Proteção de dispositivos transformadores contra sobretensão. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Atualmente, existe um grande número de dispositivos eletrônicos que requerem alimentação contínua da rede: dispositivos de videovigilância, controle e alarme, relógios eletrônicos, telefones multifuncionais, dispositivos de comunicação sem fio, etc. devido a picos de tensão da rede. Além disso, os dispositivos podem não apenas falhar, mas também causar incêndio.

O dispositivo, cujo diagrama é mostrado na Fig. 1, é projetado para proteger equipamentos com fontes de alimentação de transformadores contra sobretensões da rede.

Quando a amplitude da tensão da rede aumenta acima do nível permitido, o interruptor de alimentação no transistor de efeito de campo VT1 desconecta o enrolamento primário do transformador abaixador T1 da tensão da rede. Uma característica do projeto é que se a fonte de alimentação protegida operar com carga de baixa corrente, por exemplo, em um despertador eletrônico ou telefone, elas continuarão a operar, pois o transformador receberá parte da tensão de alimentação

O dispositivo consiste em dois nós:

• controle da tensão de saída do transformador nos elementos R2, R3, VD6, VD10, HL1, VU1;
• interruptor de alimentação de alta tensão em VT1, VS1, VD1...VD4, R1, R4...R6, C1...C4.

Os elementos FU1 T1, L1, L2, VD11, VD14, C9 pertencem à fonte de alimentação protegida.

Quando a tensão na rede não ultrapassa a norma, o diodo zener VD10 fecha e o LED do optoacoplador VU1 não acende. Como a cada meia onda da tensão de rede retificada, a tensão de abertura é fornecida à porta do transistor de efeito de campo VT1 através do resistor R4, ela é aberta, e o enrolamento primário do transformador de rede T1 recebe a tensão de alimentação total, da qual a queda de tensão direta nos diodos VD1...VD4 é subtraída. igual a 1..2 V, e a tensão limite para abertura do transistor de efeito de campo (3.6 V).

Se a tensão da rede aumentar, a amplitude da tensão no enrolamento secundário T1 também aumenta, o que leva à abertura do diodo zener VD10. Ao mesmo tempo, o LED do acoplador óptico acende. e seu fototransistor abre. A corrente que flui através dele abre o tiristor de baixa potência VS1. Ele ignora a porta VT1. o transistor fecha e a alimentação do enrolamento primário T1 é cortada. Esses processos são repetidos a cada meia onda da tensão da rede

Na tensão nominal da rede (220 V), a amplitude da tensão da rede é de cerca de 310 V. Se o dispositivo estiver configurado para proteger contra excesso de tensão acima de 250 V, a fonte de alimentação do transformador será limitada quando o valor da amplitude atingir cerca de 352 V.

A alimentação da fonte de alimentação protegida não para completamente, como na maioria dos dispositivos de proteção, mas a potência fornecida ao transformador é reduzida. A forma de onda da tensão no enrolamento secundário do transformador está distorcida e... dependendo da magnitude da sobretensão e da corrente de carga, é mais ou menos assim. como mostrado na Fig.2.

As bobinas L1 e L2 reduzem o nível de ruído da rede que entra no transformador. Além disso, quando a fonte de alimentação opera no modo de limitação de potência, essas bobinas reduzem um pouco o nível de interferência gerado pela unidade de proteção que penetra na rede, embora em caso de emergência isso não seja importante. Como ao atualizar a fonte de alimentação a tensão na saída do seu retificador será reduzida em cerca de 3%, é melhor substituir o retificador principal da fonte - diodos VD11...VD14 - por diodos Schottky, o que aumentará a tensão no capacitor do filtro C1.2 em 9 V. Os capacitores C5...C8 são usados ​​para eliminar o fundo multiplicativo durante a recepção de rádio, bem como para evitar a quebra dos diodos Schottky, que são especialmente sensíveis ao excesso de tensão reversa. Os capacitores C1...C4 também combatem interferências.

Os resistores R2 e R3 reduzem a corrente através da ponte retificadora VD6...VD9 e limitam a quantidade de corrente extra em caso de quebra do isolamento do acoplador óptico, por exemplo, durante uma tempestade. O brilho do LED HL1 durante a operação de proteção é quase perceptível. Ele começa a brilhar intensamente quando a fonte de alimentação é fornecida com tensão aumentada - se a unidade de proteção não funcionar, por exemplo, o diodo Zener VT1 VD5 está quebrado; durante a operação normal do dispositivo, não tem nenhum efeito na operação de VT1, mas protege a fonte de alimentação, por exemplo, quando o terminal do seu portão é tocado com uma chave de fenda e em outras situações de emergência.

Detalhes. As bobinas L1 e L2 são de pequeno porte, industriais ou caseiras, com indutância de pelo menos 33 μH, projetadas para a corrente adequada. Resistores - tipo MLT S1-4 S1-14, S2-23. Os capacitores C1...C4 são cerâmicos, de pequeno porte, para tensão de operação de pelo menos 1500 V, C5 C8 são cerâmicos com tensão de operação 2.3 vezes maior que a tensão do enrolamento secundário T1. O capacitor C9 é um capacitor de óxido regular. Os diodos 1N4006 podem ser substituídos por 1N4005,1, 4007.1N4937N243, KD258D (E...Zh), KD600G ou outros com corrente correspondente à carga e tensão de operação de pelo menos 360 V. Os diodos Schottky SR60 permitem tensão reversa de até 3 V e corrente retificada média até 360 A. Podem ser substituídos por MBRD360. MBR1. Se você puder aceitar uma queda de tensão um pouco maior, também poderá usar os populares diodos 5819N1. permitindo corrente retificada de até XNUMX A.

Potente transistor pop de canal n. KP707V2 pode ser substituído por. KP707V1, KP707E1. IRFPE30. SSP3N80. BUZ80, semelhante. Ao trabalhar com transformadores potentes, cuja corrente no enrolamento primário exceda 0.2 A, o transistor deve ser instalado em um pequeno dissipador de calor. Ao instalar o FET, lembre-se de que ele é suscetível a danos causados ​​por eletricidade estática. Em vez de um tiristor, o KU112A serve. KU112AM. O optoacoplador LTV817 pode ser substituído. PC817 ou similar. O diodo zener KS518 foi substituído pelo 1N4746A. O tipo de diodo zener VD10 utilizado depende da tensão de saída no enrolamento secundário do transformador com corrente de carga mínima e de qual tensão máxima da rede a unidade de proteção será ajustada. Se a escolha de diodos zener for limitada, um diodo zener ajustável TL431 poderá ser usado no circuito de comutação apropriado. Em vez do diodo zener KS515G, você pode usar 1N4744A.

Por exemplo, uma unidade de proteção funciona com um transformador industrial. TP20-1. Seus parâmetros são semelhantes aos do TVK-110LM. No lugar de T1 pode haver quase qualquer transformador de potência com uma tensão de saída em um dos enrolamentos secundários de 5...40 V. Se necessário, os diodos VD11...VD14 e o capacitor C9 são ajustados para uma tensão operacional mais alta. Como não faz sentido usar diodos Schottky com tensão de operação superior a 100 V em retificadores lineares de alimentação, uma ponte retificadora pode ser feita usando diodos da série KD213. também com uma queda de tensão relativamente pequena. A pinagem de alguns elementos é mostrada na Fig.

Ao operar a unidade de proteção com fontes de alimentação com potência inferior a 10 W, é aconselhável instalar o resistor R1 com resistência menor - 20...47 kOhm.

Como alguns elementos estruturais estão energizados, siga as normas de segurança.

Autor: A.Butov, p. Kurba, região de Yaroslavl

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