Устройство защитного отключения нагрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания

 Комментарии к статье

Устройство защитного отключения нагрузки предназначено для контроля напряжения в однофазной электросети и отключения нагрузки при снижении напряжения ниже номинального, повышении напряжения выше номинального, скачках напряжения в сети с амплитудой, выходящей за пределы норм.

Устройство защитного отключения нагрузки (УЗОН) состоит из двух ступеней защиты. Первая ступень защиты обеспечивает включение нагрузки в электросеть, если ее напряжение находится в заданных пределах (например, ±10%). Если сетевое напряжение выходит за пределы нижнего или верхнего пределов, нагрузка отключается от сети. Последующее включение (при нормализации сетевого напряжения) осуществляется с задержкой по времени, которую можно оперативно регулировать.

Задержка включения может понадобиться при часто повторяющихся пиках или провалах (например, ветер замыкает электропровода) сетевого напряжения.

Вторая ступень защиты служит для отключения и нагрузки, и первой ступени при значительном (1,5-2 или более раза) снижении или превышении сетевым напряжением номинального. Вторая ступень подключает первую ступень к сетевому напряжению тогда, когда последнее принимает значение, безопасное для работы первой ступени. Питание второй ступени осуществляется гальваническим элементом.

Основой УЗОН служит специализированная интегральная микросхема (см. рисунок); блоки, входящие в нее, ограничены штрихпунктирной линией. Все УЗОН можно смонтировать в виде переходника или встроить в сетевую вилку.

(нажмите для увеличения)

Первая ступень защиты содержит следующие блоки:

• вторичный источник питания I, питающий блоки УЗОН;
• компаратор верхнего порога IV;
• компаратор нижнего порога V;
• логическую схему управления (DD4-DD9);
• повышающий преобразователь постоянного напряжения VI;
• источник образцового напряжения VII;
• таймер VIII, обеспечивающий необходимую временную задержку;
• оптотиристорный ключ (VD10), обеспечивающий подключение нагрузки.

Вторая ступень защиты содержит: компаратор верхнего порога II; компаратор нижнего порога III; логическую схему управления (DD1-DD3); индикатор напряжения HL1; реле К1, подключающее сетевое напряжение к первой ступени.

Первая ступень защиты включает нагрузку, если напряжение питающей сети находится в необходимых пределах (например, ±10%). Нижний и верхний пороги можно жестко задать (подразумевается, что основой устройства служит интегральная микросхема) или регулировать в некоторых пределах (в таком случае нужно предусмотреть дополнительные выводы для подключения подстроечных резисторов, на рисунке это не показано). Компараторы верхнего и нижнего пределов IV и V (а также II и III) представляют собой инвертирующие триггеры Шмитта на основе микромощных операционных усилителей с однополярным питанием. Если входное напряжение (Uвх) превышает опорное (Uоп), выходное напряжение компаратора близко к потенциалу земли. Входным напряжением (Uвх) для компараторов является напряжение, снимаемое с датчика тока Т1, которое выпрямляется диодным мостом VD4 и фильтруется с помощью конденсатора С2.

Если сетевое напряжение меньше нижнего или больше верхнего порога, срабатывает компаратор верхнего порога IV (если больше) или нижнего порога V (если меньше). В любом из этих случаев выход элемента DD5 (2И-НЕ) переключается из лог."0" в лог."1". Подразумеваем, что логическая схема управления выполнена на КМОП элементах (для снижения энергопотребления), поэтому выходное напряжение компараторов, соответствующее уровню лог."1", должно составлять не менее 2/3 напряжения литания Uпит1.

Через инверторы DD6 и DD7 положительный перепад напряжения установит D-триггер DD9 в единичное состояние. Лог."0" на инверсном выходе триггера DD9 закроет МОП-транзистор VT2, управляющий оптотиристорным ключом VD10, и нагрузка отключится от сети. Одновременно лог."1" на прямом выходе триггера разрешит работу таймера VIII, и он начнет отсчет временного интервала, длительность которого определяется постоянной времени t=R6C5; ее можно регулировать переменным резистором R6. В качестве таймера можно использовать, например, генератор прямоугольных импульсов с двоичным cчетчиком (необходимо предусмотреть цепь обнуления таймера при включении питания Uпит1). После окончания отсчета временного интервала на выходе таймера появится импульс лог."1" (Um). Если за время отсчета напряжение в сети нормализовалось, этот импульс пройдет через элемент DD8 (на втором входе которого при нормализации сетевого напряжения будет лог."1") и сбросит триггер DD9 в нулевое состояние. Транзистор VT2 откроется, оптотиристорный ключ VD10 подключит нагрузку к сети, установившийся уровень лог."0" на прямом выходе триггера запретит работу таймера VIII.

Если напряжение в сети не нормализовалось, на верхнем входе элемента DD8 будет лог."0", и импульс обнуления не пройдет на вход триггера DD10, но он пройдет на вход обнуления (на схеме не показан) таймера, и последний начнет отсчитывать новый интервал времени задержки. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение в сети не нормализуется. Цепочка R5C4 устанавливает триггер DD9 в исходное нулевое состояние при включении источника вторичного питания I. Цепочка R4C3 не пропускает на вход триггера слишком короткие импульсы (энергия которых не представляет опасности для нагрузки), вызванные помехами или выбросами в питающей сети. Изменяя емкость внешнего конденсатора С3, можно изменять чувствительность устройства.

При значительном увеличении или уменьшении сетевое напряжение представляет опасность не только для нагрузки, но и для источника вторичного питания I (а также и для всей первой ступени защиты). Для защиты нагрузки и первой ступени предусмотрена вторая ступень защиты. Основой второй ступень защиты является газоразрядный (или интегральный светодиодный со встроенными вспомогательными элементами) индикатор, в котором длина светящийся области прямо пропорциональна приложенному напряжению. При значительном повышении сетевого напряжения светящийся столбик достигает апертуры фотодиода VD2, компаратор верхнего предела сбрасывается в лог."0", на выходе элемента DD2 (2И-НЕ) появляется лог."1", а на выходе инвертора DD3 - лог."0". МОП-транзистор VT1 закрывается, контакты реле К1 размыкаются, отключая сетевое напряжение от первой ступени.

Питание второй ступени защиты осуществляется от повышающего преобразователя напряжения VI. На его вход подается либо напряжение с параметрического стабилизатора R3VD6, либо с гальванического элемента G1. Развязка осуществляется диодами VD5 и VD7. При сильном снижении сетевого напряжения компаратор нижнего предела устанавливается в лог."1", на выходе инвертора DD1 появляется лог."0", на выходе элемента DD2 - лог."1", а на выходе инвертора DD3 - лог."0". Реле К1 отключает сетевое напряжение от первой ступени. Таким образом, источник вторичного питания I работает в облегченном режиме, требования к нему снижаются, и при современном уровне технологии он может быть малогабаритным. Перемещая фотодиоды VD2 и VD3 по корпусу индикатора, можно изменять пороги срабатывания компараторов верхнего и нижнего пределов. Цепочка R2C1 не пропускает короткие импульсы на выход элемента DD3.

Описываемое устройство можно применять для защиты нагрузки, чувствительной к питающему напряжению: холодильников, пылесосов, телевизоров и т.п.

Автор: В.И. Василенко

Смотрите другие статьи раздела Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Началась работа над расшифровкой елки 02.12.2010 Один из благотворительных фондов выделил университету шведского города Умеа около семи миллионов долларов на расшифровку генома ели обыкновенной. Это дерево, в несметном количестве продающееся перед Рождеством, по некоторым оценкам, приносит в шведскую казну в виде налогов больше денег, чем любой другой биологический вид. Первый, черновой вариант карты генома должен быть готов к 2013 году. По предварительным прикидкам, у елки примерно столько же генов, сколько у человека, но они многократно повторяются, в результате общий объем генома в 7-10 раз больше человеческого. Количество хромосом в клетках ели - 12 (у человека - 46), так что гены упакованы очень тесно. Зная строение наследственности ели, можно будет отбирать лучшие по свойствам экземпляры для размножения.

Другие интересные новости:

▪ Декодер для чтения мыслей

▪ В гостинице обслужат роботы

▪ Экспериментальные подводные дата-центры Microsoft

▪ Математика в помощь почтальону

▪ Молекулы остановлены при температуре абсолютного нуля

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Профессиональное свадебное фото. Вопросы и ответы. Искусство видео

▪ статья Как давно появилось протезирование? Подробный ответ

▪ статья Работа с газонокосилкой. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Светлячок на двухцветном мигающем светодиоде. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Летающие календарики. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025