Proteção semiautomática contra surtos de tensão. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A proteção de equipamentos de rádio domésticos contra surtos e desvios acentuados na tensão da rede continua a ser um problema com consequências imprevisíveis para muitas áreas do nosso país. O autor do artigo analisa a situação e compartilha experiência pessoal de solução prática para este problema. O dispositivo proposto protege o equipamento de rádio, desconectando-o rapidamente da rede elétrica quando sua tensão muda além dos limites permitidos. É relevante, em primeiro lugar, perto de linhas aéreas de energia, onde a probabilidade de curto-circuitos nos fios, por exemplo, durante fortes rajadas de vento, é alta. É especialmente perigoso se um dos fios da fase entrar em curto para “zero”. Neste caso, a tensão na rede aumenta para 380 V. Normalmente, nesses casos, os capacitores de óxido da fonte de alimentação se rompem e o eletrólito vaza, o que prejudica o funcionamento de um determinado dispositivo de rádio.

Reduzir a tensão da rede para 160 V também é perigoso, especialmente para comutação de fontes de alimentação. Nesses casos, eles operam sob cargas prolongadas de corrente através do transistor de potência, o que pode causar sua falha devido ao superaquecimento. Uma máquina semiautomática, cujo diagrama é mostrado na Fig., me ajuda a resolver os problemas descritos. 1. Difere de um dispositivo semelhante descrito no artigo de I. Nechaev “Dispositivo automático para proteção de equipamentos de rede contra picos de tensão” (“Rádio”, 1996, nº 10, pp. 48,49) apenas quando " " picos de tensão" desconecta a carga da rede, e ligá-la novamente só é possível após pressionar o botão de partida SB1. Na máquina descrita anteriormente, quando a tensão da rede “acaba”, a carga é alimentada de forma intermitente - e este é um modo de operação muito desfavorável para qualquer equipamento de rádio, principalmente PCs e televisores.

Fig.1 (clique para ampliar)

A base do dispositivo semiautomático proposto é um poderoso relé eletromagnético K1. Para alimentar seu enrolamento com corrente contínua, é utilizado um retificador MOCTVD1-VD4, conectado à rede através dos capacitores de extinção C1 e C2. Ligue o dispositivo pressionando brevemente o botão SB1. Neste caso, o relé K1 é acionado e seus contatos de fechamento K 1.1 bloqueiam os contatos do botão de partida. O capacitor C1 fornece a corrente de partida necessária para o relé quando ligado. No modo de operação, o relé é mantido pela corrente que flui através do capacitor C2 até uma tensão de rede de pelo menos 160 V. Ao configurar o dispositivo, a capacitância do capacitor C2 (e às vezes do capacitor C1) deve ser selecionada individualmente para cada tipo de relé. Quando a tensão da rede aumenta para 240 V, os diodos zener VD7 e VD8 abrem. Ao mesmo tempo, o optoacoplador U1 é acionado e o tiristor VS1 abre, bloqueando o circuito de potência do enrolamento do relé K1. Como resultado, o relé é liberado e seus contatos de abertura K1.1 desconectam a carga do dispositivo da fonte de alimentação CA.

O capacitor C3, resistor de derivação R3 no circuito de controle do tiristor VS1, impede o funcionamento da proteção contra ruído de impulso. Os resistores R1, R2 limitam os surtos de corrente através dos contatos do botão de partida SB1, ao mesmo tempo que atuam como “fusíveis” em caso de quebra do capacitor C1 ou C2. O diodo VD5 melhora o desempenho do dispositivo, que é determinado principalmente pelo tipo de relé utilizado e dura uma fração de segundo. O tempo de liberação do relé RENZZ utilizado no dispositivo descrito não ultrapassa 4 ms, o que é suficiente para um funcionamento confiável da proteção. O resistor R5 limita a corrente que flui através do LED do optoacoplador U1. Ao selecioná-lo (dentro de 8...25 kOhm), você pode ajustar o limite de proteção para exceder a tensão de entrada em pequenos valores (5...10 V).

Estruturalmente, o dispositivo semiautomático é feito em forma de extensão portátil. Na sua tampa frontal há uma tomada X2, um botão SB1 (KM2-1 ou P2K sem fixação) e um indicador VL1. O relé eletromagnético (RENZZ), o tiristor VS1 e todas as outras peças são montados em uma placa de circuito impresso feita de folha de um lado, que é alojada em uma caixa de plástico. O relé K1 pode ser de qualquer tipo, para uma tensão de operação de 12...60 V, e seus contatos são projetados para uma corrente de pelo menos 2...3 A em uma tensão de rede de 220 V. Neste caso, o a tensão nominal do capacitor C4 deve ser correspondente. Capacitores C1 e C2 - K73, MBM, MBGO para tensão nominal de pelo menos 350 V (C2 é melhor com 400 V).

Os diodos Zener VD7 e VD8 são substituíveis por outros semelhantes, cuja tensão total de estabilização pode ser de 310 a 340 V a uma corrente de 10...12 mA. Com uma tensão de estabilização total menor destes dispositivos (250...300 V), o resistor R5 deverá ter uma resistência de 30...47 kOhm e maior dissipação de potência. Neste caso será possível aumentar a instabilidade do limiar de proteção. É permitido substituir o optoacoplador de diodo AOD101A (U1) por um transistor da série AOT110 ou AOT127 conectando o resistor R4 ao emissor do fototransistor, o ânodo do trinistor VS1 ao terminal de seu coletor, e instalar um resistor com resistência de 1 MOhm entre a base e o emissor. Neste caso, o tiristor também pode ter alta corrente de controle, por exemplo, a série KU201 ou KU202.

O estabelecimento do dispositivo se reduz principalmente à seleção dos capacitores C2 e C1. Selecionando o primeiro deles, eles conseguem desligar o dispositivo quando a tensão da rede cai para 160 ... 170 V e o segundo - ativação confiável com o botão de início SB1. A seleção do resistor R5 também é possível - para garantir uma operação confiável do sistema de proteção em uma tensão de rede superior a 240 ... 250 V. Ao mesmo tempo, não se deve esquecer as medidas de segurança elétrica - afinal, todos os elementos de o dispositivo é conectado galvanicamente à rede elétrica de alto risco.

Concluindo, alguns conselhos práticos relacionados a possíveis alterações no próprio dispositivo de proteção. Se surgirem dificuldades com a seleção dos diodos zener de alta tensão VD7 e VD8, então é possível usar um diodo zener KS533A com um transistor KT940A adicional, conforme mostrado na Fig. 2, a. O resistor variável R8 define a tensão limite do sistema de proteção. Porém, sua confiabilidade diminuirá um pouco, pois o transistor VT1 pode “quebrar” e o dispositivo não desligará a carga se a tensão CA de entrada for excedida. Os diodos Zener, via de regra, falham devido a um “curto-circuito”, e isso só leva ao desligamento da carga. O dispositivo pode ser simplificado se substituirmos o tiristor VS1 e o optoacoplador U1 por um optotiristor de potência adequada - com uma corrente de pulso de saída de pelo menos 1 A, por exemplo, a série AOU160. Um dispositivo semiautomático com tal optoacoplador deve bloquear de forma confiável a fonte de alimentação para o enrolamento do relé K1, descarregando rapidamente o capacitor C4.

Fig.2 (clique para ampliar)

O optoacoplador mais comum da série AOU103 pode suportar uma corrente de pulso de até 0,5 A, o que pode não ser suficiente para uma operação confiável do dispositivo. Em geral, o optoacoplador pode ser substituído por um transformador de pulso de baixa potência. Adequado, por exemplo, é o transformador correspondente do amplificador 34 de um rádio transistor portátil ou similar, cujos enrolamentos contêm 150...300 voltas de fio PEV-2 0,15...0,3. Um enrolamento com menor número de voltas é conectado ao circuito de controle do tiristor VS1 (Fig. 3,6), e um enrolamento com maior número de voltas é conectado no lugar do diodo emissor do optoacoplador U1. Neste caso, os resistores R3 e R4 são removidos do dispositivo. A operação a longo prazo de diversas máquinas semiautomáticas, inclusive aquelas com modificações, mostrou seu funcionamento confiável.

Para uma operação confiável do dispositivo, deve ser instalado um botão como SB1, projetado para a corrente total de partida do dispositivo protegido. É desejável instalar um resistor limitador com uma resistência de cerca de 1 Ohms no circuito anódico do tiristor VS10, ele protegerá o tiristor de uma possível quebra pela corrente de descarga do capacitor C4.

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