Protezione contro le sovratensioni semiautomatica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protezione delle apparecchiature dal funzionamento di emergenza della rete, gruppi di continuità

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La protezione delle apparecchiature radio domestiche dalle sovratensioni e dalle brusche deviazioni della tensione di rete dalla norma rimane un problema con conseguenze imprevedibili per molte aree del nostro Paese. L'autore dell'articolo analizza la situazione e condivide l'esperienza personale della soluzione pratica a questo problema. Il dispositivo proposto protegge le apparecchiature radio scollegandole rapidamente dalla rete quando la sua tensione cambia oltre i limiti consentiti. È rilevante, prima di tutto, in prossimità delle linee elettriche aeree, dove la probabilità di cortocircuiti dei cavi, ad esempio durante forti raffiche di vento, è elevata. È particolarmente pericoloso se uno dei fili di fase va in cortocircuito su "zero". In questo caso, la tensione nella rete aumenta a 380 V. Di solito in questi casi, i condensatori di ossido dell'alimentatore si rompono e l'elettrolita perde, il che ha un effetto dannoso sul funzionamento di un particolare dispositivo radio.

Anche ridurre la tensione di rete a 160 V è pericoloso, in particolare per gli alimentatori switching. In questi casi, funzionano con carichi di corrente prolungati attraverso il transistor di potenza, che possono causarne il guasto a causa del surriscaldamento. Una macchina semiautomatica, il cui schema è mostrato in Fig., mi aiuta a risolvere i problemi descritti. 1. Si differenzia da un dispositivo simile descritto nell'articolo di I. Nechaev "Dispositivo automatico per la protezione delle apparecchiature di rete dalle sovratensioni" (Radio, 1996, n. 10, pp. 48,49) solo in quanto quando " "sovratensioni " disconnette il carico dalla rete e riaccenderlo è possibile solo dopo aver premuto il pulsante di avvio SB1. Nella macchina precedentemente descritta, quando la tensione di rete “si spegne”, il carico viene alimentato in modo intermittente - e questa è una modalità operativa molto sfavorevole per qualsiasi apparecchiatura radio, in particolare PC e televisori.

Fig.1 (clicca per ingrandire)

La base del dispositivo semiautomatico proposto è un potente relè elettromagnetico K1. Per alimentare il suo avvolgimento con corrente continua, viene utilizzato un raddrizzatore MOCTVD1-VD4, collegato alla rete tramite condensatori di spegnimento C1 e C2. Accendere il dispositivo premendo brevemente il pulsante SB1. In questo caso il relè K1 viene attivato ed i suoi contatti di chiusura K 1.1 bloccano i contatti del pulsante di avvio. Il condensatore C1 fornisce la corrente di avviamento necessaria per il relè quando è acceso. Nella modalità operativa, il relè viene mantenuto dalla corrente che scorre attraverso il condensatore C2 fino a una tensione di rete di almeno 160 V. Quando si configura il dispositivo, la capacità del condensatore C2 (e talvolta del condensatore C1) deve essere selezionata individualmente per ciascun tipo di relè. Quando la tensione di rete aumenta a 240 V, i diodi zener VD7 e VD8 si aprono. Allo stesso tempo, il fotoaccoppiatore U1 viene attivato e il tiristore VS1 si apre, bloccando il circuito di alimentazione dell'avvolgimento del relè K1. Di conseguenza, il relè si attiva e i suoi contatti di apertura K1.1 scollegano il carico del dispositivo dall'alimentazione CA.

Il condensatore C3, il resistore di shunt R3 nel circuito di controllo del tiristore VS1, impedisce il funzionamento della protezione contro il rumore impulsivo. I resistori R1, R2 limitano i picchi di corrente attraverso i contatti del pulsante di avvio SB1, fungendo contemporaneamente da "fusibili" in caso di rottura del condensatore C1 o C2. Il diodo VD5 migliora le prestazioni del dispositivo, che sono determinate principalmente dal tipo di relè utilizzato ed è di una frazione di secondo. Il tempo di rilascio del relè RENZZ utilizzato nel dispositivo descritto non supera i 4 ms, il che è abbastanza per un funzionamento affidabile della protezione. Il resistore R5 limita la corrente che scorre attraverso il LED del fotoaccoppiatore U1. Selezionandolo (entro 8...25 kOhm), è possibile regolare la soglia di protezione per superamento della tensione di ingresso in valori piccoli (5...10 V).

Strutturalmente, il dispositivo semiautomatico è realizzato sotto forma di prolunga portatile. Sulla copertura murale anteriore si trova una presa di corrente X2, un interruttore a pulsante SB1 (KM2-1 o P2K senza fissaggio) e un indicatore VL1. Il relè elettromagnetico (RENZZ), il tiristore VS1 e tutte le altre parti sono montati su un circuito stampato costituito da materiale in lamina su un solo lato, alloggiato in una custodia di plastica. Il relè K1 può essere di qualsiasi tipo, per una tensione operativa di 12...60 V, e i suoi contatti sono progettati per una corrente di almeno 2...3 A con una tensione di rete di 220 V. In questo caso, il la tensione nominale del condensatore C4 deve essere corrispondente. Condensatori C1 e C2 - K73, MBM, MBGO per una tensione nominale di almeno 350 V (C2 è migliore a 400 V).

I diodi Zener VD7 e VD8 sono sostituibili con altri simili, la cui tensione di stabilizzazione totale può essere compresa tra 310 e 340 V con una corrente di 10...12 mA. Con una tensione di stabilizzazione totale inferiore di questi dispositivi (250...300 V), il resistore R5 dovrebbe avere una resistenza di 30...47 kOhm e una dissipazione di potenza maggiore. In questo caso sarà possibile aumentare l'instabilità della soglia di protezione. È consentito sostituire il fotoaccoppiatore del diodo AOD101A (U1) con un transistor della serie AOT110 o AOT127 collegando il resistore R4 all'emettitore del fototransistor, l'anodo del trinistor VS1 al terminale del suo collettore e installare un resistore con una resistenza di 1 MOhm tra base ed emettitore. In questo caso il tiristore può avere anche un'elevata corrente di comando, ad esempio nella serie KU201 o KU202.

La creazione del dispositivo si riduce principalmente alla selezione dei condensatori C2 e C1. Selezionando il primo, ottengono lo spegnimento del dispositivo quando la tensione di rete scende a 160 ... 170 V e il secondo: accensione affidabile con il pulsante di avvio SB1. È anche possibile selezionare il resistore R5 - per garantire un funzionamento affidabile del sistema di protezione a una tensione di rete superiore a 240 ... 250 V. Allo stesso tempo, non bisogna dimenticare le misure di sicurezza elettrica - dopotutto, tutti gli elementi di i dispositivi sono collegati galvanicamente alla rete elettrica ad alto rischio.

In conclusione, alcuni consigli pratici relativi ad eventuali modifiche al dispositivo di protezione stesso. Se sorgono difficoltà con la selezione dei diodi zener ad alta tensione VD7 e VD8, è possibile utilizzare un diodo zener KS533A con un transistor KT940A aggiuntivo, come mostrato in Fig. 2, a. Il resistore variabile R8 imposta la tensione di soglia del sistema di protezione. Tuttavia, la sua affidabilità diminuirà leggermente, poiché il transistor VT1 potrebbe "andare a rompersi" e il dispositivo non spegnerà il carico se viene superata la tensione CA in ingresso. I diodi Zener, di norma, si guastano a causa di un "cortocircuito" e ciò porta solo alla disconnessione del carico. Il dispositivo può essere semplificato se sostituiamo il tiristore VS1 e il fotoaccoppiatore U1 con un optotiristore di potenza adeguata, con una corrente di impulso in uscita di almeno 1 A, ad esempio la serie AOU160. Un dispositivo semiautomatico con un tale accoppiatore ottico deve bloccare in modo affidabile l'alimentazione all'avvolgimento del relè K1 scaricando rapidamente il condensatore C4.

Fig.2 (clicca per ingrandire)

Il fotoaccoppiatore più comune della serie AOU103 può sopportare una corrente impulsiva fino a 0,5 A, che potrebbe non essere sufficiente per un funzionamento affidabile del dispositivo. In generale, il fotoaccoppiatore può essere sostituito con un trasformatore di impulsi a bassa potenza. Adatto ad esempio è il trasformatore di adattamento dell'amplificatore 34 di una radio portatile a transistor o simile, i cui avvolgimenti contengono 150...300 spire di filo PEV-2 0,15...0,3. Un avvolgimento con un numero minore di spire è collegato al circuito di controllo del tiristore VS1 (Fig. 3,6) e un avvolgimento con un numero maggiore di spire è collegato al posto del diodo emettitore del fotoaccoppiatore U1. In questo caso, i resistori R3 e R4 vengono rimossi dal dispositivo. Il funzionamento a lungo termine di diverse macchine semiautomatiche, comprese quelle modificate, ha dimostrato il loro funzionamento affidabile.

Per un funzionamento affidabile del dispositivo, è necessario installare un pulsante come SB1, progettato per la piena corrente di avviamento del dispositivo protetto. È auspicabile installare un resistore di limitazione con una resistenza di circa 1 ohm nel circuito anodico del tiristore VS10, proteggerà il tiristore da possibili guasti dovuti alla corrente di scarica del condensatore C4.

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