Diseño de limitador de voltaje síncrono
Cualquiera que haya leído publicaciones anteriores sobre un dispositivo de protección contra sobretensiones fundamentalmente nuevo: acerca de limitador síncrono, y especialmente aquellos que están familiarizados con el cambio de las fuentes de alimentación de computadoras modernas y otros equipos, inmediatamente pensaron, obviamente, en las dos dificultades principales que no son tan fáciles de superar. Este es un pulso de corriente muy alto cuando se enciende la alimentación, especialmente si varios dispositivos están conectados al ONS (y esto, por regla general, es), y, en segundo lugar, la disipación de calor en el balasto, en asociación con una resistencia de balasto convencional (según la experiencia de muchos), Son vistos como tales que ponen en duda la idea misma de tal limitación de voltaje.
Sobre el tema del calor, el desarrollador ya ha dado algunas explicaciones en el artículo anterior, ahora las complementará con los siguientes comentarios. Si observamos un autotransformador clásico, también tiene disipación de calor e incluso desventajas (en comparación con ONS) como el peso y el posible zumbido durante el funcionamiento. Si consideramos un estabilizador moderno para 500 vatios (el nivel de potencia mínimo), entonces, de acuerdo con la eficiencia, que es un promedio del 97%, podemos calcular la potencia disipada por el transformador, y resulta ser de aproximadamente 15 vatios a carga nominal y lo más importante a voltaje normal (!) . En el ONS, en el balasto, con tal carga y un voltaje de red de aproximadamente 255 V (el ONS comienza a cortar la amplitud a partir de 245 en el voltaje efectivo) de acuerdo con el cálculo aproximado, que el autor explicó anteriormente (teniendo en cuenta el ciclo de trabajo de los pulsos - piezas de "exceso de amplitud"), será Destacan unos 10 vatios. Hizo esta comparación solo para disipar dudas sobre la racionalidad del uso de lastre activo para la limitación de voltaje síncrono. Por supuesto, comparar el principio clásico con el propuesto es para un lugar específico de aplicación. Después de todo, todo está determinado por la propia red, su inestabilidad, la naturaleza de las cargas, constante y aleatoria, y los requisitos de voltaje para los consumidores, otros factores. Por lo tanto, consideramos el tema de la corriente de entrada.
En los primeros prototipos, el desarrollador utilizó el transistor KT818BM para el lastre, y resistió la corriente de arranque de dos televisores de hasta 100 vatios de potencia total. Posteriormente, el autor comenzó a usar el transistor Darlington a 8-10 A en el paquete TO-220 (para casos pequeños), incluso con conexión paralela. Luego no estableció el objetivo de lograr la máxima corriente de arranque, ya que hubo una etapa de prueba del circuito en otros temas, incluido el control del corte y el corte del relé por medio de un interruptor controlado (con un botón de encendido). A fines del año pasado, el desarrollador logró hacer un circuito con el relé volviendo al estado de funcionamiento (desconectado) cuando el voltaje se redujo a la normalidad. Tal limitador se introdujo en un artículo anterior. Luego, se agregó el mismo caso al caso presentado, pero ya con un enfriador y un transformador de corriente (desde el cual se alimenta el enfriador) y se llevaron a cabo pruebas de temperatura.Demostraron que el ONS, diseñado tentativamente para 250 vatios de carga con sobretensiones frecuentes de hasta 250-255 V, corresponde a esto y puede soportar (por calor) sobretensiones a corto plazo de este nivel y con una potencia de carga más alta, hasta 400-500 vatios. Creo que muchos entienden que la temperatura de calentamiento del radiador y, por lo tanto, la potencia máxima liberada en el balasto (como parte de la potencia de carga) está determinada por el área efectiva del radiador, el rendimiento del enfriador y las características de ventilación de la caja del limitador. Por lo tanto, el autor no proporciona aquí resultados específicos de las pruebas térmicas (como es habitual en la descripción de cualquier producto de este tipo). Presentamos solo un gráfico que ilustra la característica principal de ONS para una potencia de carga de aproximadamente 10 W:
Para obtener más potencia, necesita un potente regulador de voltaje de entrada. Pero, no hay absolutamente ninguna necesidad de hacer esto, ya que debería estar claro para todos que a altas corrientes la regulación característica del transistor de lastre será más pronunciada, es decir, la parte superior del gráfico será más suave.
Pero, volviendo a la corriente inicial. Después de las pruebas térmicas, el desarrollador, sin dudarlo, encendió el adaptador de netbook a través del ONS, que se distinguió por su arranque "duro" (que recordé anteriormente por su fuerte salidas de chispas) Una prueba posterior de balasto (con un micro botón) mostró que el transistor (en TO-220) no podía soportarlo. La medición del pulso actual con un dispositivo especial mostró un valor de aproximadamente 20 A (¡considere esto en su práctica!). Luego se tomó la decisión de proteger el transistor y, al mismo tiempo, los contactos del relé y el relé térmico mediante un triac de derivación (de la misma versión). El circuito es simple, entre el cátodo y el electrodo de control, se enciende una potente resistencia del orden de 0,47 ohmios. Con una corriente de arranque que dura aproximadamente 5 ms, el triac se abrirá y pasará la mayor parte de la corriente a través de sí mismo. Pero, lo principal es que esto garantizará la fiabilidad de los contactos anteriores. El hecho es que, aunque los contactos del relé están diseñados para 10-16 A, todos los relés tienen la capacidad de "liberarse" lentamente cuando se desconecta la alimentación, es decir, los contactos ciertamente se encenderán (como un enchufe brillante) e incluso se pueden soldar entre sí. Los contactos del relé térmico son aún más débiles a este respecto: en el modelo más conveniente, están diseñados para 5 A.
Por lo tanto, el esquema ONS finalmente se ha establecido (presumiblemente) para resolver todas las características principales de su aplicación. Como ya se señaló, la opción con un relé en miniatura, que ahora puede volver a su estado de espera original, es la más compleja en el plan de circuito y tiene el inconveniente significativo de que el relé debe mantenerse encendido por un tiempo indefinidamente largo. Mucha gente sabe que es probable un caso. acantilado cero y la aparición en la red de apartamentos de un voltaje de más de 300, o incluso los 380 voltios (lo más probable, por supuesto, en caso de accidentes graves y desastres naturales en el área de su subestación o en una línea abierta larga). Aunque el circuito del relé ONS, por cálculo, debe soportar tal sobrevoltaje, sin permitir que se cargue, el modo térmico de los elementos de potencia del relé será bastante estresante. Por lo tanto, el autor del desarrollo se inclinó hacia la opción con un interruptor controlado, brevemente con un relé de interrupción ( relé - disparo). El hecho es que el circuito en esta realización es más simple y no tiene elementos con una carga térmica, y el relé de interrupción está controlado por un tiristor en el paquete TO-92. El interruptor térmico en sí tiene contactos confiables que, gracias al diseño especial, se abren y cierran (a través del botón externo) a alta velocidad. Este producto acaba de ser creado (por empresas de renombre) para un funcionamiento confiable como un lanzamiento de línea de alimentación. Todo lo anterior y la experiencia positiva de refinar el interruptor para proporcionar control externo ahora inspiraron al desarrollador a mejorar aún más este producto, que es muy conveniente para el ONS, para crear un relé de interrupción completo, con control para apagar y encender.Basado en los resultados que ya se ven como positivos (por experiencia), el autor definitivamente hará otro mensaje. Bueno, en conclusión, proporcionamos algunos resultados que ilustran aún más los beneficios de ONS. En términos de diseño, como se puede ver a continuación, la ventaja es que puede integrarse en la mayoría de los edificios existentes, es decir, tiene poco sentido presentar un caso especial (con "cosas" atractivas). Como se mostró anteriormente, los ONS pueden integrarse en cajas de conexiones, incluso para montaje empotrado. Comencemos la ilustración con el último kit probado, aquí está:
En el compartimento inferior hay un enfriador con un transformador de corriente, un condensador de filtrado (puede haber varistores) y un triac de derivación. Este diseño está hecho solo para pruebas y uso personal en el futuro. Para un consumidor amplio, debería ser, por supuesto, diferente. Por ejemplo, los nidos superiores deben excluirse, ya que son peligrosos para los niños. ¡Nunca hagas esto en tus talleres creativos!
Y aquí hay un video que muestra la conveniencia de las pruebas de botones, especialmente antes de entregar (vender) un producto a un consumidor:
Y aquí hay un video que demuestra la conveniencia de una prueba "suave" en uno de mis primeros diseños de relé de descanso:
Ahora observe cómo es posible integrar ONS en el cuerpo de un divisor de filtro de 9 salidas fabricado por V.I.-TOK, para tres salidas separadas:
E incluso en tal caso (los radiadores de banda con transistores conectados en paralelo se encuentran a los lados):
Y así es como ONS se puede organizar en una caja debajo de una salida doble, con un enfriador de 40x10 mm, para una instalación oculta en una pared incombustible:
El desarrollador hizo todas las placas electrónicas, por supuesto, con instalación volumétrica, sin elementos smd, por lo tanto, con una instalación moderna normal, las opciones de diseño serán, por supuesto, aún mayores.
Bueno, ahora compartimos la experiencia incidental que será útil para muchos. El desarrollador usa el multímetro DT-838, ya que también mide la temperatura usando un termopar de baja inercia, lo cual es muy conveniente para probarlo. Entonces, incluso antes, el interruptor a menudo era basura, luego generalmente dejaba de apagar el dispositivo, aunque medía normalmente. Esto obligó a poner un interruptor deslizante en miniatura en el circuito de alimentación. Y recientemente (en el calor de las pruebas), el autor del desarrollo colocó un dispositivo de 220 V, midiendo una resistencia en el límite de 2000 antes de eso. Llegó a sus sentidos a tiempo usando una serie de números, pero las mediciones de resistencia desaparecieron. En otros límites, nada fue perturbado (para mi sorpresa). Después de la autopsia, se encontró la resistencia smd destruida (R15), se arrastró a través de los foros y reconoció el valor aproximado: 1.5 k, encontró solo 1.87 (precisión), lo soldaron y luego midió el mismo, la desviación es menor a 0.01. Comprobó todos los demás límites y se sorprendió aún más: ¡qué increíble capacidad de supervivencia (un término de la teoría de la fiabilidad!). A su atención un ejemplo visual:
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