Jak zapobiegać przepięciom w domowej sieci elektrycznej - Przegląd nowego rozwoju

<

Każdy, kto zna koszty naprawy domowych urządzeń elektrycznych, zwłaszcza nowoczesnych telewizorów i innego zaawansowanego sprzętu, już zainstalował stabilizator lub przekaźnik napięciowy do panelu zasilacza (jeśli przerwy w napięciu są przypadkowe i krótkotrwałe). Inni, zwłaszcza nieświadomi ceny walizki, spokojnie używają drogiego sprzętu z ryzykiem dużych strat („losowo”). Najbardziej krytyczna pod tym względem jest sytuacja w podmiejskich (wiejskich) sieciach energetycznych, w których oprócz burz występują także „nierówności fazowe” wspólnego transformatora zasilającego, w których napięcie na lekko obciążonej fazie może wzrosnąć do 260–270 woltów lub więcej.

Co oferuje rynek?

Na współczesnym rynku istnieje wiele stabilizatorów i przekaźników napięcia (w postaci adaptera „gniazdka” lub panelu elektrycznego do całego mieszkania). Nowoczesne wiodące firmy produkują urządzenia ochronne (głównie modele panelowe), - spojrzenie w Internecie, które nie pozwalają jednak na niezawodną ochronę elektronicznego sprzętu gospodarstwa domowego, ma pewne wady funkcjonalne (patrz poniżej). Produkty te są szeroko produkowane i jasno reklamowane, jak sądzę, po prostu oparte na niepiśmiennych technicznie konsumentach. Sądząc z przeglądu ofert rynkowych (na przestrzeni kilku lat), większość producentów zaprzestała opracowywania swoich produktów w zakresie rozwiązań inżynieryjnych i konstrukcyjnych, które zostały sprawdzone przez lata, które są korzystne ekonomicznie i są na zewnątrz atrakcyjne dla konsumenta. Jeśli jednak spojrzysz na problem ochrony przed przypływ z inżynieryjnego punktu widzenia można powiedzieć, że wysokiej jakości „gniazdo” (urządzenie ochronne) powinno po prostu dostarczać napięcie wysokiej jakości, a to nie zależy od jego pięknej „twarzy”, ale od „funkcjonalnego umysłu”.

Spojrzenie na przemysłowe urządzenia ochronne z technicznego (inżynieryjnego) punktu widzenia

Przede wszystkim zauważamy, że wszystkie proste urządzenia grzewcze nie boją się dużych odchyleń napięcia od normy (odchylenie może wynosić do +/- 40 woltów). Dlatego niepraktyczne jest umieszczanie ich po stabilizatorze, niepotrzebnie go ładując. Stabilizator jest potrzebny głównie do lodówki, jeśli napięcie jest stale zmniejszane do 180-190 woltów.

We wszystkich przypadkach przy rozwiązywaniu problemów związanych ze stabilizacją lub inną ochroną należy pamiętać, że:

• Stabilizatory mają tak zwany „prąd jałowy” (bez obciążenia), który jest stale dodawany do prądu obciążenia. Dlatego w wielu przypadkach, szczególnie przy zasilaniu urządzeń elektronicznych małej mocy, całkowite zużycie energii będzie znacznie większe (stabilizator z reguły nie wyłącza się i nie włącza się wraz z obciążeniem).Wszyscy producenci wskazują wydajność dla obciążenia znamionowego.
• Większość stabilizatorów nie ma urządzeń przeciwprzepięciowych w przypadku wyładowań atmosferycznych lub zerwanie przewodu zerowego w sieci zasilającej (lub mieć najprostszy, ustawiony fabrycznie). Czas reakcji zabezpieczenia z reguły wynosi ponad półokres napięcia, co jest zbyt niebezpieczne dla skoku napięcia przekraczającego 300 V. Należy pamiętać, że napięcie kontrolowane przez stabilizator i powodujące pewne przełączanie nadal rośnie na wejściu zasilania telewizora lub innego odbiornika przez cały czas trwania operacji ochronnej ( zrzucanie ładunku), a te rzuty (impulsy) często mają stromy przód.
• Zgodnie z ich zasadą działania stabilizatory przesyłają krótkie (do kilku milisekund) impulsy przepięciowe, więc jakość napięcia wyjściowego jest określana przez dodatkowe filtrowanie, które może być niewystarczające dla niektórych urządzeń elektronicznych.
• Stabilizacja napięcia podczas jego spadku w sieci nie jest wymagana dla współczesnych konsumentów elektronicznych, mają oni własną stabilizację w tej strefie.
• Przekaźniki napięcia zainstalowane w panelu lub w gnieździe (jak adapter) mają ustawienia przekaźnika do odłączania obciążenia, gdy napięcie wzrośnie lub spadnie powyżej ustawionych wartości (ręcznie regulowane). Oznacza to, że konsument ma bardzo nieprzyjemną, a nawet szkodliwą cechę funkcjonalną. Dla wszystkich, z reguły drogiego sprzętu, absolutnie konieczne jest zapobieganie napięciom powyżej 250 V. Jednocześnie w wielu sieciach elektrycznych, szczególnie w domku letniskowym, nadmiar ten jest bardzo prawdopodobny. W ten sposób dochodzi do częstych wyłączeń telewizora i wszystkich innych konsumentów, co szybko przeszkadza i prowadzi do zawyżenia ustawień do 260 V i wyższych, jeśli użytkownik jest niepiśmienny. Ryzyko uszkodzenia sprzętu gwałtownie wzrasta (należy wziąć pod uwagę wielkość opóźnienia działania, które jest również regulowane ręcznie i może okazać się niebezpiecznie duże). Aby zmniejszyć psychologiczny wpływ częstych awarii, programiści dokonali automatycznego przywrócenia urządzenia ochronnego z pewnym (dostosowywalnym) opóźnieniem. Ale w wielu przypadkach (szczególnie w przypadku komputera) nie pozwoli to zachować spokoju użytkownikom technologii, a zwłaszcza owocom długiej pracy przy komputerze.
• Zdecydowana większość urządzeń ochronnych w postaci rozgałęźników lub adapterów, dostępnych w handlu, ogólnie nie ma ochrony wskazanej na jasnym opakowaniu. Najczęściej mają tylko małą moc warystor, który zaczyna jakoś gasić napięcie (w swojej charakterystyce, w mikrosekundach) po około 350 V. Jednak to samo napięcie zostanie jednocześnie przyłożone do elementów wejściowych zasilacza dowolnego sprzętu elektronicznego, z dużym prawdopodobieństwem ich uszkodzenia i wypalenia!

Zatem sytuacja dotycząca rozwiązania problemów z ochroną przeciwprzepięciową nie jest postrzegana jako tak zadowalająca jak na półkach sklepowych i na stronach wiodących producentów.

Możliwe racjonalne rozwiązanie problemów ochrony

Moje własne doświadczenie w opracowywaniu najbardziej ekonomicznych i obiecujących, moim zdaniem, urządzeń ochronnych doprowadziło do następującego rozwiązania (które zostało pomyślnie przetestowane w modelach eksperymentalnych, opatentowane lub stanowi przedmiot know-how - zgodnie z odpowiednią umową z zainteresowanym producentem).

Aby wyeliminować wady stabilizatorów i przekaźników napięcia, zaleca się zastosowanie odcięcia nadmiernej amplitudy napięcia w zakresie 250-290 woltów napięcia wejściowego (najprawdopodobniej nadwyżki) i chwilowego odcięcia przy wyższym napięciu. Jest to możliwe dzięki wprowadzeniu aktywnego obwodu do obwodu mocy za pomocą silnego tranzystora Darlington (lub dwóch prostych). Aby zwiększyć dopuszczalną moc odbiorników, można zainstalować miniaturowy wentylator (12 V) z prostym zasilaczem do ładowarek.W tym przypadku przejście 12/5 woltów jest bardzo proste - poprzez przełączenie dodatkowej diody Zenera w obwodzie ładowarki. Oznacza to, że urządzenie zabezpieczające przejmuje dodatkową funkcję ładowarki.

Realizacja sterowania statecznikiem zgodnie z zasadą wymienioną powyżej (synchroniczny wycinek amplitudy, w tym wszystkie impulsy) nie wymaga użycia żadnych sterowników. Ponadto w niedawnej nowej pracy nad obwodem możliwe było pozbycie się przekaźnika do włączania trybu stabilizacji amplitudy, a zatem kondensatora elektrolitycznego (w ogóle go nie ma), dzięki opracowaniu oryginalnego klucza prądu stałego na tyrystorze (z histerezą), który okazał się bardzo skuteczny w stosowanym obwodzie urządzenia zabezpieczające (sądząc z doświadczenia autora i poszukiwania analogów, można to uznać za wynalazek).

W trybie czuwania płyta sterowania zużywa mniej niż 0,5 W (w zależności od napięcia). W celu natychmiastowego odcięcia (około 1 ms) autor opracował i z powodzeniem przetestował (przez kilka lat, w różnych urządzeniach) projekt wyzwalacza przekaźnikowego opartego na wyłączniku termicznym typu VK-1-10, który jest szeroko stosowany w rozdzielaczach filtrów sieciowych. Jednak z powodu synchronicznego odcięcia amplitudy na poziomie 250 V, do 280–290 V napięcia sieciowego, prawdopodobieństwo większego przepięcia jest znacznie zmniejszone, więc racjonalne staje się użycie prostego bezpiecznika, który jest po prostu wypalany przez silny tyrystor (z pewnym ograniczeniem prądu) przez wystarczająco długi czas dla tego impulsu przepięciowego (biorąc pod uwagę czas trwania półfalowego zaniku napięcia sieciowego). Należy również wziąć pod uwagę, że prąd przepuszczany przez bezpiecznik (rzędu 20–40 A) „zasila” napięcie sieciowe (ze względu na jego rezystancję).

Warianty implementacji synchronicznego schematu ograniczenia amplitudy

Poniżej znajdują się zdjęcia tablicy kontrolnej (najnowsze opracowanie, opcja testowania), a także wideo z testowania urządzenia z natychmiastowym odcięciem (poprzedni rozwój, aby odsłuchać kliknięcie odcięcia, musisz zwiększyć głośność) oraz wideo testowe z „kluczem DC” (pierwszy test pomysłu, napięcie 24 V). Ten ostatni oczywiście wymaga pewnych wyjaśnień, ale ponieważ planuje się przekazać to urządzenie zainteresowanym producentom jako „know-how” (w ramach umowy), można tutaj przedstawić tylko wysokiej jakości (eksperymentalną) charakterystykę I - V pierwszego przełącznika małej mocy (przełącznik został już przetestowany pod kątem napięcia do 400 V, z histerezą około 10%).

Wideo:

Chciałbym również porozmawiać o źródle podwyższonego napięcia do konfigurowania i testowania urządzenia ochronnego. Zamiast dobrze znanego LATR, który ma charakterystykę „zgrubną” i niewystarczająco wysokie napięcie, zaleca się stosowanie specjalnego urządzenia opartego na dwóch konwencjonalnych transformatorach z uzwojeniem wtórnym 30–40 woltów. Poniżej znajduje się schemat używany przez autora (możliwe są pewne zmiany).

Moc głównego transformatora może wynosić 50-100 W, a dodatkowe 15-30. Jednocześnie testowane są urządzenia ochronne pod kątem lekkiego obciążenia, do 10-15 W (na przykład rezystor z neonem lub żarówka do lodówki). Aby przetestować statecznik pod kątem dużego obciążenia, możliwe jest zasilanie statecznika bezpośrednio z gniazdka, a tablica sterownicza za pośrednictwem wyżej wspomnianego urządzenia zwiększającego napięcie (testy statecznika dla dużego obciążenia są w rzeczywistości testami termicznymi).

Ci, którzy chcą przyłączyć się do opracowywania wzorów przemysłowych nowego urządzenia zabezpieczającego urządzenia elektroniczne (modele wystawowe), mogą skontaktować się z administratorem z sugestiami.