Come proteggersi dalle fluttuazioni di tensione

Descrizione di un semplice dispositivo che disconnette il carico se la tensione di rete supera i limiti accettabili.

La tolleranza per la tensione di rete per l'alimentazione di apparecchiature elettroniche domestiche e solo elettriche è più o meno il 10%. Ma nelle condizioni del sistema di approvvigionamento energetico domestico, questo requisito spesso non viene rispettato.

La tensione può essere significativamente troppo alta o molto più bassa del normale, il che può portare a guasti all'apparecchiatura. Per evitare che ciò accada, l'articolo descrive un semplice dispositivo che disconnetterà il carico in tempo prima che abbia il tempo di esaurirsi.

Uno schema di un dispositivo di protezione abbastanza semplice è mostrato nella Figura 1.

Principio di azione. Descrizione del circuito

La disconnessione del carico dalla rete si verifica quando la tensione supera i 242 V o diventa inferiore a 170 V. Un potente relè all'uscita del dispositivo consente di commutare correnti fino a dieci ampere, il che consente di collegare un carico con una capacità fino a due chilowatt.

Nello stato iniziale, i contatti del relè sono nella posizione indicata nel diagramma. Il contatto di commutazione K1.3 collega il LED HL1 alla rete, segnalando che il carico è spento e che c'è tensione nella rete. Il carico è collegato alla rete premendo brevemente il pulsante "Start" dell'SB1.

Figura 1. Protezione contro le fluttuazioni di tensione

La tensione di rete attraverso il condensatore di spegnimento C1 e la resistenza R10 viene fornita ai diodi raddrizzatori VD9, VD10 e carica il condensatore C3. La tensione su questo condensatore è stabilizzata da un diodo Zener VD11. Questo raddrizzatore fornisce energia a un relè a bassa potenza K2, che controlla il funzionamento di un potente relè K1, che commuta il carico stesso.

Tramite il diodo VD2, la tensione di rete viene fornita all'unità di commutazione del relè K2. Se la tensione nella rete è superiore a 170 V, il diodo Zener VD7 si aprirà, il che consentirà al condensatore C2 di essere caricato a una tensione sufficiente per aprire il transistor VT1, che attiverà il relè a bassa potenza K2. (Un diodo VD8 è collegato in parallelo alla bobina del relè K2. Il suo scopo è proteggere il transistor dall'EMF di autoinduzione che si verifica quando il relè K2 è spento.)

Questo relè con il suo contatto K2.1 attiverà il potente relè K1 e con i suoi contatti K1.1 ... K1.4 fornirà la tensione di rete al carico. Ora è possibile rilasciare il pulsante "Start", il dispositivo è entrato in modalità operativa. Allo stesso tempo, il LED HL2 si illumina, segnalando il normale funzionamento del dispositivo. Il LED HL1 si spegnerà, il dispositivo è entrato in modalità operativa.

Protezione da sottotensione

Se la tensione di rete diventa inferiore a 170 V, il diodo Zener VD7 si chiuderà e la carica del condensatore C2 si fermerà. Ciò porterà al fatto che il condensatore C2 viene scaricato attraverso il resistore R8 e l'emettitore base di transizione del transistor VT1. Il transistor si chiuderà e relè intermedio K2 si spegne e il contatto K2.1 disattiva il potente relè K1 - il carico verrà diseccitato.

Protezione da sovratensione

Il gruppo di protezione da sovratensione è montato sul tiristore VS1. Funziona come segue.

La tensione di rete, o meglio la sua semionda positiva, passa attraverso il diodo VD2 ai diodi Zener VD3 ... VD6 collegati in serie e attraverso di essi ai resistori R2 e R3 collegati in serie. Se la tensione di rete supera i 242 V, i diodi zener si aprono e appare una caduta di tensione sul resistore R3, il cui valore sarà sufficiente per aprire il tiristore VS1.

Un tiristore aperto attraverso un resistore R5 "metterà" la tensione attraverso il condensatore C3. (Poiché il raddrizzatore che alimenta questo condensatore è assemblato in base al circuito con un condensatore di spegnimento, non ha paura nemmeno di cortocircuiti.Il resistore R4 è necessario solo in modo che il tiristore VS1 non sia bruciato dallo scarico del condensatore C3.) Questa tensione non sarà sufficiente per contenere il relè K2, si spegnerà e il relè K1 si spegnerà con esso e il carico verrà disconnesso. Anche il dispositivo stesso verrà diseccitato, ad eccezione delle catene R1, VD1, HL1.

Riattivare il carico può essere eseguito solo premendo il pulsante "Avvio". In questo caso, non si dovrebbe correre, ma attendere un po ', perché a volte, quando viene ripristinata l'alimentazione, si verificano cadute abbastanza grandi, si possono anche dire picchi, tensioni.

Qualche parola sui dettagli

Quasi tutte le parti del dispositivo sono montate su un circuito stampato in fibra di vetro con uno spessore di 1,5 ... 2 mm. La topologia della tavola è così semplice che puoi semplicemente tagliarla con un coltello affilato. Quasi tutti i dettagli si trovano sulla lavagna. La scheda con le parti posizionate su di essa è mostrata nella Figura 2.

Figura 2. Progettazione del circuito stampato del dispositivo di protezione da sovratensioni

L'intero dispositivo nel suo insieme deve essere collocato in un alloggiamento in materiale isolante. Quelle parti che non si adattavano alla scheda sono installate all'interno del case con il metodo di montaggio su superficie. Se un relè potente avrà dimensioni significative, dovrebbe essere posizionato anche all'esterno della scheda.

Come potente relè K1, è possibile utilizzare relè di tipo MKU-48, RPU-2 o simili con una bobina per una tensione alternata di 220 V. Come relè K2, è possibile utilizzare i relè RES-6, RES-22 o un altro tipo con una tensione di risposta di circa 50 V e corrente di bobina non superiore a 15 mA. Questo relè può avere un solo contatto.

Durante l'installazione del dispositivo, è possibile applicare i seguenti tipi di parti: resistori fissi tipo MLT, resistenza di taglio tipo SP3-3 o SP3-19. Condensatore C1 di tipo K73-17 per tensione di esercizio non inferiore a quella indicata nello schema, condensatori di ossido di tipo K50-35 o importati. Come diodi VD1, VD2, VD8 ... VD10, sono adatti tutti i diodi a bassa potenza con una tensione inversa di almeno 400 V e il tipo importato 1N4007.

Il transistor VT1 può essere sostituito da KT817G, KT603A, B o KT630D.

L'aumento della tensione della rete alla quale viene eseguito l'arresto è determinato dalla tensione di stabilizzazione dei diodi Zener VD3 ... VD6, che, invece di quelli indicati nello schema, è possibile utilizzare i diodi Zener KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

Con il loro aiuto, viene effettuata una regolazione approssimativa della soglia di arresto e viene eseguita una più regolare selezionando una resistenza R3. È più semplice impostare un resistore variabile con una resistenza di circa 10 chilogrammi invece di esso, e alla fine dell'impostazione, sostituirlo con un costante, uguale alla resistenza della parte di ingresso del resistore variabile.

La soglia inferiore (tensione minima) viene impostata utilizzando la resistenza del trimmer R7.

La configurazione di un dispositivo è più semplice tramite LATR. Innanzitutto impostare la soglia superiore. Per fare ciò, collegare il dispositivo al LATR e aumentare gradualmente la tensione, ovviamente, controllandolo con un voltmetro. Selezionando i diodi Zener VD3 ... VD6 e la resistenza R3, il dispositivo deve essere spento a una tensione di 242 V. Il dispositivo, ovviamente il consumatore non deve essere collegato. Per evitare che il dispositivo si attivi sulla soglia inferiore, impostare il motore del resistore di sintonia R7 sulla posizione superiore secondo lo schema.

Dopo aver impostato la soglia superiore, è necessario utilizzare la resistenza R7 per spegnere il dispositivo quando la tensione è ridotta a 170 V.

Se è necessaria la possibilità di spegnimento forzato del dispositivo, è possibile impostare in serie un pulsante con un contatto aperto con il contatto relè K2.1.

Note sulla sicurezza

Il design non ha isolamento galvanico con la rete di alimentazione, quindi, quando lo si imposta, si deve essere estremamente attenti e attenti, seguire tutte le norme di sicurezza quando si lavora in impianti elettrici. È meglio utilizzare un trasformatore di sicurezza per la messa in servizio: LATR deve essere collegato dopo di esso.Quindi l'impostazione può essere eseguita senza alcun timore.

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 Gregory]

Ciao Ci scusiamo per la domanda immodesta. Perché reinventare la ruota? Ora il problema della tensione di rete di bassa qualità è piuttosto acuto, pertanto la nostra e "non nostra" industria produce una grande varietà di stabilizzatori di tensione, che vanno dal più economico al più costoso. Molti di questi sono basati sul principio che hai descritto. Si potrebbe anche menzionare la possibilità di utilizzare stabilizzatori di rete e trunk. Gli stabilizzatori di tensione del bagagliaio offrono una soluzione completa di alimentazione di alta qualità ed efficiente per una casa estiva, una casa, un cottage o un appartamento, qualsiasi locale residenziale e non residenziale, quindi lo stabilizzatore non è un lusso, ma un'esigenza che non deve essere costruita, ma acquistata.

[#2 Alexander]

GregoryQuesto non è uno stabilizzatore, ma solo un dispositivo a corrente residua. È molto più economico degli stabilizzatori "economici". La maggior parte delle persone a casa ha pochissimi apparecchi per i quali un arresto improvviso è pericoloso. E per quest'ultimo vale la pena utilizzare un UPS, indipendentemente dalla presenza o assenza di un interruttore differenziale e di uno stabilizzatore.

[#3 Ruslan]

Per acquisire - Non sono d'accordo. Ora sto finendo ... Abbiamo fallimenti fino a 110, chiamalo acquistato, che non spegnerà il carico? Chiamalo acquistato che ad una tensione di 160 V ha una potenza di 5 kW e costa fino a 10 tr?

Inoltre, per essere affidabile ed economico. E per essere precisi.

[#4]

meglio montare su un tiristore e non su un relè - maggiore velocità

[#5]

In primo luogo, non si tratta di stabilizzatori, ma solo di un taglio di tensione. Questo dispositivo non stabilizza la tensione nella rete, ma monitora semplicemente il suo valore e quando supera i limiti di tolleranza, disconnette semplicemente il carico. Penso che sia lo schema che la descrizione del principio di lavoro siano dati in modo "per lo sviluppo generale" e non per ripetere lo schema. Inoltre, la costruzione descritta non è priva di svantaggi. Prima di tutto, incluso il dispositivo con il pulsante Start, sarebbe bello conoscere il livello di tensione nella rete al momento, e non è molto conveniente controllare questa tensione con un tester. E quindi, non conoscendo il livello di tensione reale nella rete e premendo il pulsante "Start", con i contatti di questo pulsante forniamo immediatamente una tensione pericolosamente alta al carico e se manteniamo premuto questo pulsante per un po 'di tempo, abbiamo la possibilità di masterizzare con successo il dispositivo protetto . Inoltre, anche con un normale livello di tensione nella rete, al primo momento, fino a quando l'automatismo funziona e entrambi i relè si accendono, la corrente di carico passerà attraverso i contatti piuttosto deboli del pulsante "Start" e se la corrente di carico è abbastanza grande, il pulsante non durerà a lungo . Bene, e in secondo luogo, la cosa più importante. L'industria ha già risposto alle richieste del mercato e oggi ci sono un numero enorme di diversi modelli di interruzione in vendita, come quelli che sono collegati e hanno le proprie prese di corrente per collegare il carico o che sono montati su una guida DIN. Ma la caratteristica comune di tutti i cutoff è che sono tutti realizzati su un microcontrollore, hanno un'indicazione della tensione nella rete e degli elementi di programmazione. E un'altra cosa: tutti questi tagli sono piuttosto economici rispetto agli stabilizzatori di tensione. Anche se, personalmente, non sono un sostenitore dell'uso diffuso dei tagli. Nella mia pratica, molti clienti prima volevano "mettere" sull'intero cottage a due piani e poi, quando la signora ha iniziato a sbattere le palpebre, come un albero di Natale, si sono rimosse e le hanno gettate via. Penso che oggi, anche nelle aree rurali con tutti i "fascini" dell'alimentazione elettrica, sia logico acquistare dispositivi elettronici di consumo, che, secondo gli annunci dei produttori, sono in grado di funzionare in condizioni di grandi fluttuazioni della tensione di rete: da 100 a 400 Volt. Ed è abbastanza reale.

[#6]

Ecco perché reinventare la ruota. Vi è una vasta gamma di dispositivi che l'industria produce. Un dispositivo che disconnette il carico se la tensione di alimentazione supera il valore impostato è più economico delle parti di questo circuito. Ecco un esempio, di recente ho acquistato un RN-111M per 1.400 giri, quindi c'è un'impostazione di soglia inferiore, un'impostazione di soglia superiore, un timer e un voltmetro digitale. E si alza su una ringhiera. Vantaggi solidi.

[#7 MaksimovM]

Ruslan, Penso che sia uno spreco di denaro acquistare un regolatore di tensione ad alta potenza, ad esempio 5 kW, come hai indicato. Acquistando un tale stabilizzatore, stai realizzando un profitto per il venditore di tali apparecchiature, lanciando soldi decenti per questo dispositivo, tutto qui. Vuoi mettere uno stabilizzatore in tutto l'appartamento? Perché stabilizzare la tensione per uno scaldabagno elettrico, un riscaldatore elettrico, un forno, un forno? È più consigliabile installare uno stabilizzatore su quella parte del cablaggio che fornisce elettrodomestici sensibili alle sovratensioni. Se sei guidato da questo principio di scegliere la potenza dello stabilizzatore, si scopre che invece dello stabilizzatore, sono necessari 5 kW per solo 1-2 kW, che è molto più economico. Dopotutto, infatti, la parte schiacciante del carico nell'appartamento sono quegli apparecchi elettrici che non sono sensibili o, almeno, meno sensibili agli sbalzi di corrente.

Ritengo anche più opportuno utilizzare relè di tensione di progettazione modulare per la protezione di cablaggi elettrici, che presentano molti vantaggi: sono abbastanza affidabili, sono caratterizzati da un'alta velocità e precisione delle impostazioni operative, hanno un gruppo di contatti aggiuntivo, con il quale il relè può essere utilizzato per implementare vari circuiti automatizzati. I relè di tensione modulari sono piuttosto compatti: ci sono relè che occupano una posizione su una guida DIN (la dimensione di un interruttore monofase).

[#8]

Tutto è stato a lungo inventato, dispositivi di protezione (relè di tensione digitali) ASP. Da economico a costoso, per tutte le occasioni.