Proteção de equipamentos radioeletrônicos contra aumento da tensão de rede. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Um aumento na tensão da rede em nosso tempo (assim como uma diminuição) é uma ocorrência comum. A rede está literalmente “cheia” de vários ruídos de impulso e “picos” na tensão da rede excedem 300 V ou mais. Nas zonas rurais a situação é ainda pior.

Situações de emergência fazem com que em vez dos 220 V exigidos, o consumidor possa ter 350 V ou mais! A tensão de rede entre 180...260 V é a regra e não a exceção.

Os mais sensíveis nesta situação são os dispositivos radioeletrônicos (RES). Portanto, é necessário proteger o RES de possíveis aumentos na tensão da rede.

Uma das estruturas montadas funciona com sucesso há vários anos em conjunto com a TV 3USCT. Seu circuito é extremamente simples (Fig. 1), mas bastante eficaz na proteção da TV contra surtos pulsados ​​​​de tensão da rede e aumentos repentinos da tensão da rede por um longo período.

A potência consumida pela TV é de aproximadamente 70 W, a faixa de operação normal da TV (módulo de potência MP3) com alguma margem é de 180...240 V (175...245). Quando a tensão aumenta acima de 250 V, existe uma ameaça real de falha do MP TV. O primeiro candidato à falha pode ser o capacitor eletrolítico do filtro retificador MP (C16, C19).

Desde que a tensão da rede não exceda 250 V, o circuito quase não tem efeito no funcionamento da TV, com exceção da queda de tensão no resistor de fio enrolado R1 (cerca de 12,7 V com um consumo de energia de 70 W e um tensão de rede de 220 V). A potência dissipada neste modo no resistor não excede 4 W. Um limitador de tensão de rede bidirecional é montado nos diodos zener VD1 e VD2. Assim que a tensão da rede ultrapassar 250 V, os diodos zener VD1 e VD2 abrirem e o fusível FU1 queimar, a TV (seu MP) será desenergizada.

Além disso, o circuito da Fig. 1 suprime efetivamente vários surtos pulsados ​​de tensão da rede elétrica, limitando-os a um nível seguro.

A influência do resistor R1 nos circuitos de desmagnetização da TV é pequena e sua presença no circuito não afeta negativamente a pureza da cor. Neste caso, o MP liga mais suavemente, pois ocorrem picos de corrente devido à presença de capacitores eletrolíticos no filtro retificador MP. A limitação de corrente por um resistor padrão (3,3...4,7 Ohms) ocorre em níveis de correntes muito altas, o que reduz a vida útil dos diodos e capacitores MP.

Construção e detalhes. Como um poderoso resistor de fio enrolado R1, usei um pedaço de fio de alta resistência da espiral de um fogão elétrico. Mais tarde fiz vários outros resistores semelhantes conectando em paralelo resistores MLT-2 com resistência de 390...680 Ohms.

A situação com os diodos zener é muito mais complicada. Eles devem ter uma alta tensão de estabilização e (o que é muito importante) uma grande sobrecarga de corrente de estabilização permitida durante o fusível queimado FU1. Como não foi possível comprar nada adequado a um preço razoável, decidi usar uma “bateria” de diodos zener domésticos conectados em série do tipo D1A como diodos zener VD2 e VD815 (tensão de estabilização 5...6,2 V, nominal corrente de estabilização 1 A, sobrecarga de corrente em por 1 s é igual a 2,8 A). O último dos parâmetros fornecidos é bastante adequado para o circuito da Fig. 1, pois o fusível queima muito mais rápido que 1 s. Inicialmente instalei 1 peças cada como VD2 e VD50. D815A. Neste caso, a tensão de fixação (para cada meia onda) é:

Ulimit = NUst + NUpr,

onde N é o número de diodos zener conectados em série a um ramo do limitador dupla face; Upr - queda de tensão no diodo zener na conexão do diodo (para D815A menor que 1,5 V); Ust - tensão de estabilização (para D815A inferior a 6,2 V).

Para não perder tempo selecionando amostras com Ust máximo, medi a tensão de estabilização da bateria de diodo zener já conectada. Se fosse insuficiente, ele adicionou vários diodos zener e, inversamente, se necessário, removeu os extras do circuito. Isso não leva muito tempo se você usar um LATR e um transformador adicional para poder receber uma tensão de rede de 250 V e superior [1].

Durante a instalação, o fusível é substituído temporariamente por uma lâmpada incandescente de 100 W. Quando a tensão aumenta acima de 250 V, os diodos zener abrem e limitam a tensão, o excesso é extinto pela lâmpada incandescente (neste momento o resistor R1 está em curto-circuito). Um amperímetro é conectado em série com a lâmpada, possibilitando monitorar o desempenho do circuito. A resistência do filamento de uma lâmpada fria é de cerca de 40 ohms, portanto os diodos zener ficam protegidos de correntes de “choque” e situações de emergência durante a configuração do circuito.

Se a tensão da rede estiver constantemente muito alta ou subir frequentemente para 240 V ou mais, você poderá proteger a TV conectando um ou dois resistores à interrupção nos fios de rede da TV (Fig. 2).

Para evitar que os resistores afetem o circuito de desmagnetização, eles podem ser ligados diretamente na frente do MP TV, contornando os elementos do circuito de desmagnetização (ST 15-2-220 V; L1, R3-MP-3-3).

Os valores dos resistores são calculados usando a fórmula R = Udrop/Ipot para um resistor (R = R1 + R2), onde Udrop é a parte da tensão da rede que precisa ser “extinta”; Ipotr é a corrente consumida pela TV da rede. A desvantagem deste método é que a faixa de tensão operacional do MP é movida para cima, ou seja, em vez de 170-240 V, ele se tornará 190-260 V e as interferências e surtos de alta tensão não serão suprimidos. Vantagem: simplicidade e inclusão suave do MP na rede.

Apesar do grande número de diodos zener, o circuito da Fig. 1 pode ser montado muito rapidamente. Não eram necessários dissipadores de calor para os diodos zener; eles nem sequer tiveram tempo de aquecer antes que o fusível queimasse. A dissipação de energia permitida para tal “bateria” de diodos zener é de 800 W!

Para reduzir o número de diodos zener utilizados, o dispositivo de proteção é montado conforme diagrama da Fig. Nele, o número de diodos zener é reduzido quase pela metade ou mais, uma vez que os diodos zener estão incluídos na saída da ponte retificadora de diodo, e algumas quedas de tensão também nesses diodos. Como diodos VD3...VD1, você pode usar qualquer um poderoso com Uarb = 4 V e uma corrente permitida superior a 400 A. Com baixo consumo de energia, uma lâmpada incandescente pode ser usada em vez de um fusível e resistor R5.

Para monitorar visualmente o funcionamento do limitador de rede, um LED AL307 é conectado em paralelo a um dos diodos zener através de um resistor de extinção de 1 kOhm.

Apesar da simplicidade do circuito, esses dispositivos de proteção são muito eficazes e confiáveis ​​em operação, não são sensíveis a alarmes “falsos” e não causam interferência na rede.

Para proteger os circuitos dos dispositivos eletrônicos contra sobrecargas, são produzidos no exterior dispositivos chamados supressores de tensão transitória (para artigo sobre eles, ver “Radioamator” 2/99 p. 31). Até agora, também surgiram análogos russos, chamados de diodos zener limitantes. Eles têm uma dissipação de potência de até 10 kW, o que é suficiente para queimar um fusível. Existe também uma classe de dispositivos como supervisores ou detectores de sobretensão ou subtensão. Por exemplo, o microcircuito KR1171SP16 possui uma tensão de operação de 16 V. Nessa tensão, a chave de saída do microcircuito se abre, através da qual é possível ligar um relé de travamento automático. Você pode ligá-lo na entrada através de um divisor de tensão. Como ainda é difícil para um radioamador obter tais elementos, você também pode usar os dispositivos descritos no artigo.

Literatura:

1. Zyzyuk A.G. Sobre transformadores//Radioamator. -1998. -Não. 2. -P.38.
2. Volgov V.A. Partes e componentes de equipamentos radioeletrônicos (projeto e cálculo). -M.: Energia. 1977.

Autor: A. G. Zyzyuk

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