Устройство защиты ламп накаливания с резервированием

September 22, 2011 by admin Комментировать »

Простой релейный автомат, собранный на трех электромагнитных реле К1КЗ, предназначен для плавного включения нагрузки в сеть переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. В качестве нагрузки могут* быть использованы лампы накаливания, нагревательные приборы, общая мощность которых ограничивается только нагрузочной способностью контактов примененных реле. В устройстве использована двойная защита нагрузки.

Первая защита от бросков тока в момент включения обеспечивается сопротивлением постоянного резистора, соединенного последовательно с нагрузкой. Наилучший эффект достигается при защите ламп накаливания, срок службы которых увеличивается в десятки раз. Как известно, нарушение спирали лампы происходит в основном при включении, когда она еще холодная и ее сопротивление также в десятки раз меньше, чем у разогретой.

Вторая защита ламп накаливания обеспечивается при быстро возрастающем сетевом напряжении выше номинального или выше установленного для данного устройства электрической цепью последовательно включенных стабилитронов и электромагнитного реле К1. Наличие данной защиты особенно важно при подключении к нему радио- и телевизионных приемников, которые не рассчитаны на повышенное напряжение сети.

На рис. 3.9 приведена принципиальная электрическая схема устройства защиты ламп накаливания и автома-

7 И H Сидоров

Рис. 3.9. Схема устройс1ва защиты ламп накаливания с резервированием.

тического включения резервной лампы при выходе из строя основной лампы накаливания.

Защитное устройство включает в свой состав входные и выходные цепи, узел защиты от перенапряжения в питающей сети переменного тока, устройство защиты от бросков тока в момент включения и узел включения резервной лампы накаливания или другой нагрузки.

Подключение устройства к сети переменного тока осуществляется с помощью электрического соединителя XI типа «вилка», соединенного с электрическим кабелем. Включение и выключение устройства обеспечивается двумя переключателями SI и S2. При этом второй выключатель собран в цепи работы основной лампы накаливания. На входе установлен плавкий предохранитель F1, защищающий электрические цепи от коротких .замыканий, которые могут возникнуть при ошибках в монтаже и при использовании некачественных электрорадиоизде- лий и комплектующих ЭРЭ.

Устройство защиты от превышения напряжения сети собрано на четырех стабилитронах VD2—VD5 и электромагнитном реле KI. Рассчитано это устройство таким образом, что опорное напряжение, вырабатываемое стабилитронами, меньше амплитудного значения напряжения сети переменного тока, а реле KI при этом находится в ждущем режиме работы. Этого напряжения недостаточно для срабатывания реле, и поэтому через его замкнутые контакты /С/./ напряжение подается на все элементы схемы. Если напряжение сети переменного тока во время эксплуатации устройства достигнет 230 В или будет еще выше, напряжение на обмотке реле резко увеличивается и оно срабатывает, размыкая контакты К1.1 и обесточивая всю схему. Якорь реле будет удерживаться до тех пор, пока в сети действует повышенное напряжение. Подбором типа стабилитронов, их количества и выбором типа электромагнитного реле можно добиться практически любого порога срабатывания реле. На входе устройства установлен выпрямительный диод средней мощности, обеспечивающий работу защитного устройства напряжением постоянного тока. Выпрямитель собран по однополупериодной схеме и является наиболее простым схемным решением.

После того как напряжение сети возвратится к номинальному значению, устройство защиты вернет схему в исходное состояние.

После замыкания контактов переключателя S7 напряжение сети через ограничительный резистор R1 подается на выпрямитель, собранный по однофазной двухполупе- риодной мостовой схеме на выпрямительных диодах VD6, VD7, VD9, VD10. Проволочный резистор R1 ограничивает ток в первичной цепи устройства, на нем действует падение напряжения от 5 до 8 В. Уменьшение напряжения на входе выпрямителя вызывает уменьшение напряжения на его выходе, и для того, чтобы схема работала в нормальном расчетном режиме, резистор R1 после выхода схемы на установившийся режим должен быть отключен. Этот резистор необходим только в начальный момент, вернее, в первые доли секунды после включения в сеть, для того, чтобы предотвратить возможный выход из строя ламп накаливания и выпрямительных диодов. Выключение резистора /?/ осуществляется автоматически с помощью электромагнитного реле К2У обмотка которого включена в схему параллельно нагрузке.

Нормально разомкнутые контакты электромагнитного реле К2.1 подключены к выводам резистора R1, и в момент включения в сеть полное напряжение — 220 В протекает через этот резистор и подается на обмотку реле К2. Известно, что практически все электромагнитые реле срабатывают с определенным запаздыванием относительно момента включения и подачи на него напряжения. Наличие резистора R1 в цепи питания вызывает замедление скорости нарастания тока в обмотке реле, что приводит к еще большему увеличению времени срабатывания реле К2. После срабатывания реле К2 его нормально разомкнутые контакты К2.1 замыкаются, и после этого на входе выпрямителя, на обмотке реле и на лампах накаливания действует полное напряжение сети переменного тока 220 В.

Отключение защитного устройства от сети вызывает размыкание контактов реле К2 — и оно снова подготовлено к эксплуатации.

Необходимо отметить, что рассматриваемая схема защиты ламп накаливания и элементов схемы является достаточно универсальной, ее можно применять в большинстве электронных приборов и изделий домашних мастеров, но наиболее целесообразно ее использовать в устройствах с высоким и средним уровнями выходных напряжений.

Электрические параметры и технические характеристики элементов электрической схемы определяются значениями мощности нагрузки и значением тока, протекающего в первичной цепи. Контакты реле К2 должны быть рассчитаны на коммутацию такого же тока, как и контакты однополюсных переключателей и контакты реле /С/./. При замене и ремонте устройства рекомендуется выбирать номинальное значение тока, которое может коммутировать реле в 1,4—1,6 раза больше, чем ток, действующий в первичной обмотке и нагрузке. Если ток нагрузки равен 7 А, то реле К2 должно быть рассчитано на 9 А. Из числа унифицированных реле, выпускаемых промышленностью, наиболее целесообразно применять реле, рассчитанные на ток 10 А, они наиболее хорошо вписываются в схему.

В качестве ограничительного резистора R1 применен проволочный резистор мощностью 15 Вт и сопротивлением 50 Ом. Применение основных элементов с указанными характеристиками позволяет подключить к устройству нагрузку мощностью 500—700 Вт. Практически в схеме устройства можно применить резистор R1 мощностью 7,5 Вт, поскольку в рабочем режиме эксплуатации этот резистор находится в обесточенном состоянии. Но необходимо знать, что если по каким-либо причинам реле К2 не сработало и его контакты останутся открытыми после включения электропитания, то резистор R1 будет работать в цепи предохранителя и нагреваться. Перегорание резистора R1 или его перегрев говорят о том, что не работает электромагнитное реле К2 и оно должно быть заменено, при этом плавкий предохранитель F1 должен быть также заменен на меньший ток срабатывания.

Простота схемного решения устройства позволяет собирать его в условиях домашней мастерской, не вызывает особых затруднений при настройке, но при монтаже необходимо строго следить за правильностью установки элементов и выполнять требования электробезопасности. Если сетевой переключатель S1 установить в цепи резистора R1 и лампы накаливания ///, то сетевое напряжение будет постоянно присутствовать на обмотке реле вне зависимости от положения переключателя. В этом случае схема защиты работать не будет.

Выпрямленное напряжение постоянного тока с мостового выпрямителя подается на устройство включения резервной нагрузки после выхода из строя основного потребителя электроэнергии. Для простоты пояснения работы этого узла остановимся на включении ламп накаливания HI и Н2. В схему введены электромагнитное реле КЗ и выпрямительный диод VD8, который работает в качестве стабистора. Напомним, что стабистор — это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области прямого смещения слабо зависит от тока в заданном диапазоне, предназначен для стабилизации напряжения. Рабочий ток этого стабистора должен быть не менее тока лампы накаливания Н2. При замыкании контактов переключателей SI и S2 лампа накаливания Н2 начинает работать с задержкой времени по схеме, описанной выше. При этом реле КЗ срабатывает вместе с лампой накаливания и размыкает свои контакты К3.1, обесточивая питание лампы HI. В том случае, если нагрузка в виде лампы Н2 выходит из строя, реле обесточивается, его контакты замыкаются и включают питание лампы HI.

В устройстве защиты ламп накаливания с дополнительным резервированием использованы следующие комплектующие ЭРЭ: электромагнитные реле К1 типа РЭС-10 (паспорт РС4.529.031) с напряжением на разомкнутых контактах 250 В, К2 — МКУ-48 (паспорт РА4.506.171) с рабочим напряжением 220 В и сопротивлением обмотки 1900 Ом, КЗ — МКУ-48-С (паспорт PA4.509.013); конденсатор С/ типа К50-6- 50В-200 мкФ; резисторы R1 типа С5-35-15Вт-200 Ом, R2 — МЛТ-2-180 Ом; предохранитель плавкий Ft типа ПМ-1-2 А; выпрямительные диоды VDt типа КДЮ5Б, VD6, VD7 типа Д237Б, VD9t VDI0 типа Д237Б, VD8 типа Д232Б; переключатели S/, S2 типа П1Т-1-1; электрический соединитель XI типа «вилка» с электрическим кабелем.

Правильно собранное устройство в дополнительной регулировке не нуждается.

Техническая характеристика

устройства защиты ламп накаливания с резервированием

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, %………………………………… ihl

Время срабатывания защитного устройства при подаче напряжения на основную

лампу накаливания Н2, с…………………………… 1,5

Максимальная мощность нагрузки, Вт ……………. 700

Напряжение срабатывания реле к1, В ……………. 230—280

Количество ламп накаливания, включаемых

одновременно, мощностью по 100 Вт, шт……… 5

Сопротивление изоляции токоведущих частей, МОм,

не менее……………………………………………….. 10

Срок службы, ч, не менее……………………………. 5000

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

Помехозащищенность устройства при напряженности

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . . . 100 Кпд, %, не менее         90

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