Защитное устройство для электросети

Разное

Предлагаемое устройство предназначено для отключения электроснабжения квартиры или дома в случае недопустимых значений сетевого напряжения.

Электрическая схема защитного устройства для электросети

При возвращении напряжения в норму электроснабжение включается с задержкой 50 с. Сделано устройство на базе промышленного реле TOMZN VPD1-60, приобретённого через Интернет. Это реле (рис. 1) имело слишком большое время срабатывания около 1 с и слишком высокое пороговое напряжение срабатывания 275 В. При этом контролировалась только положительная полуволна сетевого напряжения. Схема этого реле показана рис. 2.

VPD1-60 реле

Его блок питания собран на основе балластного конденсатора. Такой блок питания, по сути, является источником тока, который нагружен на две параллельные нагрузки — реле и узел управления. Это приводит к повышенному энергопотреблению при отключённом реле, поскольку излишний ток протекает через стабилитрон VD2. В таком источнике питания желательно подключать оба потребителя последовательно. Так и сделано в результате доработки.

Универсальное реле VPD1-60

Среди готовых изделий не удалось найти устройства с лучшими параметрами, поэтому было решено доработать это реле. Схема доработанного устройства показана на рис. 3. В результате доработки получены следующие параметры: время отключения при входном напряжении более 250 В и бросках напряжения в интервале 180…250 В — около 10 мс (зависит от типа реле); нижний порог срабатывания — 180 В с задержкой отключения 0,1 с; задержка включения после подачи питания — 50 с.

Порог срабатывания реле

Работу индикации иллюстрирует рис. 4. Светодиод HL1 жёлтого свечения постоянно горит при наличии сетевого напряжения. Светодиод зелёного свечения светит постоянно при нормальном напряжении и мигает, пока идёт выдержка времени после восстановления питания. Красный светодиод включён постоянно при завышенном напряжении и мигает вместе с зелёным, если было завышенное напряжение. Синий светодиод светит при заниженном напряжении и мигает вместе с зелёным. если было снижение напряжения.

Микросхема в исходном варианте устройства была без маркировки и заменена микроконтроллером PIC12F675-I/SN. Изменилось только подключение третьего и четвертого выводов. Перед программированием нужно считать значение BandGap (биты конфигурации BG1:BG0: — калибровка сброса по снижению напряжения питания BOR). После записи прошивки программатором PICkit2 (Firmware Version 2.32.00) и программой PICkit2 (Version 2.61.00) эти биты обнуляются и больше не записываются. Но на работу устройства это будто бы не повлияло.

Программируют уже впаянную в плату микросхему через указанные точки подключения. Для контроля положительной и отрицательной полуволн сетевого напряжения в микроконтроллере задействован компаратор, сканирующий четыре порога срабатывания (рис. 4). При допустимом напряжении вершины синусоидального напряжения находятся в зеленой зоне. Продолжительность цикла сканирования вместе с прерыванием не превышает 1 мс. Интервал напряжений компаратора — 1/3 напряжения питания, т. е. примерно 1.6 В.

При налаживании устройства следует обязательно проконтролировать, чтобы фазный провод был подключён к клемме “L”, и соблюдать основные правила техники безопасности Сначала нужно отпаять резистор R3 от конденсатора С1. Предварительно надо подключить переменный резистор сопротивлением 10 кОм к питанию 5 В и общему проводу, а вывод подвижного контакта соединить с выводом 6 микросхемы.

Изменяя напряжение на этом выводе, надо записать значение напряжения срабатывания верхнего (положительная полуволна) и нижнего (отрицательная полуволна) порогов по красному светодиоду. На резисторах R6 и R7 сделана искусственная средняя точка для переменного синусоидального напряжения, поступающего с резистора R4. Для коррекции смещения синусоиды нужно подобрать R7. Напряжение U0 в точке соединения резисторов R6 и R7 должно быть равно среднему значению порогов срабатывания красного светодиода. Для примера (на рис. 4) U0 = (3,3+1,7)/2 = 2,5 В.

Восстановив соединение конденсатора С1 и резистора R3. надо подобрать резистор R4 в соответствии с желаемыми порогами срабатывания. Например, размах переменного напряжения на входе GP1 (вывод 6) микроконтроллера при напряжении сети 250 В должен быть 1,6 В (разность между максимальным положительным и максимальным отрицательным порогами). Значит, при напряжении сети 230 В размах переменного напряжения должен быть 1,6*230/250 = 1.5 В.

Особое внимание к конденсатору С2 — это плёночный конденсатор с маркировкой СВВ22. Некачественные пленочные конденсаторы часто теряют свою емкость при работе в качестве балластных конденсаторов. Нужно проверить конденсатор через две недели тестовой работы устройства.

Напряжение на резисторе R9 должно быть около 4 В (ток 40 мА) и не должно уменьшиться. Чтобы плата встала в штатный корпус, толщина пленочного конденсатора С1 должна быть не более 3 мм. Реле — T93-1H-24VDC. номинальное напряжение — 24 В. сопротивление обмотки — 590 Ом. в соответствии с номинальным током 24/590=0,04 А выбирают емкость конденсатора С2. она должна быть 0,56 мкФ.

Светодиод HL2 — для поверхностного монтажа типоразмера 0805, он используется как стабилитрон на напряжение 2 В и в наружной индикации не участвует. Остальные светодиоды — сверхъяркие с диаметром корпуса 3 мм. Доработанную плату (рис. 5) после налаживания покрывают слирго-канифольным раствором или лаком и просушивают.

Готовое устройство нужно включить на две недели для контроля вашей сети. Для этого напряжение сети подключают к выходным клеммам. Замыкают между собой входную и выходную клеммы “L” пока не сработает реле (замкнутся контакты К 1.1). Если реле по прошествии двух недель осталось включённым, то его можно устанавливать.

Типичная причина появления повышенного сетевого напряжения — обрыв нулевого (нейтрального) провода с последующим перекосом напряжений в трёхфазной сети. При напряжении более 270 В. вероятно, сработают варисторы в каком-либо подключённом устройстве. В таком случае при отключении реле между его контактами может возникнуть дуговой разряд, который может вывести их из строя. Поэтому перед устройством надо установить мощный варистор, например 32D431K, и автоматический выключатель на ток не более 16 А с магнитным расцепителем группы С (лучше группы В).

Ложное срабатывание защиты нежелательно для жёстких дисков и флеш-накопителей компьютеров. Длительное пониженное напряжение опасно для электродвигателей компрессорных холодильников, которые могут не запуститься и остаться в пусковом режиме с большим потреблением тока. Частые включения с интервалом несколько секунд опасны для блоков питания, в которых не успевают остыть NTC-резисторы, ограничивающие пусковой ток. Броски напряжения, которые характерны для плохих контактов в электрической цепи, в допустимом интервале напряжения также нежелательны для блоков питания.

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

  1. Misha

    i need to help

Adblock
detector