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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Полноразмерные наушники Nothing Headphone (1) 10.07.2025 Компания Nothing, прославившаяся оригинальными решениями в дизайне и интерфейсе, представила свое первое полноразмерное устройство - наушники Headphone (1), объединив эстетику прозрачности с высококлассным звуком. Headphone (1) сразу привлекают внимание необычным внешним видом. Их чашки выполнены в форме так называемого "скверкла" - дизайнерского гибрида круга и квадрата. Полупрозрачные элементы частично открывают внутреннюю конструкцию, а легкий алюминиевый корпус делает устройство не только визуально легким, но и комфортным при ношении. При весе всего 329 граммов наушники выглядят и ощущаются премиально. Концепция создавалась в сотрудничестве с британским брендом KEF - признанным экспертом в области аудиотехники. Один из наиболее обсуждаемых аспектов новинки - качество звучания. Наушники оснащены 40-миллиметровыми динамическими драйверами, обеспечивающими насыщенные басы и выразительную детализацию. Адаптивная система настройки низких частот подстраивается под индивидуальное восприятие, а пространственное звучание с динамическим отслеживанием положения головы делает прослушивание объемным и естественным. При этом активное шумоподавление работает стабильно, позволяя с комфортом использовать устройство даже в шумной среде. Особое внимание было уделено автономности. По словам компании, Headphone (1) способны проработать до 80 часов без использования ANC, и до 35 часов - с включенным шумоподавлением. При этом всего пяти минут зарядки достаточно, чтобы получить почти 2,5 часа воспроизведения с активным шумоподавлением или до 5 часов - без него. Это один из лучших показателей в классе, особенно для устройства с такими функциями. Управление наушниками реализовано через интересный интерфейс. На одной из чашек установлен механический ролик, который отвечает за изменение громкости и навигацию по трекам. Дополнительная кнопка позволяет вызвать голосового помощника, а через фирменное приложение Nothing X доступен восьмиполосный эквалайзер для персонализированной настройки звука. По первым отзывам, звук у модели ориентирован на насыщенные и глубокие басы, что понравится любителям плотного электронного и поп-звучания. Устройство поступит в продажу по цене $299.

Другие интересные новости:

▪ Электрический спидстер Nissan Ariya NISMO

▪ Космический аромат от NASA

▪ 2004 год глазами Intel

▪ Компактный игровой ноутбук Razer Blade

▪ Глаза контролируют эмоции

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоэлектроника и электротехника. Подборка статей

▪ статья Какое, милые, у нас тысячелетье на дворе? Крылатое выражение

▪ статья Какие животные содержат в своем организме натуральный крем от загара? Подробный ответ

▪ статья Слесарь-обтяжчик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Электромагнитный индукционный детектор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Открытие карты при помощи зеркала. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026