Надежное и несложное устройство защиты от перенапряжения

December 16, 2010 by admin Комментировать »

Не секрет, что качество электроснабжения наших квартир далеко от “западных” стандартов. Но если периодическое отключение света обычно наносит лишь “моральный” ущерб, то даже кратковременное появление в розетке межфазного напряжения порядка 380 В приводит к значительным потерям в “рядах” бытовой техники. И бесполезно рассчитывать на предохранители. Ламповую технику они еще успевали защитить, а для современной аппаратуры с импульсными источниками питания они бесполезны.

Практика показывает, что в импульсном блоке питания в первую очередь взрывается электролитический конденсатор, затем выходит из строя выпрямительный мост, и лишь в последнюю очередь, током, протекающим через пробитый конденсатор и мост, пережигается предохранитель. А некоторые мощные бытовые приборы (холодильники, стиральные машины) и вовсе не имеют предохранителей, хотя их ремонт обходится дороже всего.

Следовательно, спасти приборы в доме можно только с помощью быстродействующих электронных устройств, обесточивающих линию при повышении сетевого напряжения до опасного уровня. Одно из таких устройств описано ниже.

Включение/выключение сети производится симистором VS1, подключенным анодом к нагрузке. Отпирание симистора производится транзистором VT1, подающим на управляющий электрод отрицательное относительно катода напряжение. Резистор R5 ограничивает ток управления, облегчая режим транзистора.

В качестве источника опорного и управляющего напряжений используется параметрический стабилизатор, образованный элементами VD1, R1, С1, дополненный однополупериодным выпрямителем на диоде VD2. С этого же выпрямителя снимается нестабилизированное однополярное напряжение, используемое для управления транзистором VT1 при изменениях напряжения сети.

При нормальном напряжении сети, напряжение на делителе R2-R4-C2 и, соответственно, на базе транзистора VT1 ниже, чем стабилизированное напряжение на эмиттере (все измерения проводятся относительно катода симистора). Соответственно, транзистор открыт, и симистор беспрепятственно пропускает напряжение фазы к нагрузке.

По мере увеличения напряжения сети, напряжение на резистивном делителе возрастает, и в какой-то момент времени становится равным напряжению на эмиттере. Эмиттерный ток транзистора уменьшается до нуля, транзистор VT1 и симистор VS1 запираются, и напряжение фазы перестает поступать к потребителям. Для более резкого и устойчивого переключения в схеме присутствует цепь положительной обратной связи R3, VD3, R6. Ток, протекающий через нее при запирании симистора, суммируется с током резистора R2, дополнительно повышая напряжение на делителе R2-R4-C2. обеспечивая тем самым более надежное выключение транзистора VT1 и, соответственно, гистерезис напряжения выключения.

Устройство может быть собрано на печатной плате или на монтажных стойках. Номиналы резисторов и конденсаторов могут варьироваться в широких пределах, в зависимости от требований, предъявляемых к устройству. Резистор R2 определяет напряжение отключения нагрузки: чем больше номинал — тем выше напряжение. Резистор R3 определяет напряжение гистерезиса: чем меньше номинал — тем шире разброс между напряжениями включения и выключения. Номинал резистора R5 необходимо уменьшать в случае неустойчивого включения симистора (тусклое мерцание света).

Если данное устройство предполагается использовать для защиты какого-либо конкретного прибора, потребляющего мощность до 300 Вт (телевизора, холодильника, компьютера), то симистор VS1 устанавливается без теплоотвода. В противном случае, при использовании данного устройства для защиты всей квартирной сети, симистор устанавливается на теплоотвод площадью 50…100 см2.

В качестве VS1 можно использовать симистор с рабочим напряжением более 400 В и током порядка 10 А (ТС106-10-5, ТС112-10-5 и т.п.). В качестве транзистора VT1 подойдет любой n-p-n транзистор с током коллектора более 100 мА и коэффициентом усиления более 30. Диоды VD2, VD3 — низкочастотные выпрямительные диоды с обратным пробивным напряжением 400 В (Д209, КД226, Д7Ж и др.).

В устройстве можно использовать и более мощные симисторы с рабочими токами до 50 А. При этом следует вдвое уменьшить сопротивления резисторов R1 и R5, соответственно увеличив мощность R1 до 20 Вт, и заменить транзистор VT1 на транзистор с током коллектора более 250 мА (например, КТ603Б).

Источник: С.Бордаков, журнал “Радиолюбитель”.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты