Cum să vă protejați împotriva fluctuațiilor de tensiune

Descrierea unui dispozitiv simplu care deconectează sarcina dacă tensiunea de alimentare depășește limitele acceptabile.

Toleranța la tensiunea de rețea pentru alimentarea echipamentelor electrice de uz casnic și doar electrice este mai mare sau mai mică de 10%. Dar, în condițiile sistemului de alimentare cu energie internă, această cerință nu este adesea respectată.

Tensiunea poate fi semnificativ prea mare sau mult mai mică decât în ​​mod normal, ceea ce poate duce la defectarea echipamentului. Pentru a preveni acest lucru, articolul descrie un dispozitiv simplu care va deconecta încărcarea la timp înainte de a avea timp să se ardă.

În figura 1 este prezentată o diagramă a unui dispozitiv de protecție destul de simplu.

Principiul acțiunii. Descrierea circuitului

Deconectarea încărcăturii de la rețea are loc atunci când tensiunea depășește 242 V sau devine mai mică de 170 V. Un releu puternic la ieșirea dispozitivului permite comutarea curenților de până la zece amperi, ceea ce vă permite să conectați o sarcină cu o capacitate de până la doi kilowati.

În starea inițială, contactele releului sunt în poziția indicată în diagrama. Contactul de comutare K1.3 conectează LED-ul HL1 la rețea, semnalând că încărcarea este oprită și că există tensiune în rețea. Încărcarea este conectată la rețea apăsând scurt butonul SB1 „Start”.

Figura 1. Protecție împotriva fluctuațiilor de tensiune

Tensiunea de alimentare prin condensatorul de stingere C1 și rezistența R10 este furnizată diodelor redresoare VD9, VD10 și încarcă condensatorul C3. Tensiunea acestui condensator este stabilizată de o diodă Zener VD11. De la acest redresor este furnizat un releu de putere redusă K2, care controlează funcționarea unui releu puternic K1, care schimbă sarcina în sine.

Prin intermediul diodei VD2, tensiunea de alimentare este alimentată unității de comutare a releului K2. Dacă tensiunea în rețea este mai mare de 170 V, se va deschide dioda Zener VD7, ceea ce va permite încărcarea condensatorului C2 la o tensiune suficientă pentru a deschide tranzistorul VT1, care va porni releul K2 cu putere redusă. (O diodă VD8 este conectată în paralel cu bobina releului K2. Scopul său este de a proteja tranzistorul de EMF-ul de auto-inducție care apare atunci când releul K2 este oprit.)

Acest releu cu contactul său K2.1 va porni releul puternic K1, iar cu contactele sale K1.1 ... K1.4 va alimenta tensiunea de alimentare la sarcină. Butonul „Start” poate fi lansat acum, dispozitivul a intrat în modul de operare. În același timp, LED-ul HL2 se aprinde, semnalând funcționarea normală a dispozitivului. LED-ul HL1 se va stinge, dispozitivul a intrat în modul de operare.

Protecție sub tensiune

Dacă tensiunea de alimentare devine mai mică de 170 V, dioda Zener VD7 se va închide, iar încărcarea condensatorului C2 se va opri. Acest lucru va duce la faptul că condensatorul C2 este descărcat prin rezistența R8 și baza de tranziție - emițătorul tranzistorului VT1. Tranzistorul se va închide și releu intermediar K2 se va deconecta și contactul K2.1 va opri releul puternic K1 - încărcarea va fi dezactivată.

Protecție peste tensiune

Ansamblul de protecție la supratensiune este montat pe tiristorul VS1. Funcționează după cum urmează.

Tensiunea de rețea, sau mai degrabă jumătatea undă pozitivă, este furnizată prin dioda VD2 la diodele Zener VD3 ... VD6 conectate în serie, iar prin ele la rezistențele R2 și R3 conectate în serie. Dacă tensiunea de alimentare crește peste 242 V, diodele zener se vor deschide și va fi creată o cădere de tensiune pe rezistența R3, a cărei valoare va fi suficientă pentru a deschide tiristorul VS1.

Un tiristor deschis printr-o rezistență R5 va „pune” tensiunea în condensatorul C3. (Deoarece redresorul care alimentează acest condensator este asamblat conform circuitului cu un condensator de stingere, nu se teme nici de scurtcircuite.Rezistorul R4 este necesar doar pentru ca tiristorul VS1 să nu fie ars de descărcarea condensatorului C3.) Această tensiune nu va fi suficientă pentru a ține releul K2, se va opri, iar releul K1 se va opri cu acesta, iar sarcina va fi deconectată. Dispozitivul în sine va fi de asemenea energizat, cu excepția lanțurilor R1, VD1, HL1.

Reabilitarea încărcării se poate face numai prin apăsarea butonului „Start”. În acest caz, nu trebuie să vă grăbiți, ci să așteptați un pic, deoarece uneori, atunci când puterea este restabilită, apar picături destul de mari, puteți spune chiar și supratensiuni, tensiuni.

Câteva cuvinte despre detalii

Aproape toate părțile dispozitivului sunt montate pe o placă de circuit imprimat din fibră de sticlă cu o grosime de 1,5 ... 2 mm. Topologia plăcii este atât de simplă încât o poți tăia doar cu un cuțit ascuțit. Aproape toate detaliile sunt localizate pe tablă. Placa cu piesele amplasate pe ea este prezentată în figura 2.

Figura 2. Proiectarea plăcii de circuit a dispozitivului de protecție la supratensiune

Întregul dispozitiv în ansamblu trebuie plasat într-o carcasă din material izolant. Acele piese care nu s-au montat pe placă sunt instalate în interiorul carcasei prin metoda de montare a suprafeței. Dacă un releu puternic va avea dimensiuni semnificative, atunci ar trebui să fie plasat și în afara bordului.

Ca un releu puternic K1, este posibil să folosiți relee de tip MKU-48, RPU-2 sau similar cu o bobină pentru o tensiune alternativă de 220 V. Ca releu K2, puteți utiliza releele RES-6, RES-22 sau un alt tip cu o tensiune de răspuns de aproximativ 50 V și curent de bobină nu mai mult de 15 mA. Acest releu poate avea un singur contact.

Când instalați dispozitivul, puteți aplica următoarele tipuri de piese: rezistențe fixe tip MLT, rezistență de tuns tip SP3-3 sau SP3-19. Condensator C1 tip K73-17 pentru tensiune de funcționare nu mai mică decât cea indicată în diagramă, condensatoare de oxid tip K50-35 sau importate. Ca diode VD1, VD2, VD8 ... VD10, orice diode de putere mică cu o tensiune inversă de cel puțin 400 V, precum și tipul 1N4007 importat, sunt adecvate.

Tranzistorul VT1 poate fi înlocuit cu KT817G, KT603A, B sau KT630D.

Tensiunea crescută a rețelei la care se realizează oprirea este determinată de tensiunea de stabilizare a diodelor Zener VD3 ... VD6, care, în loc de cele indicate pe diagramă, este posibilă utilizarea diodelor Zener KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

Cu ajutorul lor, se realizează o reglare brută a pragului de oprire și se realizează una mai lină prin selectarea unei rezistențe R3. Este mai ușor să configurați un rezistor variabil cu o rezistență de aproximativ 10 kilograme în loc de acesta, iar la sfârșitul setării, înlocuiți-l cu o constantă, egală cu rezistența părții de intrare a rezistorului variabil.

Pragul inferior (tensiunea minimă) este setat folosind rezistența de tuns R7.

Configurarea unui dispozitiv se face cel mai ușor folosind LATR. Mai întâi setați pragul superior. Pentru a face acest lucru, conectați dispozitivul la LATR și creșteți treptat tensiunea, desigur, controlând-o cu un voltmetru. Selectând diodele Zener VD3 ... VD6 și rezistența R3, dispozitivul trebuie să fie oprit la o tensiune de 242 V. Dispozitivul - consumatorul, desigur, nu trebuie conectat. Pentru a împiedica dispozitivul să se declanșeze pe pragul inferior, setați motorul rezistenței de reglare R7 în poziția superioară conform schemei.

După setarea pragului superior, ar trebui să folosiți rezistența R7 pentru a opri dispozitivul atunci când tensiunea este redusă la 170 V.

Dacă este necesară oprirea forțată a dispozitivului, atunci un buton cu contact deschis poate fi setat în serie cu contactul releului K2.1.

Note de securitate

Proiectarea nu are o izolare galvanică cu rețeaua de alimentare, prin urmare, atunci când o configurați, trebuie să fiți extrem de atenți și atenți, să urmați toate regulile de siguranță atunci când lucrați în instalații electrice. Cel mai bine este să folosiți un transformator de siguranță pentru punerea în funcțiune: LATR trebuie conectat după acesta.Apoi setarea se poate face fără nicio teamă.

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 Gregory]

Alo Îmi pare rău pentru întrebarea cea mai neplăcută. De ce reinventați roata? Acum, problema tensiunii de alimentare de calitate inferioară este destul de acută, prin urmare, industria noastră și „nu a noastră” produce o mare varietate de regulatoare de tensiune, de la cele mai ieftine la destul de scumpe. Cele mai multe dintre ele sunt construite pe principiul descris de tine. Se poate menționa și posibilitatea utilizării stabilizatorilor de rețea și a portbagajului. Stabilizatorii de tensiune la trunchi oferă o soluție completă de alimentare de înaltă calitate și eficientă pentru o casă de vară, casă, cabană sau apartament, orice spații rezidențiale și nerezidențiale, deci stabilizatorul nu este un lux, ci o nevoie care nu trebuie construită, ci achiziționată.

[#2 Alexander]

GregoryAcesta nu este un stabilizator, ci doar un dispozitiv de curent rezidual. Este mult mai ieftin decât stabilizatorii „ieftini”. Majoritatea oamenilor acasă au foarte puține aparate pentru care o oprire bruscă este periculoasă. Și pentru acesta din urmă, merită să folosiți un UPS, indiferent de prezența sau absența atât a unui RCD, cât și a unui stabilizator.

[#3 Ruslan]

Pe cale de a achiziționa - nu sunt de acord. Acum o termin ... Avem eșecuri de până la 110, sună-l cumpărat, ceea ce nu va opri încărcarea? Sună-l cumpărat că la o tensiune de 160 V are o putere de 5 kW și costă până la 10 tr?

În plus, să fie fiabil și economic. Și să fim exacti.

[#4]

mai bine să se asambleze pe tiristor și nu pe un releu - viteză mai mare

[#5]

În primul rând, nu este vorba despre stabilizatori, ci doar despre o întrerupere a tensiunii. Acest dispozitiv nu stabilizează tensiunea în rețea, ci pur și simplu monitorizează valoarea acesteia și atunci când depășește limitele de toleranță, pur și simplu deconectează sarcina. Cred că atât schema, cât și descrierea principiului muncii sunt date în așa fel „pentru dezvoltare generală”, și deloc pentru repetarea schemei. Mai mult, construcția descrisă nu este lipsită de dezavantaje. În primul rând, inclusiv dispozitivul cu butonul Start, ar fi bine să cunoaștem nivelul de tensiune din rețea în acest moment și nu este foarte convenabil să controlați această tensiune cu un tester. Și apoi, neștiind nivelul real de tensiune din rețea și apăsând butonul „Start”, cu contactele acestui buton furnizăm imediat o tensiune periculoasă ridicată încărcăturii, iar dacă menținem apăsat acest buton de ceva timp, avem șansa de a arde cu succes dispozitivul protejat . În plus, chiar și cu un nivel normal de tensiune în rețea, în prima clipă, până când automatele funcționează și ambele relee se aprind, curentul de încărcare va trece prin contactele destul de slabe ale butonului „Start”, iar dacă curentul de încărcare este destul de mare, atunci butonul nu va dura mult . Ei bine, și în al doilea rând, cel mai important lucru. Industria a răspuns deja cerințelor pieței, iar în prezent există un număr foarte mare de modele diferite de vânzare, cum ar fi cele care sunt conectate și au propriile prize pentru a conecta sarcina sau care sunt montate pe o șină DIN. Dar caracteristica comună a tuturor întreruperilor este că toate sunt făcute pe un microcontroler, au o indicație a tensiunii în rețea și organele de programare. Și încă un lucru: toate aceste întreruperi sunt destul de ieftine în comparație cu stabilizatorii de tensiune. Deși, personal, nu sunt un susținător al utilizării pe scară largă a întreruperilor. În practica mea, mulți clienți au vrut mai întâi să pună întreaga cabană cu două etaje pe tăieturi, iar apoi, când doamna a început să clipească, ca un pom de Crăciun, ei înșiși au îndepărtat-o ​​și i-au aruncat. Cred că astăzi, chiar și în zonele rurale, cu toate „farmecele” alimentării aeriene, are sens să cumpărați dispozitive electronice de consum, care, conform anunțurilor producătorilor, sunt capabile să funcționeze în condiții de fluctuații mari ale tensiunii de alimentare: de la 100 la 400 de volți. Și este destul de real.

[#6]

Tocmai de aceea reinventează roata. Există o gamă largă de dispozitive pe care industria le produce. Un dispozitiv care deconectează sarcina dacă tensiunea de alimentare depășește valoarea setată este mai ieftină decât piesele pentru acest circuit. Iată un exemplu, am cumpărat recent un RN-111M pentru 1.400 r, deci există o setare a pragului inferior, o setare a pragului superior, un cronometru și un voltmetru digital. Și se ridică pe o șină. Plusuri solide.

[#7 MaksimovM]

Ruslan, Cred că este o pierdere de bani pentru a achiziționa un regulator de tensiune de mare putere, de exemplu, 5 kW, așa cum ați indicat. Achiziționând un astfel de stabilizator, obțineți un profit vânzătorului unui astfel de echipament, aruncând bani decenți pentru acest dispozitiv, asta este tot. Ai sens să pui un stabilizator pe întregul apartament? De ce stabilizați tensiunea pentru un încălzitor electric de apă, încălzitor electric, cuptor, cuptor? Este mai indicat să instalați un stabilizator pe acea parte a cablajului care furnizează aparate electrocasnice sensibile la supratensiuni. Dacă vă ghidați de acest principiu al alegerii puterii stabilizatorului, se dovedește că în loc de stabilizator, este nevoie de 5 kW pentru doar 1-2 kW, ceea ce este mult mai ieftin. Într-adevăr, de fapt, partea covârșitoare a sarcinii din apartament sunt acele aparate electrice care nu sunt sensibile sau, cel puțin, mai puțin sensibile la supratensiuni.

De asemenea, consider că este mai convenabil să folosiți relee de tensiune cu design modular pentru protecția cablurilor electrice, care au multe avantaje: sunt suficient de fiabile, sunt caracterizate prin viteză mare și precizie a setărilor de funcționare, au un grup de contact suplimentar, cu care releul poate fi utilizat pentru a implementa diverse circuite automate. Releele de tensiune modulare sunt destul de compacte: există relee care ocupă o poziție pe o șină DIN (dimensiunea unui întreruptor monofazat).

[#8]

Totul a fost inventat de mult, dispozitivele de protecție (relee digitale de tensiune) ASP. De la ieftin la scump, pentru toate ocaziile.