Protezione delle apparecchiature radioelettroniche dall'aumento della tensione di rete. 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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Un aumento della tensione di rete nel nostro tempo (così come una diminuzione) è un evento comune. La rete letteralmente “brulica” di vari rumori impulsivi e i “picchi” della tensione di rete superano i 300 V o più. Nelle zone rurali la situazione è ancora peggiore.

Le situazioni di emergenza portano al fatto che invece dei 220 V richiesti, l'utente può avere 350 V o più! La tensione di rete compresa tra 180 e 260 V è la regola piuttosto che l'eccezione.

I più sensibili in questa situazione sono i dispositivi radioelettronici (RES). Pertanto è necessario proteggere il FER da possibili aumenti della tensione di rete.

Una delle strutture assemblate funziona con successo da diversi anni insieme alla TV 3USCT. Il suo circuito è estremamente semplice (Fig. 1), ma abbastanza efficace nel proteggere per lungo tempo il televisore dalle sovratensioni pulsate della tensione di rete e dagli aumenti improvvisi della tensione di rete.

La potenza consumata dal televisore è di circa 70 W, il range di funzionamento normale del televisore (modulo di alimentazione MP3) con un certo margine è 180...240 V (175...245). Quando la tensione supera i 250 V, esiste il rischio reale di guasto dell'MP TV. Il primo candidato al guasto potrebbe essere il condensatore elettrolitico del filtro raddrizzatore MP (C16, C19).

Finché la tensione di rete non supera i 250 V, il circuito non ha quasi alcun effetto sul funzionamento del televisore, ad eccezione della caduta di tensione sul resistore a filo avvolto R1 (circa 12,7 V con un consumo energetico di 70 W e un tensione di rete 220 V). La potenza dissipata in questa modalità sul resistore non supera i 4 W. Sui diodi zener VD1 e VD2 è montato un limitatore di tensione di rete a due vie. Non appena la tensione di rete supera i 250 V, i diodi zener VD1 e VD2 si aprono e il fusibile FU1 si brucia, la TV (il suo MP) verrà diseccitata.

Inoltre, il circuito di Fig. 1 sopprime efficacemente vari picchi pulsati della tensione di rete, limitandoli a un livello sicuro.

L'influenza del resistore R1 sui circuiti di smagnetizzazione del televisore è minima e la sua presenza nel circuito non influisce negativamente sulla purezza del colore. In questo caso l'MP si accende più dolcemente, perché si verificano picchi di corrente dovuti alla presenza di condensatori elettrolitici nel filtro raddrizzatore MP. La limitazione di corrente mediante un resistore standard (3,3...4,7 Ohm) avviene a livello di correnti molto elevate, il che riduce la durata dei diodi e dei condensatori MP.

Costruzione e dettagli. Come potente resistore a filo avvolto R1, ho utilizzato un pezzo di filo ad alta resistenza proveniente dalla spirale di una stufa elettrica. Successivamente ho realizzato molti altri resistori simili collegando in parallelo dei resistori MLT-2 con una resistenza di 390...680 Ohm.

La situazione con i diodi zener è molto più complicata. Devono avere un'elevata tensione di stabilizzazione e (cosa molto importante) un ampio sovraccarico di corrente di stabilizzazione consentito per la durata del fusibile bruciato FU1. Poiché non era possibile acquistare nulla di adatto a un prezzo ragionevole, ho deciso di utilizzare una "batteria" di diodi zener domestici del tipo D1A collegati in serie come diodi zener VD2 e VD815 (tensione di stabilizzazione 5...6,2 V, nominale corrente di stabilizzazione 1 A, sovraccarico di corrente per 1 s pari a 2,8 A). L'ultimo dei parametri indicati è abbastanza adatto per il circuito di Fig. 1, poiché il fusibile si brucia molto più velocemente di 1 s. Inizialmente ho installato 1 pezzi ciascuno come VD2 e VD50. D815A. In questo caso la tensione di clamping (per ciascuna semionda) è:

Ulim \uXNUMXd NUst + NUpr,

dove N è il numero di diodi zener collegati in serie a un ramo del limitatore a doppia faccia; Upr - caduta di tensione sul diodo zener nella connessione del diodo (per D815A inferiore a 1,5 V); Ust - tensione di stabilizzazione (per D815A inferiore a 6,2 V).

Per non perdere tempo nella selezione di esemplari con Ust massimo, ho misurato la tensione di stabilizzazione della batteria a diodi zener già collegata. Se si rivelava insufficiente, aggiungeva diversi diodi Zener e, al contrario, se necessario, rimuoveva quelli in eccesso dal circuito. Ciò non richiede molto tempo se si utilizza un LATR e un trasformatore aggiuntivo per poter ricevere una tensione di rete di 250 V e superiore [1].

Durante l'installazione il fusibile viene temporaneamente sostituito con una lampada a incandescenza da 100 W. Quando la tensione aumenta sopra i 250 V, i diodi zener si aprono e limitano la tensione, l'eccesso viene spento dalla lampada a incandescenza (in questo momento il resistore R1 è cortocircuitato). In serie alla lampada è collegato un amperometro che consente di monitorare le prestazioni del circuito. La resistenza del filamento di una lampadina a freddo è di circa 40 ohm, quindi i diodi zener sono protetti dalle correnti di "shock" e dalle situazioni di emergenza durante la configurazione del circuito.

Se la tensione di rete è costantemente troppo alta o sale spesso a 240 V o più, è possibile proteggere il televisore collegando uno o due resistori all'interruzione dei cavi di rete del televisore (Fig. 2).

Per evitare che i resistori influenzino il circuito di smagnetizzazione, possono essere accesi direttamente davanti all'MP TV, bypassando gli elementi del circuito di smagnetizzazione (ST 15-2-220 V; L1, R3-MP-3-3).

I valori dei resistori vengono calcolati utilizzando la formula R = Udrop/Ipot per un resistore (R = R1 + R2), dove Udrop è la parte della tensione di rete che deve essere “spenta”; Ipotr è la corrente consumata dalla TV dalla rete. Lo svantaggio di questo metodo è che il range della tensione operativa dell'MP viene spostato verso l'alto, cioè invece di 170-240 V diventerà 190-260 V e le interferenze e le sovratensioni ad alta tensione non verranno soppresse. Vantaggio: semplicità e inclusione morbida di MP nella rete.

Nonostante il gran numero di diodi Zener, il circuito in Fig. 1 può essere assemblato molto rapidamente. Non erano necessari dissipatori di calore per i diodi zener, che non avevano nemmeno il tempo di riscaldarsi prima che saltasse il fusibile. La dissipazione di potenza consentita per una tale "batteria" di diodi zener è di 800 W!

Per ridurre il numero di diodi zener utilizzati, il dispositivo di protezione è assemblato secondo lo schema di Fig. 3. In esso, il numero di diodi Zener è ridotto di quasi la metà o più, poiché i diodi Zener sono inclusi all'uscita del raddrizzatore a diodi a ponte e anche una certa tensione cade su questi diodi. Come diodi VD1...VD4 è possibile utilizzare quelli potenti con Uarb = 400 V e una corrente consentita superiore a 5 A. Con un basso consumo energetico, è possibile utilizzare una lampada a incandescenza al posto del fusibile e del resistore R1.

Per monitorare visivamente il funzionamento del limitatore di rete, un LED AL307 è collegato in parallelo a uno dei diodi zener tramite un resistore di spegnimento da 1 kOhm.

Nonostante la semplicità circuitale, questi dispositivi di protezione sono molto efficaci e affidabili nel funzionamento, non sono sensibili ai “falsi” allarmi e non causano essi stessi interferenze sulla rete.

Per proteggere i circuiti dei dispositivi elettronici dai sovraccarichi, all'estero vengono prodotti dispositivi chiamati soppressori di transitori (per un articolo su di essi, vedere “Radioamator” 2/99 p. 31). Ormai sono comparsi anche gli analoghi russi, chiamati diodi zener limitatori. Hanno una dissipazione di potenza fino a 10 kW, sufficiente a far saltare un fusibile. Esiste anche una classe di dispositivi come supervisori o rilevatori di sovratensione o sottotensione. Ad esempio, il microcircuito KR1171SP16 ha una tensione operativa di 16 V. A questa tensione si apre l'interruttore di uscita del microcircuito, attraverso il quale è possibile accendere un relè autobloccante. Puoi accenderlo all'ingresso tramite un partitore di tensione. Poiché è ancora difficile per un radioamatore ottenere tali elementi, è possibile utilizzare anche i dispositivi descritti nell'articolo.

letteratura:

1. Zyzyuk AG A proposito di trasformatori//Radioamatore. -1998. -#2. -p.38.
2. Volgov V.A. Parti e componenti di apparecchiature radioelettroniche (progettazione e calcolo). -M.: Energia. 1977.

Autore: AG Zyzyuk

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