Hoe te beschermen tegen spanningsschommelingen

Beschrijving van een eenvoudig apparaat dat de belasting verbreekt als de netspanning de acceptabele limieten overschrijdt.

De tolerantie voor de netspanning voor het voeden van huishoudelijke elektronische en alleen elektrische apparatuur is plus of min 10%. Maar in de omstandigheden van het binnenlandse energievoorzieningssysteem wordt vaak niet aan deze eis voldaan.

De spanning kan aanzienlijk te hoog of veel lager zijn dan normaal, wat kan leiden tot storing van de apparatuur. Om te voorkomen dat dit gebeurt, beschrijft het artikel een eenvoudig apparaat dat de belasting op tijd ontkoppelt voordat het tijd heeft om op te branden.

Een diagram van een vrij eenvoudige beveiligingsinrichting is weergegeven in figuur 1.

Principe van actie. Circuitbeschrijving

Het loskoppelen van de belasting van het netwerk treedt op wanneer de spanning 242 V overschrijdt of lager wordt dan 170 V. Een krachtig relais aan de uitgang van het apparaat maakt het mogelijk om stromen tot tien ampère te schakelen, waarmee u een belasting met een capaciteit van maximaal twee kilowatt kunt aansluiten.

In de begintoestand bevinden de relaiscontacten zich in de positie die wordt aangegeven in het diagram. Schakelcontact K1.3 verbindt de HL1-LED met het netwerk, wat aangeeft dat de belasting is uitgeschakeld en dat er spanning in het netwerk is. De belasting wordt verbonden met het netwerk door kort op de SB1 "Start" knop te drukken.

Figuur 1. Bescherming tegen spanningsschommelingen

De netspanning door de bluscondensator C1 en de weerstand R10 wordt geleverd aan de gelijkrichtdioden VD9, VD10 en laadt de condensator C3 op. De spanning op deze condensator wordt gestabiliseerd door een Zener-diode VD11. Vanuit deze gelijkrichter wordt een relais K2 met laag vermogen geleverd, dat de werking regelt van een krachtig relais K1, dat de belasting zelf schakelt.

Via de diode VD2 wordt de netspanning geleverd aan de schakeleenheid van het relais K2. Als de spanning in het netwerk meer dan 170 V is, wordt de Zener-diode VD7 geopend, waardoor de condensator C2 kan worden opgeladen tot een spanning die voldoende is om de transistor VT1 te openen, waardoor het relais K2 met laag vermogen wordt ingeschakeld. (Een VD8-diode is parallel verbonden met de spoel van relais K2. Het doel is de transistor te beschermen tegen de zelfinductie-EMF die optreedt wanneer relais K2 wordt uitgeschakeld.)

Dit relais met zijn contact K2.1 schakelt het krachtige relais K1 in en met zijn contacten K1.1 ... K1.4 levert het de netspanning aan de belasting. De knop "Start" kan nu worden losgelaten, het apparaat is in de bedrijfsmodus gekomen. Tegelijkertijd licht de LED HL2 op, wat de normale werking van het apparaat aangeeft. HL1 LED gaat uit, het apparaat is in de bedrijfsmodus gekomen.

Onderspanningsbeveiliging

Als de netspanning lager wordt dan 170 V, sluit de Zener-diode VD7 en stopt het opladen van de condensator C2. Dit zal ertoe leiden dat de condensator C2 wordt ontladen via de weerstand R8 en de overgangsbasis - emitter van de transistor VT1. De transistor sluit en tussenrelais K2 wordt verbroken en contact K2.1 schakelt het krachtige relais K1 uit - de belasting wordt spanningsloos.

Overspanningsbeveiliging

De overspanningsbeveiligingsassemblage is gemonteerd op de thyristor VS1. Het werkt als volgt.

De netspanning, of liever de positieve halve golf, wordt via de VD2-diode geleverd aan de Zener-diodes VD3 ... VD6 in serie geschakeld, en via deze aan de weerstanden R2 en R3 in serie geschakeld. Als de netspanning boven 242 V stijgt, zullen de zenerdioden openen en een spanningsval worden gecreëerd op weerstand R3, waarvan de waarde voldoende zal zijn om de thyristor VS1 te openen.

Een open thyristor door een weerstand R5 zal de spanning over de condensator C3 "zetten". (Aangezien de gelijkrichter die deze condensator levert, is samengesteld volgens het circuit met een bluscondensator, is hij niet bang voor zelfs kortsluiting.Weerstand R4 is alleen nodig zodat de thyristor VS1 niet wordt verbrand door de ontlading van condensator C3.) Deze spanning is niet voldoende om relais K2 te houden, het wordt uitgeschakeld en relais K1 wordt hiermee uitgeschakeld en de belasting wordt verbroken. Het apparaat zelf zal ook spanningsloos zijn, behalve de kettingen R1, VD1, HL1.

Het opnieuw inschakelen van de lading kan alleen worden gedaan door op de knop "Start" te drukken. In dit geval moet men niet haasten, maar een tijdje wachten, omdat soms, wanneer de stroom wordt hersteld, vrij grote druppels optreden, u zelfs spanningspieken kunt zeggen.

Een paar woorden over de details

Bijna alle delen van het apparaat zijn gemonteerd op een printplaat van folie van glasvezel met een dikte van 1,5 ... 2 mm. De topologie van het bord is zo eenvoudig dat je het gewoon met een scherp mes kunt snijden. Bijna alle details bevinden zich op het bord. Het bord met de onderdelen erop is weergegeven in figuur 2.

Figuur 2. Ontwerp van de printplaat van de overspanningsbeveiliging

Het gehele apparaat als geheel moet in een behuizing van isolatiemateriaal worden geplaatst. De onderdelen die niet op het bord passen, worden in de behuizing geïnstalleerd door de methode van oppervlaktemontage. Als een krachtig relais significante afmetingen zal hebben, moet het ook buiten het bord worden geplaatst.

Als een krachtig relais K1 is het mogelijk om relais van het type MKU-48, RPU-2 of vergelijkbaar met een spoel te gebruiken voor een wisselspanning van 220 V. Als relais K2 kunt u relais RES-6, RES-22 of een ander type met een responsspanning van ongeveer 50 V gebruiken en spoelstroom niet meer dan 15 mA. Dit relais kan maar één contact hebben.

Bij het installeren van het apparaat kunt u de volgende soorten onderdelen toepassen: vaste weerstanden type MLT, trimweerstand type SP3-3 of SP3-19. Condensator C1 van het type K73-17 voor bedrijfsspanning niet lager dan aangegeven in het diagram, oxidecondensatoren van het type K50-35 of geïmporteerd. Als diodes VD1, VD2, VD8 ... VD10 zijn alle low-power diodes met een omgekeerde spanning van minstens 400 V, evenals geïmporteerd type 1N4007, geschikt.

Transistor VT1 kan worden vervangen door KT817G, KT603A, B of KT630D.

De verhoogde spanning van het netwerk waarop de uitschakeling wordt uitgevoerd, wordt bepaald door de stabilisatiespanning van de Zener-diodes VD3 ... VD6, waardoor het in plaats van die in het diagram wordt aangegeven mogelijk is om Zener-diodes KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A te gebruiken.

Met hun hulp wordt een ruwe aanpassing van de uitschakeldrempel gemaakt, en een soepelere wordt uitgevoerd door een weerstand R3 te selecteren. Het is het gemakkelijkst om een ​​variabele weerstand in te stellen met een weerstand van ongeveer 10 kilogram in plaats daarvan, en aan het einde van de instelling deze te vervangen door een constante, gelijk aan de weerstand van het ingangsdeel van de variabele weerstand.

De onderste drempel (minimale spanning) wordt ingesteld met behulp van de trimmerweerstand R7.

Het instellen van een apparaat gaat het gemakkelijkst met behulp van LATR. Stel eerst de bovenste drempel in. Om dit te doen, sluit u het apparaat aan op de LATR en verhoogt u geleidelijk de spanning, uiteraard met behulp van een voltmeter. Door de Zener-diodes VD3 ... VD6 en weerstand R3 te selecteren, moet het apparaat worden uitgeschakeld met een spanning van 242 V. Het apparaat - de consument mag natuurlijk niet worden aangesloten. Om te voorkomen dat het apparaat op de onderste drempelwaarde wordt geactiveerd, stelt u de motor van de afstemweerstand R7 in op de bovenste positie volgens het schema.

Na het instellen van de bovenste drempel, moet u de weerstand R7 gebruiken om het apparaat uit te schakelen wanneer de spanning wordt verlaagd tot 170 V.

Als de mogelijkheid van geforceerde uitschakeling van het apparaat vereist is, kan een knop met een open contact in serie met het relaiscontact K2.1 worden ingesteld.

Veiligheids opmerkingen

Het ontwerp heeft geen galvanische isolatie met het voedingsnetwerk, daarom moet u bij het opzetten uiterst voorzichtig en zorgvuldig zijn en alle veiligheidsregels volgen bij het werken in elektrische installaties. Voor de inbedrijfstelling kunt u het beste een veiligheidstransformator gebruiken: LATR moet erna worden aangesloten.Dan kan de instelling worden gedaan zonder enige angst.

Boris Aladyshkin