Design av synkron spänningsbegränsare

Alla som har läst tidigare inlägg om en grundläggande ny överspänningsskyddsanordning synkron begränsare, och särskilt de som är bekanta med att byta strömförsörjning av modern dator och annan utrustning, tänkte omedelbart de två huvudsakliga svårigheterna som inte är så lätt att övervinna. Detta är en mycket hög strömpuls när strömmen slås på, speciellt om flera enheter är anslutna till ONS (och detta är som regel), och för det andra värmeavledning på ballasten, i samband med ett konventionellt ballastmotstånd (från många) de ses som att ifrågasätta själva idén om en sådan spänningsbegränsning.

I fråga om värme har utvecklaren redan gett några förklaringar i föregående artikel, nu kommer han att komplettera dem med följande kommentarer. Om vi ​​ser på en klassisk autotransformator, har den också värmeavledning, och till och med sådana nackdelar (jämfört med ONS) som vikt och möjlig brumma under drift. Om vi ​​överväger en modern stabilisator för 500 watt (den lägsta effektnivån), kan vi, enligt effektiviteten, som är i genomsnitt 97%, beräkna den effekt som sprids av transformatorn, och det visar sig vara cirka 15 watt vid nominell belastning och viktigast av allt vid normal spänning (!) . I ONS, på ballast, med en sådan belastning och en nätverksspänning på cirka 255 V (ONS börjar klippa amplituden med början från 245 i den effektiva spänningen) enligt den ungefärliga beräkningen, som författaren förklarade tidigare (med hänsyn till pulsens arbetscykel - bitar av "överskottsamplituden"), kommer det att vara sticker ut cirka 10 watt. Han gjorde denna jämförelse endast för att skingra tvivel om rationaliteten i att använda aktiv ballast för synkron spänningsbegränsning. Jämför naturligtvis den klassiska principen med den föreslagna principen för en specifik applikationsplats. Allt bestäms allt av själva nätverket, dess instabilitet, beskaffenheten av laster, konstant och slumpmässigt och kraven på spänning på konsumenterna, andra faktorer. Därför överväger vi ytterligare frågan om rusningsström.

I de första prototyperna använde utvecklaren KT818BM-transistorn för ballast, och han tål mot startströmmen för två tv-apparater upp till 100 watt total effekt. Därefter började författaren att använda Darlington-transistorn vid 8-10 A i paketet TO-220 (för småstora fall), inklusive med parallellanslutning. Han satte inte upp målet att uppnå maximal startström, eftersom det fanns ett steg med att testa kretsen på andra problem, inklusive kontroll av reläavstängning och avstängning med hjälp av en kontrollerad brytare (med en strömbrytare). I slutet av förra året lyckades utvecklaren göra en krets med reläet tillbaka till funktionsläget (frånkopplat) samtidigt som spänningen sänktes till normalt. En sådan begränsare introducerades i en tidigare artikel. Sedan lades samma fall till det presenterade fallet, men redan med en kylare och en strömtransformator (från vilken kylaren drivs) och temperaturtest genomfördes.De visade att ONS, tentativt utformad för 250 watt belastning med ofta överspänningar upp till 250-255 V, motsvarar detta och tål (genom värme) kortvariga överspänningar på denna nivå och med en högre lasteffekt, upp till 400-500 watt. Jag tror att många förstår att värmningstemperaturen för kylaren, och därför den ultimata effekten som frigörs på ballasten (som en del av lastkraften) bestäms av kylarens effektiva område, svalare prestanda och ventilationsegenskaper hos själva begränsarhuset. Därför tillhandahåller författaren inte här specifika resultat av termiska tester (som är vanligt i beskrivningen av någon produkt av denna typ). Vi presenterar endast en graf som illustrerar ONS huvudkarakteristik för en lasteffekt på cirka 10 W:

För mer kraft behöver du en kraftfull insignalsspänningsregulator. Men det finns absolut inget behov av att göra detta, eftersom det borde vara tydligt för alla att vid höga strömmar kommer regleringskaraktäristiken för ballasttransistorn att bli brantare, det vill säga den övre delen av diagrammet kommer att vara mer skonsam.

Men tillbaka till startströmmen. Efter de termiska testerna slog utvecklaren utan tvekan på netbookadaptern genom ONS, som kännetecknades av dess "hårda" start (som jag tidigare kom ihåg med sin starka gnistställen) Ett efterföljande ballasttest (med en mikroknapp) visade att transistorn (i TO-220) inte kunde tåla den. Att mäta strömpulsen med en speciell enhet visade ett värde på cirka 20 A (tänk på detta i din övning!). Då kom beslutet att skydda transistorn, och samtidigt reläkontakterna och termoreläet av en shunt triac (av samma design). Kretsen är enkel, mellan katoden och styrelektroden är ett kraftfullt motstånd i storleksordningen 0,47 Ohm på. När startströmmen, som varar cirka 5 ms, öppnas triac och passerar större delen av strömmen genom sig själv. Men det viktigaste är att detta säkerställer tillförlitligheten hos ovanstående kontakter. Faktum är att även om reläkontakterna är utformade för 10-16 A, har alla reläer förmågan att sakta "frigöra" när strömmen är av, det vill säga kontakterna säkert kommer att gnista (som ett glittrande uttag) och kan till och med svetsas till varandra. De termiska reläkontakterna är ännu svagare i detta avseende - i den mest praktiska modellen är de designade för 5 A.

Således har ONS-schemat slutligen (antagligen) upprättats för att lösa alla huvudfunktioner i dess tillämpning. Som redan nämnts är alternativet med ett miniatyrrelä, som nu kan återgå till sitt ursprungliga standby-läge, det mest komplexa i kretsplanen och har den betydande nackdelen att reläet måste hållas på på obestämd lång tid. Många vet att ett fall är troligt. noll klippa och utseendet i lägenhetsnätet med en spänning på mer än 300, eller till och med alla 380 volt (naturligtvis, i fall av allvarliga olyckor och naturkatastrofer i området för din transformatorstation eller på en lång öppen linje). Även om ONS-reläkretsen, beräknad, måste motstå en sådan överspänning och inte låta den laddas, kommer det termiska läget för reläkraftselementen att vara ganska stressande. Därför lutade utvecklingsförfattaren ändå mot alternativet med en kontrollerad brytare, kort med ett brytrelä ( relä - resa). Faktum är att kretsen i denna utföringsform är enklare och inte har element med termisk belastning, och brytningsreläet styrs av en tyristor i TO-92-paketet. Termobrytaren själv har tillförlitliga kontakter, som tack vare den speciella designen öppnar och stänger (genom den externa knappen) med hög hastighet. Denna produkt är just skapad (av välrenommerade företag) för pålitlig drift som en kraftledare. Allt det ovan nämnda och den positiva upplevelsen av att förfina brytaren för att tillhandahålla extern styrning inspirerade nu utvecklaren att ytterligare förbättra denna produkt, vilket är mycket bekvämt för ONS, för att skapa ett fullständigt pausrelä, med kontroll för att stänga av och på.Baserat på resultaten som redan ses som positiva (av erfarenhet) kommer författaren definitivt att göra ett nytt meddelande. Sammanfattningsvis ger vi några resultat som ytterligare illustrerar fördelarna med ONS. När det gäller design, som kan ses nedan, är fördelen att den kan byggas in i de flesta av de befintliga byggnaderna, det vill säga att det är lite meningsfullt att skapa ett speciellt fall (med attraktiva "saker"). Som tidigare visats kan ONS byggas in i kopplingsboxar, även för infällning. Låt oss börja illustrationen med det senaste testet, här är det:

I det nedre facket finns en kylare med en strömtransformator, en filterkondensator (det kan finnas varistorer) och en shunt triac. Denna design är endast gjord för testning och personlig användning i framtiden. För den allmänna konsumenten bör det naturligtvis vara annorlunda. Till exempel bör de övre bonerna uteslutas, eftersom de är farliga för barn. Gör aldrig detta i dina kreativa workshops! 

Och här är en video som visar bekvämligheten med knapptester, särskilt innan du överlämnar (säljer) en produkt till en konsument:

Tryckknappstest

Och här är en video som visar bekvämligheten med ett "smidigt" test i en av mina första break relä design:

Smidig test

Titta nu hur det är möjligt att integrera ONS i kroppen på en 9-utloppsfilterdelare tillverkad av V.I.-TOK, för tre separata uttag:

Och till och med i ett sådant fall (remsradiatorer med parallella transistorer är placerade på sidorna):

Och här är hur ONS kan ordnas i en låda under ett dubbelt utlopp, med en kylare 40x10 mm, för dold installation i en icke-brännbar vägg:

Utvecklaren gjorde naturligtvis alla elektroniska kort, med volumetrisk installation, utan smd-element, därför, med normal modern installation, kommer layoutalternativen naturligtvis att bli ännu högre.

Nåväl, nu delar vi den tillfälliga upplevelsen som kommer att vara användbar för många. Utvecklaren använder multimetern DT-838, eftersom den också mäter temperaturen med hjälp av ett termoelement med låg tröghet, vilket är mycket bekvämt för att testa det. Så ännu tidigare skiftade omkopplaren ofta och slutade i allmänhet att stänga av enheten, även om den mättes normalt. Detta tvingades att sätta en miniatyr glidomkopplare i strömkretsen. Och just nyligen (i testens hetta) fastnade författaren till utvecklingen en 220 V-enhet som mätte ett motstånd vid gränsen för 2000. Han kom till sin mening i tid med ett antal siffror, men motståndsmätningarna försvann. På andra gränser stördes ingenting (mycket till min överraskning). Efter obduktionen hittades det förstörda smd-motståndet (R15), kröp igenom forumen och kände igen ungefärligt värde på 1,5 k, hittade endast 1,87 (precision), lödde det och mätte sedan samma - avvikelsen är mindre än 0,01. Han kontrollerade alla andra gränser och blev ännu mer förvånad - vilken fantastisk överlevnad (en term från teorin om tillförlitlighet!). Till din uppmärksamhet ett visuellt exempel: