Устройство электропитания с релейной защитой

September 25, 2011 by admin Комментировать »

Для испытания при первом включении собираемых конструкций бытовых радиоэлектронных изделий необходимо иметь в своем распоряжении такое УЭП, которое при обнаружении ошибки моментально выключит его электропитание и выдаст сигнал. Существует много различных схемно-технических решений этой задачи, одно из которых рассмотрено в данном УЭП. Оно предназначено для питания РЭА и электрических изделий напряжением постоянного тока 20—25 В. На выходе УЭП действует высокостабилизированное напряжение, которое допускает ток нагрузки 1,2—1,5 А. Выходная мощность УЭП — не менее 40 Вт.

Включенное в УЭП релейное защитное устройство гарантирует от порчи дорогостоящих и порой дефицитных ЭРЭ при возникновении перегрузок и коротких замыканий. Большинство защитных устройств, работающих в составе стабилизаторов напряжения, рассчитаны на ограничение выходного тока при перегрузке и самовозврат в режим эксплуатации после устранения причины перегрузки. В этих устройствах существенным недостатком является опасность теплового пробоя РЭ стабилизатора при увеличении падения напряжения на нем в режиме ограничения тока. Описываемое релейное защитное устройство отличается от известных тем, что, работая в составе стабилизатора, оно автоматически, без дополнительных переключений после устранения причины срабатывания, снова выходит на рабочий режим и полностью восстанавливает цепь питания. Область применения УЭП не ограничивается функциями испытательного прибора, его можно использовать в качестве встроенного в аппаратуру БП, а также при выполнении регулировочных и монтажных работ и питания маломощного электропаяльника.

Принципиальная электрическая схема УЭП с релейной защитой приведена на рис. 2.5. В состав УЭП включены следующие функциональные узлы: входное устройство, сетевой понижающий трансформатор питания 77, выпрямитель, работающий на емкостный фильтр, стабилизатор напряжения, защитное релейное устройство и выходное устройство.

Подключение УЭП к сети осуществляется с помощью электрического соединителя XI типа «вилка», смонтированного с электрическим шнуром длиной 1,5—2,3 м. Предохранитель F1 защищает входные цепи от перегрузок и срабатывает, если ток нагрузки превышает 1,5 А. При замыкании контактов переключателя S1 загорается неоновая лампа тлеющего разряда ///, сигнализирующая о готовности УЭП к работе. Установленные на входе конденсаторы С/ и С2 являются фильтром, защищающим от помех, которые проникают в сеть питания переменного тока.

– Напряжение переменного тока 220 В частотой 50 Гц после включения в сеть подается на первичную обмотку сетевого понижающего трансформатора 77, который изготавливается на броневом магнитопроводе типа ШЛ, или Ш, активная площадь поперечного сечения стали центрального стержня не превышает 8 см2. Трансформатор имеет три обмотки, изолированные между собой слоями из лакоткани и кабельной бумаги, одна из этих обмоток является экраном. Трансформатор имеет очень простую конструкцию и вполне доступен для изготовления в домашней мастерской. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора приведены в табл. 2.11. В УЭП можно применить покупной трансформатор типа ТА, ТН или ТПП с коэффициентом трансформации 6,5—6,9.

Сетевой трансформатор обеспечивает дополнительные функции по гальванической развязке вторичных цепей

Рис. 2.5. Схема устройства электропитания с релейной защитой.

Таблица 2.11. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора в устройстве электропитания с релейной защитой

 

 

 

 

 

 

Сопротивле

Обозначение трансформатора на схеме и тип

Л\агнитопро- вод, марка стали и толщина, мм

Обмотка

Выводы

Марка и диаметр провода, мм

Число витков

ние постоянному току, Ом (предельное отклонение ±15%)

конструкции

 

 

 

 

77, броневой, с одной катушкой

ШЛ25Х25 или

Ш20Х32; витой ленточный или шихтованный

I               

Экран

II              

1—2 0

3—4

ПЭВ-2; 0,21

ПЭВ-2; 0,21 ПЭВ-2; 0,69

2800

1 слой 408

118 6,2

УЭП от сети переменного тока и высокую электробезопасность при работе с пониженным напряжением на вторичной обмотке. При изготовлении трансформатора необходимо особое внимание обратить на качество обмоточных проводов и повышенную прочность изоляции между рядами и обмотками.

Выпрямитель УЭП собран на четырех выпрямительных диодах средней мощности VD1—VD4 по однофазной двухполупериодной схеме Греца, которая обеспечивает повышенную частоту пульсаций выпрямленного напряжения постоянного тока, достаточно полное использование габаритной мощности сетевого трансформатора, пониженное обратное напряжение на комплекте выпрямительных диодов. Собираются диоды на диэлектрической плате или на токонепроводящей специальной пасте, но предпочтительным является монтаж диодов на металлическом основании, которое одновременно служит теплоотводом мощности рассеяния. При этом диоды должны устанавливаться через изоляционные прокладки.

Выпрямитель работает на емкостный фильтр, собранный на электролитических конденсаторах СЗ и С4У которые имеют большую емкость и сглаживают пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока. Расчет выпрямительного устройства с емкостным фильтром подробно изложен в литературе [9, 17].

Выпрямленное напряжение через постоянно замкнутые контакты реле Л7.5 подается на стабилизатор напряжения, собранный по обычной схеме на транзисторах VT1—VT3. Стабилизатор работает по традиционному способу с ограничением выходного тока при перегрузке. Ток ограничения определяется сопротивлением резистора R5 и может достигать 4 А. Номинальный ток нагрузки находится в пределах от 1,4 до 1,8 А. Стабилизатор обеспечивает высокий уровень стабилизации выходного напряжения при изменении входного и питающего напряжения в широких пределах.

При включении УЭП, когда стабилизатор входит в режим ограничения тока нагрузки, начинает уменьшаться напряжение на его выходе и при уменьшении его до номинального значения защитное устройство не работает. Ток нагрузки, как видно из схемы, распределяется по цепям через контакты К1.2 и обмотку реле Л7, через контакты /С/./ и обмотку реле К2 и через переменный резистор R8. При регулировке и настройке УЭП резистором R8 устанавливается ток срабатывания реле К1 и К2. При коротком замыкании или перегрузке срабатывают одновременно оба реле. Контактами К1.2 (в обычном состоянии они нормально замкнуты) отключается нагрузка, а контактами К1Л и К2.1 включается индикаторная лампочка Н2, установленная на лицевой панели. В этот же момент размыкаются контакты Л7./, включая резистор R8 последовательно с обмоткой реле К2, и таким образом ограничивается ток, проходящий через обмотку реле К2, и ток короткого замыкания. Реле К2 в момент перегрузки остается включенным.

Чтобы избежать срабатывания защитного устройства в момент включения, необходимо его отрегулировать так, чтобы ток, проходящий через обмотку реле /02, был значительно меньше тока перегрузки или тока короткого замыкания, а ток обмотки реле К1 был минимальным, но больше тока отпускания. Ток срабатывания реле К2 должен быть близким току отпускания. Для этого подбирают диэлектрическую прокладку, которую устанавливают под якорь реле К2. После отключения УЭП от сети и устранения причины перегрузки его включают снова. Однако устройство защиты допускает не отключать УЭП от сети, а разъединить нагрузку в разъемах Х2 и ХЗ. В этом случае ток, протекающий через цепь нагрузки и обмотку реле К2, уменьшится и оно отключится. Одновременно отключится индикаторная лампочка Н2, и обмотка реле К1 обесточится. УЭП устанавливается в исходное положение.

В УЭП с релейной защитой применены следующие комплектующие ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания 77 типа ШЛ; транзисторы vti типа КТ803А, vt2 — КТ815В, vt3 — KT814B; выпрямительные диоды vd1—vd4 типа КД202К; стабилитроны vd5 типа Д818А, vd6 — Д818А, vd7 — Д818А, vd8 — Д818А, vd9 — Д818А; конденсаторы С/ типа МБМ-1-500В-0,1 мкФ, с2 — МБМ-1-500В- 0,1 мкФ, сз — K50-6-50B-50 мкФ, с4 — K50-6-50B-4000 мкФ, с5 — K10-7B-50B-100 пФ, с6 — K50-6-50B-100 мкФ, с7 — K50-6-50B-100 мкФ; резисторы ri типа ВСа-2-220 кОм, r2 — ВСа-0,25-330 Ом, r3 — ВСа- 0,25-110 Ом, r4 — ВСа-0,25-680 Ом, r5 — ВСа-0,5-2,7 кОм, r6 — ВСа- 0,25-2,7 кОм, r7 — C5-36B (ПЭВР)-15Вт-47 Ом, r8 — ППБ-15Вт- 220 Ом; индикаторные лампочки hi типа ТН-0,2, н2 — МН-26В-0,16 А; предохранитель f1 типа ПМ-1-1,5 А; переключатель s1 типа П1Т-1-1; электрические соединители xi типа «вилка», х2, хз типа КМЗ-1; ИП pv1 типа М4208.

При монтаже, регулировке и ремонте УЭП могут быть применены другие аналогичные комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие его электрические параметры и технические характеристики. Например, резисторы типа ВСа можно заменить на резисторы типов MJ1T, OMJ1T, МТ, УЛИ, С1-4 с указанными выше номиналами сопротивлений, конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-18, К50-20, выпрямительные диоды типа КД202К — на КД226В, Д246, Д237Б, стабилитроны типа Д818А — на Д814Г, Д815Д, Д816А. В качестве электромагнитных реле можно применить реле типа МКУ-48 с сопротивлением обмотки 280 Ом при напряжении срабатывания 24 В или реле типа РВМ-2С-110.

Техническая характеристика

устройства электропитания с релейной защитой

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В ……………………………. 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ………………………….. 50

Пределы изменения напряжения питающей

сети переменного тока, В……………………… 187—242

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц …………………………..  49,5—50,5

Коэффициент нелинейных искажений питающей

сети переменного тока, %, не более………… 12

Коэффициент стабилизации при номинальном токе

нагрузки, не менее ……………………………… 300

Амплитуда пульсаций выходного напряжения

при номинальном токе нагрузки, мВ, не более . . 2 Номинальный ток нагрузки, А           1,4…1,8

Максимальный ток нагрузки, А……………………….. 4

Выходное стабилизированное напряжение, В …. 20—25

Входное выпрямленное напряжение, В ……………. 32—35

Пределы регулирования тока срабатывания

защитного устройства, А …………………………… 0,5—4

Максимальная мощность устройства, Вт………….. 60

Мощность, потребляемая УЭП в режиме

холостого хода, мВт ………………………………….. 55

Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства между собой и между металлическими

частями конструкции, МОм, не менее …………….. 10

Изменение стабилизированного напряжения на выходе устройства при изменении напряжения питающей сети от 187 до 242 В, В, не более . . . 0,8 Помехозащищенность УЭП с металлическим экраном при напряженности внешнего

электромагнитного поля, дБ, не менее ………….. 100

Кпд, %, не менее ……………………………………….. 70

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С………………… 10…40

относительная влажность воздуха

при температуре 20 °С, %, не более ……………….. 85

атмосферное давление воздуха, кПа (мм рт. ст.):

повышенное ………………………………………………  120 (900)

пониженное………………………………………………. 26,7 (200)

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

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