Предохранитель от повышения напряжения в сети

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Защита

Опубликовано: 29.07.2018 08:38

Просмотров: 2430

К сожалению, напряжение в электросети может колебаться в достаточно широких пределах, чтобы при очередном повышении вывести аппаратуру из строя. Здесь описывается схема электронного предохранителя, отключающего нагрузку от электросети при превышении сетевым напряжением некоторого определенного уровня. Нагрузка подключается к сети только через одну минуту, после того как напряжение в сети восстановится. Минутная задержка нужна чтобы не было прерывистого или импульсного подключения нагрузки в случае, когда происходят частые колебания в сети, сопровождающиеся выбросами напряжения.

Схема показана на рисунке. Датчиком величины сетевого напряжения является схема на двух стабилитронах VD2-VD3 и резисторах R1-R2-R3. А так же, играет роль пороговое значение логического уровня микросхемы D1. На данную цепь поступают положительные полуволны от сети через диод VD7. Резистор R2 подстраивают так, чтобы когда сетевое напряжение находится в допустимых пределах стабилитроны VD2 и VD3 были закрыты, так как напряжение на них меньше их суммарного напряжения стабилизации. Но при повышении напряжения выше допустимого предела, эти стабилитроны открывались, так как напряжение на них в этом случае должно быть больше суммарного их напряжения стабилизации.
Таким образом, при нормальном напряжении в сети на выводе 12 D1 логический ноль, а при повышенном - единица. Стабилитрон VD8 защищает вход счетчика от повышения напряжения на нем выше напряжения питания счетчика (для данной микросхемы это фатально). Конденсатор С2 с резистором R4 образует ФНЧ, подавляющий помехи и короткие импульсы, например, от работы электроинструмента.
На счетчике D1 сделан таймер времени в одну минуту. Это счетчик CD4060B, он уже широко известен радиолюбителям. Напомню что в нем двоичный счетчик и инверторы для построения схемы мультивибратора. Детали R6-R7-C3 как раз и работают в этом мультивибраторе. Диод VD4 установлен для автоматической блокировки мультивибратора, когда счетчик переходит в «8192». Этот диод подключен к входу первого инвертора мультивибратора.
После включения, при условии нормального сетевого напряжения, счетчик D1 сразу начинает работать, и через минуту оказывается в положении «8192». На его выводе 3 устанавливается единица. Ключ на транзисторах VT1 и VT2 открывается и подключается нагрузку к сети. Диод VD4 открывается и блокирует мультивибратор. Схема останавливается в таком состоянии.
Если напряжение в сети повышается выше допустимого, то на выводе 12 D1 возникает напряжения единицы. Счетчик обнуляется. На его выводе 3 - ноль, транзисторы VT1 и VT2 закрыты, нагрузка выключена. Пока напряжение неизменно выше допустимого на выводе 12 D1 единица, и D1 зафиксирован в нулевом состоянии. После понижения напряжения до безопасной величины счетчик запускается и через минуту на его выводе 3 будет единица. Ключи VT1 и VT2 открываются и подключают нагрузку. Если в течение этой минуты опять был скачок напряжения, то счетчик сбрасывается, и отсчет минутной задержки начинается снова. Таким образом, нагрузка подключается только после того как напряжение в сети установилось в допустимых пределах и все переходные процессы, например, связанные с аварией на станции, завершились.
Логическая схема питается от электросети через выпрямитель на VD7 и параметрический стабилизатор R6-VD1.
Диоды VD6, VD7 совместно с резистором R8 исключают сбои счетчика из-за слишком большой емкости затворов ключевых транзисторов (зарядка этих емкостей создает импульс тока, перегружающий выход счетчика, из-за этого счетчик может обнулиться или установиться в произвольное состояние).
При мощности нагрузки до 400W никаких радиаторов для VT1 и VT2 не требуется. Максимальная мощность нагрузки 1000W, но это уже с радиаторами.
Практически все собрано на печатной плате с односторонними дорожками.

Стабилитроны КС551А можно заменить другими. Важно чтобы суммарное напряжение стабилизации этих стабилитронов было около 90-110V. Например, вместо двух КС551А можно поставить три КС533А или один КС591 А.
Стабилитроны Д814Д можно заменить другими на 10-15V, например, КС213Б, КС512А, или импортными. На месте VD1 желательно использовать стабилитрон Д814Д в металлическом корпусе или КС512А, так как на нем рассеивается значительная мощность А вот на месте VD8 можно применить любой стабилитрон, но на такое же напряжение как и VD1.
Диод КД105Б можно заменить на КД105, КД105Г, КД127А, КД209, КД236, КД243Г, КД243Е, КД243Ж, КД247В, КД247Г, КД247Д, КД247Е, КД248, КД258В, КД258Г, КД258Д, КД281Д, КД281Е, КД281Ж, КД281И, КД281К, КД281Л, КД281М, 1N4004, 1N4005, 1N4006, 1N4007, 1N5404, 1N5405, 1 N5406, 1 N5407, 1 N5408.
Диоды КД521А можно заменить на КД521Б, КД522, КД503, КД510, 1N4148.
Резисторы R1 и R6 должны быть мощностью не менее 0.5W.
Подстроечный резистор R2 типа СПЗ-19.
Конденсаторы С1 и С2 должны быть на напряжение не ниже 12V.
Настраивают предохранитель на максимально допустимое напряжение резистором R2, подавая на него напряжение от ЛАТРа. Нужно к выводу 9 D1 подключить осциллограф или логический пробник, который может показать наличие импульсов. Диод VD4 временно отпаять. Сначала устанавливают нормальное напряжение и подстройкой R2 добиваются чтобы на выводе 9 D1 были импульсы. Затем, устанавливают напряжение на верхнем пределе, например, 250V и подстройкой R2 добиваются такого положения, чтобы, импульсы исчезали на пороге напряжения 250V, а если меньше - появлялись снова.
Затем, после того как отключите питание, припаяйте на место VD4, подключите нагрузку (например, электролампочку) и проверьте работу схемы. Лампочка включится не сразу после подачи питания. После того как лампочка включилась, сначала установите нормальное напряжение (220V), затем повышайте его. На пороговом значении (250V) лампа должна погаснуть.
Савичев Д.А
Литература 1. И Нечаев. Защита аппаратуры от превышения напряжения сети, ж. Радио, №10, 2004 г.
PK 04-2009
Похожие схемы:
Замена микросхемы CD4060C
Схема для контроля за напряжением в сети
Устройство для защиты от превышения напряжения в электросети
Блок защиты от колебаний напряжения в электросети
Блок защиты от аномального сетевого напряжения на PIC16F628A