Релейное устройство контроля напряжения в электросети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Сегодня в радиолюбительской литературе и в Интернете можно найти множество описаний самодельных устройств, следящих за напряжением в электрической сети и отключающих питающиеся от нее электроприборы в случае выхода напряжения за допустимые для них пределы. Как правило, в этих устройствах применяют микроконтроллеры, операционные усилители и другие современные высокотехнологичные электронные компоненты. Но еще совсем недавно эту задачу успешно решали более простыми средствами. Например, с помощью электромагнитных реле. Одну из таких "ретро"-конструкций описывает автор в предлагаемой статье.

Несмотря на то что стандартами (например, [1]) установлены довольно жесткие нормы стабильности напряжения в бытовых электросетях, по разным причинам оно довольно часто выходит за допустимые пределы. Это представляет опасность для бытовых электроприборов, которых сегодня очень много в любой квартире или жилом доме. Особенно для тех, что подключены к сети практически постоянно. Помогает здесь только наличие автоматического прибора, непрерывно контролирующего напряжение и отключающего все потребители от сети в случае его опасного повышения или понижения.

Когда у меня возникла потребность в таком автомате, те из них, описания которых для самостоятельного изготовления удалось найти (например, [2]), показались мне слишком сложными. Я решил разработать и изготовить свой. Его схема показана на рис. 1. При напряжении ниже 198 В (220 В-10 %) он выключает электросеть квартиры, а при его возвращении в норму вновь включает ее. При превышении значения 242 В (220 В+10 %) сеть также выключается, но ее работа не восстанавливается до тех пор, пока хозяин квартиры, убедившись по показаниям вольтметра PV1 в том, что напряжение в норме, не нажмет на кнопку SB1 "Пуск". Такой отход от полной автоматизации лучше обеспечивает безопасность и вполне допустим, так как превышения максимального напряжения случаются нечасто. За три года непрерывной работы автомата было множество отключений по занижению напряжения, но всего восемь раз - по его превышению. Они происходили в основном в ночное время, иногда во время грозы.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Как видно из схемы, два понижающих трансформатора T1 и T2 включены последовательно по первичным и вторичным обмоткам, поэтому они легко выдерживают повышение сетевого напряжения до 380 В и более, что случается при обрыве нейтрали трехфазной сети. Выпрямитель для питания реле K3, контакты которого K3.1, выдерживающие ток до 20 А, подключают потребители к сети и отключают их от нее, выполнен по мостовой схеме на диодах VD4-VD8 и питается от соединенных последовательно обмоток III трансформаторов с суммарным номинальным напряжением 20 В. О наличии напряжения на выходе этого выпрямителя, а следовательно, и в питающей сети сигнализирует светодиод HL1.

Выпрямитель для контроля значения напряжения собран на диодах VD1 - VD4 также по мостовой схеме. Он питается от последовательно соединенных обмоток II трансформаторов (их суммарное номинальное напряжение 12,6 В). Особенность этого выпрямителя в том, что его сглаживающий конденсатор C1 имеет сравнительно небольшую емкость, чтобы изменения напряжения отслеживались без задержки.

При напряжении в сети, большем нижнего порога, к цепи светодиод HL3 - стабилитрон VD11 - обмотка поляризованного реле K1 приложено напряжение, превышающее сумму прямого падения напряжения на светодиоде, напряжения стабилизации стабилитрона и напряжения срабатывания реле. Контакты Я и Л реле K1 замкнуты. Если в это время замкнуты также контакты Я и П реле K2, то срабатывает реле K3, подключая потребители к сети.

Регулировкой подстроечного резистора R9 добиваются того, чтобы при уменьшении напряжения в сети ниже допустимых 198 В напряжение на стабилитроне VD11 становилось меньше его напряжения стабилизации и он закрывался, прекращая ток через обмотку реле K1. В результате контакты Я и Л этого реле размыкают цепь обмотки реле K3. Оно отключает потребители от сети до тех пор, пока напряжение в ней не придет в норму.

Канал контроля превышения напряжения построен аналогично, но пороговым элементом в нем служит стабилитрон VD12, порог срабатывания (242 В) устанавливают подстроечным резистором R11, а при его превышении контакты реле K2 размыкают цепь обмотки реле K3 и включают светодиод HL2.

В качестве реле K2 использовано двустабильное поляризованное реле РП4, отличающееся тем, что его контакты самостоятельно не возвращаются в исходное положение при снятии напряжения с обмоток. Чтобы перебросить якорь реле в ту или иную сторону, нужно обязательно подать на одну из обмоток импульс напряжения соответствующей полярности. Поэтому для возврата реле K2 в исходное состояние после срабатывания в устройстве предусмотрена кнопка SB1, на которую нажимают, чтобы вновь подключить к сети потребители электроэнергии, отключенные по превышению напряжения. Нажимать на эту кнопку приходится иногда и для приведения устройства в рабочее состояние после подключения к сети, поскольку начальное положение контактов реле K2 неизвестно и может быть любым.

Стабилитроны VD9 и VD10 ограничивают напряжение, подаваемое на обмотки реле K1 и K2 после их срабатывания, что не позволяет току в этих обмотках превысить допустимые значения.

Автор применил в конструкции два унифицированных трансформатора питания ТПП261-127/220-50 с броневыми магнитопроводами [3]. В качестве обмоток I использованы первичные обмотки этих трансформаторов (выводы 2 и 9 с перемычкой между выводами 3 и 7). Для образования обмоток II установлены перемычки между выводами 12 и 19 трансформаторов, а напряжение снимается с выводов 11 и 20. Выводы обмотки III - 15 и 16.

Вместо двух трансформаторов Т1 и Т2 возможно применить один, выдерживающий первичное напряжение до 380 В. Он может быть намотан самостоятельно на магнитопроводе ШЛ20х40. Обмотка I должна иметь 2700 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,21 мм, обмотка II -155 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,35 мм, а обмотка III - 254 витка такого же провода. При первичном напряжении 220 В напряжения на обмотках II и III должны быть соответственно 12,6 и 20 В.

Реле K1 - двухпозиционное одностабильное с преобладанием к правому контакту поляризованное реле РП7 (исполнение РС4.521.005). Для получения обмотки сопротивлением около 600 Ом его обмотки II (470 Ом) и III (140 Ом) соединены последовательно, для чего между выводами 4 и 6 колодки реле установлена перемычка. Можно применить реле того же типа исполнений РС4.521.019 с сопротивлением обмотки 480 Ом или РС4.521.012 с сопротивлением обмотки 700 Ом.

Реле K2 - двухпозиционное двустабильное поляризованное реле РП4 (исполнение РС4.520.004). Его обмотки 1-IV сопротивлением по 130 Ом соединены последовательно, для чего установлены перемычки между контактами 2-3, 4-8 и 6-7 колодки реле. Используется также обмотка VII сопротивлением 2250 Ом. Можно применить реле исполнений РС4.520.011 с обмотками сопротивлением 460 и 2700 Ом или РС4.520.012 с обмотками сопротивлением 500 и 830 Ом.

Справочные данные поляризованных реле РП4 и РП7 можно найти в [4]. При подборе замен следует иметь в виду, что обмотки поляризованных реле разных исполнений могут быть выведены на разные контакты их колодок. Разброс сопротивления обмоток одинаковых реле может достигать ±15...20 %.

При отсутствии нужного реле РП7 вместо него можно использовать подходящее по сопротивлению обмоток реле РП4. Эти реле конструктивно одинаковы, но различаются регулировкой контактов. С реле РП4 нужно снять защитный алюминиевый кожух, вывинтить на один-два оборота фиксирующий винт левого контакта, вручную перебросить к этому контакту якорь, затем медленно вращать регулировочный винт левого контакта, пока якорь самостоятельно не перебросится к правому. В этом положении левый контакт следует зафиксировать, после чего надеть на реле кожух.

Реле K3 - РКС3 (исполнение РС4.501.200) с обмоткой сопротивлением 175 Ом и номинальным рабочим напряжением 24 В [5]. Его можно заменить другим реле с таким же рабочим напряжением обмотки, контакты которого способны коммутировать ток не менее 20 А.

Вольтметр PA1 - Ц4209 детекторной системы с пределом измерения 500 В переменного напряжения.

Автомат собран в металлическом корпусе размерами 230х160х80 мм, который необходимо заземлить. Реле K3 помещено в отдельный отсек корпуса в связи с тем, что его контакты, соединенные с электросетью, не защищены от случайного прикосновения. Стабилитроны VD9 и VD10 снабжены теплоотводами площадью 50 см².

Потребляемая автоматом от сети мощность - около 7 Вт. При налаживании автомата сетевое напряжение на него подают через лабораторный регулируемый автотрансформатор и устанавливают подстроечными резисторами R9 и R11 соответственно нижний и верхний пороги срабатывания.

При желании к гнездам XS1 и XS2 можно подключить звуковое сигнальное устройство, которое подаст сигнал тревоги при превышении допустимого напряжения в сети. Возможная схема сигнализатора изображена на рис. 2. На его входе имеется диодный мост VD1-VD4, который избавляет от необходимости соблюдать полярность, присоединяя штекеры XP1 и ХР2 к гнездам автомата. На транзисторах VT1 и VT2 собран обычный мультивибратор, генерирующий импульсы частотой около 800 Гц. Транзистор VT3 - усилитель мощности сигнала, подаваемого на телефонный капсюль HA1. Транзистор VT3 и стабилитрон VD5 следует установить на теплоотводы площадью 50 см².

Рис. 2

Литература

1. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - URL: internet-law.ru/gosts/gost/3761/.
2. Безюлев С. Автомат защиты холодильника. - Радио, 2005, № 7, с. 48, 49.
3. Шульгин Г. Унифицированные трансформаторы. - Радио, 1982, № 1, с. 59, 60.
4. Реле поляризованные РП4, РП4М, РП5, РП7. - URL: museumrza.ru/up/jeksponaty/files/Spr_RP_4_5_7.djvu.
5. Реле электромагнитное РКС3, РКС3Т. - URL: radiant.su/files/images/IRZ/rks3.pdf.

Автор: С. Бабын

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Графен приближает идею космического лифта 08.09.2026

Вывод грузов за пределы Земли сегодня остается сложным и дорогостоящим процессом: каждый запуск требует огромного количества топлива, а значительная часть конструкции ракеты используется всего один раз. Поэтому идея космического лифта, возникшая еще много десятилетий назад, продолжает привлекать внимание инженеров и исследователей. Вместо множества отдельных ракетных стартов предлагается создать постоянную транспортную систему между Землей и космосом, по которой грузы перемещались бы с помощью электричества. Последние достижения в производстве поликристаллического графена вновь заставили специалистов обсуждать эту концепцию не только как фантастическую идею, но и как потенциальный инженерный проект. Основным элементом будущего сооружения должен стать сверхпрочный трос. Согласно концепции Международного консорциума космического лифта (ISEC), он должен начинаться у экватора и простираться примерно на 100 000 километров в космос, значительно дальше геостационарной орбиты. На внешнем ко ...>>

Робот Bean-Bot без моторов и программирования 07.09.2026

Робототехнику трудно представить без электродвигателей, аккумуляторов, датчиков и управляющего программного обеспечения. Однако исследователи Итальянского технологического института продемонстрировали, что для выполнения довольно сложных движений все эти компоненты иногда вовсе не обязательны. Созданный ими миниатюрный робот Bean-Bot способен самостоятельно прыгать, катиться, скользить, переворачиваться и преодолевать наклонные поверхности, используя энергию нагрева и особенности собственной конструкции. Идея разработки возникла благодаря необычному природному механизму. За основу специалисты взяли мексиканскую фасоль, которая способна неожиданно перемещаться из-за находящейся внутри семени личинки моли. В лаборатории биомиметической мягкой робототехники эту природную особенность переосмыслили с инженерной точки зрения. Получившийся Bean-Bot представляет собой легкую оболочку характерной формы, пружину из материала с памятью формы и несколько магнитов. Основным источником энергии ...>>

Случайная новость из Архива Жидкокристаллическая структура человеческой РНК 11.10.2018 Итальянские ученые пришли к выводу: люди на нашей планете, как, впрочем, и вся структура земной биологической жизни, сделаны на основе известной и широко применяемой при производстве мониторов технологии, то есть жидкокристаллической. Независимые исследователи Италии утверждают, что они изучили строение РНК, использовав самые современные приборы и новейшие технологии, что позволило им обнаружить необычную структуру белков, созданную явно искусственно - из жидких кристаллов. Кто и для чего создал биологическую жизнь на Земле таким вот образом, можно только догадываться, однако, само собой, напрашивается наиболее простое предположение - это сделали инопланетяне, или боги (это кому как удобнее считать наших прародителей). Строение молекул РНК на основе жидких кристаллов, считают ученые, предполагает неограниченные возможности такой "биологической жизни" - достаточно вспомнить по этому поводу все более умопомрачительные технологические разработки, касающиеся современных гаджетов. Поэтому концепция генетической структуры любого биологического вида на планете, в том числе человека, как и метаболических процессов, происходящих в организмах всего живущего на Земле, считают итальянские ученые, должна быть пересмотрена. Кстати, по этой причине мы недооцениваем возможности головного мозга человека, лишь удивляясь аморфности большей части его, которая пока никак не используется человеком.

Другие интересные новости:

▪ Самоуничтожающаяся флешка Overdrive USB

▪ Разработана камера с разрешением 1 ГП

▪ Внешние накопители 5 ТБ от LaCie

▪ Суперклей для сломанных костей

▪ SAMSUNG: у жестких дисков нет перспективы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудио и видеонаблюдение. Подборка статей

▪ статья Бейярд Тейлор. Знаменитые афоризмы

▪ статья Насколько широко в Средневековье использовались пытки железной девой? Подробный ответ

▪ статья Техническое обслуживание аккумуляторных батарей. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Комбинированный индикатор уровня записи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распайка кабеля для мобильных телефонов Samsung A100, A110, A200, A288, SGH600, A300, M100, R210, T100. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026