Kako spriječiti gubitke prenapona u kućnoj električnoj mreži - novi razvojni pregled

<

Svi koji znaju troškove popravka kućanskih električnih uređaja, posebno modernih televizora i druge sofisticirane opreme, već su ugradili stabilizator ili naponski relej na panel napajanja (ako su prekidi napona slučajni i kratkotrajni). Drugi, pogotovo nesvjesni cijene slučaja, mirno koriste skupu opremu s rizikom velikih gubitaka ("nasumično"). U tom smislu najkritičnija je situacija u prigradskim (seoskim) mrežama napajanja, gdje pored grmljavinske oluje postoje i „fazne neravnoteže“ zajedničkog napajalnog transformatora, u kojima napon na lagano opterećenoj fazi može narasti na 260-270 volti ili više.

Što tržište nudi?

Na suvremenom tržištu postoji obilje stabilizatora i naponskih releja (u obliku adaptera-utičnice ili za električnu ploču za cijeli stan). Suvremene vodeće tvrtke proizvode zaštitne uređaje (uglavnom modeli ploča), - na Internetu, koji ne dopuštaju pouzdanu zaštitu elektroničke kućanske opreme, imaju određene funkcionalne nedostatke (vidi dolje). Ovi proizvodi su široko proizvedeni i svijetlo reklamirani, mislim, jednostavno temeljeni na tehnički nepismenom potrošaču. Sudeći prema pregledu tržišnih ponuda (tijekom nekoliko godina), većina proizvođača prestala je razvijati svoje proizvode na inženjerskim i strukturnim rješenjima koja su provjerena tijekom godina, a koja su ekonomski povoljna i izvana privlačna za širokog potrošača. Međutim, ako pogledate problem zaštite protiv udar s inženjerskog stajališta, može se reći da bi visokokvalitetna "utičnica" (zaštitni uređaj) trebala jednostavno pružiti visokokvalitetni napon, a to ne ovisi o njegovom lijepom "licu", već o "funkcionalnom umu".

Pogled na uređaje za industrijsku zaštitu s tehničkog (inženjerskog) stajališta

Prije svega, napominjemo da se svi jednostavni uređaji za grijanje ne boje velikih odstupanja napona od norme (odstupanje može biti do +/- 40 Volta). Stoga je nepraktično uključivati ​​ih nakon stabilizatora, nepotrebno ih učitavati. Stabilizator je potreban uglavnom za hladnjak, ako se napon kontinuirano smanjuje na 180-190 volti.

U svim slučajevima, rješavanje pitanja stabilizacije ili druge zaštite treba imati na umu da:

• Stabilizatori imaju takozvanu "struju u praznom hodu" (bez opterećenja), koja se kontinuirano dodaje struji opterećenja. Stoga će u mnogim slučajevima, posebno kada se hrani elektronička oprema male snage, ukupna potrošnja energije biti mnogo veća (stabilizator se, u pravilu, ne isključuje i ne uključuje s teretom).Svi proizvođači navode učinkovitost za nazivno opterećenje.
• Većina stabilizatora nemaju uređaje za zaštitu od prenapona u slučaju groma ili prekid nulte "žice u mreži napajanja (ili imaju najjednostavnije tvorničke postavke). Vrijeme odziva zaštite u pravilu je više od pola razdoblja napona, što je preopasno za napon od više od 300 V. Treba imati na umu da napon kojim upravlja stabilizator i izaziva određeno prebacivanje i dalje raste na ulazu napajanja televizora ili drugog potrošača tijekom cijelog trajanja operacije zaštite ( propuštanje tereta), a ta bacanja (impulsi) često imaju strmi prednji dio.
• Prema svom principu rada, stabilizatori odašilju kratke (do nekoliko milisekundi) impulse prenapona, pa se kvaliteta izlaznog napona određuje dodatnim filtriranjem, što može biti nedovoljno za neku elektroničku opremu.
• Stabilizacija napona tijekom njegovog pada u mreži nije potrebna suvremenim elektroničkim potrošačima, oni u ovoj zoni imaju svoju stabilizaciju.
• Naponski releji instalirani na ploči ili na utičnici (poput adaptera) imaju postavke releja za isključivanje opterećenja kada napon raste ili padne iznad postavljenih vrijednosti (ručno podesivi). To jest, postoji vrlo neugodna za potrošača, pa čak i štetna funkcionalna značajka. Za sve, u pravilu, skupu opremu, strogo je potrebno ne dopustiti napon iznad 250 V. Istodobno, u mnogim električnim mrežama, posebno u gradovima ljetnih vikendica, taj je višak vrlo vjerojatan. Tako se događaju česta isključenja televizora i svih ostalih potrošača, što se brzo muči i dovodi do previsokih postavki na 260 V i više ako je korisnik tehnički nepismen. Rizik od oštećenja opreme naglo se povećava (potrebno je uzeti u obzir veličinu kašnjenja u radu, koja se također ručno podešava i može ispasti opasno velika). Kako bi umanjili psihološki utjecaj čestih kvarova, programeri su napravili automatsku obnovu zaštitnog uređaja s nekim (prilagodljivim) kašnjenjem. No, to u mnogim slučajevima (posebno za računalom) neće dopustiti smirivanje korisnika tehnologije, a posebno ploda dugog rada za računalom.
• Ogromna većina zaštitnih uređaja u obliku razdjelnika ili adaptera, komercijalno dostupan, općenito nemaju zaštitu koja je navedena na svijetlom pakiranju. Najčešće imaju samo malu snagu otpornik, koji počinje nekako suzbiti napon (po svojim karakteristikama, u mikrosekundama) nakon oko 350 V. No, isti će napon biti istodobno primijenjen na ulazne elemente napajanja bilo koje elektroničke opreme, s velikom vjerojatnošću njihova kvara i izgaranja!

Stoga se situacija u vezi s rješavanjem problema zaštite od prenapona ne smatra zadovoljavajućom kao na policama trgovina i na stranicama vodećih proizvođača.

Moguće racionalno rješenje problema zaštite

Moje vlastito iskustvo u razvoju najekonomičnijih i najperspektivnijih, po mom mišljenju, zaštitnih uređaja dovelo je do sljedećeg rješenja (koje je uspješno testirano na eksperimentalnim modelima, patentirano ili predstavlja predmet know-how-a, prema relevantnom sporazumu sa zainteresiranim proizvođačem).

Da biste otklonili nedostatke stabilizatora i naponskih releja, preporučljivo je provesti rez od prekomjerne amplitude napona u rasponu od 250-290 volti ulaznog napona (najvjerojatnije višak) i trenutni prekid na većem naponu. To je moguće uvođenjem aktivnog balasta u strujni krug snažnim Darlingtonovim tranzistorom (ili dva jednostavna). Za povećanje dopuštene snage potrošača moguće je instalirati minijaturni ventilator (12 V) s jednostavnim napajanjem za punjače.U ovom je slučaju prijelaz 12/5 Volta vrlo jednostavan - uključivanjem dodatne zener diode u krug punjača. Odnosno, zaštitni uređaj stječe dodatnu funkciju punjača.

Provedba balastne kontrole prema gore spomenutom principu (odsječak sinkrone amplitude, uključujući sve impulse) ne zahtijeva uporabu regulatora. Štoviše, u nedavnom novom radu na krugu, bilo je moguće riješiti se releja za uključivanje amplitudnog načina stabilizacije i, shodno tome, elektrolitičkog kondenzatora (uopće ih nema) zahvaljujući razvoju originalnog istosmjernog ključa na tiristoru (s histerezom), koji se pokazao vrlo uspješnim u korištenom krugu. uređaji za zaštitu (sudeći prema iskustvu autora i potrazi za analogima, može se smatrati izumom).

U stanju čekanja upravljačka ploča troši manje od 0,5 W (ovisno o naponu). Za trenutno isključivanje (oko 1 ms) autor je također razvio i uspješno testirao (tijekom nekoliko godina na različitim uređajima) dizajn relejnog odmora temeljen na toplinskom prekidaču tipa VK-1-10, koji se široko koristi u mrežnim filtrima-razdjelnicima. Međutim, zbog sinkronog isključivanja amplitude na razini od 250 V, do 280-290 V mrežnog napona, vjerojatnost većeg prenapona značajno se smanjuje, pa je racionalno koristiti jednostavan osigurač, koji moćan tiristor (s određenim ograničenjem struje) dovoljno dugo sagorijeva za ovaj prenaponski impuls (uzimajući u obzir trajanje ispada pola vala mrežnog napona). Također treba uzeti u obzir da struja kroz osigurač (reda 20–40 A) „napaja“ mrežni napon (zbog njegovog otpora).

Varijante implementacije sheme ograničenja sinkronih amplituda

Ispod su fotografije upravljačke ploče (najnoviji razvoj, opcija za testiranje), kao i videozapis testiranja uređaja s trenutnim prekidom (prethodni razvoj, da biste poslušali klikom isključivanja, trebate povećati glasnoću) i testni videozapis „DC tipke“ (prvi test ideje, napon 24 V). Potonje, naravno, zahtijeva određena objašnjenja, ali budući da se ovaj uređaj planira prenijeti zainteresiranim proizvođačima kao „know-how“ (prema ugovoru), ovdje je moguće predstaviti samo visokokvalitetnu (eksperimentalnu) I - V karakteristiku prvog prekidača male snage (prekidač je već testiran na napon do 400 V, s histerezom od oko 10%).

Video:

Također bih htio razgovarati o izvoru povećanog napona za postavljanje i testiranje zaštitnog uređaja. Umjesto dobro poznatog LATR-a, koji ima karakteristiku "grubog" koraka i nedovoljno visoki napon, preporučljivo je koristiti poseban uređaj temeljen na dva obična transformatora s sekundarnim namotom od 30-40 Volta. Ispod je dijagram koji koristi autor (neke promjene su moguće).

Snaga glavnog transformatora može biti 50-100 W, a dodatnih 15-30. Istodobno se ispituju zaštitni uređaji na svjetlosno opterećenje, do 10-15 W (na primjer, otpornik s neonskim indikatorom ili žarulja sa žarnom niti za hladnjak). Za testiranje balasta na snažno opterećenje moguće je napajanje balasta izravno iz izlaza, a upravljačka ploča kroz spomenuti uređaj za povećanje napona (balastni testovi za snažno opterećenje su, u stvari, toplinska ispitivanja).

Oni koji se žele uključiti u razvoj industrijskih dizajna novog zaštitnog uređaja za elektroničku opremu (izložbeni modeli) mogu se obratiti administratoru s prijedlozima.