Dizajn synchronného obmedzovača napätia
Každý, kto si prečítal predchádzajúce príspevky o úplne novom zariadení na ochranu pred prepätím - asi synchrónny obmedzovač, a najmä tí, ktorí sú oboznámení s prepínaním napájacích zdrojov moderných počítačov a iných zariadení, si okamžite pomysleli na dve hlavné ťažkosti, ktoré nie je také ľahké prekonať. Toto je veľmi vysoký prúdový impulz, keď je napájanie zapnuté, najmä ak je k ONS pripojené niekoľko zariadení (a to spravidla je), a po druhé, rozptyl tepla na predradníku v spojení s konvenčným predradníkom (na základe skúseností mnohých), sú považované za spochybňovanie samotnej myšlienky takéhoto obmedzenia napätia.
Pokiaľ ide o otázku tepla, vývojár už poskytol niektoré vysvetlenia v predchádzajúcom článku, teraz ich doplní nasledujúcimi komentármi. Ak sa pozrieme na klasický autotransformátor, má tiež rozptyl tepla a dokonca aj také nevýhody (v porovnaní s ONS), ako je hmotnosť a možné brumenie počas prevádzky. Ak vezmeme do úvahy moderný stabilizátor pre 500 wattov (minimálna úroveň výkonu), potom podľa účinnosti, ktorá je v priemere 97%, môžeme vypočítať výkon rozptýlený transformátorom a pri menovitej záťaži, a čo je najdôležitejšie, pri normálnom napätí sa ukáže asi 15 wattov (!) , V ONS, na balaste, s takouto záťažou a sieťovým napätím asi 255 V (ONS začne znižovať amplitúdu začínajúcu od 245 pri účinnom napätí) podľa približného výpočtu, ktorý autor vysvetlil skôr (s prihliadnutím na pracovný cyklus impulzov - kúsky „nadmernej amplitúdy“), bude existovať vyniknúť asi 10 wattov. Toto porovnanie urobil iba preto, aby rozptýlil pochybnosti o racionálnosti použitia aktívneho predradníka na synchrónne obmedzenie napätia. Porovnajte klasický princíp s navrhovaným princípom pre konkrétne miesto aplikácie. Koniec koncov, všetko je určené samotnou sieťou, jej nestabilitou, povahou záťaže, konštantnou a náhodnou, a požiadavkami na napätie pre spotrebiteľov, ďalšími faktormi. Preto sa ďalej zaoberáme otázkou nábehového prúdu.
V prvých prototypoch vývojár použil tranzistor KT818BM na predradník a vydržal počiatočný prúd dvoch televízorov až do 100 wattov celkového výkonu. Následne autor začal používať tranzistor Darlington pri 8-10 A v balíku TO-220 (pre malé prípady), a to aj s paralelným pripojením. Potom si nestanovil cieľ dosiahnuť maximálny rozbehový prúd, pretože tu bolo štádium testovania obvodu na iné problémy, vrátane kontroly prerušenia relé a prerušenia pomocou riadeného ističa (s tlačidlom napájania). Koncom minulého roka sa vývojárovi podarilo vyrobiť obvod, v ktorom sa relé vracia do funkčného (odpojeného) stavu, pričom sa napätie zníži na normálne. Taký obmedzovač bol uvedený v predchádzajúcom článku. Potom bol do tohto prípadu pridaný ten istý prípad, ale už s chladičom a prúdovým transformátorom (z ktorého je chladič napájaný) a boli vykonané teplotné skúšky.Ukázali, že ONS, predbežne navrhnutý pre záťaž 250 wattov s častým prepätím do 250-255 V, to zodpovedá a vydrží (tepelným) krátkodobým prepätiam tejto úrovne as vyšším zaťažovacím výkonom až 400 - 500 wattov. Myslím si, že mnohí chápu, že teplota ohrevu chladiča, a teda aj konečný výkon uvoľnený na štrku (ako súčasť zaťažovacieho výkonu), je určený účinnou oblasťou chladiča, výkonom chladiča a vlastnosťami vetrania samotného prípadu obmedzovača. Preto autor tu neuvádza konkrétne výsledky tepelných skúšok (ako je zvyčajné v opise akéhokoľvek produktu tohto druhu). Uvádzame iba graf znázorňujúci hlavnú charakteristiku ONS pre záťažový výkon asi 10 W:
Pre väčší výkon potrebujete výkonný regulátor vstupného napätia. Nie je to však vôbec potrebné, pretože by malo byť každému jasné, že regulačná charakteristika predradníka bude pri vysokých prúdoch strmšia, to znamená, že horná časť grafu bude jemnejšia.
Ale späť k počiatočnému prúdu. Po tepelných skúškach vývojár bez váhania zapol sieťový adaptér prostredníctvom ONS, ktorý sa vyznačoval „tvrdým“ spustením (na čo som si predtým spomínal jeho silným) iskrivé vývody). Nasledujúci záťažový test (s mikro tlačidlom) ukázal, že tranzistor (v TO-220) to nemohol vydržať. Meranie aktuálneho impulzu špeciálnym zariadením ukázalo hodnotu okolo 20 A (vo vašej praxi to berte do úvahy!). Potom prišlo rozhodnutie chrániť tranzistor a súčasne reléové kontakty a termo relé pomocou skratového triaka (rovnakej verzie). Obvod je jednoduchý, medzi katódou a riadiacou elektródou je zapnutý silný odpor rádovo 0,47 Ohmov. Keď počiatočný prúd, ktorý trvá asi 5 ms, triak sa otvorí a väčšinu prúdu prejde cez neho. Hlavné však je, že sa tým zabezpečí spoľahlivosť vyššie uvedených kontaktov. Faktom je, že hoci sú reléové kontakty navrhnuté pre 10-16 A, všetky relé majú schopnosť pomaly sa „uvoľniť“, keď je vypnuté napájanie, to znamená, že kontakty iste zažehnú (ako iskrivá zásuvka) a môžu byť dokonca k sebe navzájom zvarené. Kontakty tepelného relé sú v tomto ohľade ešte slabšie - v najvýhodnejšom modeli sú navrhnuté na 5 A.
Schéma ONS bola teda (pravdepodobne) vytvorená pri riešení všetkých hlavných čŕt jej uplatňovania. Ako už bolo uvedené, možnosť s miniatúrnym relé, ktoré sa teraz môže vrátiť do svojho pôvodného pohotovostného stavu, je najzložitejšia v pláne obvodov a má značnú nevýhodu v tom, že relé musí byť zapnuté na neurčito dlhú dobu. Mnoho ľudí vie, že prípad je pravdepodobný. nulový útes a výskyt napätia v byte vyššej ako 300 alebo dokonca všetkých 380 voltov (s najväčšou pravdepodobnosťou samozrejme v prípade vážnych nehôd a prírodných katastrof v oblasti vašej rozvodne alebo na dlhom otvorenom vedení). Aj keď reléový obvod ONS musí výpočtom vydržať také prepätie, ktoré mu neumožňuje zaťaženie, tepelný režim výkonových prvkov relé bude dosť stresujúci. Autor vývoja sa napriek tomu naklonil k možnosti s riadeným vypínačom, krátko s vypínacím relé ( relé - vypnutie). Faktom je, že obvod v tomto uskutočnení je jednoduchší a nemá prvky s tepelnou záťažou a vypínacie relé je riadené tyristorom v balíku TO-92. Samotný tepelný vypínač má spoľahlivé kontakty, ktoré sa vďaka špeciálnej konštrukcii otvárajú a zatvárajú (prostredníctvom externého tlačidla) vysokou rýchlosťou. Tento produkt je práve vytvorený (renomovanými spoločnosťami) pre spoľahlivú prevádzku ako vydanie elektrického vedenia. Všetky vyššie uvedené a pozitívne skúsenosti s rafináciou ističa na zabezpečenie externej kontroly teraz vývojár inšpirovali k ďalšiemu zlepšovaniu tohto produktu, ktorý je pre ONS veľmi vhodný, na vytvorenie plnohodnotného vypínacieho relé s ovládaním na vypínanie a zapínanie.Na základe výsledkov, ktoré sú už vnímané ako pozitívne (zo skúseností), autor rozhodne urobí ďalšiu správu. Na záver uvádzame niektoré výsledky, ktoré ďalej ilustrujú výhody ONS. Pokiaľ ide o dizajn, ako je vidieť nižšie, je výhodou to, že sa dá zabudovať do väčšiny existujúcich budov, to znamená, že nemá veľký význam robiť špeciálny prípad (s atraktívnymi „vecami“). Ako už bolo uvedené, ONS je možné zabudovať do rozvodných skriniek, a to aj pre zapustenú montáž. Začnime ilustráciu s poslednou testovanou súpravou:
V dolnej časti je chladič s prúdovým transformátorom, filtračný kondenzátor (môžu byť varistory) a skratový triak. Tento dizajn je vyrobený iba pre budúce testovanie a osobné použitie. Pre spotrebiteľa by to malo byť samozrejme iné. Napríklad by sa mali vylúčiť horné hniezda, pretože sú nebezpečné pre deti. Nikdy to nerobte vo svojich tvorivých dielňach!
A tu je video ukazujúce výhodnosť testov pomocou tlačidiel, najmä pred odovzdaním (predajom) produktu spotrebiteľovi:
A tu je video, ktoré demonštruje pohodlie „hladkého“ testu v jednom z mojich návrhov s prvou prestávkou:
Teraz sa pozrite, ako je možné integrovať ONS do tela 9-výstupného filtra-splittera vyrábaného spoločnosťou V.I.-TOK pre tri samostatné vývody:
A dokonca aj v takom prípade (pásové radiátory s paralelne zapojenými tranzistormi sú umiestnené po stranách):
A takto je možné ONS usporiadať v skrinke pod dvojitým vývodom, s chladičom 40x10 mm, pre skrytú inštaláciu v nehorľavej stene:
Vývojár vykonal všetky elektronické dosky, samozrejme, s objemovou inštaláciou, bez prvkov smd, preto pri normálnej modernej inštalácii budú možnosti rozloženia samozrejme ešte vyššie.
Teraz zdieľame vedľajšie skúsenosti, ktoré budú užitočné pre mnohých. Vývojár používa multimeter DT-838, pretože tiež meria teplotu pomocou termočlánku s nízkou zotrvačnosťou, čo je veľmi vhodné na jeho testovanie. Takže ešte skôr spínač často nevyžiadal, potom vo všeobecnosti zastavil vypnutie zariadenia, aj keď sa meralo normálne. To prinútilo umiestniť miniatúrny posuvný spínač do silového obvodu. A len nedávno (v horúcom testovacom období) autor vývoja uviazol v prístroji 220 V, ktorý predtým meral odpor na hranici 2 000. Časom prišiel k svojim zmyslom pomocou série čísel, ale meranie odporu zmizlo. Na druhej strane nič nebolo narušené (k môjmu prekvapeniu). Po pitve sa zistil zničený rezistor smd (R15), plazil sa cez fóra a zistil približnú hodnotu - 1,5 k, našiel iba 1,87 (presnosť), spájkoval ju a potom zmeral tú istú - odchýlka je menšia ako 0,01. Overil všetky ostatné limity a bol ešte viac prekvapený - aké úžasné prežitie (pojem z teórie spoľahlivosti!). K vašej pozornosti vizuálny príklad:
Načítava sa ...
