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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Роль дофамина в мозге влюбленных 23.01.2024 Свежие научные исследования, проведенные на примере степных полевок, поясняют воздействие дофамина, гормона удовольствия, на формирование и поддержание чувства любви. Ученые выявили, что уровень дофамина в мозге существенно повышается в периоды тоски по партнеру, но этот химический след исчезает после окончания отношений. Зои Дональдсон, старший автор исследования и доцент кафедры поведенческой нейробиологии в Калифорнийском университете в Боулдере, утверждает, что их открытия способствуют глубокому пониманию внутренних процессов человеческого мозга при формировании близких отношений и их разрыве. С использованием современных технологий нейровизуализации ученые измеряли активность дофамина в близлежащем ядре мозга степных полевок в реальном времени. Эксперимент включал различные сценарии, в том числе пересечение препятствий для встречи с партнером, и результаты оказались впечатляющими. Энн Пирс, первый автор исследования, отмечает, что при каждом приближении полевки к своему партнеру реакция мозга, отражаемая уровнем дофамина, сравнима с "рейвом". Светящаяся палочка, символизирующая уровень дофамина, мигала интенсивно в моменты близости и взаимодействия. Эксперименты также включали периодические разлуки пар полевок на несколько недель. Воссоединение после этих периодов сопровождалось снижением характерного всплеска дофамина, что свидетельствует об изменении "химического отпечатка" в мозге, связанного с желанием. Полученные результаты могут стать ключом к пониманию психологии межличностных отношений у человека. Ученые надеются, что их работа поможет разработке новых методов лечения для людей, сталкивающихся с психическими заболеваниями, затрагивающими социальную сферу жизни.

Другие интересные новости:

▪ Автономный автомобиль превращает водителя в инструктора

▪ Новая формула соли

▪ Сетевое хранилище Thecus N4810

▪ Сверхэкзотическая электронная жидкость

▪ Объяснена невосприимчивость летучих мышей к переносимым вирусам

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тембра, громкости. Подборка статей

▪ статья Левенгук Антони ван. Биография ученого

▪ статья Когда появились первые автоматы, в которые нужно было бросать монеты? Подробный ответ

▪ статья Битумоплавельщик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Датчик положения ротора КПЕ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026