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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Жизнь в городе здоровее, чем на селе 03.05.2004 Примерно к такому выводу привело исследование, выполненное Национальным центром разумного роста при Мэриландском университете (США). Собраны данные о здоровье более 200 тысяч жителей 83 крупных американских городов и 448 административных районов, состоящих из мелких городков, поселков и отдельных ферм. Оказалось, что, чем ближе к природе ландшафт местности, тем выше средний вес ее обитателей. Житель крупного города в среднем на три килограмма легче "селянина" (при всей условности этого термина для современной Америки), у него ниже артериальное давление, он реже болеет диабетом и больше ходит пешком. Как считает руководитель группы исследователей Рейд Юинг, все дело именно в этой последней особенности поведения. В городах все ближе - и магазины, и места развлечений, и даже работа часто находится в пределах пешеходной доступности. А житель сельской местности вынужден и на работу, и за покупками, и в кино ехать на автомобиле.

Другие интересные новости:

▪ Бананы под угрозой

▪ Нанокремний в борьбе с инфекциями

▪ Сознание существует отдельно от мозга

▪ Пестициды убивают пчел

▪ Начаты поставки образцов магниторезистивной памяти ST-MRAM

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цветомузыкальные установки. Подборка статей

▪ статья Кишка тонка. Крылатое выражение

▪ статья Что происходит с лягушками зимой? Подробный ответ

▪ статья Палатка-зонт. Советы туристу

▪ статья Защита от электромагнитного излучения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ. Пересечение, сближение или параллельное следование ВЛ с троллейбусными и трамвайными линиями. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026