|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Автомат захисту електричних пристроїв від перепадів напруги. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Захист апаратури від аварійних режимів роботи мережі, блоки безперебійного живлення Пропонований апарат відключає навантаження від мережі, якщо мережна напруга вийде із заданого діапазону. Автомат розроблявся як складова частина керування вібраційним насосом. Однак навантаженням пристрою може бути будь-який електричний пристрій. Аналогічні пристрої описані у літературі [1, 2, 3]. Цей автомат за всіма параметрами, крім кількості використовуваних деталей, не поступається вищевказаним, а переважно перевищує. Автомат має наступні можливості та особливості. Роздільна регулювання верхнього та нижнього порогів напруги (в межах 170-260 В). Гальванічна розв'язка частини схеми, що управляє, від мережі; це дозволяє застосувати описуваний пристрій контролю за мережею з напругою 380 В і вище. Індикація стану пристрою за допомогою світлодіода з керованим кольором свічення. Пристрій відключає навантаження після першого напівперіоду напруги мережі, що виходить із заданого діапазону. Регульована затримка перед включенням пристрою, причому час відраховується не з моменту відключення навантаження, а від останнього напівперіоду "забракованого" мережевого напруги (напруга контролюється і під час затримки). Автомат має відкриту архітектуру, тому його легко інтегрувати до інших пристроїв. До недоліків можна віднести нераціональне використання вентилів логічних мікросхем. Автомат працює спільно з насосом "Струмок" виробництва ВАТ "Електромашина" (м. Харків). При зниженні напруги нижче 205 В насос різко падає подача води, внаслідок чого він слабо охолоджується і може згоріти. При перевищенні напругою 235 В вібрації насоса приймають ненормальний характер і шум, що видається, збільшується приблизно в два рази. Схема автомата захисту показано на рис.1.
Вхідна частина гальванічно відокремлена від вимірювальної схеми за допомогою транзисторного оптрона VE1. Мережевий напруга обмежується резистором R1 і створює імпульси струму через світлодіод оптрона VE1. Діодний міст VD1 дозволяє пропускати через світлодіод оптрона кожну половину напруги в прямому напрямку. У точці А напруга має форму, наведену на рис.2 а. Резистор R3 обмежує струм через транзистор оптопари на допустимому рівні. Якщо напруга мережі в нормі, то на входах логічних елементів (ЛЕ) DD1.1 та DD1.2 – низькі логічні рівні і відповідно на виході DD1.3 – рівень лог. "0".
Розглянемо роботу каналу, реагує зниження напруги. Канал зібраний на елементах DA1.1, R6, VD2, R8, C1. Поки напруга мережі досить велика, напруга в точці А в кожному напівперіоді мережної напруги знижується нижче рівня напруги, встановленого на вході DA1.1, що інвертує, за допомогою підстроювального резистора R4. Обидва вентилі мікросхеми DA1 включені як компаратори напруги. Конденсатори частотної корекції не можна використовувати. У кожному напівперіоді на виході DA1.1 з'являються імпульси негативної напруги (див. рис.2,б), які через ланцюжок R6,VD2 розряджають конденсатор С1 до нуля. Потім, до появи наступного напівперіоді мережевого напруги нового імпульсу, конденсатор С1 заряджається через резистор R8. Номінал R8 обраний так, щоб за час напівперіоду напруги мережі, рівного 10 мс, напруга на С1 наближалося до порога перемикання тригера DD1.1, але не перевищувало його (див. рис.2,в). Резистор R6 обмежує вихідний струм операційного підсилювача. Діод VD2 перешкоджає заряду конденсатора вихідним струмом ОУ, коли його виході лог. "1". Отже, якщо мережна напруга не опускається нижче за рівень, що задається резистором R4, то на вході інвертора DD1.1 напруга відповідає рівню балка. "0", отже, на виході буде рівень балка. "1". Якщо напруга в мережі знизиться нижче за допустимий рівень, то сигнал у точці А не знизиться нижче заданої резистором R4 напруги, на виході ОУ DA1.1 не сформується негативний імпульс, в результаті конденсатор С1 зарядиться до напруги, достатньої для перемикання тригера DD1.1 (рис. .2, б, в). Причому це перемикання відбудеться до закінчення поточного "бракованого" напівперіоду напруги. Перший наступний "нормальний" напівперіод напруги поверне цей вузол до вихідного стану, так як через резистор опором 270 Ом конденсатор С1 розряджається практично миттєво в порівнянні з частотою мережі. Канал, що реагує на перевищення мережевою напругою, встановленого підстроювальним резистором R5 рівня, зібраний на елементах DA1.2, R7, VD3, C2, R9. Поки напруга в мережі не перевищує заданого рівня, сигнал у точці А не опускається нижче рівня, заданого резистором R5 на вході, що не інвертує ОУ DA1.2 (рис.2,а). Так як напруга на вході, що інвертує DA1.2 більше, ніж на неінвертуючому, то на виході буде лог. "0" (рис.2, е). Конденсатор С2 повністю заряджений. На вході інвертора DD1.2 – лог. "0", а на виході - лог. "1". Для цього каналу стояло завдання, щоб у період часу, коли мережна напруга вище за норму, отримати постійний сигнал, який необхідний для нормальної роботи світлодіода індикації. Як тільки напруга мережі перевищить заданий рівень, на виході компаратора DA1.2 сформується позитивний імпульс. Конденсатор С2 розрядиться через ланцюжок R7, VD3 (рис.2, д, е). На вході інвертора DD1.2 з'явиться балка. "1", а на його виході лог. "0", що відповідає збільшенню напруги мережі вище порога. До появи наступного позитивного імпульсу на виході компаратора DA1.2 С2 конденсатор буде заряджатися через резистор R9. Номінал резистора R9 обраний так, щоб напруга на вході тригера DD1.2 не знизилася нижче рівня відповідного балка. "1", протягом 10 мс, тобто. до чергового напівперіоду мережі (рис.2, д). Таким чином, якщо підряд кілька напівперіодів напруги перевищать заданий рівень, то на виході DD1.2 буде постійний рівень балка. "0". При включенні пристрою конденсатор С4 заряджається не миттєво. Завдяки цьому на виході DD6.3 формується позитивний імпульс, що встановлює тригер DD4.1 та лічильник DD7 у вихідний нульовий стан. Генератор, зібраний на ЛЕ DD6.2, DD6.4 починає працювати відразу після включення пристрою в мережу і працює постійно. Поки мережна напруга в нормі, тригер DD4.1 залишається в нульовому стані. На обох входах DD5.1 балка. "0", на його виході також балка. "0". У результаті вході R лічильника DD7 зберігається рівень лог."1", і лічильник не реагує на імпульсну послідовність на вході З. Рівень лог. "1" з виходу DD1.4 надходить на базу транзистора VT3, і навантаження подається мережна напруга. Логіка роботи автомата наведена у таблиці станів елементів DD5.1, DD6.1 (див. табл.1). Таблиця 1
З появою на виході одного з елементів DD1.1, DD1.2 лог. "0", на виході DD1.3 з'явиться балка. "1" (рис.2, г), яка перекине тригер DD4.1 в одиничний стан. У цьому транзистор VT3 закриється. До кінця поточного напівперіоду напруги в навантаженні ще буде струм, але в наступному напівперіоді симистор VS1 вже не відкриється. Тригер DD4.1 запам'ятовує стан автомата. Лічильник DD7 формує затримку до включення навантаження до мережі. Поки мережна напруга не ввійде до норми на обох входах DD5.1 будуть лог. "1", в результаті лічильник DD7, як і раніше, не буде вважати імпульси генератора. Коли напруга мережі повернеться до норми, на вході тригера S DD4.1 з'явиться лог. "0". Тепер на входах DD5.1 будуть різні логічні рівні і лічильник DD7 почне підраховувати імпульси генератора (див. таблицю). Якщо в цей час знову відбудеться стрибок напруги мережі, це викличе позитивний імпульс на вході R DD7, що повертає лічильник в нульовий стан. Елементи С3 R2 задають частоту генератора близько 1 Гц. Час затримки перед включенням навантаження можна регулювати, вибираючи один із виходів лічильника DD7. Якщо вибрано вихід Q5, то затримка становить 32 с. Інші виходи відповідно зменшують або збільшують це значення у кратне числу 2 рази. Після надходження на вхід DD7 32-го негативного перепаду напруги на його виході Q5 з'явиться високий логічний рівень. Через DD3.1 цей рівень потрапить на вхід R тригера DD4.1 та встановить його в нульовий стан. Після цього відкриється транзистор VT3, і навантаження надійде мережна напруга. За допомогою світловипромінюючого діода з керованим кольором світіння індикуються три стани автомата захисту. Коли автомат перебуває у стані затримки перед включенням, світлодіод має помаранчевий колір, оскільки світять обидва переходи. При цьому на всіх чотирьох входах ЛЕ DD2.1, DD2.2 є високий логічний рівень. Коли напруга мережі стає нижчою або вищою за допустимий рівень, на вході 8 DD2.1 або 12 DD2.2 відповідно з'являється рівень балка. "0", і один із кристалів перестає світитися. Причому якщо напруга нижче за норму, то гасне червоний світлодіод і ми маємо зелений колір свічення. Якщо напруга висока, то HL1 світить червоним. Коли напруга мережі в нормі та навантаження підключено до мережі, HL1 не світить, так як на входах 9 DD2.1, 13 DD2.2 рівень лог. "0". У пристрої застосований імпортний світлодіод діаметром 10 мм із лінзою молочного кольору. Переважна більшість імпортних світлодіодів діаметром лінзи 8 мм і більше мають максимальний постійний струм через один перехід 30 мА. У описуваному автоматі струми переходів обмежені лише на рівні 20 мА резисторами R11 і R12. Транзистори VT1, VT2 є підсилювачами вихідних струмів ЛЕ DD2.1, DD2.2. Комутація навантаження в мережі 220 здійснюється симістором VS1. Для гальванічної розв'язки від мережі використані тиристорні оптопари VE2, VE3. Коли навантаження підключено до мережі, на виході ЛЕ DD1.4 з'являється логічний рівень. Вихідний струм DD1.4 обмежується резистором R14 та посилюється транзистором VT3 до 27 мА. Коли через світлодіоди оптронів протікає достатній струм, фототиристори відкриваються на початку кожного напівперіоду напруги. На початку кожного напівперіоду зростаюча напруга мережі викликає струм через ланцюжок: контакт 8, діодний міст VD4, фототиристор оптопар VE2, VE3, діодний міст VD4, R18, керуючий перехід симистори VS1. Останнє викликає відкривання VS1, в результаті струм продовжує зростати у навантаженні та протікає через відкритий симістор VS1. У наступному напівперіоді мережі симістор VS1 відкривається імпульсом протилежної полярності, проте через фототиристори струм протікає, як і раніше, у прямому напрямку завдяки діодному мосту VD4. Резистори R16, R17 вирівнюють напруги на закритих фототиристорах. Це потрібно робити тому, що струми витоку різних оптронів можуть відрізнятися в кілька разів. Коли навантаження відключено від мережі, на закритих фототиристорах напруга перерозподіляється так, що на одному - напруга 250 В, а на іншому 89 В (при напругі мережі 240 В, що діє, амплітудне значення дорівнює 240х2 = 339 В), в той час як для даного типу оптрона гранична вихідна пряма напруга в закритому стані становить 200 В. Через це також доводиться застосовувати два оптрони. Номінал резисторів R16, R17 слід вибирати так, щоб струм через резистори був приблизно в 10 разів більше струму через закриті фототиристори (струм витоку АОУ103В становить 0,1 мА). Резистор R18 обмежує струм через VE2, VE3 та керуючий електрод симистора. Це необхідно тому, що симістор VS1 відкривається тільки при певному напрузі між анодом і катодом, при якому струм, що проходить через оптрони VE2, VE3 і керуючий перехід VS1 може зрости вище допустимого. Резистор R19 забезпечує гальванічну зв'язок між керуючим електродом і катодом симистора, що підвищує стійкість роботи симистора, коли він закритий (особливо при підвищеній температурі). При використанні симістора ТС106-10 потужність навантаження не повинна перевищувати 2,2 кВт. Інший варіант гальванічно розв'язаного комутатора навантаження в мережі 220 можна виконати на основі оптотиристорного модуля VS2 (див. рис.1 в РЕ10). Коли через світлодіоди модуля тече струм, кожен напівперіод напруги проходить через навантаження і той фототиристор, який виявляється підключеним в прямому напрямку. За співвідношенням ціна/якість обидва варіанти вузлів, що комутують, однакові, але якщо врахувати час на виготовлення, то другий варіант значно виграє. Модулі МТОТО80 випускають на струми 60 А і вище, тому потужності, що комутуються, можуть бути дуже великими. Розмір модуля 92х20х30 мм. При навантаженні до 1 кВт без радіатора модуль перегрівається лише на 5°С щодо температури довкілля. Останнім часом для комутації навантаження використовують імпульсне керування симістором. Це знижує енергоспоживання пристрою. Такі технічні рішення невиправдано ускладнюють схему, оскільки економія електроенергії становить менше 0,5 % при навантаженні 100 Вт (найгірший симістор споживає ланцюгом управління менше 0,5 Вт). Зі зростанням навантаження економія електроенергії знижується ще більше. Перед застосуванням описуваного автомата, а також аналогічних пристроїв з [1-3] рекомендую ознайомитися зі статтею [4]. Цей автомат захисту можна використовувати для контролю за мережею напругою 380 В і вище. Для цього слід вибрати модуль МТОТО80 на необхідну напругу та струм та підібрати опір резистора R1. Для живлення автомата захисту необхідне стабілізоване джерело напруги 9 при струмі до 100 мА. Можна застосувати джерело на основі мікросхемного стабілізатора КР142ЕН8А(Г) у стандартному його включенні [5]. Живлення підводиться до контактних майданчиків 10, 11 на друкованій платі. Деталі. В цьому автоматі застосовані постійні резистори загального призначення типу МЛТ, С2-23, С2-33. Підстроювальні резистори R4, R5 типу СП5-14, СП5-22. Конденсатори С1, С2 типу К73-17 на напругу 63 або більше, С3, С4 типу К10-17в або інші керамічні відповідного розміру. Мікросхеми можна застосовувати із серій К176, К561, КР1561. Транзистор КТ315 з буквеними індексами Б, Р, Е. Оптрон АОТ128 з будь-яким буквеним індексом. Діоди VD2, VD3 типів КД522, КД521 з будь-яким літерним індексом. Конструкція пристрою. Пристрій зібрано на друкованій платі із двостороннього склотекстоліту. На рис.3-5 показані відповідно розташування елементів на друкованій платі, провідники на верхній та нижній сторонах друкованої плати.
Розмір плати 85х85 мм, є 4 отвори діаметром 2,8 мм для кріплення плати. Силові елементи VS1 або VS2 встановлюють поза платою. До схеми підключають через контактні майданчики 1, 8, 9 (VS1) або 6, 7 (VS2). При виготовленні друкованої плати можна застосовувати односторонній склотекстоліт, при цьому з'єднання верхнього шару плати замінюють гнучким монтажним проводом, наприклад, МГТФ. Під час розробки друкованої плати кількість провідників на верхньому шарі мінімізувалося. Між елементами, що працюють під напругою мережі, та низьковольтними елементами на друкованій платі зроблений запобіжний зазор, що витримує напругу до 500 В. Налаштування. Для налаштування автомата захисту необхідні лабораторний автотрансформатор (ЛАТР) та вольтметр змінного струму. Перед налаштуванням двигуна змінного резистора R4 встановлюють у верхнє за схемою положення, а двигун резистора R5 в нижнє. Автомат разом із навантаженням підключають до виходу Латра. Як навантаження не обов'язково застосовувати потужний пристрій – це може бути лампа на 100 Вт. На виході ЛАТРа встановлюють напругу, що відповідає верхній межі напруги. Потім, обертаючи двигун резистора R5, домагаються того, щоб навантаження вимкнулося. Після цього, змінюючи напругу мережі ЛАТРом, перевіряють правильність регулювання. Нижню граничну напругу регулюють аналогічним чином. література:
Автор: О. О. Руденко
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Sony припиняє випуск MiniDisc ▪ Ультразвукове жестове керування гаджетами ▪ Комп'ютерні мишки зможуть визначати емоційний стрес ▪ Високошвидкісна камера 4,8 млн кадрів за секунду ▪ Новий процесор Intel Celeron D351
▪ розділ сайту Медицина. Добірка статей ▪ стаття Місяць. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Яких улюблених мультгероїв озвучувала сімейна пара? Детальна відповідь ▪ стаття Зізіфора чебрецева. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Заплановане підняття. Секрет фокусу
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