Hvordan beskytte mot spenningssvingninger

Beskrivelse av en enkel enhet som kobler fra lasten hvis nettspenningen går over akseptable grenser.

Toleransen for nettspenningen for å drive husholdningselektronisk og bare elektrisk utstyr er pluss eller minus 10%. Men i forholdene til det innenlandske energiforsyningssystemet blir dette kravet ofte ikke oppfylt.

Spenningen kan være betydelig for høy eller mye lavere enn normalt, noe som kan føre til utstyrssvikt. For å forhindre at dette skjer, beskriver artikkelen en enkel enhet som vil koble fra lasten i tide før den har tid til å brenne ut.

Et diagram av en ganske enkel beskyttelsesanordning er vist i figur 1.

Handlingsprinsipp. Kretsbeskrivelse

Koble fra lasten fra nettverket oppstår når spenningen overstiger 242 V eller blir lavere enn 170 V. Et kraftig relé på enhetens utgang gjør det mulig å bytte strøm opp til ti ampere, som lar deg koble en last med en kapasitet på opptil to kilowatt.

I starttilstand er relékontaktene i den posisjonen som er angitt i diagrammet. Bryterkontakt K1.3 kobler HL1 LED til nettverket, signaliserer at belastningen er av, og at det er spenning i nettverket. Lasten er koblet til nettverket ved å trykke kort på SB1 "Start" -knappen.

Figur 1. Beskyttelse mot spenningssvingninger

Nettspenning gjennom den slukkende kondensatoren Cl og motstanden R10 tilføres til likeretterdiodene VD9, VD10, og lader kondensatoren C3. Spenningen på denne kondensatoren er stabilisert av en Zener-diode VD11. Denne likeretteren leverer strøm til et laveffektrelé K2, som kontrollerer driften av et kraftig relé K1, som skifter lasten selv.

Gjennom dioden VD2 tilføres nettspenningen til koblingsenheten til reléet K2. Hvis spenningen i nettverket er mer enn 170 V, vil Zener-dioden VD7 åpne, noe som vil tillate kondensatoren C2 å lades til en spenning som er tilstrekkelig til å åpne transistoren VT1, som vil slå på laveffektreléet K2. (En VD8-diode er koblet parallelt med spolen til relé K2. Hensikten er å beskytte transistoren mot den selvinduksjon EMF som oppstår når relé K2 er slått av.)

Dette reléet med kontakten K2.1 vil slå på det kraftige reléet K1, og med kontaktene K1.1 ... K1.4 vil det levere nettspenningen til lasten. "Start" -knappen kan nå slippes, enheten har gått inn i driftsmodus. Samtidig lyser HL2 LED som signaliserer enhetens normale drift. HL1 LED slukkes, enheten har gått inn i driftsmodus.

Underspenningsbeskyttelse

Hvis nettspenningen blir mindre enn 170 V, lukkes Zener-dioden VD7, og ladingen av kondensatoren C2 vil stoppe. Dette vil føre til det faktum at kondensatoren C2 ledes ut gjennom motstanden R8 og overgangsbasisemitteren til transistoren VT1. Transistoren vil stenge og mellomrelé K2 vil slå seg av og kontakt K2.1 vil slå av det kraftige reléet K1 - lasten vil være uten strøm.

Overspenningsbeskyttelse

Overspenningsbeskyttelsesenheten er montert på tyristor VS1. Det fungerer som følger.

Netspenningen, eller rettere sagt den positive halvbølgen, går gjennom VD2-dioden til Zener-diodene VD3 ... VD6 koblet i serie, og gjennom dem til motstandene R2 og R3 som er koblet i serie. Hvis nettspenningen stiger over 242 V, åpnes zenerdioden og et spenningsfall vises på motstand R3, hvis verdi vil være tilstrekkelig til å åpne tyristoren VS1.

En åpen tyristor gjennom en motstand R5 vil "sette" spenningen over kondensatoren C3. (Siden likeretteren som forsyner denne kondensatoren er satt sammen i henhold til kretsen med en slukkekondensator, er den ikke redd for engang kortslutning.Motstand R4 er bare nødvendig slik at tyristor VS1 ikke blir brent av utladningen av kondensator C3.) Denne spenningen vil ikke være nok til å holde relé K2, den vil slå seg av og relé K1 slås av med den, og lasten vil bli koblet fra. Enheten vil også være uten strøm, bortsett fra kjedene R1, VD1, HL1.

Aktiver lasten igjen kan bare gjøres ved å trykke på "Start" -knappen. I dette tilfellet skal man ikke skynde seg, men vente en stund, for noen ganger, når kraften gjenopprettes, forekommer ganske store dråper, kan du til og med si bølger, spenninger.

Noen få ord om detaljene

Nesten alle delene av enheten er montert på et trykt kretskort laget av foliefiberglass med en tykkelse på 1,5 ... 2 mm. Topologien på tavlen er så enkel at du bare kan klippe den med en skarp kniv. Nesten alle detaljene ligger på tavlen. Brettet med delene som er plassert på det er vist i figur 2.

Figur 2. Design av kretskortet på overspenningsvernet

Hele enheten som helhet må plasseres i et hus laget av isolerende materiale. De delene som ikke passet på brettet, er installert inne i saken ved hjelp av overflatemontering. Hvis et kraftig stafett vil ha betydelige dimensjoner, bør det også plasseres utenfor brettet.

Som et kraftig relé K1 er det mulig å bruke reléer av typen MKU-48, RPU-2 eller lignende med en spole for en vekslingsspenning på 220 V. Som relé K2 kan du bruke reléer RES-6, RES-22 eller en annen type med en responsspenning på omtrent 50 V og spiralstrøm ikke mer enn 15 mA. Dette stafetten kan bare ha en kontakt.

Når du installerer enheten, kan du bruke følgende typer deler: faste motstander type MLT, beskjæring av motstandstype SP3-3 eller SP3-19. Kondensator C1 av typen K73-17 for driftsspenning ikke lavere enn angitt på diagrammet, oksidkondensatorer av type K50-35 eller importert. Som dioder VD1, VD2, VD8 ... VD10, er alle laveffektdioder med en revers spenning på minst 400 V samt importert type 1N4007 egnet.

Transistor VT1 kan erstattes av KT817G, KT603A, B eller KT630D.

Den økte spenningen til nettverket som avstengningen utføres ved, bestemmes av stabiliseringsspenningen til Zener-diodene VD3 ... VD6, som i stedet for de som er angitt på diagrammet, er det mulig å bruke Zener-dioder KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

Med deres hjelp blir det gjort en grov justering av avstengningsterskelen, og en jevnere gjennomføres ved å velge en motstand R3. Det er enklest å sette opp en variabel motstand med en motstand på rundt 10 kilogram i stedet for den, og på slutten av innstillingen må du erstatte den med en konstant, lik motstanden til inngangsdelen til den variable motstanden.

Den nedre terskel (minimumsspenning) stilles inn ved bruk av trimmermotstanden R7.

Det er enklest å sette opp en enhet ved å bruke LATR. Sett først den øvre terskelen. For å gjøre dette, koble enheten til LATR, og øk gradvis spenningen, selvfølgelig, kontroller den med et voltmeter. Ved å velge Zener-diodene VD3 ... VD6 og motstand R3, må enheten slås av med en spenning på 242 V. Enheten - forbrukeren, selvfølgelig, skal ikke være tilkoblet. For å forhindre at enheten utløses på den nedre terskelen, må du stille inn motoren for innstillingsmotstanden R7 til den øvre posisjonen i henhold til skjemaet.

Etter å ha satt den øvre terskelen, bør du bruke motstanden R7 for å slå av enheten når spenningen reduseres til 170 V.

Hvis muligheten for tvungen avstengning av enheten er nødvendig, kan en knapp med en åpen kontakt settes i serie med relékontakten K2.1.

Sikkerhetsmerknader

Utformingen har ikke galvanisk isolasjon med forsyningsnettet, derfor må man være ekstremt forsiktig og nøye, når man setter opp den, må man følge alle sikkerhetsregler når man arbeider i elektriske installasjoner. Det beste er å bruke en sikkerhetstransformator for idriftsettelse: LATR skal kobles til etter det.Da kan innstillingen gjøres uten frykt.

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 Gregory]

Hallo Beklager det umåtelige spørsmålet. Hvorfor oppfinne hjulet på nytt? Nå er problemet med lavkvalitetsnettspenning ganske akutt, derfor produserer vår og "ikke vår" industri et stort utvalg av spenningsregulatorer som spenner fra den billigste til ganske dyre. De fleste av dem er bygget på prinsippet du beskrev. Man kan også nevne muligheten for å bruke nettverks- og bagasjestabilisatorer. Stamspenningsstabilisatorer tilbyr en omfattende løsning av høy kvalitet og effektiv strømforsyning for et sommerhus, hus, hytte eller leilighet, ethvert bolig- og ikke-boligområde, så stabilisatoren er ikke en luksus, men et behov som ikke må konstrueres, men kjøpes.

[#2 Alexander]

GregoryDette er ikke en stabilisator, men bare en reststrømsenhet. Det er mye billigere enn "billige" stabilisatorer. De fleste hjemme har veldig få apparater som en plutselig avstengning er farlig for. Og for sistnevnte er det verdt å bruke en UPS, uavhengig av tilstedeværelse eller fravær av både en RCD og en stabilisator.

[#3 Ruslan]

Om å skaffe meg - Jeg er ikke enig. Nå er jeg ferdig med det ... Vi har feil på opptil 110, kaller det kjøpt, som ikke vil skru av lasten? Kall det kjøpt at den med en spenning på 160 V har en effekt på 5 kW og koster opptil 10 tr?

I tillegg for å være pålitelig og økonomisk. Og for å være nøyaktig.

[#4]

bedre å montere på en tyristor og ikke på et stafett - høyere hastighet

[#5]

For det første handler dette ikke om stabilisatorer, men bare om et spenningsavbrudd. Denne enheten stabiliserer ikke spenningen i nettverket, men overvåker ganske enkelt verdien og når den overskrider toleransegrensene, kobler den ganske enkelt fra lasten. Jeg tror at både ordningen og beskrivelsen av arbeidsprinsippet er gitt på en slik måte "for generell utvikling", og ikke i det hele tatt for å gjenta ordningen. Dessuten er den beskrevne konstruksjon ikke fri for ulemper. For det første, inkludert enheten med Start-knappen, ville det være fint å vite spenningsnivået i nettverket for øyeblikket, og det er ikke veldig praktisk å kontrollere denne spenningen med en tester. Og da vi ikke kjenner til det virkelige spenningsnivået i nettverket og trykker på "Start" -knappen, med kontaktene til denne knappen leverer vi øyeblikkelig en farlig høy spenning til lasten, og hvis vi holder denne knappen inne i noen tid, har vi en sjanse til å brenne den beskyttede enheten . I tillegg, selv med et normalt spenningsnivå i nettverket, i det første øyeblikket, til automatikkene fungerer og begge reléene slås på, vil laststrømmen passere gjennom de ganske svake kontaktene til "Start" -knappen, og hvis laststrømmen er ganske stor, vil ikke knappen vare lenge . Vel, og for det andre, det viktigste. Bransjen har allerede svart på markedskrav, og i dag er det et stort antall forskjellige avskjæringsmodeller som er til salgs, for eksempel de som er koblet til og har egne stikkontakter for å koble belastningen, eller som er montert på en DIN-skinne. Men fellestrekket ved alle avskjæringer er at de alle er laget på en mikrokontroller, har en indikasjon på spenningen i nettverket og programmeringselementene. Og en ting til: alle disse avskjæringene er ganske billige sammenlignet med spenningsstabilisatorer. Selv om jeg personlig ikke er tilhenger av den utbredte bruken av avskjæringer. I min praksis var det mange kunder som først ønsket å sette hele den to etasjers hytta på avskjæringer, og deretter, når damen begynte å blinke, som et juletre, fjernet de seg selv og kastet dem bort. Jeg tror at det i dag, selv i landlige områder med alle "sjarmene" fra luftledningen, er det fornuftig å kjøpe forbrukerelektronikk, som ifølge produsentens kunngjøringer er i stand til å fungere under forhold med store svingninger i nettspenningen: fra 100 til 400 volt. Og det er ganske ekte.

[#6]

Det er virkelig grunnen til å finne opp hjulet på nytt. Det er et bredt spekter av enheter som industrien produserer. En enhet som kobler fra lasten hvis forsyningsspenningen går utover den innstilte verdien, er billigere enn delene til denne kretsen. Her er et eksempel, jeg har nylig kjøpt en RN-111M for 1400 r, så det er en nedre terskelinnstilling, en øvre terskelinnstilling, en tidtaker og et digitalt voltmeter. Og han reiser seg på en jernbane. Solide plusser.

[#7 MaksimovM]

Ruslan, Jeg tror det er bortkastet penger å kjøpe en høyspenningsregulator, for eksempel 5 kW, som du antydet. Ved å kjøpe en slik stabilisator, tjener du selgeren av slikt utstyr, og kaster anstendige penger for denne enheten, det er alt. Fornuftig å sette en stabilisator på hele leiligheten? Hvorfor stabilisere spenningen for en elektrisk varmtvannsbereder, elektrisk varmeovn, stekeovn, stekeovn? Det er mer lurt å installere en stabilisator på den delen av ledningene som forsyner husholdningsapparater som er følsomme for spenningsstøt. Hvis du blir styrt av dette prinsippet om å velge kraften til stabilisatoren, viser det seg at i stedet for stabilisatoren trengs det 5 kW for bare 1-2 kW, noe som er mye billigere. Faktisk er faktisk den overveldende delen av belastningen i leiligheten de elektriske apparater som ikke er følsomme eller i det minste mindre følsomme for strømstøt.

Jeg anser det også som mer hensiktsmessig å bruke spenningsreléer med modulær design for beskyttelse av elektriske ledninger, som har mange fordeler: de er pålitelige nok, er preget av høy hastighet og nøyaktighet i driftsinnstillinger, har en ekstra kontaktgruppe, som reléet kan brukes til å implementere forskjellige automatiserte kretsløp. Modulære spenningsreléer er ganske kompakte: det er reléer som inntar en posisjon på en DIN-skinne (størrelsen på en enfaset effektbryter).

[#8]

Alt har lenge blitt oppfunnet, beskyttelsesenheter (digitale spenningsreléer) ASP. Fra billig til dyrt, for alle anledninger.