Как да се предотвратят загубите от пренапрежение в домашна електрическа мрежа - нов преглед на развитието

<

Всеки, който знае цената на ремонта на домакински електрически уреди, особено модерни телевизори и друго сложно оборудване, вече е инсталирал стабилизатор или реле за напрежение към панела за захранване (ако прекъсванията на напрежението са случайни и краткосрочни). Други, особено несъзнаващи цената на случая, спокойно използват скъпо оборудване с риск от големи загуби („на случаен принцип“). Най-критично в това отношение е ситуацията в електропреносните мрежи на страната-село (село), ​​където в допълнение към гръмотевичните бури има „фазови дисбаланси“ на общия захранващ трансформатор, при които напрежението върху леко натоварената фаза може да се увеличи до 260-270 волта или повече.

Какво предлага пазарът?

На съвременния пазар има изобилие от стабилизатори и релета за напрежение (под формата на адаптер „щепсел“ или за електрически панел за целия апартамент). Съвременните водещи компании произвеждат защитни устройства (главно модели панели), - погледнете в Интернет, които обаче не позволяват надеждно да защитават електронното домакинско оборудване, имат определени функционални недостатъци (вижте по-долу). Тези продукти са широко произведени и ярко рекламирани, според мен, просто базирани на технически неграмотен потребител. Съдейки по преглед на пазарните оферти (за няколко години), повечето производители са спрели да разработват своите продукти на инженерни и структурни решения, които са били проверени през годините, които са икономически изгодни и външно привлекателни за широкия потребител. Ако обаче погледнете проблема с защитата срещу вълнение от инженерна гледна точка може да се каже, че висококачественият "гнездо" (защитно устройство) трябва просто да доставя висококачествено напрежение и това не зависи от красивото му "лице", а от "функционалния му ум".

Поглед към устройствата за промишлена защита от техническа (инженерна) гледна точка

На първо място, отбелязваме, че всички прости отоплителни устройства не се страхуват от големи отклонения на напрежението от нормата (отклонението може да бъде до +/- 40 волта). Затова е непрактично да ги включвате след стабилизатора, като ненужно го зареждате. Стабилизаторът е необходим главно за хладилника, ако напрежението непрекъснато се понижава до 180-190 волта.

Във всички случаи решаването на проблеми със стабилизацията или друга защита трябва да се има предвид, че:

• Стабилизаторите имат така наречения "ток в отворена верига" (без товар), който непрекъснато се добавя към тока на натоварване. Следователно в много случаи, особено при захранване на електронно оборудване с ниска мощност, общото потребление на енергия ще бъде много по-голямо (стабилизаторът, като правило, не се изключва и не се включва с товара).Всички производители посочват ефективността на номиналното натоварване.
• Повечето стабилизатори нямат устройства за защита от пренапрежение в случаи на мълния или прекъсване на нулев проводник в захранващата мрежа (или имат най-простите фабрични настройки). Времето за реакция на защитата по правило е повече от половин период на напрежение, което е твърде опасно за пренапрежение на напрежение над 300 V. Трябва да се има предвид, че напрежението, контролирано от стабилизатора и причиняващо известно превключване, продължава да се увеличава при входа на захранването на телевизора или друг консуматор за целия период на защитната операция ( хвърляне на товара) и тези хвърляния (импулси) често имат стръмен фронт.
• Според принципа им на работа стабилизаторите предават кратки (до няколко милисекунди) импулси на пренапрежение, така че качеството на изходното напрежение се определя чрез допълнително филтриране, което може да е недостатъчно за някои електронни устройства.
• Стабилизацията на напрежението по време на неговия спад в мрежата не се изисква за съвременните електронни потребители, те имат собствена стабилизация в тази зона.
• Релетата за напрежение, инсталирани в панела или на гнездото (като адаптер), имат настройки на релето за изключване на товара, когато напрежението се повиши или падне над зададените стойности (ръчно регулируеми). Тоест, има много неприятна за потребителя и дори вредна функционална функция. За всички, като правило, скъпо оборудване, е строго необходимо да не се допускат напрежения над 250 V. В същото време в много електрически мрежи, особено в градовете на летните вили, този излишък е много вероятно. По този начин се случват чести изключения на телевизора и всички други потребители, което бързо притеснява и води до надценяване на настройките до 260 V и по-високи, ако потребителят е технически неграмотен. Рискът от повреда на оборудването се увеличава рязко (необходимо е да се вземе предвид големината на закъснението при експлоатация, което също се регулира ръчно и може да се окаже опасно голямо). За да намалят психологическото въздействие на честите прекъсвания, разработчиците направиха автоматично възстановяване на защитното устройство с известно (персонализирано) закъснение. Но в много случаи (особено за компютър) това няма да позволи да се успокоят потребителите на технологии и особено плодовете на дългата работа в компютъра.
• По-голямата част от защитните устройства под формата на сплитери или адаптери, които се предлагат в търговската мрежа, обикновено нямат защитата, посочена върху ярката опаковка. Най-често те имат само ниска мощност варистора, който започва по някакъв начин да гаси напрежението (по неговите характеристики, в микросекунди) след около 350 V. Но същото напрежение ще бъде едновременно приложено към входните елементи на захранването на всяко електронно оборудване, с голяма вероятност от тяхното разпадане и изгаряне!

По този начин ситуацията по отношение на решаването на проблеми със защитата от пренапрежение не се разглежда като задоволителна както на рафтовете на магазините, така и на сайтове на водещи производители.

Възможно рационално решение на проблемите със защитата

Моят собствен опит в разработването на най-икономичните и перспективни, според мен, защитни устройства доведе до следното решение (което е успешно тествано в експериментални модели, патентовано или представлява предмет на ноу-хау - съгласно съответното споразумение със заинтересования производител).

За да се отстранят недостатъците на стабилизаторите и релето на напрежение, е препоръчително да се извърши прекъсване на прекомерната амплитуда на напрежението в диапазона от 250-290 волта на входното напрежение (най-вероятно излишък) и моментално изключване при по-високо напрежение. Това е възможно чрез въвеждане на активен баласт в силовата верига с мощен транзистор Дарлингтън (или два прости). За да увеличите допустимата мощност на потребителите, е възможно да инсталирате миниатюрен вентилатор (12 V) с просто захранване на зарядни устройства.В този случай преходът от 12/5 волта е много прост - чрез превключване на допълнителен ценеров диод в схемата на зарядното устройство. Тоест защитното устройство придобива допълнителната функция на зарядно устройство.

Изпълнението на контрола на баласта съгласно принципа, посочен по-горе (синхронна амплитудна среза, включително всички импулси) не изисква използването на никакви контролери. Освен това в неотдавнашна нова работа по веригата беше възможно да се отървем от релето за включване на амплитудния режим на стабилизиране и съответно електролитичния кондензатор (изобщо няма такъв), благодарение на разработката на оригиналния постоянен ключ на тиристора (с хистерезис), който се оказа много успешен в използваната верига защитни устройства (съдейки по опита на автора и търсенето на аналози, може да се счита за изобретение).

В режим на готовност контролното табло консумира по-малко от 0,5 W (в зависимост от напрежението). За моментално прекъсване (около 1 ms) авторът също така е разработил и успешно тества (в продължение на няколко години, в различни устройства) дизайна на релейно изключване на базата на термичен прекъсвач от типа VK-1-10, който се използва широко в мрежови филтър-разделители. Поради синхронното прекъсване на амплитудата на ниво 250 V, до 280-290 V от мрежовото напрежение, вероятността от по-голямо пренапрежение значително намалява, така че става рационално да се използва обикновен предпазител, който просто се изгаря от мощен тиристор (с известно ограничение на тока) за достатъчно дълго за този импулс на пренапрежение (като се вземе предвид продължителността на разпадането на полувълната на мрежовото напрежение). Трябва също така да се има предвид, че токът през предпазителя (от порядъка на 20-40 A) "захранва" мрежовото напрежение (поради неговото съпротивление).

Варианти на изпълнението на схемата за ограничаване на синхронната амплитуда

По-долу са снимки на контролния съвет (най-новата разработка, опция за тестване), както и видео на тестване на устройството с незабавно изключване (предишна разработка, за да слушате натискането на прекъсването, трябва да увеличите силата на звука) и тестовото видео на „клавиша DC“ (първият тест на идеята, напрежение 24 V). Последното, разбира се, изисква определени обяснения, но тъй като това устройство се планира да бъде прехвърлено на заинтересованите производители като „ноу-хау“ (съгласно договора), тук е възможно да се представи само висококачествена (експериментална) I - V характеристика на първия превключвател с ниска мощност (превключвателят вече е тестван за напрежение до 400 V, с хистерезис около 10%).

видео:

Бих искал да говоря и за източник на повишено напрежение за настройка и тестване на защитно устройство. Вместо добре познатия LATR, който има "груба" стъпка характеристика и недостатъчно високо напрежение, препоръчително е да се използва специално устройство, базирано на два конвенционални трансформатора с вторична намотка 30-40 W. По-долу е диаграма, използвана от автора (някои промени са възможни).

Мощността на основния трансформатор може да бъде 50-100 W, а допълнителните 15-30. В същото време защитните устройства се тестват за леко натоварване, до 10-15 W (например, резистор с неонов индикатор или лампа с нажежаема жичка за хладилник). За да се тества баластът за мощен товар, е възможно баласта да се захранва директно от изхода, а контролното табло чрез гореспоменатото устройство за повишаване на напрежението (баластните тестове за мощен товар всъщност са термични изпитвания).

Тези, които желаят да се включат в разработването на индустриални дизайни на ново защитно устройство за електронно оборудване (изложбени модели), могат да се свържат с администратора с предложения.