Protezione dei dispositivi del trasformatore dalle sovratensioni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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

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Attualmente esistono numerosi dispositivi elettronici che necessitano di alimentazione continua dalla rete: dispositivi di videosorveglianza, controllo e allarme, orologi elettronici, telefoni multifunzione, dispositivi di comunicazione senza fili, ecc. Mantenere costantemente acceso un dispositivo del genere aumenta il rischio di guasto a causa di picchi di tensione di rete. Inoltre, i dispositivi non solo possono guastarsi, ma anche provocare un incendio.

Il dispositivo, il cui schema è mostrato in Fig. 1, è progettato per proteggere le apparecchiature con alimentatori a trasformatore dalle sovratensioni di rete.

Quando l'ampiezza della tensione di rete aumenta al di sopra del livello consentito, l'interruttore di alimentazione sul transistor ad effetto di campo VT1 disconnette l'avvolgimento primario del trasformatore step-down T1 dalla tensione di rete. Una caratteristica del design è che se l'alimentatore protetto funziona con un carico a bassa corrente, ad esempio su una sveglia elettronica o un telefono, continuerà a funzionare, poiché il trasformatore riceverà parte della tensione di alimentazione

Il dispositivo è composto da due nodi:

• controllo della tensione di uscita del trasformatore sugli elementi R2, R3, VD6, VD10, HL1, VU1;
• interruttore di alimentazione ad alta tensione su VT1, VS1, VD1...VD4, R1, R4...R6, C1...C4.

Gli elementi FU1 T1, L1, L2, VD11, VD14, C9 appartengono all'alimentazione protetta.

Quando la tensione nella rete non supera la norma, il diodo zener VD10 è chiuso e il LED dell'accoppiatore ottico VU1 non si accende. Poiché ad ogni semionda della tensione di rete raddrizzata, la tensione di apertura viene fornita al gate del transistor ad effetto di campo VT1 attraverso il resistore R4, è aperto e l'avvolgimento primario del trasformatore di rete T1 riceve l'intera tensione di alimentazione, da cui viene sottratta la caduta di tensione diretta sui diodi VD1...VD4. pari a 1..2 V, e la tensione di soglia per l'apertura del transistor ad effetto di campo (3.6 V).

Se la tensione di rete aumenta, aumenta anche l'ampiezza della tensione sull'avvolgimento secondario T1, il che porta all'apertura del diodo zener VD10. Contemporaneamente si accende il LED del fotoaccoppiatore. e il suo fototransistor si apre. La corrente che lo attraversa apre il tiristore a bassa potenza VS1. Bypassa il cancello VT1. il transistor si chiude e viene interrotta l'alimentazione all'avvolgimento primario T1. Questi processi si ripetono ad ogni semionda della tensione di rete

Alla tensione di rete nominale (220 V), l'ampiezza della tensione di rete è di circa 310 V. Se il dispositivo è configurato per la protezione da sovratensione superiore a 250 V, l'alimentazione al trasformatore è limitata quando il valore di ampiezza raggiunge circa 352 V.

L'alimentazione all'alimentatore protetto non si interrompe completamente, come nella maggior parte dei dispositivi di protezione, ma la potenza fornita al trasformatore viene ridotta. La forma d'onda della tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore è distorta e... a seconda dell'entità della sovratensione e della corrente di carico, assomiglia a questo. come mostrato in Fig.2.

Le induttanze L1 e L2 riducono il livello di rumore di rete che entra nel trasformatore. Inoltre, quando l'alimentatore funziona in modalità di limitazione della potenza, queste induttanze riducono in qualche modo il livello di interferenza generata dall'unità di protezione che penetra nella rete, sebbene in caso di emergenza ciò non sia importante. Poiché quando si aggiorna l'alimentatore, la tensione all'uscita del suo raddrizzatore sarà ridotta di circa il 3%, è meglio sostituire il raddrizzatore principale dell'alimentatore - diodi VD11...VD14 - con diodi Schottky, che aumenteranno la tensione sul condensatore di filtro C1.2 di 9 V. I condensatori C5...C8 vengono utilizzati per eliminare lo sfondo moltiplicativo durante la ricezione radio, nonché per prevenire la rottura dei diodi Schottky, che sono particolarmente sensibili alla tensione inversa eccessiva. I condensatori C1...C4 combattono anche le interferenze.

I resistori R2 e R3 riducono la corrente attraverso il raddrizzatore a ponte VD6...VD9 e limitano la quantità di corrente extra in caso di rottura dell'isolamento del fotoaccoppiatore, ad esempio durante un temporale. La luminosità del LED HL1 durante l'operazione di protezione è quasi evidente. Inizia a brillare intensamente quando l'alimentatore viene fornito con una tensione maggiore - se l'unità di protezione non funziona, ad esempio, il diodo Zener VT1 VD5 è rotto; durante il normale funzionamento del dispositivo, non ha alcun effetto sul funzionamento di VT1, ma protegge l'alimentazione, ad esempio, quando si tocca il terminale del suo cancello con un cacciavite e in altre situazioni di emergenza.

Dettagli. Le induttanze L1 e L2 sono di piccole dimensioni, industriali o fatte in casa, con un'induttanza di almeno 33 μH, progettate per la corrente appropriata. Resistori - tipo MLT S1-4 S1-14, S2-23. I condensatori C1...C4 sono ceramici, di piccole dimensioni, per una tensione di funzionamento di almeno 1500 V, C5 C8 sono ceramici con una tensione di funzionamento 2.3 volte superiore alla tensione sull'avvolgimento secondario T1. Il condensatore C9 è un normale condensatore all'ossido. I diodi 1N4006 possono essere sostituiti con 1N4005,1, 4007.1N4937N243, KD258D (E...Zh), KD600G o altri con una corrente corrispondente al carico e una tensione operativa di almeno 360 V. I diodi Schottky SR60 consentono una tensione inversa fino a 3 V e corrente media raddrizzata fino a 360 A. Possono essere sostituiti con MBRD360. MBR1. Se riesci ad accettare una caduta di tensione leggermente superiore, puoi anche utilizzare i popolari diodi 5819N1. consentendo corrente raddrizzata fino a XNUMX A.

Potente transistor pop a canale n. KP707V2 può essere sostituito con. KP707V1, KP707E1. IRFPE30. SSP3N80. BUZ80, simile. Quando si lavora con trasformatori potenti, la cui corrente nell'avvolgimento primario supera 0.2 A, il transistor deve essere installato su un piccolo dissipatore di calore. Quando si installa il FET, ricordare che è suscettibile ai danni causati dall'elettricità statica. Invece di un tiristore, KU112A andrà bene. KU112AM. Il fotoaccoppiatore LTV817 può essere sostituito. PC817 o simile. Il diodo zener KS518 è sostituito da 1N4746A. Il tipo di diodo zener VD10 utilizzato dipende dalla tensione di uscita sull'avvolgimento secondario del trasformatore con una corrente di carico minima e dalla tensione di rete massima su cui verrà impostata l'unità di protezione. Se la scelta dei diodi Zener è limitata, è possibile utilizzare un diodo Zener regolabile TL431 nel circuito di commutazione appropriato. Invece del diodo zener KS515G, puoi utilizzare 1N4744A.

Ad esempio, un'unità di protezione funziona con un trasformatore industriale. TP20-1. I suoi parametri sono simili a TVK-110LM. Al posto di T1 può esserci quasi qualsiasi trasformatore di potenza con una tensione di uscita su uno degli avvolgimenti secondari di 5...40 V. Se necessario, i diodi VD11...VD14 e il condensatore C9 vengono impostati su una tensione operativa più elevata. Poiché non ha senso utilizzare diodi Schottky con una tensione operativa superiore a 100 V nei raddrizzatori di alimentatori lineari, è possibile realizzare un raddrizzatore a ponte utilizzando i diodi della serie KD213. anche con una caduta di tensione relativamente piccola. La piedinatura di alcuni elementi è mostrata in Fig. 3.

Quando si utilizza l'unità di protezione con alimentatori con una potenza inferiore a 10 W, si consiglia di installare la resistenza R1 con una resistenza inferiore - 20...47 kOhm.

Poiché alcuni elementi strutturali sono sotto tensione, seguire le norme di sicurezza.

Autore: A. Butov, p. Kurba, regione di Yaroslavl

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