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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dispositivo di controllo della tensione del relè nella rete. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Oggi, nella letteratura radioamatoriale e su Internet, è possibile trovare molte descrizioni di dispositivi fatti in casa che monitorano la tensione nella rete elettrica e spengono gli apparecchi elettrici da essa alimentati se la tensione supera i limiti consentiti per loro. Di norma, in questi dispositivi vengono utilizzati microcontrollori, amplificatori operazionali e altri moderni componenti elettronici ad alta tecnologia. Ma fino a poco tempo fa, questo problema è stato risolto con successo con mezzi più semplici. Ad esempio, utilizzando relè elettromagnetici. Una di queste costruzioni "retrò" è descritta dall'autore nell'articolo proposto. Nonostante il fatto che gli standard (ad esempio [1]) stabiliscano standard piuttosto rigidi per la stabilità della tensione nelle reti elettriche domestiche, per vari motivi abbastanza spesso va oltre i limiti consentiti. Ciò rappresenta un pericolo per gli elettrodomestici, di cui oggi ce ne sono molti in qualsiasi appartamento o edificio residenziale. Soprattutto per quelli che sono connessi alla rete quasi costantemente. Aiuta qui solo la presenza di un dispositivo automatico che monitora continuamente la tensione e disconnette tutti i consumatori dalla rete in caso di pericoloso aumento o diminuzione. Quando avevo bisogno di un tale automa, quelli di cui riuscivo a trovare le descrizioni per l'autoproduzione (ad esempio, [2]), mi sembravano troppo complicati. Ho deciso di progettare e realizzare il mio. Il suo schema è mostrato in Fig. 1. Ad una tensione inferiore a 198 V (220 V-10%) spegne la rete elettrica dell'appartamento e quando torna alla normalità la riaccende. Se viene superato il valore di 242 V (220 V + 10%) anche la rete si spegne, ma il suo funzionamento non viene ripristinato finché il proprietario dell'appartamento, dopo essersi accertato che la tensione sia normale dal voltmetro PV1, non preme il pulsante SB1 "Start". Questo allontanamento dalla completa automazione è migliore per la sicurezza ed è abbastanza accettabile, poiché le sovratensioni sono rare. Per tre anni di funzionamento continuo della macchina, ci sono stati molti spegnimenti per sottotensione, ma solo otto volte per sovratensione. Si sono verificati principalmente di notte, a volte durante i temporali.
Come si può vedere dallo schema, due trasformatori step-down T1 e T2 sono collegati in serie lungo gli avvolgimenti primario e secondario, quindi possono sopportare facilmente l'aumento della tensione di rete a 380 V o più, che si verifica quando il neutro della rete trifase si interrompe. Il raddrizzatore per l'alimentazione del relè K3, i cui contatti K3.1, resistenti a correnti fino a 20 A, collegano i consumatori alla rete e li scollegano da essa, è realizzato secondo un circuito a ponte su diodi VD4-VD8 ed è alimentato da avvolgimenti di trasformatori III collegati in serie con una tensione nominale totale di 20 V. Il LED HL1 segnala la presenza di tensione all'uscita di questo raddrizzatore, e quindi nella rete di alimentazione. Il raddrizzatore per il controllo del valore di tensione è montato sui diodi VD1 - VD4 anche in un circuito a ponte. È alimentato da avvolgimenti collegati in serie di trasformatori II (la loro tensione nominale totale è 12,6 V). La particolarità di questo raddrizzatore è che il suo condensatore di livellamento C1 ha una capacità relativamente piccola in modo che le variazioni di tensione possano essere monitorate senza indugio. Quando la tensione nella rete è maggiore della soglia inferiore, viene applicata una tensione al circuito del LED HL3 - diodo Zener VD11 - l'avvolgimento del relè polarizzato K1, che supera la somma della caduta di tensione continua attraverso il LED, la tensione di stabilizzazione del diodo Zener e la tensione di funzionamento del relè. I contatti I e L del relè K1 sono chiusi. Se in questo momento vengono chiusi anche i contatti I e R del relè K2, viene attivato il relè K3, che collega i consumatori alla rete. Regolando il resistore di sintonia R9, si garantisce che quando la tensione nella rete scende al di sotto dei 198 V consentiti, la tensione sul diodo zener VD11 diventa inferiore alla sua tensione di stabilizzazione e si chiude, interrompendo la corrente attraverso l'avvolgimento del relè K1. Di conseguenza, i contatti I e L di questo relè aprono il circuito dell'avvolgimento del relè K3. Disconnette i consumatori dalla rete fino a quando la tensione al suo interno non torna alla normalità. Il canale di controllo della sovratensione è costruito in modo simile, ma il diodo zener VD12 funge da elemento di soglia al suo interno, la soglia operativa (242 V) è impostata dal resistore di regolazione R11 e, quando viene superata, i contatti del relè K2 aprono il circuito di avvolgimento del relè K3 e accendono il LED HL2. Come relè K2 è stato utilizzato un relè polarizzato bistabile RP4, che differisce per il fatto che i suoi contatti non ritornano autonomamente nella loro posizione originale quando la tensione viene rimossa dagli avvolgimenti. Per trasferire l'armatura del relè in una direzione o nell'altra, è necessario applicare un impulso di tensione della polarità corrispondente a uno degli avvolgimenti. Pertanto, per riportare il relè K2 allo stato originale dopo il funzionamento, il dispositivo dispone di un pulsante SB1, che viene premuto per ricollegare alla rete i consumatori di elettricità, disconnessi per eccesso di tensione. A volte è necessario premere questo pulsante per portare il dispositivo in condizioni di lavoro dopo la connessione alla rete, poiché la posizione iniziale dei contatti del relè K2 è sconosciuta e può essere qualsiasi cosa. I diodi Zener VD9 e VD10 limitano la tensione fornita agli avvolgimenti del relè K1 e K2 dopo che sono stati attivati, il che impedisce alla corrente in questi avvolgimenti di superare i valori consentiti. L'autore ha utilizzato nella progettazione due trasformatori di potenza unificati TPP261-127/220-50 con nuclei magnetici corazzati [3]. Gli avvolgimenti primari di questi trasformatori sono utilizzati come avvolgimenti I (pin 2 e 9 con ponticello tra i pin 3 e 7). Per formare gli avvolgimenti II, i ponticelli sono installati tra i terminali 12 e 19 dei trasformatori e la tensione viene rimossa dai terminali 11 e 20. I terminali dell'avvolgimento III sono 15 e 16. Invece di due trasformatori T1 e T2, è possibile utilizzarne uno in grado di sopportare una tensione primaria fino a 380 V. Può essere avvolto indipendentemente sul circuito magnetico SHL20x40. Avvolgimento I dovrebbe avere 2700 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0,21 mm, avvolgimento II - 155 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0,35 mm e avvolgimento III - 254 giri dello stesso filo. Con una tensione primaria di 220 V, le tensioni sugli avvolgimenti II e III dovrebbero essere rispettivamente di 12,6 e 20 V. Il relè K1 è un relè RP7 polarizzato monostabile a due posizioni con predominanza del contatto destro (versione RS4.521.005). Per ottenere un avvolgimento con una resistenza di circa 600 ohm, i suoi avvolgimenti II (470 ohm) e III (140 ohm) sono collegati in serie, per i quali è installato un ponticello tra i terminali 4 e 6 del blocco relè. È possibile utilizzare un relè dello stesso tipo, versioni RS4.521.019 con resistenza dell'avvolgimento di 480 Ohm o RS4.521.012 con resistenza dell'avvolgimento di 700 Ohm. Il relè K2 è un relè polarizzato bistabile a due posizioni RP4 (versione RS4.520.004). I suoi avvolgimenti 1-IV con una resistenza di 130 ohm sono collegati in serie, per i quali sono installati ponticelli tra i contatti 2-3, 4-8 e 6-7 del blocco relè. Viene utilizzato anche l'avvolgimento VII con una resistenza di 2250 ohm. È possibile utilizzare relè delle versioni RS4.520.011 con avvolgimenti con resistenza di 460 e 2700 Ohm oppure RS4.520.012 con avvolgimenti con resistenza di 500 e 830 Ohm. I dati di riferimento per i relè polarizzati RP4 e RP7 possono essere trovati in [4]. Quando si selezionano le sostituzioni, è necessario tenere presente che gli avvolgimenti di relè polarizzati di diversi design possono essere portati a diversi contatti dei loro pad. La dispersione della resistenza dell'avvolgimento di relè identici può raggiungere ±15...20%. In assenza del richiesto relè RP7, al suo posto, è possibile utilizzare un relè RP4 adatto alla resistenza degli avvolgimenti. Questi relè sono strutturalmente uguali, ma differiscono nella regolazione dei contatti. È necessario rimuovere l'involucro protettivo in alluminio dal relè RP4, svitare di uno o due giri la vite di fissaggio del contatto sinistro, trasferire manualmente l'armatura su questo contatto, quindi ruotare lentamente la vite di regolazione del contatto sinistro fino a quando l'armatura si trasferisce autonomamente a destra. In questa posizione, il contatto sinistro deve essere fissato e quindi inserito nell'involucro del relè. Relè K3 - RKS3 (versione RS4.501.200) con un avvolgimento con una resistenza di 175 Ohm e una tensione nominale di funzionamento di 24 V [5]. Può essere sostituito da un altro relè con la stessa tensione operativa dell'avvolgimento, i cui contatti sono in grado di commutare una corrente di almeno 20 A. Voltmetro PA1 - Sistema di rilevamento Ts4209 con limite di misura di 500 V AC di tensione. La macchina è assemblata in un contenitore metallico di dimensioni 230x160x80 mm, che deve essere collegato a terra. Il relè K3 è collocato in uno scomparto separato dell'alloggiamento poiché i suoi contatti collegati alla rete non sono protetti da contatti accidentali. I diodi Zener VD9 e VD10 sono dotati di dissipatori di calore con un'area di 50 cm2. La potenza consumata dalla macchina dalla rete è di circa 7 watt. In fase di messa a punto della macchina, la tensione di rete viene fornita alla stessa tramite un autotrasformatore regolabile da laboratorio e le soglie inferiore e superiore di intervento vengono impostate rispettivamente con i trimmer R9 e R11. Se lo si desidera, è possibile collegare un dispositivo di segnalazione acustica alle prese XS1 e XS2, che emetterà un allarme quando viene superata la tensione consentita nella rete. Un possibile circuito del dispositivo di segnalazione è mostrato in fig. 2. Al suo ingresso è presente un ponte a diodi VD1-VD4, che elimina la necessità di rispettare la polarità collegando le spine XP1 e XP2 alle prese della macchina. Sui transistor VT1 e VT2 viene assemblato un multivibratore convenzionale che genera impulsi con una frequenza di circa 800 Hz. Transistor VT3 - amplificatore di potenza del segnale fornito alla capsula telefonica HA1. Il transistor VT3 e il diodo zener VD5 devono essere installati su dissipatori di calore con un'area di 50 cm2.
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