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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de controle de tensão do relé na rede elétrica. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Hoje, na literatura de rádio amador e na Internet, você pode encontrar muitas descrições de dispositivos caseiros que monitoram a tensão na rede elétrica e desligam os aparelhos elétricos alimentados por ela caso a tensão ultrapasse os limites permitidos. Normalmente, esses dispositivos usam microcontroladores, amplificadores operacionais e outros componentes eletrônicos modernos de alta tecnologia. Mas, mais recentemente, este problema foi resolvido com sucesso por meios mais simples. Por exemplo, usando relés eletromagnéticos. Um desses designs “retrô” é descrito pelo autor neste artigo. Apesar de os padrões (por exemplo, [1]) estabelecerem padrões bastante rigorosos para a estabilidade de tensão em redes elétricas domésticas, por várias razões, muitas vezes ultrapassam os limites aceitáveis. Isto representa um perigo para os eletrodomésticos, que hoje existem em grande quantidade em qualquer apartamento ou edifício residencial. Principalmente para quem está conectado à rede quase constantemente. A única coisa que ajuda aqui é a presença de um dispositivo automático que monitora continuamente a tensão e desconecta todos os consumidores da rede em caso de aumento ou diminuição perigosa. Quando tive necessidade de tal máquina automática, aquelas para as quais consegui encontrar descrições para autoprodução (por exemplo, [2]) me pareceram muito complicadas. Resolvi projetar e fazer o meu próprio. Seu diagrama é mostrado na Fig. 1. Quando a tensão estiver abaixo de 198 V (220 V-10%), desliga a rede elétrica do apartamento, e quando volta ao normal, liga novamente. Se o valor de 242 V (220 V + 10%) for ultrapassado, a rede também desliga, mas seu funcionamento não é restaurado até o proprietário do apartamento, certificando-se pelas leituras do voltímetro PV1 que a tensão está normal, pressiona o botão “Iniciar” do SB1. Este afastamento da automação total proporciona melhor segurança e é totalmente aceitável, uma vez que a ultrapassagem da tensão máxima ocorre com pouca frequência. Ao longo dos três anos de operação contínua da máquina, ocorreram muitos desligamentos por subtensão, mas apenas oito vezes por excesso. Ocorreram principalmente à noite, às vezes durante uma tempestade.
Como pode ser visto no diagrama, dois transformadores abaixadores T1 e T2 são conectados em série nos enrolamentos primário e secundário, para que possam suportar facilmente um aumento na tensão da rede para 380 V ou mais, o que acontece quando o neutro de uma rede trifásica está quebrada. O retificador para alimentação do relé K3, cujos contatos K3.1, suportam correntes de até 20 A, conecta os consumidores à rede e os desconecta dela, é feito segundo um circuito ponte utilizando diodos VD4-VD8 e é alimentado pelos enrolamentos III do transformadores conectados em série com tensão nominal total de 20 B. A presença de tensão na saída deste retificador, e portanto na rede de alimentação, é indicada pelo LED HL1. O retificador para monitoramento do valor da tensão é montado através dos diodos VD1 - VD4, também utilizando um circuito em ponte. É alimentado pelos enrolamentos II dos transformadores conectados em série (sua tensão nominal total é de 12,6 V). A peculiaridade deste retificador é que seu capacitor de suavização C1 possui uma capacitância relativamente pequena para que as mudanças de tensão sejam monitoradas sem demora. Quando a tensão da rede é maior que o limite inferior, uma tensão é aplicada ao circuito do LED HL3 - diodo Zener VD11 - enrolamento do relé polarizado K1 que excede a soma da queda de tensão direta no LED, a tensão de estabilização do zener diodo e a tensão de operação do relé. Os contatos R e L do relé K1 estão fechados. Se neste momento os contatos I e P do relé K2 também estiverem fechados, então o relé K3 é acionado, conectando os consumidores à rede. Ao ajustar o resistor de sintonia R9, é garantido que quando a tensão na rede cai abaixo dos 198 V permitidos, a tensão no diodo zener VD11 torna-se menor que sua tensão de estabilização e fecha, interrompendo a corrente através do enrolamento do relé K1 . Como resultado, os contatos R e L deste relé abrem o circuito do enrolamento do relé K3. Ele desconecta os consumidores da rede até que a tensão volte ao normal. O canal de monitoramento de sobretensão é construído de forma semelhante, mas o elemento limite nele é o diodo zener VD12, o limite de resposta (242 V) é definido pelo resistor de ajuste R11 e, quando é excedido, os contatos do relé K2 abrem o circuito do enrolamento do relé K3 e acenda o LED HL2. Como relé K2, é utilizado um relé polarizado biestável RP4, caracterizado por seus contatos não retornarem independentemente à sua posição original quando a tensão é removida dos enrolamentos. Para mover a armadura do relé em uma direção ou outra, é necessário aplicar um pulso de tensão com a polaridade apropriada a um dos enrolamentos. Portanto, para retornar o relé K2 ao seu estado original após o acionamento, o dispositivo possui um botão SB1, que é pressionado para reconectar os consumidores de energia elétrica que foram desconectados por sobretensão à rede. Às vezes é necessário pressionar este botão para colocar o dispositivo em condições de funcionamento após conectar-se à rede, pois a posição inicial dos contatos do relé K2 é desconhecida e pode ser qualquer coisa. Os diodos Zener VD9 e VD10 limitam a tensão fornecida aos enrolamentos K1 e K2 do relé após serem ativados, o que não permite que a corrente nesses enrolamentos ultrapasse os valores permitidos. O autor utilizou no projeto dois transformadores de potência unificados TPP261-127/220-50 com núcleos magnéticos blindados [3]. Os enrolamentos primários desses transformadores foram utilizados como enrolamentos I (pinos 2 e 9 com jumper entre os pinos 3 e 7). Para formar os enrolamentos II, são instalados jumpers entre os terminais 12 e 19 dos transformadores, e a tensão é retirada dos terminais 11 e 20. Os terminais do enrolamento III são 15 e 16. Em vez de dois transformadores T1 e T2, é possível usar um que possa suportar uma tensão primária de até 380 V. Ele pode ser enrolado de forma independente em um núcleo magnético ShL20x40. O enrolamento I deverá ter 2700 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 0,21 mm, o enrolamento II deverá ter 155 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 0,35 mm e o enrolamento III deverá ter 254 voltas do mesmo fio. Com tensão primária de 220 V, as tensões nos enrolamentos II e III devem ser de 12,6 e 20 V, respectivamente. O relé K1 é um relé RP7 polarizado de duas posições e estável único com predominância para o contato direito (versão RS4.521.005). Para obter um enrolamento com resistência de cerca de 600 Ohms, seus enrolamentos II (470 Ohms) e III (140 Ohms) são conectados em série, para os quais é instalado um jumper entre os terminais 4 e 6 do bloco de relés. Você pode usar relés do mesmo tipo, versões RS4.521.019 com resistência de enrolamento de 480 Ohms ou RS4.521.012 com resistência de enrolamento de 700 Ohms. O relé K2 é um relé polarizado biestável de duas posições RP4 (versão RS4.520.004). Seus enrolamentos 1-IV com resistência de 130 Ohms são conectados em série, para os quais são instalados jumpers entre os contatos 2-3, 4-8 e 6-7 do bloco de relés. Também é utilizado o enrolamento VII com resistência de 2250 Ohms. Você pode usar versões de relé RS4.520.011 com enrolamentos com resistência de 460 e 2700 Ohms ou RS4.520.012 com enrolamentos com resistência de 500 e 830 Ohms. Dados de referência para os relés polarizados RP4 e RP7 podem ser encontrados em [4]. Ao selecionar substitutos, deve-se ter em mente que os enrolamentos de relés polarizados de diferentes designs podem ser direcionados para diferentes contatos de seus blocos. A propagação da resistência dos enrolamentos de relés idênticos pode atingir ±15...20%. Se o relé RP7 necessário não estiver disponível, você pode usar o relé RP4 adequado para a resistência dos enrolamentos. Esses relés são estruturalmente iguais, mas diferem no ajuste dos contatos. É necessário remover a caixa protetora de alumínio do relé RP4, desparafusar o parafuso de fixação do contato esquerdo uma ou duas voltas, lançar manualmente a âncora neste contato e, em seguida, girar lentamente o parafuso de ajuste do contato esquerdo até que a âncora seja lançada automaticamente Para a direita. Nesta posição, o contato esquerdo deve ser fixado e a seguir colocada a caixa do relé. Relé K3 - RKS3 (versão RS4.501.200) com resistência de enrolamento de 175 Ohms e tensão nominal de operação de 24 V [5]. Pode ser substituído por outro relé com a mesma tensão de enrolamento de operação, cujos contatos são capazes de comutar uma corrente de pelo menos 20 A. Voltímetro PA1 - Sistema detector Ts4209 com limite de medição de 500 V de tensão alternada. A máquina é montada em uma caixa metálica de 230x160x80 mm, que deve ser aterrada. O relé K3 é colocado em um compartimento separado da caixa devido ao fato de seus contatos conectados à rede elétrica não estarem protegidos contra contato acidental. Os diodos Zener VD9 e VD10 são equipados com dissipadores de calor com área de 50 cm2. A potência consumida pela máquina da rede é de cerca de 7 W. Ao configurar a máquina, a tensão da rede é fornecida a ela através de um autotransformador ajustável em laboratório e os limites de resposta inferior e superior são ajustados com resistores de corte R9 e R11, respectivamente. Se desejar, você pode conectar um dispositivo de alarme sonoro às tomadas XS1 e XS2, que soará um alarme se a tensão permitida na rede for excedida. Um possível diagrama de circuito do dispositivo de sinalização é mostrado na Fig. 2. Em sua entrada existe uma ponte de diodos VD1-VD4, que elimina a necessidade de observação da polaridade conectando os plugues XP1 e XP2 às tomadas da máquina. Um multivibrador convencional é montado usando os transistores VT1 e VT2, gerando pulsos com frequência de cerca de 800 Hz. O transistor VT3 é um amplificador de potência do sinal fornecido à cápsula telefônica HA1. O transistor VT3 e o diodo zener VD5 devem ser instalados em dissipadores de calor com área de 50 cm2.
Literatura
Autor: S. Babyn
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01.05.2024 A ameaça dos detritos espaciais ao campo magnético da Terra
01.05.2024 Solidificação de substâncias a granel
30.04.2024
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