Меню

Защита от аварийного напряжения сети схема

Устройства для аварийной защиты от превышения сетевого напряжения

Наиболее опасным для электроприборов и радиоаппаратуры является аварийное повышение сетевого напряжения. Это может случиться при обрыве из-за сильного ветра открытой воздушной проводки в линии электропередач и замыкании одного из фазных проводов на нулевой. При этом в сети некоторое время может действовать напряжение до 380 В. Включенные лампочки лопаются, а все остальные радиоэлектронные устройства выходят из строя. Наиболее вероятно такое в сельской местности или на даче, хотя были случаи и в городе. Несмотря на то, что случается такое очень редко, от этого не легче тем, кто пострадал.

Стоящие на сетевом вводе в квартиру плавкие предохранители или электромеханические автоматы срабатывают только при превышении заданного тока (обычно при коротком замыкании в цепи). А ток в цепях значительно возрастает уже в случае повреждения электроприборов и радиоаппаратуры. Это объясняется тем, что при повышении сетевого напряжения на 50% рассеиваемая мощность в потребителях энергии увеличиваются более чем в 2 раза (P=U2/R).

Многие из бытовых электроприборов (электронагреватели, осветительные лампы, холодильник и др.) не боятся пониженного в сети напряжения. Для них в основном и предназначены приводимые ниже две схемы. Они срабатывают только при возрастании питающе го напряжения выше заданного порога и отличаются по своему быстродействию, а значит и области применения.

Устройства для аварийной защиты от превышения сетевого напряжения

Самая простая схема, которая может обеспечить защиту ламп освещения или нагревателей в случае аварийного повышения напряжения в сети, показана на рис. 1.1. В исходном состоянии номинал резистора R1 выбирается так, чтобы реле К1 было отключено. Через группы нормально замкнутых контактов К1.1, К1.2 напряжение поступает в нагрузку.

В качестве реле К1 могут быть использованы почти любые на рабочее напряжение обмотки 220 В и меньше (допустимый ток через контакты должен быть не менее 3. 5 А, например из серии РПУ). Величина сопротивления резистора R1 зависит от сопротивления обмотки реле, а также его конструкции (подбирается так, чтобы К1 могло сработать при повышении действующего напряжения в сети выше 260 В). При срабатывании реле цепь нагрузки разомкнётся, а дополнительный резистор R2 группой контактов К1.2 будет подключен. Резистор R2 позволит реле устойчиво удерживаться во включенном состоянии. От его величины зависит, при каком уровне пониженного напряжения реле вернется в исходное состояние (отключится).

Для того чтобы исключить дребезг контактов К1.1 при приближении напряжения к пороговому значению, потребуется подогнуть контакты К1.2 так, чтобы они срабатывали раньше, чем К1.1. Недостатком этой схемы является низкая скорость срабатывания, из-за чего она не может надежно защитить не инерционные бы-ювые приборы и радиоаппаратуру.

Устройства для аварийной защиты от превышения сетевого напряжения

Большую скоростью срабатывания защиты обеспечивает вторая схема, рис. 1.2. Она питается непосредственно от сети и должна быть подключена в дежурном режиме постоянно. Устройство отличается от опубликованных аналогов [Л2] малым потребляемым током в дежурном режиме — около 2 мА, а при срабатывании защиты — не более 100 мА.

В исходном состоянии реле К1 не включено и на конденсаторе С1 накапливается энергия за счет его заряда от сети через резистор R2. При этом напряжение на С1 превысит необходимое номинальное для работы реле на 30. 50%. Это позволяет ускорить срабатывание реле. Стабилитрон VD1 ограничивает величину напряжения на конденсаторе С1 уровнем 33 В (без него напряжение может достигать 340 В).

При увеличении напряжения в сети, как только оно превысит на резисторе R5 порог открывания стабилитрона VD3 — открываются транзистор VT1 и тиристор VS1. За счет накопленной на конденсаторе С1 энергии срабатывает реле К1. Группа контактов К1.1 подключает резистор R1 параллельно с R2. Проходящий через него ток позволяет удерживать реле во включенном состоянии после срабатывания, когда конденсатор разрядится через обмотку реле.

Здесь используется особенность электромагнитных реле — для удержания контактов во включенном состоянии требуется меньший ток, чем для включения. Поэтому включение выполняется при повышенном напряжении, а удержание осуществляется минимально необходимым — это примерно 18 В для типа ТКЕ54.

Отключение нагрузки выполняют группы нормально замкнутых контактов реле К1 (они включены параллельно для увеличения допустимого проходящего тока).

Конденсатор С2 предотвращает срабатывание защиты от кратковременных помех в сети.

Индикатором срабатывания защиты является свечение свето-диода HL1. Диод VD8 предохраняет светодиод от воздействия высокого обратного напряжения.

В случае срабатывания защиты вернуть схему в исходное состояние можно, нажав на кнопку «сброс» (SB1).

Читайте также:  Что делать напряжение при людях

В схеме использованы детали: резистор R1 типа ПЭВ на 25 Вт, а остальные — постоянные резисторы типа МЯТ с соответствующей мощностью рассеивания (она указана на схеме). Подстроенный резистор R5 типа СП5-16А-1 Вт. Конденсаторы С1 типа К50-35, С2 — К10-17. В качестве диодов VD1, VD2, VD5. VD7 подойдут любые выпрямительные на ток 0,5 А и обратное напряжение не менее 400 В. Транзистор VT1 КТ3102 можно заменить на КТ315 или КТ312. Стабилитрон VD3 заменяется любым из серии прецизионных с напряжением стабилизации 6,6. 9,1 В, VD4 на КС533А.

Устройства для аварийной защиты от превышения сетевого напряжения

Светодиод HL1 подойдет любой из серии КИПД или АЛ310А. Вместо светодиода удобно применять также неонку. Тиристор VS1 можно использовать из серий Т112 или Т122, например Т122-20-6 (последняя цифра в обозначении указывает класс допустимого обратного напряжения и в данной схеме значения не имеет). Реле К1 может быть типа ТКЕ54ПОД или более современное из серии РНЕ44. Такие реле допускают коммутацию напряжения 220 В и позволяют пропускать через свои контакты ток более 10 А, а при параллельном их соединении еще больше. Все элементы на схеме, выделенные пунктиром, кроме реле К1, расположены на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1.5. 3 мм с размерами 85×50 мм, рис. 1.3.

Для настройки устройства потребуется ЛАТР, позволяющий увеличивать напряжение на входе схемы до 260 В. Уровень повышенного сетевого напряжения, при котором срабатывает защита, устанавливается резистором R5. Номинал резистора R6 зависит от типа используемого светодиода HL1 и подбирается для получения нужной яркости свечения индикатора.

Литература: И.П. Шелестов — Радиолюбителям полезные схемы, книга 3.

Источник

Защита от аварийного напряжения сети схема

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна

Л. СИТНИКОВ, п. Стулово Кировской обл.
Как известно, номинальное значение напряжения в сети (действующее значение) — 220 В. Разумеется, оно не равно в точности 220 В, так как Межгосударственный стандарт (ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.») допускает отклонение от номинального значения до 10%. Поэтому электроприборы с питанием от сети должны нормально функционировать при напряжении 198. 242 В.

Некоторые из них, в частности с импульсными блоками питания, допускают и меньшее напряжение. Но большинство могут функционировать неустойчиво или вообще выйти из строя.
Последнее происходит, к сожалению, довольно часто. Причины отклонений сетевого напряжения могут быть разными: включение и отключение мощной нагрузки, аварии в системе электроснабжения, перегрузка сети и т. д. К пониженному напряжению сети (160. 180 В) чувствительны приборы, имеющие электродвигатели: холодильники, микроволновые печи, стиральные машины, а к повышенному — подавляющее большинство. Наиболее опасна ситуация, когда в сети присутствует межфазное напряжение 380 В и резко увеличиваются токи потребления всех электроприборов. В этом случае часть элементов выходит из строя по причине превышения предельно допустимого напряжения или тока. Так, например, из-за насыщения магнитопровода ток асинхронного двигателя увеличивается в несколько раз. Естественно, все это ведет к порче дорогостоящих приборов, а также увеличивает вероятность возникновения пожара.
Описанное ниже устройство защищает приборы с потребляемой мощностью до 1,1 кВт, отключая их от электросети при снижении или превышении сетевым напряжением заранее установленных значений (в авторском варианте 195 и 245 В).
Технические характеристики
Напряжение сети, В. 100. 380
Ток нагрузки, А . 0. 5
Нижний порог отключения нагрузки, В. 160. 195
Верхний порог отключения нагрузки, В. 230. 260
Время отключения нагрузки при возникновении аварийной ситуации в сети, с ——1 . 3
Время включения после восстановления напряжения сети, с . 30. 60
Схема устройства показана на рис. 1.

На диодах VD2, VD3 собран выпрямитель с балластными конденсаторами С5, С6, а на стабилитроне VD6 и транзисторе VT1 — ограничитель выходного напряжения выпрямителя, резистор R1 ограничивает зарядный ток конденсаторов С5, С6 при подключении устройства к сети. Резисторы R6, R8 обеспечивают разрядку конденсаторов С5, С6 при отключении устройства, они включены последовательно, так как большинство постоянных резисторов мощностью 0,25 Вт (например, МЛТ, С2-23, Р1-4) имеют рабочее напряжение не более 250 В. На диоде VD1 собран однополупериодный выпрямитель, конденсаторы С2, СЗ — сглаживающие, С1, С4 подавляют высокочастотные помехи. ОУ DA1.1, DA1.2 — компараторы напряжения, светодиод HL1 индицирует включение устройства в сеть, a HL2 — нормальное напряжение сети. Диоды VD4 и VD5 образуют «монтажное ИЛИ», напряжение питания компараторов стабилизировано интегральным стабилизатором на микросхеме DA2, оно использовано и как образцовое.
После подключения устройства к сети на выходе микросхемы DA2 напряжение будет около 12В, на конденсаторах СЗ, С4 — постоянное напряжение, значение которого зависит от сетевого напряжения и сопротивления резисторов R2— R5. При напряжении сети 220 В это напряжение примерно равно 2,5 В. Резисторами R7 и R9 устанавливают верхний и нижний пороги отключения нагрузки. Если напряжение сети в норме, то на выходах ОУ низкий уровень, транзистор VT2 закрыт и начинается зарядка конденсатора С9 через резисторы R13, R14. Через 30. 60 с напряжение на конденсаторе С9 становится достаточным для открывания полевого транзистора VT3, а затем и биполярного транзистора VT4. На реле К1 поступает напряжение питания, оно сработает и своими контактами К1.1 подключит нагрузку к сети. Одновременно светит светодиод HL2, сигнализируя, что сетевое напряжение в норме и оно подано на нагрузку.
Если напряжение сети превысит верхний порог отключения, компаратор на ОУ DA1.1 переключится, на его выходе установится высокий уровень, транзистор VT2 откроется и конденсатор С9 быстро разрядится через этот транзистор и резистор R14. Транзисторы VT3, VT4 закроются, светодиод HL2 погаснет и реле отключит нагрузку от сети. При уменьшении напряжения сети до нижнего порога переключится компаратор на ОУ DA1.2, процесс повторится и нагрузка также будет отключена от сети. Длительность временного интервала между моментом возникновения аварийной ситуации и отключением нагрузки (1. 3с) зависит от скорости разрядки конденсатора С9 (т. е. от его емкости и сопротивления резистора R14), напряжения открывания транзистора VT3 и постоянной времени цепи выпрямителя (резисторы R4, R5, конденсаторы С2, СЗ).
Когда напряжение сети вернется в допустимые пределы, транзистор VT2 закроется, начнется зарядка конденсатора С9 и через 30. 60 с реле К1 подключит нагрузку к сети. Время задержки зависит от сопротивления резистора R13, емкости конденсатора С9 и напряжения открывания транзистора VT3.
В устройстве применены конденсаторы С5, С6 — К73-17, оксидные — К50-35, остальные — К10-17. Транзисторы
2N2222 заменимы на КТ3102 с любыми буквенными индексами (VT2) или КТ3117А, КТ815А, КТ815Б, КТ815В (VT1, VT4). Транзистор BS170P можно заменить на КП501А, КП501Б, взамен стабилитрона КС518А можно применить любой маломощный стабилитрон с напряжением стабилизации 15. 22 В. Светодиоды допустимы любые в пластмассовом корпусе диаметром 3. 5 мм, желательно разного цвета свечения, с рабочим током 5. 20 мА. Автор применил многооборотные подстроечные резисторы W3296 (R7, R9), но подойдут СП5-2ВБ, постоянные резисторы — С2-23, МЛТ, реле — TRJ-12VDC, но можно использовать и аналогичные TRIL-12VDC, JRU-12VDC, TRV-12VD с одной группой контактов на замыкание или переключение.
Все детали, кроме вилки ХР1 и розетки XS1, смонтированы на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, ее чертеж показан на рис. 2.

Плату устанавливают в корпус из изоляционного материала. На одной из стенок крепят розетку XS1 для подключения нагрузки, а на крышке делают отверстия для установки светодиодов.
Их соединяют с платой изолированными проводами.
Налаживание устройства проводят в следующей последовательности. После проверки правильности монтажа устройство подключают к выходу ЛATРа, на выходе которого устанавливают напряжение 220 В. Светодиод HL1 должен светить, на конденсаторе С11 — напряжение примерно 12В, а на выводах 2 и 5 микросхемы DA1 — около 2,5 В. Подстроечным резистором R7 устанавливают на выводе 6 микросхемы DA1 напряжение 2,9 В, что соответствует верхнему порогу отключения (около 245 В), а резистором R9 — напряжение 2,2 В на выводе 3 микросхемы DA1, что соответствует нижнему порогу отключения (около 195 В). После установки напряжений подключают нагрузку, например, лампу накаливания.
После того как реле сработает и лампа загорится, ЛАТРом плавно изменяют напряжение и проверяют напряжения отключения нагрузки. При необходимости их изменяют в нужную сторону подстроечными резисторами R7 и R9. Следует помнить, что наладочные работы производятся при напряжении, опасном для жизни!
От редакции. Примененные конденсаторы К73-17(C5, C6), хотя и имеют рабочее напряжение 630 В, но амплитуда приложенного к ним переменного напряжения не должна превышать 50 % этого значения, т, е- 315 В. Поэтому при сетевом напряжении 230 В и более конденсаторы будут работать в запредельном режиме, что снижает надежность устройства. Для ее повышения эти конденсаторы должны иметь большее рабочее напряжение, допустимо, например, использовать конденсаторы К75-10 (2 шт. 0,47 мкФ на 500 В или 1 шт. 1 мкФ на 500 В). Так как размеры этих конденсаторов больше, то устанавливают их в корпусе отдельно от платы и соединяют с ней изолированными проводами.
Радио №3/2015

Читайте также:  Как проверить напряжение стартера мультиметром

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Источник



Способы защиты электрической сети квартиры или дома от скачков напряжения

Содержание

  1. Допустимые параметры электроэнергии
  2. Спасут ли пробки или автоматы?
  3. Основные причины возникновения скачков напряжения в сети
  4. Возможные последствия скачков напряжения
  5. Способы защиты от скачков напряжения
  6. Сетевой фильтр
  7. Реле защиты РКН и УЗМ
  8. Стабилизаторы
  9. Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)
  10. Датчик повышенного напряжения (ДПН)
  11. Заключение

Перепады напряжения и прочие неполадки в электросетях отнюдь не редкость. Они могут привести к выходу из строя дорогостоящей техники и даже угрожать жизни и здоровью людей. Для предотвращения подобных последствий на рынке имеются различные устройства защиты электрической сети, применяемые в зависимости от характера неполадок.

В этой статье вы узнаете: что собой представляют перепады напряжения и каковы их причины; Какие существуют устройства защиты сети и в каких случаях используются.

Допустимые параметры электроэнергии

В России и на пост-советском пространстве стандартным напряжением является 220 вольт (для рядовых потребителей электроэнергии). При этом в реальности напряжение колеблется в определенных рамках от данного номинала. Допустимая амплитуда отклонения от нормы устанавливается нормами и актами, регулирующими предоставление данной услуги потребителю. При 220В минимальное допустимое значение составляет 198В, а максимальное — 242В.

Спасут ли пробки или автоматы?

Долгое время в домах использовались «пробки»: плавкие предохранители, защищающие от скачков напряжения. На смену им пришли современные и более удобные автоматы (автоматические выключатели). На сегодняшний день в большинстве квартир это единственные средства защиты от неполадок в сети.

Пробки и автоматические выключатели позволяют защититься от короткого замыкания, перегрева проводки и возгорания при перегрузке. Однако мощный электрический импульс может успеть пройти через автомат и вывести технику из строя. Такое случается, например, в следствие удара молнии. То есть обычные пробки не могут обеспечить полноценную защиту от перепадов напряжения.

Читайте также:  Холодный неон какое напряжение

Основные причины возникновения скачков напряжения в сети

Скачки напряжения могут отличаться по величине отклонения от нормы, по своей продолжительности и динамике возрастания/убывания в зависимости от причин их возникновения:

  • Большая нагрузка на сеть. Одновременное подключение большого числа электроприборов при недостаточной мощности сети приводит к нестабильности напряжения. Это может быть заметно, например, как мерцание лампочек или внезапное выключение электроприборов. Данное явление встречается часто, особенно по вечерам;
  • Мощный потребитель по соседству. Случается, если рядом находятся промышленные объекты, торговые центры, офисные здания с мощной вентиляционной системой и так далее.
  • Обрыв нулевого провода. Нулевой провод выравнивает напряжение у потребителей электроэнергии. При его обрыве (сгорании, окислении) часть потребителей получат повышенное напряжение (а другие заниженное), что с высокой вероятностью приведет к выходу из строя незащищенной электротехники.
  • Ошибки при подключении. Например, если были перепутаны нулевой и фазный провода;
  • Плохая проводка. Сбои возникают из-за изношенности проводки, использования некачественных материалов и неправильно выполненных монтажных работ.
  • Удар молнии. Попадание молнии в линии электропередачи может вызывать стремительный скачек напряжения в тысячи вольт. Представляет особую опасность, так как средства защиты не всегда успевают сработать.

Возможные последствия скачков напряжения

Производители электрической техники учитывают нестабильный характер напряжения и возможность его скачков и падений. Например, прибор с номинальным напряжением 220 вольт может работать при 200В и выдерживать скачки до 240В. При этом регулярная работа аппаратуры при больших отклонения от нормы сокращает срок ее эксплуатации. Сильные скачки напряжения могут вывести технику из строя, и даже нанести ущерб имуществу и здоровью, например, вызвав пожар.

Справка. Поломки электрических приборов в результате скачков напряжения не покрываются договорами о гарантийном обслуживании, то есть бремя расходов на ремонт и замену ложится на владельца, что может стать серьезным ударом по семейному бюджету. В некоторых случаях существует возможность предъявления иска к поставщику электроэнергии, однако это долго, сложно и дорого, а также не гарантирует успеха. Проще заранее предусмотреть защиту своего дома от подобных неприятностей.

Источник