Hur man förhindrar överspänningsförluster i ett elektriskt hemnätverk - granskning av ny utveckling

<

Den som känner till priset på reparation av hushållsapparater, särskilt moderna TV-apparater och annan sofistikerad utrustning, har redan installerat en stabilisator eller spänningsrelä till strömförsörjningspanelen (om spänningsavbrott är oavsiktliga och på kort sikt). Andra, särskilt inte medvetna om priset på ärendet, använder lugnt dyr utrustning med risk för stora förluster ("slumpmässigt"). Det mest kritiska i detta avseende är situationen i landsbyens (byn) kraftnät, där det förutom åskväder finns ”fasobalanser” i den gemensamma matningstransformatorn, i vilken spänningen på den lätt belastade fasen kan öka till 260–270 volt eller mer.

Vad erbjuder marknaden?

På den moderna marknaden finns det ett överflöd av stabilisatorer och spänningsreläer (i form av en adapter "plug-socket" eller för en elektrisk panel för hela lägenheten). Moderna ledande företag producerar skyddsanordningar (huvudsakligen panelmodeller), - titta på Internet, som dock inte tillåter att tillförlitligt skydda elektronisk hushållsutrustning, har vissa funktionella nackdelar (se nedan). Dessa produkter är allmänt producerade och ljust annonserade, tror jag, helt enkelt baserade på en tekniskt analfabet konsument. Utifrån en översyn av marknadserbjudanden (över flera år) har de flesta tillverkare slutat utveckla sina produkter på konstruktions- och strukturlösningar som har verifierats under åren, vilket är ekonomiskt fördelaktigt och som är ytterst attraktiva för den allmänna konsumenten. Men om du tittar på problemet med skydd mot svalla ur teknisk synvinkel kan man säga att ett "uttag" (skyddsanordning) av hög kvalitet helt enkelt borde leverera spänning av hög kvalitet, och detta beror inte på dess vackra "ansikte", utan av dess "funktionella sinne".

En titt på industriella skyddsanordningar ur teknisk (teknisk) synvinkel

Först och främst noterar vi att alla enkla uppvärmningsanordningar inte är rädda för stora spänningsavvikelser från normen (avvikelsen kan vara upp till +/- 40 volt). Därför är det opraktiskt att inkludera dem efter stabilisatorn och onödigt ladda den. Stabilisatorn behövs främst för kylskåpet, om spänningen kontinuerligt reduceras till 180-190 volt.

I alla fall bör lösning av stabiliseringsproblem eller annat skydd komma ihåg att:

• Stabilisatorer har den så kallade "ingen belastningsström" (utan last), som kontinuerligt läggs till lastströmmen. Därför, i många fall, särskilt när man matar till lågeffekt elektronisk utrustning, kommer den totala energiförbrukningen att vara mycket högre (stabilisatorn stängs som regel inte av och slås inte på med lasten).Alla tillverkare anger effektiviteten för den nominella belastningen.
• De flesta stabilisatorer har inte överspänningsskydd vid blixtnedslag eller brytning av en noll "tråd i strömförsörjningsnätet (eller har den enklaste fabriksinställningen). Svarstiden för skyddet är som regel mer än en halvperiod av spänningen, vilket är för farligt för en spänningsström på mer än 300 V. Det bör komma ihåg att den spänning som styrs av stabilisatorn och orsakar viss omkoppling fortsätter att öka vid ingången till tv: ns eller andra konsumenter under hela skyddsoperationens varaktighet ( lastuttag), och dessa kast (impulser) har ofta en brant front.
• Genom deras funktionsprincip sänder stabilisatorer korta (upp till flera millisekunder) överspänningsimpulser, så kvaliteten på utspänningen bestäms av ytterligare filtrering, vilket kan vara otillräcklig för viss elektronisk utrustning.
• Spänningsstabilisering under dess nedgång i nätverket krävs inte för moderna elektroniska konsumenter, de har sin egen stabilisering i denna zon.
• Spänningsreläerna installerade i panelen eller på uttaget (som en adapter) har reläinställningar för att koppla bort lasten när spänningen stiger eller faller över inställda värden (manuellt justerbar). Det är, det finns en mycket obehaglig för konsumenten och till och med skadlig funktionell funktion. För alla, som regel, dyr utrustning, är det strikt nödvändigt att förhindra spänningar över 250 V. Samtidigt, i många elektriska nät, särskilt i sommarstugan, är detta överskott mycket troligt. Således inträffar ofta stängningar av TV: n och alla andra konsumenter, vilket snabbt stör och leder till en överskattning av inställningarna till 260 V och högre om användaren är tekniskt analfabeter. Risken för skador på utrustningen ökar kraftigt (det är nödvändigt att ta hänsyn till storleken på driftsförseningen, som också justeras manuellt och kan visa sig vara farligt stor). För att minska den psykologiska effekten av frekventa avbrott, gjorde utvecklarna en automatisk återställning av skyddsanordningen med viss (anpassningsbar) försening. Men i många fall (särskilt för en dator) tillåter detta inte att lugna användarna av teknik och särskilt frukterna av långt arbete på datorn.
• Det stora flertalet skyddsanordningar i form av delare eller adaptrar, kommersiellt tillgängliga, har i allmänhet inte det skydd som anges på den ljusa förpackningen. Oftast har de bara låg effekt varistor, som på något sätt börjar släcka spänningen (i dess egenskaper, i mikrosekunder) efter cirka 350 V. Men samma spänning kommer samtidigt att appliceras på ingångselementen i strömförsörjningen för all elektronisk utrustning, med stor sannolikhet för deras nedbrytning och utbränning!

Därför ses situationen för lösningen av överspänningsskyddsproblem inte så tillfredsställande som i butikshyllorna och på platser hos ledande tillverkare.

Möjlig rationell lösning på skyddsproblem

Min egen erfarenhet av att utveckla de mest ekonomiska och lovande, enligt min mening, skyddsanordningar har lett till följande lösning (som har testats framgångsrikt i experimentella modeller, patenterbar eller utgör kunskapens ämne - enligt det relevanta avtalet med den intresserade tillverkaren).

För att eliminera nackdelarna med stabilisatorer och spänningsreläer är det tillrådligt att genomföra ett snitt med överdriven spänningsamplitud i intervallet 250-290 volt för insignalspänningen (det mest troliga överskottet) och omedelbart avstängning vid en högre spänning. Detta är möjligt genom att införa aktiv ballast i kraftkretsen med en kraftfull Darlington-transistor (eller två enkla). För att öka konsumenternas tillåtna kraft är det möjligt att installera en miniatyrfläkt (12 V) med en enkel strömförsörjning för laddare.I detta fall är övergången på 12/5 volt mycket enkel - genom att byta en extra zenerdiod i laddarkretsen. Det vill säga att skyddsanordningen får en extra laddare.

Implementeringen av ballaststyrning enligt ovan angivna princip (synkron amplitudskiva, inklusive alla pulser) kräver inte några kontroller. I ett nyligen nytt arbete på kretsen var det dessutom möjligt att bli av med reläet för att slå på amplitudstabiliseringsläget och följaktligen den elektrolytiska kondensatorn (det finns ingen alls), tack vare utvecklingen av den ursprungliga DC-tangenten på tyristorn (med hysteres), som visade sig vara mycket framgångsrik i den krets som användes skyddsanordningar (utifrån författarens erfarenhet och sökning efter analoger kan det betraktas som en uppfinning).

I standbyläge förbrukar styrkortet mindre än 0,5 W (beroende på spänning). För omedelbar avstängning (cirka 1 ms) har författaren också utvecklat och framgångsrikt testat (under flera år, i olika enheter) utformningen av en reläresa baserad på en termisk brytare av typen VK-1-10, som används allmänt i nätverksfilterdelare. På grund av den synkrona avstängningen av amplituden vid nivån 250 V, upp till 280–290 V av nätspänningen, reduceras sannolikheten för större överspänning avsevärt, så det blir rationellt att använda en enkel säkring, som helt enkelt bränns ut av en kraftfull tyristor (med viss strömbegränsning) under tillräckligt lång tid för denna överspänningsimpuls (med hänsyn till varaktigheten för halvvågsnedbrytningen av nätspänningen). Det bör också beaktas att strömmen genom säkringen (i storleksordningen 20–40 A) "matar" nätspänningen (på grund av dess motstånd).

Varianter av implementeringen av det synkrona amplitudbegränsningsschemat

Nedan visas foton av styrkortet (den senaste utvecklingen, ett alternativ för testning), liksom en video om att testa enheten med omedelbar avstängning (tidigare utveckling, för att lyssna på avstängningsklick, du måste öka volymen) och testvideo för "DC-tangenten" (idéens första test, spänning 24 V). Det senare kräver naturligtvis vissa förklaringar, men eftersom denna enhet planeras att överföras till intresserade tillverkare som "know-how" (enligt kontraktet), är det möjligt att här endast presentera en högkvalitativ (experimentell) I - V-karakteristik för den första lågeffektbrytaren (brytaren har redan testats för spänning upp till 400 V, med hysteres på cirka 10%).

Video:

Jag skulle också vilja prata om en källa till ökad spänning för att ställa in och testa en skyddsanordning. I stället för den välkända LATR, som har en "grov" stegkaraktäristik och otillräckligt hög spänning, rekommenderas det att använda en speciell anordning baserad på två konventionella transformatorer med en sekundärlindning på 30-40 volt. Nedan visas ett diagram som används av författaren (vissa ändringar är möjliga).

Huvudtransformatorns effekt kan vara 50-100 W och ytterligare 15-30. Samtidigt testas skyddsanordningarna för lätt belastning, upp till 10-15 W (till exempel ett motstånd med en neonindikator eller en glödlampa för kylskåp). För att testa ballasten efter en kraftfull belastning är det möjligt att driva ballasten direkt från utloppet och styrkortet genom ovannämnda spänningsökningsanordning (ballasttest för en kraftfull belastning är i själva verket termiska tester).

De som vill delta i utvecklingen av industriell design av en ny skyddsanordning för elektronisk utrustning (utställningsmodeller) kan kontakta administratören med förslag.