Защита радиоэлектронной аппаратуры от повышения сетевого напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Повышение сетевого напряжения в наше время (впрочем, как и снижение) - обычное явление. Сеть буквально "кишит" различными импульсными помехами, а "всплески" сетевого напряжения превосходят 300 В и более. В сельской местности дело обстоит еще хуже.

Аварийные ситуации приводят к тому, что у потребителя вместо требуемых 220 В может быть 350 В и более! Сетевое напряжение в пределах 180...260 В скорее правило, чем исключение.

Наиболее чувствительными в этой ситуации оказываются радиоэлектронные средства (РЭС). Поэтому необходимо защитить РЭС от возможных повышений сетевого напряжения.

Одна из собранных конструкций успешно эксплуатируется уже не первый год совместно с телевизором 3УСЦТ. Ее схема предельно проста (рис.1), но достаточно эффективна при защите телевизора от импульсных всплесков сетевого напряжения и резкого увеличения напряжения сети на длительное время.

Потребляемая телевизором мощность приблизительно 70 Вт, диапазон нормальной работы телевизора (модуля питания МП3) с некоторым запасом составляет 180...240 В (175...245). При повышении напряжения выше 250 В возникает реальная угроза выхода из строя МП телевизора. Первым кандидатом на "вылет" может быть электролитический конденсатор фильтра выпрямителя МП (С16, С19).

Пока сетевое напряжение не превышает 250 В схема почти не оказывает влияния на работу телевизора за исключением падения напряжения на проволочном резисторе R1 (около 12,7 В при потребляемой мощности 70 Вт и напряжении сети 220 В). Рассеиваемая в этом режиме мощность на резисторе не превышает 4 Вт. На стабилитронах VD1 и VD2 собран двусторонний ограничитель сетевого напряжения. Как только сетевое напряжение превысит 250 В, откроются стабилитроны VD1 и VD2, и перегорит предохранитель FU1, телевизор (его МП) окажется обесточенным.

Кроме того, схема рис.1 эффективно подавляет и различные импульсные всплески сетевого напряжения, ограничивая их на безопасном уровне.

Влияние резистора R1 на размагничивающие цепи в телевизоре невелико, и его наличие в схеме не сказывается отрицательно на чистоте цвета. При этом МП включается более мягко, ведь броски тока имеют место из-за наличия электролитических конденсаторов в фильтре выпрямителя МП. Ограничение тока штатным резистором (3,3...4,7 Ом) происходит на уровне очень больших токов, что сокращает ресурс диодов и конденсаторов МП.

Конструкция и детали. В качестве мощного проволочного резистора R1 я использовал отрезок высокоомного провода от спирали электроплитки. Позже изготовил еще несколько подобных резисторов параллельным включением резисторов МЛТ-2 сопротивлением 390...680 Ом.

Гораздо сложнее обстоит дело со стабилитронами. Они должны иметь высокое напряжение стабилизации и (что очень важно) большую допустимую перегрузку по току стабилизации на время перегорания предохранителя FU1. Поскольку ничего подходящего по разумным ценам приобрести не удалось, то решил в качестве стабилитронов VD1 и VD2 использовать "батарею" последовательно соединенных отечественных стабилитронов типа Д815А (напряжение стабилизации 5...6,2 В, номинальный ток стабилизации 1 А, перегрузка по току в течение 1 с равна 2,8 А). Последний из приведенных параметров вполне подходит для схемы рис.1, поскольку предохранитель сгорает намного быстрее 1 с. В качестве VD1 и VD2 установил первоначально по 50 шт. Д815А. В этом случае напряжение ограничения (для каждой полуволны) составляет:

Uогр = NUст + NUпр,

где N - количество стабилитронов, включенных последовательно в одну ветвь двустороннего ограничителя; Uпр - падение напряжения на стабилитроне в диодном включении (для Д815А менее 1,5 В); Uст - напряжение стабилизации (для Д815А менее 6,2 В).

Чтобы не тратить время на подбор экземпляров с максимальным Uст, измерял напряжение стабилизации уже соединенной батареи стабилитронов. Если его оказывалось недостаточно, то добавлял несколько стабилитронов, и, наоборот, при необходимости лишние изымал из схемы. Это не отнимает много времени, если воспользоваться ЛАТРом и дополнительным трансформатором, чтобы была возможность получать сетевое напряжение 250 В и выше [1].

Во время налаживания предохранитель временно заменяют лампой накаливания мощностью 100 Вт. При повышении напряжения сверх 250 В стабилитроны открываются и ограничивают напряжение, излишек гасится на лампе накаливания (резистор R1 на это время закорачивают накоротко). Последовательно с лампой включают амперметр, таким образом, появляется возможность контроля работоспособности схемы. Сопротивление нити накала лампочки в холодном состоянии около 40 Ом, так что стабилитроны защищены от "ударных" токов и аварийных ситуаций во время налаживания схемы.

Если сетевое напряжение постоянно завышено или часто повышается до 240 В и более, то защитить телевизор можно, включив в разрыв сетевых проводов телевизора один или два резистора (рис.2).

Чтобы резисторы не оказывали влияния на схему размагничивания, их можно включить непосредственно перед МП телевизора, минуя элементы схемы размагничивания (СТ 15-2-220 В; L1, R3-МП-3-3).

Номиналы резисторов рассчитывают по формуле R = Uпад/Iпотр для одного резистора (R = R1 + R2), где Uпад часть сетевого напряжения, которую необходимо "погасить"; Iпотр - ток, потребляемый от сети телевизором. Недостаток этого метода: диапазон рабочих напряжений МП отодвигается вверх, т.е. вместо 170-240 В станет 190-260 В, а высоковольтные помехи и всплески не гасятся. Достоинство: простота и мягкое включение МП в сеть.

Несмотря на большое количество стабилитронов, схему рис.1 можно собрать очень быстро. Теплоотводы для стабилитронов не требовались, они даже не успевали прогреться, как предохранитель перегорал. Допустимая рассеиваемая мощность для такой "батареи" стабилитронов составляет 800 Вт!

Чтобы уменьшить количество используемых стабилитронов, защитное устройство собирают по схеме рис.3. В ней количество стабилитронов сокращено почти в два раза и больше, поскольку стабилитроны включены на выходе мостового диодного выпрямителя, и на этих диодах также падает некоторое напряжение. В качестве диодов VD1...VD4 можно использовать любые мощные с Uобр=400 В и допустимым током более 5 А. При небольшой потребляемой мощности вместо предохранителя и резистора R1 можно использовать лампу накаливания.

Для визуального наблюдения за работой сетевого ограничителя параллельно одному из стабилитронов подключают светодиод АЛ307 через гасящий резистор 1 кОм.

Несмотря на схемную простоту, данные защитные устройства очень эффективны и надежны в эксплуатации, не капризны к "ложным" срабатываниям, и сами не вызывают помех по сети.

Для защиты цепей электронных приборов от перегрузок за рубежом выпускают приборы называемые супрессорами переходного напряжения (статью о них см. в "Радіоаматоре" 2/99 стр.31). К настоящему времени появились и российские аналоги, называемые ограничительными стабилитронами. Они имеют мощность рассеяния до 10 кВт, чего вполне достаточно, чтобы сгорел предохранитель. Есть также такой класс приборов, как супервизоры или детекторы повышения или понижения напряжения. Например, микросхема КР1171СП16 имеет напряжение срабатывания 16 В. При этом напряжении открывается выходной ключ микросхемы, через который можно включить реле с самоблокировкой. Включить ее по входу можно через делитель напряжения. Поскольку радиолюбителю достать такие элементы пока сложно, можно пользоваться и устройствами, описанными в статье.

Литература:

1. Зызюк А.Г. О трансформаторах//Радіоаматор. -1998. -№2. -С.38.
2. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры (конструирование и расчет). -М.: Энергия. 1977.

Автор: А.Г.Зызюк

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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

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 ...>>

Случайная новость из Архива Новый рекорд в области высокотемпературной сверхпроводимости 28.12.2018 Группа ученых-физиков из Германии установила новый рекорд в области высокотемпературной сверхпроводимости. Согласно опубликованному ими отчету, созданный ими материал начинает проводить электрический ток без сопротивления уже при температуре в 250 Кельвинов (-23 градуса Цельсия). Данная работа была проведена под руководством Михаила Еремеца (Mikhail Eremets), физика из Института химии Макса Планка, на счету которого находится предыдущий подобный рекорд в 203 Кольвина (-70 градусов Цельсия), установленный в 2014 году. Сверхпроводимость, явление, обнаруженное в 1911 году, заключается в том, что материалы, имеющие ненулевое электрическое сопротивление, теряют его при охлаждении ниже некоей критической температуры. По материалу, находящемуся в состоянии сверхпроводимости, электрический ток течет совершенно свободно, что исключает потери энергии на преодоление сопротивления материала. Далеко не все материалы становятся сверхпроводниками даже при самом глубоком охлаждении. В сверхпроводящих материалах имеет место быть так называемый эффект Мейснера - полное вытеснение магнитных полей из всего объема проводника. Основной целью, к которой сейчас стремятся ученые, является поиск материалов, которые становятся сверхпроводниками при температурах выше 0 градусов Цельсия. Если эта цель будет достигнута, это произведет революцию в областях энергетики, в электродвигателях, в беспроводной передаче энергии и данных. За последние годы в этом направлении было сделано очень многое. Время от времени различные группы ученых сообщают об достигнутых ими успехах, но, как правило, созданные материалы не проходят испытания на повторяемость и воспроизводимость их свойств. Группе Михаила Еремеца удалось установить новый рекорд за счет ранних экспериментов с сульфида водорода (сероводородом), газом, который придает тухлым яйцам их характерный запах. Во время экспериментов сероводород был сжат до давления в 150 ГПа, для сравнения, давление в центре ядра Земли находится в пределах от 330 до 360 ГПа. Так как молекулы сероводорода достаточно легки, они могут колебаться с более высокими частотами, чем молекулы более тяжелых соединений. Эти и объясняется более высокотемпературная сверхпроводимость этого газообразного материала. А высокое давление необходимо для повышения плотности сероводорода, и это препятствует увеличению амплитуды колебаний каждой отдельной молекулы газообразного материала. Эксперименты с сероводородом дали ученым знания, которые они применили в следующих эксперимента, а предметом более поздних экспериментов стал гидрид лантана, находящийся под давлением около 170 ГПа. В начале этого года при помощи гидрида лантана ученые получили явление сверхпроводимости при температуре в 215 Кельвинов, а спустя всего несколько месяцев им удалось повысить критическую температуру до нынешних 250 Кельвинов.

Другие интересные новости:

▪ Обнаружен уникальный двойной астероид

▪ Выявление деменции за десять лет до диагноза

▪ Морской клей для костей

▪ Звук без динамиков

▪ Сухой лед против тумана

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья Эрнст Фейхтерслебен. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где и когда для демонстрации преданности нужно было сосать соски королю? Подробный ответ

▪ статья Куропаточья трава. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Усовершенствование октан-корректора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Полевые транзисторы серии КП504. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025