Ako chrániť pred kolísaním napätia

Opis jednoduchého zariadenia, ktoré odpojí záťaž, ak sieťové napätie prekročí prijateľné limity.

Tolerancia sieťového napätia pre napájanie domácich elektrických a elektronických zariadení je plus alebo mínus 10%. V podmienkach domáceho systému zásobovania energiou sa však táto požiadavka často nespĺňa.

Napätie môže byť výrazne príliš vysoké alebo oveľa nižšie ako normálne, čo môže viesť k poruche zariadenia. Aby sa tomu zabránilo, článok popisuje jednoduché zariadenie, ktoré odpojí záťaž načas predtým, než bude mať čas vyhorieť.

Schéma pomerne jednoduchého ochranného zariadenia je znázornené na obrázku 1.

Princíp činnosti. Popis obvodu

Odpojenie záťaže zo siete nastane, keď napätie prekročí 242 V alebo sa zníži na 170 V. Výkonné relé na výstupe zariadenia umožňuje prepínanie prúdov až do desiatich ampérov, čo vám umožňuje pripojiť záťaž s kapacitou až dvoch kilowattov.

V pôvodnom stave sú kontakty relé v polohe vyznačenej na diagrame. Spínací kontakt K1.3 spája LED HL1 so sieťou, signalizujúc, že ​​záťaž je vypnutá a že v sieti je napätie. Záťaž je pripojená k sieti krátkym stlačením tlačidla SB1 „Štart“.

Obrázok 1. Ochrana proti kolísaniu napätia

Sieťové napätie cez zhášací kondenzátor Cl a rezistor R10 sa privádza do usmerňovacích diód VD9, VD10 a nabíja kondenzátor C3. Napätie na tomto kondenzátore je stabilizované Zenerovou diódou VD11. Z tohto usmerňovača sa dodáva nízko výkonové relé K2, ktoré riadi činnosť výkonného relé K1, ktoré prepína záťaž ako také.

Cez diódu VD2 je napájacie napätie privádzané do spínacej jednotky relé K2. Ak je napätie v sieti vyššie ako 170 V, otvorí sa Zenerova dióda VD7, čo umožní nabitie kondenzátora C2 na napätie dostatočné na otvorenie tranzistora VT1, ktorý zapne relé K2 s nízkym výkonom. (Dióda VD8 je zapojená paralelne s cievkou relé K2. Jeho účelom je chrániť tranzistor pred samoindukčným EMF, ku ktorému dochádza pri vypnutí relé K2.)

Toto relé so svojím kontaktom K2.1 zapne výkonné relé K1 a svojimi kontaktmi K1.1 ... K1.4 napája sieťové napätie do záťaže. Tlačidlo „Štart“ sa teraz môže uvoľniť, prístroj vstúpil do prevádzkového režimu. Súčasne sa rozsvieti LED dióda HL2, ktorá signalizuje normálnu činnosť zariadenia. LED dióda HL1 zhasne, zariadenie vstúpilo do prevádzkového režimu.

Ochrana proti podpätiu

Ak napätie v sieti klesne pod 170 V, Zenerova dióda VD7 sa ​​uzavrie a nabíjanie kondenzátora C2 sa zastaví. To povedie k tomu, že kondenzátor C2 sa vybíja cez odpor R8 a prechodový základ - emitor tranzistora VT1. Tranzistor sa uzavrie a stredné relé K2 sa odpojí a kontakt K2.1 vypne výkonné relé K1 - záťaž bude odpojená.

Ochrana pred prepätím

Zostava prepäťovej ochrany je namontovaná na tyristor VS1. Funguje to nasledovne.

Sieťové napätie alebo skôr jeho kladná polvlna sa privádza cez diódu VD2 do Zenerových diód VD3 ... VD6 zapojených do série a cez ne do odporov R2 a R3 zapojených do série. Ak sieťové napätie stúpne nad 242 V, zenerove diódy sa otvoria a na rezistore R3 sa vytvorí úbytok napätia, ktorého hodnota bude postačovať na otvorenie tyristora VS1.

Otvorený tyristor cez odpor R5 bude "dať" napätie cez kondenzátor C3. (Pretože usmerňovač dodávajúci tento kondenzátor je zostavený podľa obvodu s kaliacim kondenzátorom, nebojí sa ani skratu.Rezistor R4 je potrebný iba na to, aby tyristor VS1 nebol spálený vybitím kondenzátora C3.) Toto napätie nebude stačiť na udržanie relé K2, vypne sa a relé K1 sa vypne a záťaž sa odpojí. Samotné zariadenie bude tiež odpojené od napájania, s výnimkou reťazcov R1, VD1, HL1.

Opätovné povolenie zaťaženia je možné vykonať iba stlačením tlačidla „Štart“. V tomto prípade by sa človek nemal ponáhľať, ale chvíľu počkať, pretože niekedy, keď sa obnoví napájanie, dôjde k veľkým poklesom, možno dokonca povedať prepätie, napätie.

Niekoľko slov o detailoch

Takmer všetky časti zariadenia sú namontované na doske s plošnými spojmi vyrobenej zo sklenených vlákien z fólie s hrúbkou 1,5 ... 2 mm. Topológia dosky je taká jednoduchá, že ju môžete jednoducho rezať ostrým nožom. Takmer všetky podrobnosti sú umiestnené na doske. Doska s časťami umiestnenými na nej je znázornená na obrázku 2.

Obrázok 2. Konštrukcia dosky s obvodmi zariadenia na prepäťovú ochranu

Celé zariadenie ako celok musí byť umiestnené v puzdre z izolačného materiálu. Tie časti, ktoré sa nezmestili na dosku, sa inštalujú vo vnútri skrinky spôsobom povrchovej montáže. Ak bude mať silné relé významné rozmery, malo by byť umiestnené aj mimo dosku.

Ako výkonné relé K1 je možné použiť relé typu MKU-48, RPU-2 alebo podobné s cievkou pre striedavé napätie 220 V. Ako relé K2 môžete použiť relé RES-6, RES-22 alebo iný typ s reakčným napätím asi 50 V a prúd cievky nie viac ako 15 mA. Toto relé môže mať iba jeden kontakt.

Pri inštalácii zariadenia môžete použiť nasledujúce typy častí: pevné rezistory typu MLT, trimovacie rezistory typu SP3-3 alebo SP3-19. Kondenzátor C1 typu K73-17 pre prevádzkové napätie nie nižšie ako je uvedené na obrázku, oxidové kondenzátory typu K50-35 alebo dovezené. Ako diódy VD1, VD2, VD8 ... VD10 sú vhodné akékoľvek nízkonapäťové diódy s reverzným napätím najmenej 400 V, ako aj dovážaný typ 1N4007.

Tranzistor VT1 môže byť nahradený KT817G, KT603A, B alebo KT630D.

Zvýšené napätie siete, v ktorej sa vypnutie vykonáva, je určené stabilizačným napätím Zenerových diód VD3 ... VD6, ktoré namiesto tých, ktoré sú uvedené na diagrame, je možné použiť Zenerove diódy KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

S ich pomocou sa uskutoční hrubé nastavenie prahu vypnutia a hladší sa uskutoční výberom rezistora R3. Najjednoduchšie je nastaviť namiesto neho variabilný odpor s odporom asi 10 kilogramov a na konci nastavenia ho nahradiť konštantou, ktorá sa rovná odporu vstupnej časti premenného odporu.

Spodná prahová hodnota (minimálne napätie) sa nastavuje pomocou trimrového odporu R7.

Nastavenie zariadenia sa najľahšie uskutoční pomocou LATR. Najprv nastavte hornú hranicu. Za týmto účelom pripojte zariadenie k LATR a postupne zvyšujte napätie, samozrejme, ovládajte ho voltmetrom. Výberom Zenerových diód VD3 ... VD6 a rezistora R3 musí byť zariadenie vypnuté pri napätí 242 V. Zariadenie - spotrebiteľ, samozrejme, by nemal byť pripojený. Aby sa zabránilo spusteniu zariadenia pri dolnom prahu, nastavte motor ladiaceho odporu R7 do hornej polohy podľa schémy.

Po nastavení horného limitu by ste mali použiť rezistor R7 na vypnutie zariadenia, keď je napätie znížené na 170 V.

Ak sa vyžaduje možnosť vynúteného vypnutia zariadenia, je možné s reléovým kontaktom K2.1 nastaviť sériovo tlačidlo s otvoreným kontaktom.

Bezpečnostné pokyny

Konštrukcia nie je galvanicky izolovaná od napájacej siete, preto pri jej inštalácii je potrebné postupovať mimoriadne opatrne a opatrne, pri práci na elektrických inštaláciách musia byť dodržané všetky bezpečnostné predpisy. Na uvedenie do prevádzky je najlepšie použiť bezpečnostný transformátor: LATR by sa mal pripojiť za ním.Potom je možné nastavenie vykonať bez strachu.

boris Aladyshkin

Comments

[#1 Gregor]

ahoj Ospravedlňujem sa za tú neskúsenú otázku. Prečo znovu vynájsť koleso? Teraz je problém s nekvalitným sieťovým napätím pomerne akútny, a preto náš a „nie náš“ priemysel vyrába veľké množstvo stabilizátorov napätia, od najlacnejších po pomerne drahé. Väčšina z nich je postavená na princípe, ktorý ste opísali. Dalo by sa tiež spomenúť možnosť použitia stabilizátorov siete a kufrov. Stabilizátory napätia batožinového priestoru ponúkajú komplexné riešenie vysokokvalitného a efektívneho napájania letného domu, domu, chaty alebo bytu, akýchkoľvek obytných a nebytových priestorov, takže stabilizátor nie je luxus, ale potreba, ktorá sa nesmie budovať, ale kupovať.

[#2 alexander]

GregorNejde o stabilizátor, ale iba o zvyškový prúd. Je to omnoho lacnejšie ako „lacné“ stabilizátory. Väčšina ľudí doma má veľmi málo spotrebičov, ktorých náhle vypnutie je nebezpečné. Pokiaľ ide o posledný uvedený prípad, stojí za to použiť UPS, bez ohľadu na prítomnosť alebo neprítomnosť RCD a stabilizátora.

[#3 Ruslan]

O kúpe - nesúhlasím. Teraz to dokončujem ... Máme zlyhania až 110, zavolajte to zakúpené, čo nevypne záťaž? Volajte to kúpil, že pri napätí 160 V má výkon 5 kW a náklady až 10 tr?

Okrem toho musí byť spoľahlivý a hospodárny. A aby som bol presný.

[#4]

lepšie zostaviť na tyristor a nie na relé - vyššia rýchlosť

[#5]

Po prvé, nejde o stabilizátory, ale iba o prerušenie napätia. Toto zariadenie nestabilizuje napätie v sieti, ale jednoducho monitoruje jeho hodnotu a keď prekročí limity tolerancie, jednoducho odpojí záťaž. Myslím si, že tak schéma, ako aj opis zásady práce sa uvádzajú tak, že „pre všeobecný rozvoj“, a nie pre opakovanie tohto systému. Ďalej opísaná konštrukcia nie je bez nevýhod. Po prvé, po zapnutí zariadenia pomocou tlačidla Štart by bolo pekné poznať úroveň napätia v sieti v tejto chvíli a nie je veľmi vhodné kontrolovať toto napätie pomocou testera. A potom, bez vedomia skutočnej úrovne napätia v sieti a stlačenia tlačidla „Štart“, s kontaktmi tohto tlačidla okamžite dodávame nebezpečne vysoké napätie do záťaže, a ak toto tlačidlo podržíte stlačené nejakú dobu, máme šancu úspešne spáliť chránené zariadenie. , Navyše, dokonca aj pri normálnej úrovni napätia v sieti, v prvom okamihu, kým automatika nebude pracovať a obidve relé sa nezapnú, záťažový prúd prejde cez pomerne slabé kontakty tlačidla „Štart“, a ak je záťažový prúd pomerne veľký, potom tlačidlo nebude trvať dlho. , Po druhé, najdôležitejšia vec. Tento priemysel už reagoval na požiadavky trhu a dnes existuje v predaji veľké množstvo rôznych cut-off modelov, ako sú modely, ktoré sú zapojené a majú vlastné zásuvky na pripojenie záťaže alebo ktoré sú namontované na DIN lištu. Spoločným znakom všetkých obmedzení je však to, že sú všetky vyrobené na mikrokontroléri, majú označenie sieťového napätia a programovacích prvkov. A ešte jedna vec: všetky tieto medzné hodnoty sú v porovnaní so stabilizátormi napätia dosť lacné. Osobne však nie som zástancom rozšíreného používania obmedzení. V mojej praxi mnohí klienti chceli najprv odrezať celú dvojposchodovú chalupu a potom, keď pani začala blikať ako vianočný strom, samy seba odstránili a zahodili. Myslím si, že aj dnes vo vidieckych oblastiach so všetkými „príveskami“ nadzemného napájania má zmysel kupovať spotrebnú elektroniku, ktorá je podľa oznámení výrobcov schopná pracovať v podmienkach veľkých výkyvov sieťového napätia: od 100 do 400 voltov. A je to celkom skutočné.

[#6]

To je dôvod, prečo znovu vynájsť koleso. Priemysel vyrába širokú škálu zariadení. Zariadenie, ktoré odpojí záťaž, ak napájacie napätie prekročí nastavenú hodnotu, je lacnejšie ako časti tohto obvodu. Tu je príklad, keď som nedávno kúpil RN-111M za 1 400 r, takže existuje nastavenie dolného prahu, nastavenie horného prahu, časovač a digitálny voltmeter. A vstáva na zábradlí. Pevné klady.

[#7 Maksimov]

Ruslan, Myslím si, že je to strata peňazí na nákup regulátora vysokého napätia, napríklad 5 kW, ako ste uviedli. Zakúpením takého stabilizátora získate zisk pre predajcu takéhoto zariadenia a hodíte slušné peniaze na toto zariadenie, to je všetko. Chcete dať stabilizátor na celý byt? Prečo stabilizovať napätie elektrického ohrievača vody, elektrického ohrievača, rúry, rúry? Je lepšie nainštalovať stabilizátor na tú časť vedenia, ktorá napája domáce spotrebiče citlivé na prepätie. Ak sa riadite týmto princípom výberu sily stabilizátora, ukázalo sa, že namiesto stabilizátora je potrebných 5 kW len na 1 až 2 kW, čo je oveľa lacnejšie. V skutočnosti je prevažnou časťou záťaže v byte elektrické spotrebiče, ktoré nie sú citlivé alebo aspoň menej citlivé na prepätie.

Za účelnejšie považujem použitie napäťových relé modulárnej konštrukcie na ochranu elektrického vedenia, ktoré majú mnoho výhod: sú dostatočne spoľahlivé, vyznačujú sa vysokou rýchlosťou a presnosťou nastavenia prevádzky, majú ďalšiu skupinu kontaktov, pomocou ktorej je možné relé použiť na implementáciu rôznych automatizovaných obvodov. Modulárne napäťové relé sú pomerne kompaktné: existujú relé, ktoré zaberajú jednu pozíciu na DIN lište (veľkosť jednofázového ističa).

[#8]

Všetko bolo vynájdené dlho, ochranné zariadenia (digitálne napäťové relé) ASP. Od lacných po drahé, pre všetky príležitosti.