Innovació en el camp de la protecció contra sobretensions: dispositiu ONS

Visió general del desenvolupament

El model d’un limitador de tensió sincrònic està dissenyat i muntat només per a equips de baixa potència que requereixen recuperació automàtica d’energia sense gaire retard. ExperimentalEstic treballant i s’acaben de fer les principals proves (les proves tèrmiques s’acaben). Les ONS (vegeu la foto següent) es poden incloure al buit de la línia elèctrica existent o directament a la presa de sortida amb la càrrega connectada a través dels endolls.

El limitador de tensió està dissenyat per a una potència de fins a 250 watts. Es munta en funció de la distribució estàndardles primeres caixes de l'empresa "Tyco electronics", - 75x75 mm. Cal tenir en compte que el règim de control del llast és el mateix per a tots els nivells de potència, només canvia el llast (clàssic): un pont, un transistor i un radiador de refrigeració. No hi ha manera de parlar de solucions de circuit aquí, ja que el dispositiu és un objecte de coneixement i espera una auditoria empresarial seriosa en el marc del treball contractual. Només podem dir que el circuit és analògic i que utilitza elements d’ús només estès. L’ONS està dissenyat per a tensions d’entrada regulars limitant fins a 255 - 260 V, que és el nivell més probable, i a curt termini - fins a 275 V, amb un corrent de càrrega de fins a 1A. Per protegir-se contra el sobreescalfament, es fixa un termo-automatisme en miniatura al radiador. S'obtenen les propietats funcionals següents del limitador síncron:

1. La possibilitat d’una connexió estacionària al circuit d’alimentació, és a dir, engegar la potència de càrrega amb un corrent d’arrencada (per a fonts d’alimentació de commutació) i limitació de tensió, o apagar l’alimentació quan hi ha sobretensions a la xarxa.
2. La resposta instantània del limitador en una àmplia gamma d’impuls i sobretensions espasmòdiques, depenent només de les propietats de freqüència dels controls i llast (fins a uns 3 MHz - per a elements ordinaris d’ús generalitzat).
3. Possibilitat de provar en mode operatiu per a la limitació de tensió màxima (control de llast) i desconnexió de càrrega (mitjançant micro botons).
4. Escàrrega de càrrega instantània, depenent només del temps de resposta del relé (diversos ms).
5. Restauració automàtica del circuit de potència amb un retard de diversos segons, sempre que la tensió baixi a un nivell acceptable (inferior a 250 V).

Cal tenir en compte que, en relació amb les característiques de la càrrega, el seu propòsit és recomanable dues modificacions de l’ONS: amb recuperació automàtica d’energia i només recuperació manual. El dispositiu de la segona modificació del limitador és molt més senzill, ja que en lloc del relé i els elements relacionats, s'utilitza un interruptor tèrmic típic i generalitzatper part del desenvolupador per assegurar un restabliment automàtic del circuit de protecció (vegeu l'article anterior -nou dispositiu de protecció contra sobretensions) Aquesta màquina manté la propietat de protecció contra sobrecàrregues.

En una versió mínima del disseny, el radiador de llast es refreda de manera convectiva a través dels forats de la caixa (protegits per una malla). Per proporcionar una major potència de protecció (dissipació de calor), podeu utilitzar una caixa addicional on col·locar un refrigerador amb un transformador de corrent i un interruptor tèrmictomàquet És convenient connectar les caixes als plànols inferiors, prèviament havent fet finestres o forats per bufar el radiador (aquest principi també és convenient per a altres mòduls col·locats en caixes similars i que necessiten refrigeració).

Quin és l’avantatge significatiu d’ONS?

En un article anterior, el desenvolupador ja va assenyalar que tots els consumidors de la xarxa són de 230 V, 50/60 Hz (la tensió nominal d’una xarxa monofàsica segons el nou GOST, amb una tolerància del +/- 10%), que disposen d’alimentació de commutació (amb estabilització pròpia) requereixen un enfocament especial per protecció contra sobretensió. Tots ells no necessiten només protecció contra un nivell més elevat, sinó també protecció contra una àmplia gamma de tensions i sobrecàrregues. El mercat modern està extremadament saturat amb filtres i volt-automatis (relés de tensió), que inclouen elements de protecció contra el soroll d’impuls a la gamma de microsegons. Pel que fa a pulsacions i pujades més llargues, salts, cal tenir en compte que aquests dispositius tenen un cert allisat (filtratge) davant de l’element sensible de la màquina (per no molestar els propietaris amb un funcionament freqüent). És a dir, passen alguna part d’impulsos. Pel que fa al punt de funcionament, no ha de ser superior a 250 volts. Molts "relés de tensió" tenen un ajust extern de la consigna, però això hauria de ser considerat un inconvenient més que una virtut. Es va introduir justament per no molestar amb freqüents parades. Però, un voltatge superior a 250 volts és molt perillós per a qualsevol equip electrònic.

Com ja s’ha comentat a l’article anterior, no és rendible per a tots els fabricants proporcionar un gran "marge de seguretat" en tensió per als seus productes. Així, tota la massa de dispositius de filtració passiva i de protecció del relé només és adequada per a xarxes de tensió i estables en tensió, és a dir, està dissenyada per a sobretensions accidentals rares (durant una tempesta o un accident de xarxa). Tot i així, molts d'ells "condueixen" els propietaris a "calent", cap a un reemplaçament decisiu per un estabilitzador. Tanmateix, els estabilitzadors moderns, tot i que semblen dispositius perfectes (incloses les característiques publicitàries, especialment per a un simple comprador), encara tenen diversos inconvenients importants que només es poden identificar mitjançant proves d’enginyeria adequades en un laboratori especial. A Internet hi ha molt pocs articles sobre aquest tema i només contenen una comprovació del contingut i la limitació de modes estacionaris.

Quina és la diferència fonamental i principal entre el nou enfocament? Consta de:

• El limitador sincrònic (ONS) supervisa cada mitja ona de la tensió i "sincronitza" la seva amplitud fins a un nivell acceptable, basat en el càlcul de la tensió efectiva admissible de menys de 250 volts;
• la mida de la part de tall només es determina només per la tensió límit del transistor de llast i una limitació adequada de la generació de calor; per a una xarxa estable pot ser extremadament gran, per exemple, fins a 100 volts (llavors el llast tallarà polsos d’aquesta magnitud sense desconnectar la càrrega);
• tot l'espectre de polsos es talla, depenent només de les propietats de freqüència del llast i dels seus controls;
• el desavantatge de la dissipació de calor de llast no és tan gran com sembla pel fet que destaquen impulsos, el cicle de treball del qual redueix proporcionalment la potència assignada, per exemple, en l’interval de 245 - 250 volts de la tensió de sortida a una tensió d’entrada de 245 - 275, la generació màxima de calor és aproximadament sis vegades menor que amb la tensió contínua (el cicle de treball es calcula pels angles sinusoïdals al límit del tall d’ona sinusoïdal).

Amb càrregues superiors a 0,5 kW a una xarxa amb sovint tensions freqüents, és necessari equipar un limitador síncron amb un ventilador (refrigerador), que és aconsellable alimentar des d’un transformador de corrent en miniatura (basat en un transformador disminuït). A partir d’una potència d’1-2 kW, és aconsellable utilitzar el tàndem - “STAB - ONS” - ​​per combinar eficaçment les propietats d’aquests dispositius. L'estabilitzador proporciona un mode estàtic i un filtre dinàmic i actiu ONSgeneral, amb la minimització de l’alliberament de calor.

Cal destacar que l’ús d’autotransformats modernsEn principi no és racional per als estabilitzadors de baixa potència, ja que el transformador sí que té un consum important. Aquests estabilitzadors estan dissenyats per a un grup de consumidors i per a la seva potència total propera a la nominal, per a un funcionament continu sense una reducció significativa del consum d'energia. Només en aquest cas s’aconsegueix de forma satisfactòriae eficiència. Així, sembla que l’ONS proposat és una incorporació pràcticament necessària i reeixida als estabilitzadors moderns i la seva substitució efectiva per equips de baixa potència, que cada vegada és més gran (mantenint i augmentant el seu cost i valor per al propietari).

Consell per a desenvolupadors

La font d’augment de la tensió no hauria de ser LATR, sinó un transformador de disminució convencional amb diversos enrotllaments secundaris i derivats de la primària, de manera que quan els enrotllaments secundaris estan connectats per fase amb el primari i utilitzant determinats cables primaris, es pot obtenir una alta tensió, per exemple, fins a 270- 275 volts. Aquest voltatge s’ha de subministrar a la part electrònica de control del dispositiu de protecció mitjançant una resistència variable de 10 a 20 kOhm. El consum d’electrònica de control no sol ser (i hauria de ser) no superior a 10-15 mA. I la part d’alimentació s’ha de connectar directament a la xarxa, tenint en compte la fase. Amb aquest esquema de potència, podeu ajustar de forma més precisa i precisa la tensió i formar un salt ideal tancant tota la resistència variable o addicional.

Serà interessant llegir:

• Instruccions per connectar un relé de control de tensió
• Com protegir el cablejat de casa amb un estabilitzador de tensió?
• Per què funciona un RCD i què fer en aquest cas?