Com protegir-se de les fluctuacions de tensió

Descripció d’un dispositiu senzill que desconnecta la càrrega si la tensió de xarxa supera els límits acceptables.

La tolerància a la tensió de la xarxa per alimentar equips electrònics domèstics i només elèctrics és superior o menys del 10%. Però, en les condicions del sistema d’abastiment d’energia domèstica, aquest requisit sovint no es respecta.

El voltatge pot ser significativament massa alt o molt inferior al normal, cosa que pot provocar una fallada de l'equip. Per evitar que això passi, l’article descriu un dispositiu senzill que desconnectarà la càrrega a temps abans que tingui temps de cremar-se.

A la figura 1 es mostra un esquema d’un dispositiu de protecció força simple.

Principi d’acció. Descripció del circuit

Desconnectar la càrrega de la xarxa es produeix quan la tensió supera els 242 V o baixa dels 170 V. Un potent relé a la sortida del dispositiu permet canviar corrents de fins a deu amperis, cosa que permet connectar una càrrega amb una capacitat de fins a dos quilowatts.

En l'estat inicial, els contactes del relé es troben en la posició indicada al diagrama. El contacte de commutació K1.3 connecta el LED HL1 a la xarxa, cosa que indica que la càrrega està desactivada i que a la xarxa hi ha tensió. La càrrega es connecta a la xarxa prement breument el botó SB1 "Inici".

Figura 1. Protecció contra fluctuacions de tensió

La tensió de xarxa a través del condensador C1 i la resistència R10 es subministra als díodes rectificadors VD9, VD10 i carrega el condensador C3. La tensió d’aquest condensador s’estabilitza mitjançant un díode Zener VD11. Des d’aquest rectificador s’ofereix un relé de poca potència K2, que controla el funcionament d’un potent relé K1, que canvia la pròpia càrrega.

Mitjançant el díode VD2, la tensió de subministrament es subministra a la unitat de commutació del relé K2. Si la tensió a la xarxa supera els 170 V, s’obrirà el díode Zener VD7, que permetrà carregar el condensador C2 a una tensió suficient per obrir el transistor VT1, que encendrà el relé K2 de baixa potència. (Un díode VD8 està connectat en paral·lel a la bobina del relé K2. El seu propòsit és protegir el transistor de la EMF d'autoinducció que es produeix quan el relé K2 està apagat.)

Aquest relé amb el seu contacte K2.1 activarà el potent relé K1, i amb els seus contactes K1.1 ... K1.4 subministrarà la tensió de xarxa a la càrrega. El botó "Inici" ja es pot alliberar, el dispositiu ha entrat al mode operatiu. Al mateix temps, el LED HL2 s’il·lumina, senyalitzant el funcionament normal del dispositiu. El LED HL1 s’apagarà i el dispositiu ha passat al mode de funcionament.

Protecció de baix voltatge

Si la tensió de xarxa és inferior a 170 V, el díode Zener VD7 es tancarà i la càrrega del condensador C2 s’aturarà. Això provocarà que el condensador C2 es descarregui a través de la resistència R8 i l'emissor de la base de transició del transistor VT1. El transistor es tancarà i relé intermedi K2 es desconnectarà i el contacte K2.1 apagarà el potent relé K1: la càrrega es desactivarà.

Protecció contra sobretensió

El conjunt de protecció contra sobretensions es munta al tiristor VS1. Funciona de la manera següent.

La tensió de xarxa, o més aviat la seva mitja ona positiva, es subministra a través del díode VD2 als díodes Zener VD3 ... VD6 connectats en sèrie i a través de les resistències R2 i R3 connectades en sèrie. Si la tensió de xarxa ascendeix per sobre dels 242 V, els díodes zener s’obren i apareix una caiguda de tensió a la resistència R3, el valor de la qual serà suficient per obrir el tiristor VS1.

Un tiristor obert mitjançant una resistència R5 "posarà" la tensió a través del condensador C3. (Com que el rectificador que subministra aquest condensador està muntat segons el circuit amb un condensador d’acabament, no té por ni tan sols els curtcircuits.El resistor R4 només es necessita perquè el tiristor VS1 no es cremi per la descàrrega del condensador C3.) Aquesta tensió no serà suficient per mantenir el relé K2, sinó que s’apagarà i el relé K1 s’apagarà amb ell i la càrrega es desconnectarà. El propi dispositiu també es desactivarà, tret de les cadenes R1, VD1, HL1.

La reactivació de la càrrega només es pot fer prement el botó "Inici". En aquest cas, no s’ha d’afanyar, sinó esperar una mica, perquè de vegades, quan es restableix l’energia, es produeixen gotes força grans, fins i tot es poden dir sobretensions, tensions.

Unes quantes paraules sobre els detalls

Gairebé totes les parts del dispositiu es munten en una placa de circuit imprès feta de fibra de vidre amb un gruix d’1,5 ... 2 mm. La topologia del tauler és tan senzilla que només es pot tallar amb un ganivet afilat. Gairebé tots els detalls es troben al tauler. La pissarra amb les peces que hi ha ubicades es mostra a la figura 2.

Figura 2. Disseny de la placa de circuit del dispositiu de protecció contra sobretensions

El conjunt del dispositiu s'ha de col·locar en un habitatge fabricat amb material aïllant. Aquelles peces que no cabien a la placa s’instal·len dins de la caixa mitjançant el mètode de muntatge en superfície. Si el relé potent tindrà dimensions significatives, també s’hauria de situar fora del tauler.

Com a relleu potent K1, és possible utilitzar relés de tipus MKU-48, RPU-2 o similar amb una bobina per a una tensió alterna de 220 V. Com a relé K2, podeu utilitzar relés RES-6, RES-22 o un altre tipus amb una tensió de resposta d’uns 50 V i corrent de bobina no superior a 15 mA. Aquest relé només pot tenir un contacte.

En instal·lar el dispositiu, podeu aplicar els tipus de peces següents: resistències fixes tipus MLT, resistència de retallada tipus SP3-3 o SP3-19. Condensador C1 del tipus K73-17 per a tensió de funcionament no inferior al indicat al diagrama, condensadors d'òxid del tipus K50-35 o importats. Com a díodes VD1, VD2, VD8 ... VD10, són adequats tots els diodes de baixa potència amb tensió inversa d'almenys 400 V, així com els tipus importats 1N4007.

El transistor VT1 es pot substituir per KT817G, KT603A, B o KT630D.

L’augment de la tensió de la xarxa en què es realitza l’apagada està determinada per la tensió d’estabilització dels díodes Zener VD3 ... VD6, que, en lloc dels indicats al diagrama, és possible utilitzar els díodes Zener KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

Amb la seva ajuda, es fa un ajust aproximat del llindar d’aturada i es realitza una de més suau seleccionant una resistència R3. És més fàcil configurar una resistència variable amb una resistència d’uns 10 quilograms en lloc d’ella, i al final del muntatge, substituir-la per una constant, igual a la resistència de la part d’entrada de la resistència variable.

El llindar inferior (mínim de tensió) es defineix mitjançant la resistència de tallador R7.

La configuració d’un dispositiu es realitza amb més facilitat mitjançant LATR. Primer establiu el llindar superior. Per fer-ho, connecteu el dispositiu al LATR i augmenteu progressivament la tensió, per descomptat, controlant-lo amb un voltímetre. Seleccionant els díodes Zener VD3 ... VD6 i la resistència R3, el dispositiu s'ha d'apagar a una tensió de 242 V. El dispositiu, el consumidor, per descomptat, no s'ha de connectar. Per evitar que el dispositiu s’activi al llindar inferior, configureu el motor de la resistència d’afinació R7 a la posició superior segons l’esquema.

Després d’establir el llindar superior, haureu d’utilitzar la resistència R7 per apagar el dispositiu quan la tensió es redueix a 170 V.

Si es requereix l’apagada forçada del dispositiu, es pot configurar un botó amb un contacte obert en sèrie amb el contacte del relé K2.1.

Notes de seguretat

El disseny no té aïllament galvànic amb la xarxa de subministrament, per tant, en configurar-lo, cal tenir molta cura i tenir cura, seguir totes les normes de seguretat quan es treballa en instal·lacions elèctriques. El millor és utilitzar un transformador de seguretat per a la seva posada en marxa: s'hauria de connectar LATR després d'ell.Aleshores, la configuració es pot fer sense por.

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 Gregori]

Hola Disculpeu la pregunta més immoderada. Per què reinventar la roda? Ara el problema de la tensió de xarxa de baixa qualitat és força agut, per tant, la nostra i no la nostra indústria produeix una gran varietat de reguladors de tensió que van des dels més barats fins als més cars. La majoria d’ells es basen en el principi que heu descrit. També es pot esmentar la possibilitat d’utilitzar estabilitzadors de xarxa i tronc. Els estabilitzadors de tensió de tronc ofereixen una solució integral d’alimentació elèctrica d’alta qualitat i eficiència per a una casa d’estiu, casa, casa rural o apartament, qualsevol local residencial i no residencial, de manera que l’estabilitzador no és un luxe, sinó una necessitat que no s’ha de construir, sinó comprar.

[#2 Alexandre]

GregoriAquest no és un estabilitzador, sinó només un dispositiu de corrent residual. És molt més barat que els estabilitzadors "barats". La majoria de les persones a casa tenen molt pocs aparells per als quals es pot perillar un apagat sobtat. I per a aquest últim, val la pena utilitzar un SAI, independentment de la presència o absència d’un RCD i d’un estabilitzador.

[#3 Ruslan]

A punt d’adquirir - no estic d’acord. Ara ho estic acabant ... Tenim fallades de fins a 110, truqueu-lo per comprar, que no apagarà la càrrega? Truqueu que va comprar que a una tensió de 160 V té una potència de 5 kW i costa fins a 10 tr?

A més, per ser fiable i econòmic. I per ser exactes.

[#4]

millor muntar en un tiristor i no en un relé: velocitat superior

[#5]

En primer lloc, no es tracta d’estabilitzadors, sinó només d’un tall de tensió. Aquest dispositiu no estabilitza la tensió a la xarxa, sinó que simplement supervisa el seu valor i quan supera els límits de tolerància, simplement es desconnecta de la càrrega. Crec que tant l'esquema com la descripció del principi de treball es donen de manera "per a un desenvolupament general", i en absolut de repetir l'esquema. A més, la construcció descrita no està lliure de desavantatges. Primer de tot, inclòs el dispositiu amb el botó d’inici, estaria bé conèixer el nivell de tensió a la xarxa actualment, i no és gaire convenient controlar aquesta tensió amb un provador. I després, sense conèixer el nivell real de tensió a la xarxa i prémer el botó "Iniciar", amb els contactes d'aquest botó subministrem immediatament una tensió perillosament alta a la càrrega i, si mantenim aquest botó premut durant algun temps, tenim la possibilitat de gravar amb èxit el dispositiu protegit. . A més, fins i tot amb un nivell de tensió normal a la xarxa, en el primer moment, fins que els automàtics funcionin i els dos relés s’encenen, el corrent de càrrega passarà pels contactes força febles del botó "Inici", i si el corrent de càrrega és força gran, el botó no durarà gaire. . Bé, i en segon lloc, el més important. La indústria ja ha respost a les demandes del mercat i avui en dia hi ha un gran nombre de diferents models de tall a la venda, com ara els que es connecten i disposen de preses d’alimentació pròpies per connectar la càrrega, o que es munten en un rail DIN. Però la característica comuna de tots els talls de tall és que es realitzen en un microcontrolador, tenen una indicació del voltatge a la xarxa i elements de programació. I una cosa més: totes aquestes puntes són bastant barates en comparació amb els estabilitzadors de tensió. Tot i que, personalment, no sóc partidari de l’ús generalitzat de les retallades. A la meva pràctica, molts clients primer van voler posar tota la cabana de dos pisos a les puntes, i després, quan la dama va començar a parpellejar, com un arbre de Nadal, ells mateixos els van treure i els van llençar. Crec que avui en dia, fins i tot a les zones rurals amb tots els "encants" de la font elèctrica, té sentit comprar dispositius electrònics de consum, que, segons els anuncis dels fabricants, poden treballar en condicions de grans fluctuacions en la tensió de la xarxa: de 100 a 400 volts. I és força real.

[#6]

Per això reinventem la roda. Hi ha una àmplia gamma de dispositius que la indústria produeix. Un dispositiu que desconnecta la càrrega si la tensió d'alimentació supera el valor establert és més barat que les parts d'aquest circuit. Aquí teniu un exemple, recentment he comprat un RN-111M per 1.400 r, de manera que hi ha una configuració de llindar inferior, una configuració de llindar superior, un temporitzador i un voltímetre digital. I s’aixeca en un trenet. Pluses sòlides.

[#7 MaksimovM]

Ruslan, Crec que és una pèrdua de diners comprar un regulador de tensió d'alta potència, per exemple, 5 kW, tal com vau indicar. Si compres un estabilitzador, obtindràs beneficis per al venedor d'aquests equips, llançant diners decents per a aquest dispositiu, això és tot. Tens sentit posar un estabilitzador a tot l'apartament? Per què estabilitzar la tensió per a un escalfador d’aigua elèctric, escalfador elèctric, forn, forn? És més aconsellable instal·lar un estabilitzador a la part del cablejat que subministra electrodomèstics sensibles a les tensions. Si us deixeu guiar per aquest principi d’elecció de la potència de l’estabilitzador, resulta que en lloc del estabilitzador només calen 1-2 kW per només 1-2 kW, que és molt més barat. De fet, de fet, la part aclaparadora de la càrrega a l’apartament són aquells aparells elèctrics que no són sensibles o, si més no, menys sensibles a les sobretensions.

També considero més convenient utilitzar relés de tensió de disseny modular per a la protecció del cablejat elèctric, que tenen molts avantatges: són prou fiables, es caracteritzen per una alta velocitat i precisió dels paràmetres de funcionament, tenen un grup de contacte addicional, amb el qual es pot utilitzar el relé per implementar diversos circuits automatitzats. Els relés de tensió modulars són força compactes: hi ha relés que ocupen una posició en un carril DIN (la mida d’un interruptor monofàsic).

[#8]

Ja fa temps que s’inventa tot, els dispositius de protecció (relés de tensió digital) ASP. De barat a car, per a totes les ocasions.