Jak chránit před kolísáním napětí

Popis jednoduchého zařízení, které odpojí zátěž, pokud síťové napětí překročí přijatelné limity.

Tolerance síťového napětí pro napájení domácích elektronických a jen elektrických zařízení je plus nebo mínus 10%. V podmínkách domácího systému zásobování energií však tento požadavek často není splněn.

Napětí může být výrazně příliš vysoké nebo mnohem nižší, než je obvyklé, což může vést k selhání zařízení. Aby se tomu zabránilo, článek popisuje jednoduché zařízení, které odpojí zátěž včas, než bude mít čas dohořet.

Schéma poměrně jednoduchého ochranného zařízení je znázorněno na obrázku 1.

Princip činnosti. Popis obvodu

Odpojení zátěže ze sítě nastane, když napětí překročí 242 V nebo je-li nižší než 170 V. Výkonné relé na výstupu zařízení umožňuje spínání proudů až do deseti ampérů, což vám umožní připojit zátěž s kapacitou až dvou kilowattů.

V počátečním stavu jsou kontakty relé v poloze uvedené na obrázku. Spínací kontakt K1.3 spojuje LED HL1 se sítí, což signalizuje, že zátěž je vypnutá a že v síti je napětí. Zatížení je připojeno k síti krátkým stisknutím tlačítka SB1 „Start“.

Obrázek 1. Ochrana proti kolísání napětí

Síťové napětí přes zhášecí kondenzátor C1 a rezistor R10 je přiváděno do usměrňovacích diod VD9, VD10 a nabíjí kondenzátor C3. Napětí na tomto kondenzátoru je stabilizováno Zenerovou diodou VD11. Z tohoto usměrňovače je dodáváno nízkoenergetické relé K2, které řídí činnost výkonného relé K1, které spíná zátěž samotnou.

Prostřednictvím diody VD2 je napájecí napětí přiváděno do spínací jednotky relé K2. Pokud je napětí v síti více než 170 V, otevře se Zenerova dioda VD7, což umožní nabíjení kondenzátoru C2 na napětí dostatečné k otevření tranzistoru VT1, čímž se sepne nízkoenergetické relé K2. (Dioda VD8 je zapojena paralelně s cívkou relé K2. Jeho účelem je chránit tranzistor před samoindukčním EMF, ke kterému dochází při vypnutí relé K2.)

Toto relé se svým kontaktem K2.1 zapne výkonné relé K1 a se svými kontakty K1.1 ... K1.4 bude napájet síťové napětí zátěže. Tlačítko „Start“ může být nyní uvolněno, zařízení vstoupilo do provozního režimu. Současně se rozsvítí LED HL2, což signalizuje normální provoz zařízení. HL1 LED zhasne, zařízení vstoupilo do provozního režimu.

Podpěťová ochrana

Pokud síťové napětí klesne pod 170 V, Zenerova dioda VD7 se uzavře a nabíjení kondenzátoru C2 se zastaví. To povede ke skutečnosti, že kondenzátor C2 je vybíjen přes rezistor R8 a přechodovou základnu - emitor tranzistoru VT1. Tranzistor se uzavře a mezilehlé relé K2 se odpojí a kontakt K2.1 vypne výkonné relé K1 - zátěž bude odpojena od napájení.

Ochrana proti přepětí

Sestava přepěťové ochrany je namontována na tyristor VS1. Funguje to následovně.

Síťové napětí, nebo spíše jeho kladná půlvlna, je dodáváno prostřednictvím diody VD2 do Zenerových diod VD3 ... VD6 zapojených v sérii a prostřednictvím nich do rezistorů R2 a R3 zapojených do série. Pokud síťové napětí vzroste nad 242 V, zenerovy diody se otevřou a na rezistoru R3 se vytvoří úbytek napětí, jehož hodnota bude dostatečná pro otevření tyristorového VS1.

Otevřený tyristor prostřednictvím rezistoru R5 „přivede“ napětí na kondenzátor C3. (Protože usměrňovač dodávající tento kondenzátor je sestaven podle obvodu s zhášecím kondenzátorem, nebojí se ani zkratů.Rezistor R4 je potřebný pouze proto, aby tyristor VS1 nebyl spálen vybitím kondenzátoru C3.) Toto napětí nebude stačit k udržení relé K2, vypne se a relé K1 se vypne a zátěž bude odpojena. Samotné zařízení bude rovněž bez napětí, s výjimkou řetězců R1, VD1, HL1.

Znovu povolit zatížení lze provést pouze stisknutím tlačítka „Start“. V tomto případě by člověk neměl spěchat, ale chvíli počkat, protože někdy, když je energie obnovena, dojde k poměrně velkým poklesům, dá se dokonce říci přepětí, napětí.

Pár slov o detailech

Téměř všechny části zařízení jsou namontovány na desce s plošnými spoji vyrobené z laminátu ze skleněné fólie o tloušťce 1,5 ... 2 mm. Topologie desky je tak jednoduchá, že ji můžete jednoduše ostříhat ostrým nožem. Téměř všechny podrobnosti jsou umístěny na desce. Deska s částmi umístěnými na ní je znázorněna na obrázku 2.

Obrázek 2. Konstrukce desky plošných spojů přepěťové ochrany

Celé zařízení jako celek musí být umístěno v pouzdru z izolačního materiálu. Části, které se nevejdou na desku, se instalují uvnitř pouzdra způsobem povrchové montáže. Pokud bude mít silné relé významné rozměry, mělo by být umístěno mimo desku.

Jako výkonné relé K1 je možné použít relé typu MKU-48, RPU-2 nebo podobné s cívkou pro střídavé napětí 220 V. Jako relé K2 můžete použít relé RES-6, RES-22 nebo jiný typ s napětím odezvy asi 50 V a proud cívky ne více než 15 mA. Toto relé může mít pouze jeden kontakt.

Při instalaci zařízení můžete použít následující typy součástí: pevné rezistory typu MLT, trimovací rezistory typu SP3-3 nebo SP3-19. Kondenzátor C1 typu K73-17 pro provozní napětí ne nižší, než je uvedeno na obrázku, oxidové kondenzátory typu K50-35 nebo dovezené. Jako diody VD1, VD2, VD8 ... VD10 jsou vhodné jakékoli nízkonapěťové diody s reverzním napětím nejméně 400 V, stejně jako importovaný typ 1N4007.

Tranzistor VT1 lze nahradit KT817G, KT603A, B nebo KT630D.

Zvýšené napětí sítě, ve které se provádí vypnutí, je určeno stabilizačním napětím Zenerových diod VD3 ... VD6, které místo těch, které jsou uvedeny na diagramu, je možné použít Zenerovy diody KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

S jejich pomocí se provede hrubá úprava prahové hodnoty pro vypnutí a hladší se provede výběrem rezistoru R3. Nejjednodušší je namísto toho nastavit variabilní rezistor s odporem asi 10 kilogramů a na konci nastavení jej nahradit konstantou, která se rovná odporu vstupní části variabilního rezistoru.

Dolní mez (minimální napětí) se nastavuje pomocí trimrového rezistoru R7.

Nastavení zařízení se nejsnadněji provádí pomocí LATR. Nejprve nastavte horní práh. Chcete-li to provést, připojte zařízení k LATR a postupně zvyšujte napětí, samozřejmě, ovládejte jej voltmetrem. Výběrem Zenerových diod VD3 ... VD6 a rezistoru R3 musí být zařízení vypnuto při napětí 242 V. Zařízení - spotřebitel by samozřejmě neměl být připojen. Aby se zabránilo spouštění zařízení na spodním prahu, nastavte motor ladicího rezistoru R7 do horní polohy podle schématu.

Po nastavení horní prahové hodnoty byste měli použít rezistor R7 k vypnutí zařízení, když je napětí sníženo na 170 V.

Pokud je vyžadována možnost nuceného vypnutí zařízení, pak lze s reléovým kontaktem K2.1 nastavit sériově tlačítko s otevřeným kontaktem.

Bezpečnostní pokyny

Konstrukce nemá galvanické oddělení s napájecí sítí, proto při instalaci je nutné být velmi opatrní a opatrní, při práci v elektrických instalacích dodržovat všechna bezpečnostní pravidla. Pro uvedení do provozu je nejlepší použít bezpečnostní transformátor: LATR by měla být připojena až za ním.Poté lze nastavení provést beze strachu.

Boris Aladyshkin