Dispositivo protetor de desligamento de carga. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O dispositivo protetor de desligamento de carga é projetado para controlar a tensão em uma rede elétrica monofásica e desconectar a carga quando a tensão cai abaixo da tensão nominal, a tensão sobe acima da tensão nominal e a tensão surge na rede com uma amplitude que vai além dos limites.

O Dispositivo de Desconexão Residual de Carga (UZON) consiste em dois estágios de proteção. O primeiro estágio de proteção garante que a carga esteja conectada à rede elétrica se sua tensão estiver dentro dos limites especificados (por exemplo, ± 10%). Se a tensão da rede ultrapassar os limites inferior ou superior, a carga é desconectada da rede. A ligação subsequente (quando a tensão de rede é normalizada) é realizada com um atraso de tempo que pode ser ajustado rapidamente.

Um atraso de ativação pode ser necessário para picos ou quedas repetidos com frequência (por exemplo, vento causa curto-circuito nos fios elétricos) da tensão da rede elétrica.

O segundo estágio de proteção serve para desconectar a carga e o primeiro estágio no caso de uma diminuição significativa (1,5-2 ou mais vezes) ou excesso da tensão nominal da rede. O segundo estágio conecta o primeiro estágio à tensão da rede quando esta assume um valor seguro para a operação do primeiro estágio. O segundo estágio é alimentado por uma célula galvânica.

A base do UZON é um circuito integrado especializado (ver figura); os blocos incluídos nele são limitados por uma linha tracejada e pontilhada. Todos os UZON podem ser montados na forma de um adaptador ou embutidos em um plugue de alimentação.

(clique para ampliar)

O primeiro estágio de proteção contém os seguintes blocos:

• fonte de alimentação secundária I, alimentando blocos UZON;
• comparador de limiar superior IV;
• comparador de limite inferior V;
• lógica de controle (DD4-DD9);
• conversor de tensão DC elevador VI;
• fonte de tensão exemplar VII;
• temporizador VIII, fornecendo o atraso de tempo necessário;
• chave do optotiristor (VD10), que fornece conexão de carga.

O segundo nível de proteção contém: o comparador do limite superior II; comparador de limiar inferior III; lógica de controle (DD1-DD3); indicador de tensão HL1; relé K1, que conecta a tensão da rede ao primeiro estágio.

O primeiro estágio de proteção liga a carga se a tensão da rede estiver dentro dos limites exigidos (por exemplo, ± 10%). Os limites inferior e superior podem ser definidos rigidamente (presume-se que o dispositivo seja baseado em um circuito integrado) ou ajustados dentro de certos limites (neste caso, cabos adicionais devem ser fornecidos para conectar resistores de ajuste, isso não é mostrado na figura ). Os comparadores de limite alto e baixo IV e V (assim como II e III) são gatilhos Schmitt inversores baseados em amplificadores operacionais de micropotência de fonte única. Se a tensão de entrada (Vin) exceder a tensão de referência (Uref), a tensão de saída do comparador está próxima do potencial de terra. A tensão de entrada (Uin) para os comparadores é a tensão retirada do sensor de corrente T1, que é retificada pela ponte de diodos VD4 e filtrada pelo capacitor C2.

Se a tensão da rede for menor que o menor ou maior que o limite superior, o comparador para o limite superior IV (se maior) ou o limite inferior V (se menor) é ativado. Em qualquer um destes casos, a saída do elemento DD5 (2I-NOT) muda de log. "0" para log. "1". Queremos dizer que o circuito de controle lógico é feito em elementos CMOS (para reduzir o consumo de energia), portanto, a tensão de saída dos comparadores corresponde ao nível de log.

Através dos inversores DD6 e DD7, uma queda de tensão positiva colocará o D-flip-flop DD9 em um único estado. Log "0" na saída inversa do gatilho DD9 fechará o MOSFET VT2, que controla a chave do optotiristor VD10, e a carga será desconectada da rede. Ao mesmo tempo, o log "1" na saída direta do gatilho habilitará o temporizador VIII, e ele começará a contar o intervalo de tempo, cuja duração é determinada pela constante de tempo t=R6C5; pode ser ajustado com um resistor variável R6. Como temporizador, você pode usar, por exemplo, um gerador de onda quadrada com contador binário (é necessário fornecer um circuito para zerar o temporizador quando a energia for ligada Upit1). Após o término da contagem regressiva do intervalo de tempo, aparecerá um pulso log “1” (Um) na saída do temporizador. Se durante a contagem regressiva a tensão na rede voltar ao normal, este pulso passará pelo elemento DD8 (na segunda entrada da qual, quando a tensão da rede for normalizada, haverá um log. "1") e redefinirá o disparar DD9 para zero. O transistor VT2 abrirá, a chave do optotiristor VD10 conectará a carga à rede, o nível constante do log "0" na saída direta do gatilho desabilitará a operação do temporizador VIII.

Se a tensão de rede não voltou ao normal, a entrada superior do elemento DD8 será log "0", e o pulso de reset não irá para a entrada do gatilho DD10, mas irá para a entrada de reset (não mostrado no diagrama) do temporizador, e este começará a contar um novo intervalo de tempo. Isso continuará até que a tensão na rede volte ao normal. A cadeia R5C4 coloca o gatilho DD9 em seu estado inicial zero quando a fonte de alimentação secundária I é ligada. A cadeia R4C3 não permite pulsos muito curtos (cuja energia não representa perigo para a carga) causados ​​por interferência ou surtos na fonte de alimentação para a entrada do acionador. Ao alterar a capacitância do capacitor externo C3, você pode alterar a sensibilidade do dispositivo.

Com um aumento ou diminuição significativa, a tensão da rede é perigosa não apenas para a carga, mas também para a fonte de alimentação secundária I (bem como para todo o primeiro estágio de proteção). Para proteger a carga e o primeiro estágio, um segundo estágio de proteção é fornecido. A base do segundo estágio de proteção é um indicador de descarga de gás (ou LED integrado com elementos auxiliares embutidos), no qual o comprimento da área luminosa é diretamente proporcional à tensão aplicada. Com um aumento significativo na tensão da rede, a coluna luminosa atinge a abertura do fotodiodo VD2, o comparador de limite superior é redefinido para log "0", um log "2" aparece na saída do elemento DD2 (1I-NOT) , e um log "3" aparece na saída do inversor DD0 . O MOSFET VT1 fecha, os contatos do relé K1 abrem, desconectando a tensão de rede do primeiro estágio.

O segundo estágio de proteção é alimentado por um conversor de tensão elevador VI. Qualquer tensão é fornecida à sua entrada do estabilizador paramétrico R3VD6 ou da célula galvânica G1. O desacoplamento é realizado pelos diodos VD5 e VD7. Com uma forte queda na tensão da rede, o comparador de limite inferior é definido como log "1", um log "1" aparece na saída do inversor DD0, um log "2" aparece na saída do elemento DD1 e um log "3" aparece na saída do inversor DD0. O relé K1 desconecta a tensão de rede do primeiro estágio. Assim, a fonte de alimentação secundária I opera em modo leve, os requisitos para ela são reduzidos e, com o atual nível de tecnologia, pode ser pequena. Ao mover os fotodiodos VD2 e VD3 ao longo do corpo do indicador, você pode alterar os limites para a operação dos comparadores dos limites superior e inferior. A cadeia R2C1 não passa pulsos curtos para a saída do elemento DD3.

O dispositivo descrito pode ser utilizado para proteger uma carga sensível à tensão de alimentação: frigoríficos, aspiradores, televisores, etc.

Autor: V. I. Vasilenko

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