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:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Новый метод превращения углекислого газа в метан 02.03.2020 Японские ученые под руководством профессора университета Васэда Ясуши Секинэ (Yasushi Sekine) предложили проводить низкотемпературную каталитическую реакцию синтеза водорода и углекислого газа в метан с помощью электрического поля. Существующий промышленный способ превращения углекислого газа в метан посредством каталитической реакции водорода и диоксида углерода имеет ряд технологических трудностей. В частности, выход метана сильно зависит от требуемой температуры, которая должна быть от 300 до 400 градусов по Цельсию. Ученые предложили новый, низкотемпературный способ (100 градусов по Цельсию), при котором происходит более эффективное получение метана из углекислого газа, чем при других аналогичных способах. В разработанном методе используется взаимодействие двуокиси углерода с наночастицами оксида церия на рутениевом катализаторе при наложении электрического поля. Такой катализатор проявил высокую и стабильную каталитическую активность для превращения диоксида углерода в метан посредством гидрирования в электрическом поле. Исследователи уверяют, что таким методом можно получать метан из углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу промышленностью. Полученный таким образом газ может не только заменить ископаемое топливо, но и в долгосрочной перспективе предотвратить глобальное потепление. Метод получения метана с помощью электричества состоит из двух стадий. Посредством электролиза вода разлагается на кислород и водород. После этого водород смешивается в присутствии катализатора с диоксидом углерода для получения метана. На химической реакции получения метана из углекислого газа основана технология "Энергия-Газ" (Power-to-gas), разработанная в Германии в 2008 году. Идея состояла в том, чтобы направить избыток сгенерированного электростанциями электричества на производство газа. Таким образом можно не только "хранить электроэнергию", потом используя газ как топливо для электростанций, но и получить газ для промышленности.

Другие интересные новости:

▪ Бумажная батарейка активируется парой капель воды

▪ Океанские тепловые волны угрожают морской жизни

▪ Из-за глобального потепления птицы становятся агрессивнее

▪ Бесплатный эфирный 3D-канал запущен в Китае

▪ Робот-краб

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Палиндромы. Подборка статей

▪ статья Посудомоечная машина. История изобретения и производства

▪ статья Какого декабриста сослали из Сибири обратно в Европейскую часть России? Подробный ответ

▪ статья Машинист строительного подъемника. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Имитатор звучания пружин рабочего барабана плюс рабочий барабан переменного объема. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Симисторный регулятор большой мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025