|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Влаштування захисту електроспоживачів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Захист апаратури від аварійних режимів роботи мережі, блоки безперебійного живлення Питання захисту пристроїв живлення від неприпустимих відхилень напруги мережі живлення залишається актуальним. Пристрій, описаний в [1], простий, але не забезпечує подачу напруги живлення після зникнення аварійної ситуації в мережі. Пристрій, описаний у [2], позбавлений цього недоліку, проте реле, включене для керування симістором, вимагає трансформатора для живлення пристрою. Це ускладнює повторення конструкції в декількох примірниках, а застосований спосіб керування симістором не дозволяє підключати, наприклад, звуковідтворюючу апаратуру, оскільки можлива поява фону з частотою мережі. Пропоную пристрій, який виконаний без електромагнітних реле та моточних вузлів. Воно забезпечує відключення навантаження від мережі при перевищенні напруги живлення вище 220-240 В і при зменшенні напруги нижче встановленого 160-220 В. Пристрій розроблялося для захисту достатньо потужних споживачів (телевізор, холодильник, електроінструмент та ін), потужністю до 2 кВт. Схема пристрою показано на рис.1.
Живиться пристрій через ланцюг С1, С2, R1 від випрямляча VD1, VD2 і стабілізатора VD4, VD5. Ланцюги живлення схеми управління та керуючого електрода (УЕ) симістора VS1 розділені діодом VD6 зменшення впливу останнього на схему управління. Так як живиться пристрій через ланцюг, що гасить, то напруга на конденсаторі С3 при включенні в мережу наростає значно повільніше, ніж, наприклад, в джерелі живлення з трансформаторним входом. Ця обставина призводить до того, що в мікросхемі DD2 проявляється тиристорний ключовий режим із фіксацією стану [3, с.243, 244]. Для усунення цього ефекту мікросхема DD2 живиться через струмообмежувальний резистор R17. На елементах DD1.1, DD1.2 та DD1.3, DD1.4 зібрані тригери Шмітта (ТШ), на елементах DD2.3, DD2.4 – генератор імпульсів, на елементах DD2.1, DD2.2 одновібратор, що задає затримку на включення. Транзистори VT1 та VT2 вхідні підсилювачі. Каскад на VT1 та ТШ DD1.1, DD1.2 утворюють канал контролю мінімальної межі напруги, VT2 та ТШ DD1.3, DD1.4, VT3 - канал контролю максимальної межі напруги. Через діод VD3 і резистори R2-R5 негативні напівперіоди напруги подаються на входи каналів контролю напруги. Вони посилюються каскадами на VT1 та VT2. У каскаді на VT1 посилена напруга згладжується конденсатором С6. При нормальній мережній напрузі, величина якої знаходиться між нижніми і верхніми встановленими межами, напруга на колекторі VT1 вище порога спрацьовування ТШ DD1.1, DD1.2, тому на виводі 3 DD1.2 є високий рівень і не впливає на роботу одновібратора. На висновках 8,9 DD2.1 та на висновку 11 DD2.2 - високі рівні. Рівень лог."1" на вив.2 DD2.3 дозволяє роботу генератора DD2.3, DD2.4. Генератор виробляє короткі імпульси з частотою 10 кГц, які через підсилювач VT4 подаються на УЕ симистори VS1. При цьому через симистор струм протікає у навантаження. Застосування зовнішнього генератора для керування симістором дозволило зменшити рівень перешкод, що виникають при відкритті останнього. Залежно від величини напруги мережі на колекторі VT2 присутні позитивні напівхвилі (або відсутні). Якщо їхня амплітуда недостатня для спрацьовування ТШ DD1.3, DD1.4, на виведенні 4 DD1.4 буде рівень лог."0", транзистор VT3 закритий і не впливає на роботу одновібратора. При перевищенні мережевим напруженням встановленого порога рівень імпульсів на колекторі VT2 досягає порога спрацьовування ТШ DD1.3, DD1.4. З напівхвиль формуються позитивні імпульси, які через VT3 впливають одновібратор. Кожен імпульс перезапускає одновібратор. Під час відпрацювання одновібратором DD2.1, DD2.2 затримки на включення, яка залежить від ємності конденсатора С10, на висновку 11 DD2.2 є лог."0" і забороняє роботу генератора, імпульси на УЕ VS1 не надходять, і навантаження відключено від мережі. При коливаннях напруги в мережі близько максимальної межі амплітуда імпульсів на колекторі VT2 може бути нестабільна, отже на виході ТШ DD1.3, DD1.4 частота імпульсів також нестійка, можливі навіть одиночні імпульси. При цьому навантаження залишається відключеним від мережі, оскільки навіть одиночний імпульс, що з'явився протягом часу затримки на включення, що задається одновібратором, перезапускає одновібратор, і формується затримка знову. При зменшенні напруги мережі нижче рівня мінімальної межі рівень напруги на колекторі VT1 стає нижче порога спрацьовування ТШ DD1.1, DD1.2, і на виводі 3 DD1.2 з'являється рівень лог."0", який запускає одновібратор, генератор припиняє роботу, навантаження відключається від мережі. Оскільки на одновібратор діють не імпульси, а постійний рівень (лог. "0"), формування часу затримки починається після перевищення напругою мережі порога мінімальної межі. Тоді ТШ DD1.2, DD1.3 переключається в стан лог."1", і починається формування часу затримки на включення, після якого навантаження підключається до мережі. Конденсатор С6 дещо зменшує швидкість реагування пристрою на зменшення напруги, але зменшення напруги для навантаження є менш небезпечним, ніж його підвищення. При включенні пристрою в мережу навантаження підключається із затримкою, що задається одновібратором. Початковий запуск одновібратора забезпечується обома каналами контролю. При напрузі, близькому мінімальному, але перевищує його, запуск одновібратора забезпечується конденсаторами С6 і С8. При цьому на висновку 3 DD1.2 спочатку присутній рівень лог. "0" і затримує відлік паузи одновібратором. При досягненні напругою С6 і С8 порога спрацьовування ТШ DD1.1, DD1.2 останній переключається в стан лог."1", і починається формування часу затримки включення одновібратором. При більш високій напрузі конденсатор С6 заряджається швидко, так як VT2 працює вже в режимі насичення, тому застосований конденсатор С8 для утримання ТШ DD1.1, DD1.2 у нульовому стані до закінчення наростання напруги живлення (С3). При напрузі мережі, близькому до мінімального, час підключення навантаження до мережі дещо збільшується за рахунок повільнішої розрядки конденсатора С6. При більш високій напрузі мережі з'являються імпульси на колекторі VT2. У момент, коли напруга живлення пристрою (на С3) ще не досягла номінального, поріг перемикання ТШ нижче, ніж в режимі, що встановився, тому з імпульсів на колекторі VT2 формуються імпульси ТШ DD1.3 і DD1.4, і здійснюється запуск одновібратора паралельно з ТШ DD1.1, DD1.2. При наростанні напруги живлення, після включення пристрою в мережу, ще до початку роботи одновібратора, генератор DD2.3, DD2.4 може сформувати кілька імпульсів, їхня амплітуда нижче, ніж у режимі, але достатня для роботи імпульсного підсилювача VT4 і управління симістором. Для виключення впливу цих імпульсів при включенні поріг включення каскаду на VT4 підвищений внаслідок застосування стабілітрону VD9. Зазначені рішення дозволили виключити навіть короткочасну появу напруги на навантаженні при включенні до мережі до закінчення часу затримки на включення в діапазоні від мінімальної до максимальної встановлених меж напруги мережі. Гістерезис для обох каналів контролю становить 2-3 В. У каналі мінімальної межі при напрузі 160-170 В гістерезис збільшується до 4-5 Ст. Канал мінімальної межі необхідний в основному для установок, що містять електродвигун, оскільки електронні пристрої містять, якщо це необхідно для безаварійної роботи, вузли, що відключають пристрій або його частину при зниженні напруги мережі нижче встановленого, наприклад, модуль живлення телевізорів. В установках, що містять електродвигун, необхідно за допомогою ЛАТРа визначити мінімальну межу напруги, при якій забезпечується надійний запуск двигуна і не відбувається його зупинка при максимальному навантаженні на валу. Якщо такої можливості немає, мінімальна межа напруги встановлюють з паспортних даних на установку. Цей канал можна використовувати і з іншими пристроями. Якщо відключення при мінімальному напрузі не потрібно, елементи R2, R4, R7, R8, R11, C6, VT1 можна не встановлювати, а лівий за схемою висновок R13 з'єднати з точкою підключення емітера VT1. Оскільки симістор керується імпульсами з високою частотою, то до пристрою можна підключати установки з колекторним двигуном, наприклад, електродриль та ін. Параметри ланцюгів живлення пристрою розраховані так, що допускається подача на вхід пристрою напруги до 380 В. Тому заміна стабілітронів VD4, VD5 одним не бажана і вони повинні бути обов'язково в металевих корпусах. Робоча напруга конденсаторів С1, С2, С11 не менше 630 В. Мікросхему DD1 можна замінити К561 ЛА7. Конденсатори С8, С10 типу К53 чи аналогічні. Стабілітрон VD9 може бути з напругою стабілізації 6,8-8,2 В. Симистор VS1 з класом за напругою не нижче 6. Опір резистора R14 має бути в межах 510 кОм - 1 МОм. При цьому помітного впливу на поріг включення-вимкнення каналу максимальної межі не відбувається. Резистори R6, R7 типу СП-5. Каскад на VT4 забезпечує управління симістором, у якого опір між УЕ та виведенням 1 більше 40 Ом. При застосуванні симістора з меншим опором (що означає з великим струмом управління) необхідно зменшити опір резистора R24 до 150-160 Ом. Можливе застосування та інших симісторів, у яких опір виведення 1-УЕ понад 40 Ом. Але застосовуючи симістори з опором, близьким до 40 Ом, слід враховувати і температуру навколишнього середовища, при якій буде працювати пристрій, так як з пониженням температури струм управління зростає і можливо пізніше відкривання симістора (щодо початку напівперіоду), причому для різних напівхвиль напруги цей процес неоднаковий. Симистор встановлюють на радіатор із площею S=0,12Рн см2, де Рн – потужність навантаження, Вт. Це забезпечує температуру радіатора 69° при навколишній температурі 20-25° З. Варіант розведення друкованої плати показано на рис.2, розташування елементів на рис.3.
Налагодження пристрою зводиться до встановлення необхідних порогів вимкнення навантаження та часу затримки на увімкнення. Вихідний стан резистора R6 – мінімальний опір, R7 – максимальний. На час налагодження ємність конденсатора С10 вибирають у межах 10-22 мкФ, а замість навантаження включають лампу розжарювання. При налагодженні необхідно враховувати, що пристрій гальванічно пов'язаний із мережею. Для вибору порогу вимкнення в каналі мінімальної межі потрібно встановити за допомогою ЛАТРа на виході пристрою мінімальну (для навантаження) напругу і регулюванням R7 домогтися відключення навантаження від мережі. Обертати R7 потрібно повільно, так як через наявність ємностей С6 і С8 при швидкому обертанні R7 можна отримати завищений поріг спрацьовування. При регулюванні каналу максимальної межі встановлюють необхідну максимальну напругу на вході та регулюванням R6 домагаються відключення навантаження. Потім перевіряють роботу пристрою за зміни вхідної напруги. Якщо потрібно, коригують пороги відключення в каналах. При збільшенні опору резисторів R6 і R7 відключення навантаження відбувається при менших вхідних напругах. Змінюючи ємність С10 підбирають необхідний час затримки на включення. Орієнтовно час затримки (с) t=R18С10, де R18 - опір (Ом); С10 - ємність (Ф). При R18=270 кОм, С10=220 мкФ час затримки становить приблизно 1 хв. При використанні як навантаження колекторних двигунів перевіряють стійкість роботи пристрою в умовах перешкод, створюваних двигуном. Якщо відбувається відключення від перешкод (при нормальній напрузі в мережі), необхідно збільшити С7 на 200-1000 пФ (визначають досвідченим шляхом). Не слід надмірно збільшувати ємність конденсатора С7, так як це позначиться на часі відключення при різкому підвищенні напруги мережі. За відсутності ЛАТР на вхід пристрою можна подати напругу з регулятора (рис.4). У цьому випадку навантаження до розетки XS1 не підключають, а контроль налаштування ведуть вольтметром або осцилографом на виводі 11 DD2. Рівень "0" відповідає відключенню, а рівень "1" - підключенню навантаження до мережі. При використанні осцилографа контроль можна вести і наявність імпульсів управління на колекторі VT4. Методика налаштування не відрізняється від описаної вище.
У схемі на рис.4 трансформатор T1 будь-який на 220 з вторинною обмоткою на напругу UII=30+ΔUI, де UII - напруга вторинної обмотки T1; ΔUI - мінімальне падіння напруги на первинній обмотці T2 при R=0. Трансформатор T1 повинен мати кілька вторинних обмоток, тоді при регулюванні пристрою можна точніше встановити напругу, включаючи потрібну кількість обмоток, і при цьому буде потрібно резистор R з меншим діапазоном зміни опору. Трансформатор T2 може бути на 220, але краще мати мережеву обмотку з відведенням на 110-127 В. Напруга на вторинній обмотці 20-30 В. Резистор R – дротяний потужністю 25-50 Вт опором 20-50 Ом. Лампа VL1 потужністю 25-40 Вт. При великих потужностях лампи потрібна і велика потужність резистора R. R. Конкретні параметри елементів схеми уточнюють експериментально в залежності від наявних. Наявність трансформатора T4 забезпечує гальванічну розв'язку від мережі резистора R та безпеку при регулюванні. При підключеному навантаженні до пристрою та закритому симісторі навантаження залишається підключеним до мережі через ланцюг С11R21. Особливо це небажано при підключенні малопотужного трансформатора, оскільки індуктивність обмотки та ланцюг С11R21 утворюють послідовний контур. Це за певних умов (при мінімальному навантаженні трансформатора або при попаданні на вхід пристрою підвищеної напруги з мережі) може призвести до перевищення робочої напруги обмотки мережної трансформатора. Тому слід експериментально визначити можливість підключення до пристрою малопотужного навантаження. Для цього малопотужне навантаження включають мережу через конденсатор ємністю 0,1 мкФ і вимірюють напругу на ній. Примножують виміряне значення на 1,7. Якщо отримана напруга не є небезпечною, а знижена напруга (при живленні через конденсатор) не створює небажаних режимів навантаження, то таке навантаження можна підключати до пристрою. Якщо навантаження містить трансформатор живлення, його включають в мережу почергово через конденсатор ємністю 0,01; 0,05; 0,1 мкФ, щоб через резонанс напруга на обмотці трансформатора не перевищила максимально допустимого при напругі в мережі 220 В. Якщо цього не відбувається, далі визначають можливість пристрою для захисту, як описано вище. Описаний пристрій перевірявся при спільній роботі з холодильником, стаціонарним телевізором та звуковідтворювальним комплексом. ТБ має імпульсне джерело живлення (не має трансформатора чергового режиму) і випробовувався в звичайному та черговому режимах; в звуковостворюючому комплексі будь-який із джерел включався разом із підсилювачем. Жодних змін у роботі пристроїв, що захищаються, не виявлено. література:
Автор: А.М. Каракурчі
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Монітор Asus ROG Swift PG278Q з підтримкою технології Nvidia G-Sync ▪ Найшвидший графічний процесор для ноутбуків від Nvidia ▪ Виявлено найбільшу у світі бактерію ▪ Шия – слабке місце футболіста
▪ Розділ сайту Електронні довідники. Добірка статей ▪ стаття Лобачевський Микола. Біографія вченого ▪ стаття Де живуть терміти? Детальна відповідь ▪ стаття Лікар-дитячий хірург. Посадова інструкція ▪ стаття Монтаж настановних електродеталей. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page