Устройство последовательного включения ламп накаливания с защитой от перенапряжения в сети

September 19, 2011 by admin Комментировать »

В быту, на приусадебных и садово-огородных участках, которые располагаются, как правило, в сельской местности, надо помнить, что сетевое напряжение изменяется в очень широких пределах, особенно в часы пиковых нагрузок, иногда выходящих за допускаемые нормы. Это обстоятельство необходимо учитывать в тех случаях, когда эксплуатируются различные радиоэлектронные изделия, телевизионная и измерительная аппаратура, электротехнические бытовые устройства, электродвигатели и электроинструмент. Как отмечалось ранее, броски сетевого напряжения в момент включения иногда превышают 35— 40% от номинального, а превышение сетевого напряжения может достигать в аварийных ситуациях до 140%. Броски сетевого напряжения и его пониженные значения отрицательно сказываются на работе большинства радиоэлектронных изделий и электротехнических устройств. Одни изделия выходят из строя при повышенных напряжениях, если не оборудованы защитными устройствами, например радиоприемники, телевизоры, ИП, а другие портятся от пониженного напряжения, например термостаты, холодильные установки.

Ниже рассматривается один из возможных вариантов защитного устройства широкого применения. Его можно использовать для электропитания всевозможных радиотехнических изделий, суммарная мощность которых не превышает 1 кВт, однако разработано оно для мягкого включения освещения жилого помещения люстрой, в составе которой до пяти ламп накаливания.

На рис. 3.8 приведена принципиальная электрическая схема защитного устройства ламп накаливания от перенапряжения и полуавтоматического постепенного включения полного напряжения. Разработано устройство для работы от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц.

Оно включает в свой состав входные, выходные и сигнальные цепи, выпрямительное устройство, стабилизатор напряжения и устройство защиты.

Входные и сигнальные цепи обеспечивают подключение автоматического устройства к сети переменного тока с помощью электрического соединителя А7, включение и выключение питания с помощью переключателя S1. На входе устройства установлен светодиод VD3, загорающийся при включении устройства в сеть и сигнализирующий о подаче напряжения на элементы схемы. Гасящее сопротивление резистора R1 и выпрямительные диоды VD1 и VD2 обеспечивают стабильную эксплуатацию сигнализатора. Плавкий предохранитель F1 защищает входные цепи устройства от перегрузок и коротких замыканий, которые могут возникнуть при ошибках в монтаже. На входе устройства установлены в качестве сетевого фильтра конденсаторы С/ и С2У они защищают устройство от высокочастотных помех, проникающих в сеть электропитания.

Выпрямительное устройство, собранное на двух выпрямительных диодах VD4 и VD5, работает на емкостный фильтр, выполненный на электролитическом конденсаторе С4У который сглаживает пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока.

Стабилизатор напряжения параметрического типа собран на ППП. В схему стабилизатора введены два последовательно включенных стабилитрона — VD6y VD7y один биполярный и один полевой транзисторы — 1/77 и VT2y а также динистор VS1. В качестве исполнительного устройства применено электромагнитное реле /С/, имеющее один постоянно замкнутый и один постоянно разомкнутый контакты.

На выходе автоматического устройства защиты в качестве нагрузки включена лампа накаливания Я/ мощностью 100 Вт, которая работает в схеме, собранной на двух выпрямительных диодах VD11 и VDI2y а также двух переключателях S2 и S3.

со о

Рис. 3.8. Схема автоматического защитного устройства ламп накаливания от перегрузок

и коротких замыканий.

Рассмотрим два варианта включения и эксплуатации устройства защиты. Первый — при номинальном напряжении питающей сети переменного тока, второй — при напряжении сети, значительно превышающем номинальное значение 220 В.

Первый вариант: при замыкании контактов переключателя S1 загорается светодиод VD3, сигнализируя о подаче переменного напряжения на элементы схемы. В этом случае схема находится в ждущем режиме работы. При номинальном напряжении 220 В динистор VS1 закрыт, конденсатор С5 разряжен, электронный ключ не работает, транзистор VT2 открыт, а транзистор 1/77 закрыт, так как напряжение на стоке транзистора VT2 недостаточно, электромагнитное реле К1 обесточено и его контакты находятся в положении, указанном в принципиальной схеме. В этом варианте напряжение сети переменного тока подается на лампу накаливания после замыкания контактов переключателей S1—S3. При замыкании контактов переключателя S2 напряжение переменного тока через один выпрямительный диод, который является однополупери- одным выпрямителем, поступает на лампу накаливания HI, загорающуюся вполнакала, так как она питается положительным однополупериодным током. При включении второго выключателя — S3 номинальное напряжение сети переменного тока будет напрямую подаваться на лампу накаливания или любую другую нагрузку.

Устройство последовательного включения напряжения, подаваемого в нагрузку переключателями S3 и S2, позволяет продлить срок службы лампы накаливания в несколько раз, потому что нить лампы накаливания сначала нагревается пониженным напряжением 110 В, а затем на нее подается полное напряжение 220 В. Такой режим работы лампы накаливания HI очень удобен в ночное время.

Второй вариант: когда сетевое напряжение электропитания повышается до значения выше допустимого, сразу же повышается выпрямленное напряжение постоянного тока, которым заряжается конденсатор С6, и этого напряжения становится достаточно для пробоя динисто- ра. В этот момент конденсатор С6 разряжается и доза- ряжает конденсатор С5 до напряжения, которое вырабатывает стабилитрон VD9. В электронном ключе транзистор VT1 закрывается, а транзистор VT2 открывается, и вслед за этим сразу же срабатывает электромагнитное реле К1у которое своими контактами Л7./ отключает нагрузку от сети переменного тока. Это состояние устройства будет оставаться как угодно долго, пока напряжение сети не снизится до номинального значения.

В электронном устройстве защиты применяются следующие комплектующие ЭРЭ: транзисторы VT1 типа КТ315Б, VT2 — КП303Б; динистор VS1 типа КН102Ж; выпрямительные диоды VD1 типа КД209А, VD2 — КД209A, VD4, VD5, VD10, VD11, VDI2 — КДЮ5Б; стабилитроны VD7 типа Д814Б, VD6 — Д814Б, VD9 — КС156А; светодиод VD3 типа АЛ307Б; конденсаторы С/ типа МБМ-Н-400В-0,1 мкФ, С2 — МБМ- И-400В-0,1 мкФ, СЗ — МБГО-П-ЗООВ-1 мкФ, С4 — K50-24-25B- 470 мкФ, С5 — K50-24-16B-15 мкФ, С6 — МБМ-П-160В-0,5 мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-2-20 кОм, R2 — МЛТ-0,125-30 Ом, R3 — МЛТ- 0,125-10 кОм, R4 — МЛТ-0,125-100 кОм, R5 — МЛТ-0,125-15 кОм, R6 — МЛТ-0,5-47 кОм, R7 — СП4-2Ма-1 Вт-100 кОм; электромагнитное реле К1 типа РЭН19 с током срабатывания до 20 мА при напряжении питания до 20 В; электрические соединители XI типа «вилка» с электрическим кабелем длиной 1,5 м, Х2Х5 типа КМЗ-1 (клеммы малогабаритные зажимные на одно соединение); переключатели S/ типа П2Т-1-1, S2, S3 — ПК-2 (переключатель бытовой клавишный на два направления); предохранитель плавкий F1 типа ПМ-1-1А.

При монтаже, регулировке и ремонте устройства защиты ламп накаливания можно применить другие комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие качество и надежность работы. Например, выпрямительные диоды типа КД209А можно заменить диодами типа Д226, Д237Б, КДЮ5В; диоды типа Д105Б — на Д226, Д226Б; стабилитрон типа Д814Б — на Д814В—Д814Д, стабилитрон типа КС156А — на КС168А; транзистор типа КТ315Б — на КТ315В— КТ315И; транзистор типа КПЗОЗБ — на КПЗОЗД, КПЗОЗГ, КПЗОЗЕ; динистор типа КН102Ж — на КН102И; резисторы типа МЛТ — на ОМЛТ, УЛИ, ВСа, МТ, С1-4; конденсаторы типа К50-24 — на К50-12, К50-27, К50-29.

Регулировка устройства заключается в подборе сопротивления резистора R5, при котором происходит срабатывание электромагнитного реле. Повышенное максимальное значение напряжения питания подается на устройство с помощью автотрансформатора.

Техническая характеристика

устройства последовательного включения ламп накаливания с защитой от перенапряжения в сети

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В …………………………………….. 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц …………………………………….. 50

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, %………………………………. zfclO

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, %           db 1

Пределы регулирования напряжения срабатывания

защитного устройства, В ………………………….. 200—250

Время срабатывания защиты с момента появления максимально допустимого напряжения, с,

не более……………………………………………….. 0,1—0,2

Допускаемый коэффициент нелинейных искажений

питающей сети, %, не более………………………. 12

Напряжение срабатывания реле /С/, В ……………. 15—20

Ток срабатывания реле, мА …………………………. 15

Максимальная мощность нагрузки, Вт ……………. 1000

Вероятность безотказной работы, не менее……… 0,97

Срок службы, ч, не менее……………………………. 10 000

Помехозащищенность устройства при напряженности

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . . . 100 Кпд, %, не менее         96

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