnik będzie miał znaczące wymiary, to należy go również umieścić na zewnątrz planszy.

Jako silny przekaźnik K1 można zastosować przekaźniki typu MKU-48, RPU-2 lub podobne z cewką o napięciu przemiennym 220 V. Jako przekaźnik K2 można zastosować przekaźniki RES-6, RES-22 lub innego typu o napięciu odpowiedzi około 50 V i prąd cewki nie więcej niż 15 mA. Przekaźnik może mieć tylko jeden styk.

Podczas instalacji urządzenia można zastosować następujące typy części: rezystory stałe typu MLT, rezystor przycinający typu SP3-3 lub SP3-19. Kondensator C1 typu K73-17 do napięcia roboczego nie niższego niż wskazany na schemacie, kondensatory tlenkowe typu K50-35 lub importowane. Jako diody VD1, VD2, VD8 ... VD10 odpowiednie są dowolne diody małej mocy o napięciu wstecznym co najmniej 400 V, a także importowane typy 1N4007.

Tranzystor VT1 można zastąpić KT817G, KT603A, B lub KT630D.

Zwiększone napięcie w sieci, w której odbywa się wyłączenie, jest określone przez napięcie stabilizujące diod Zenera VD3 ... VD6, które zamiast tych wskazanych na schemacie, można zastosować diody Zenera KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

Z ich pomocą dokonywana jest zgrubna regulacja progu wyłączenia, a płynniejszy jest dokonywany poprzez wybór rezystora R3. Najłatwiej jest ustawić zamiast niego rezystor zmienny o rezystancji około 10 kilogramów, a na końcu ustawienia zastąpić go stałą, równą rezystancji wejściowej części rezystora zmiennego.

Dolny próg (napięcie minimalne) ustawia się za pomocą rezystora przycinania R7.

Konfiguracja urządzenia jest najłatwiejsza przy użyciu LATR. Najpierw ustaw górny próg. Aby to zrobić, podłącz urządzenie do LATR i stopniowo zwiększaj napięcie, oczywiście, kontrolując je za pomocą woltomierza. Wybierając diody Zenera VD3 ... VD6 i rezystor R3, urządzenie należy wyłączyć przy napięciu 242 V. Urządzenie - konsument, oczywiście, nie powinno być podłączone. Aby zapobiec wyzwalaniu przez urządzenie dolnego progu, ustaw silnik rezystora strojenia R7 w górnym położeniu zgodnie ze schematem.

Po ustawieniu górnego progu należy użyć rezystora R7, aby wyłączyć urządzenie, gdy napięcie spadnie do 170 V.

Jeśli wymagana jest możliwość wymuszonego wyłączenia urządzenia, wówczas przycisk z otwartym stykiem można ustawić szeregowo ze stykiem przekaźnika K2.1.

Wskazówki bezpieczeństwa

Konstrukcja nie ma izolacji galwanicznej z siecią zasilającą, dlatego podczas konfiguracji należy zachować szczególną ostrożność i ostrożność, przestrzegać wszystkich zasad bezpieczeństwa podczas pracy w instalacjach elektrycznych. Do uruchomienia najlepiej użyć transformatora bezpieczeństwa: po nim należy podłączyć LATR.Następnie ustawienia można wykonać bez obaw.

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 Gregory]

Witam Przepraszam za nieskromne pytanie. Po co wymyślać koło ponownie? Teraz problem niskiej jakości napięcia sieciowego jest dość poważny, dlatego nasza i „nie nasza” branża produkuje ogromną różnorodność stabilizatorów napięcia, od najtańszych do dość drogich. Większość z nich opiera się na opisanej przez ciebie zasadzie. Można również wspomnieć o możliwości zastosowania stabilizatorów sieciowych i trunkingowych. Stabilizatory napięcia tułowia oferują kompleksowe rozwiązanie wysokiej jakości i wydajnego zasilania domu letniego, domu, domku lub mieszkania, każdego lokalu mieszkalnego i niemieszkalnego, więc stabilizator nie jest luksusem, ale potrzebą, której nie trzeba budować, ale kupować.

[#2 Alexander]

GregoryTo nie jest stabilizator, a jedynie urządzenie różnicowoprądowe. Jest znacznie tańszy niż „tanie” stabilizatory. Większość ludzi w domu ma bardzo mało urządzeń, dla których nagłe wyłączenie jest niebezpieczne. W tym drugim przypadku warto zastosować UPS, niezależnie od obecności lub braku zarówno RCD, jak i stabilizatora.

[#3 Ruslan]

O do nabycia - nie zgadzam się. Teraz kończę ... Mamy awarie do 110, nazwij to kupione, co nie wyłączy obciążenia? Nazwij to zakupione, że o napięciu 160 V ma moc 5 kW i kosztuje do 10 tr?

Ponadto, aby być niezawodnym i ekonomicznym. I żeby być dokładnym.

[#4]

lepiej montować na tyrystorze, a nie na przekaźniku - wyższa prędkość

[#5]

Po pierwsze, nie chodzi tu o stabilizatory, ale tylko o odcięcie napięcia. To urządzenie nie stabilizuje napięcia w sieci, ale po prostu monitoruje jego wartość, a gdy przekroczy granice tolerancji, po prostu odłącza obciążenie. Myślę, że zarówno schemat, jak i opis zasady pracy są podane w taki sposób, aby „służyły ogólnemu rozwojowi”, a nie powtarzaniu schematu. Ponadto opisana konstrukcja nie jest wolna od wad. Przede wszystkim, w tym urządzenie z przyciskiem Start, byłoby miło poznać poziom napięcia w sieci w tej chwili, a kontrolowanie tego napięcia za pomocą testera nie jest zbyt wygodne. A potem, nie znając rzeczywistego poziomu napięcia w sieci i naciskając przycisk „Start”, stykami tego przycisku natychmiast dostarczamy niebezpiecznie wysokie napięcie do obciążenia, a jeśli przytrzymamy ten przycisk przez pewien czas, mamy szansę wypalić chronione urządzenie . Ponadto, nawet przy normalnym poziomie napięcia w sieci, w pierwszym momencie, aż do działania automatyki i włączenia obu przekaźników, prąd obciążenia przejdzie przez raczej słabe styki przycisku „Start”, a jeśli prąd obciążenia jest dość duży, to przycisk nie będzie trwał długo . Po drugie, najważniejsze. Branża już zareagowała na potrzeby rynku, a dziś na rynku dostępna jest ogromna liczba różnych modeli z odcięciem, takich jak te, które są podłączone i mają własne gniazda zasilania do podłączenia obciążenia lub które są zamontowane na szynie DIN. Ale wspólną cechą wszystkich wyłączników jest to, że wszystkie są wykonane na mikrokontrolerze, mają wskazanie napięcia w sieci i elementy programowania. I jeszcze jedno: wszystkie te odcięcia są raczej tanie w porównaniu do stabilizatorów napięcia. Chociaż osobiście nie jestem zwolennikiem powszechnego stosowania granic. W mojej praktyce wielu klientów najpierw chciało postawić cały dwupiętrowy domek na odcinkach, a potem, gdy dama zaczęła mrugać jak choinka, sami usunęli je i wyrzucili. Myślę, że dziś, nawet na obszarach wiejskich z wszystkimi „urokami” napowietrznego zasilania, sensowne jest kupowanie urządzeń elektroniki użytkowej, które zgodnie z zapowiedziami producentów są w stanie pracować w warunkach dużych wahań napięcia sieciowego: od 100 do 400 woltów. I to jest całkiem realne.

[#6]

Właśnie dlatego wynajdź koło na nowo. Istnieje szeroka gama urządzeń produkowanych przez przemysł. Urządzenie, które odłącza obciążenie, jeśli napięcie zasilania przekroczy ustawioną wartość, jest tańsze niż części do tego obwodu. Oto przykład, niedawno kupiłem RN-111M za 1400 r, więc jest ustawienie dolnego progu, górnego progu, timera i woltomierza cyfrowego. I wstaje na szynie din. Solidne plusy.

[#7 MaksimovM]

Ruslan, Myślę, że kupowanie regulatora napięcia dużej mocy, na przykład 5 kW, to strata pieniędzy, jak już wskazałeś. Kupując taki stabilizator, zarabiasz sprzedającemu taki sprzęt, rzucając przyzwoite pieniądze na to urządzenie, to wszystko. Czy chcesz umieścić stabilizator w całym mieszkaniu? Po co stabilizować napięcie elektrycznego podgrzewacza wody, grzejnika elektrycznego, piekarnika, piekarnika? Bardziej wskazane jest zainstalowanie stabilizatora w tej części okablowania, która zasila urządzenia gospodarstwa domowego wrażliwe na skoki napięcia. Jeśli kierujesz się tą zasadą wyboru mocy stabilizatora, okazuje się, że zamiast stabilizatora potrzebne jest 5 kW na zaledwie 1-2 kW, co jest znacznie tańsze. W końcu przeważająca część obciążenia w mieszkaniu to urządzenia elektryczne, które nie są wrażliwe lub przynajmniej mniej wrażliwe na skoki napięcia.

Uważam również za celowe zastosowanie przekaźników napięciowych o modułowej konstrukcji do ochrony przewodów elektrycznych, które mają wiele zalet: są wystarczająco niezawodne, charakteryzują się dużą prędkością i dokładnością ustawień pracy, mają dodatkową grupę styków, za pomocą której przekaźnik może być wykorzystywany do realizacji różnych obwodów automatycznych. Modułowe przekaźniki napięciowe są dość kompaktowe: istnieją przekaźniki, które zajmują jedno miejsce na szynie DIN (wielkość jednofazowego wyłącznika automatycznego).

[#8]

Od dawna wszystko zostało wynalezione, urządzenia zabezpieczające (cyfrowe przekaźniki napięcia) ASP. Od tanich po drogie na każdą okazję.