Innovation dans le domaine de la protection contre les surtensions - dispositif ONS

Présentation du développement

Le modèle d'un limiteur de tension synchrone est conçu et assemblé uniquement pour les équipements de faible puissance nécessitant une récupération automatique de l'alimentation sans trop de retard. ExpérimentalJe travaille et les principaux tests viennent de se terminer (les tests thermiques sont en avance). ONS (voir la photo ci-dessous) peut être inclus dans l'espace de la ligne électrique existante, ou directement à la prise avec la charge connectée via les prises.

Le limiteur de tension est conçu pour une puissance allant jusqu'à 250 watts. Il est assemblé sur la base d'une distribution standardles premiers boîtiers de la société "Tyco electronics", - 75x75 mm. Il convient de noter que le schéma de contrôle du ballast est le même pour tous les niveaux de puissance, seul le ballast lui-même (classique) change - un pont, un transistor et un radiateur de refroidissement. Il n'y a aucun moyen de parler de solutions de circuits ici, car l'appareil est un objet de savoir-faire et attend un audit commercial sérieux dans le cadre d'un travail contractuel. On peut seulement dire que le circuit est analogique et qu'il n'utilise que des éléments d'usage courant. ONS est conçu pour une tension d'entrée régulière limitant jusqu'à 255 - 260 V, qui est le niveau le plus probable, et à court terme - jusqu'à 275 V, avec un courant de charge jusqu'à 1A. Pour se protéger contre la surchauffe, un thermo-automate miniature est fixé sur le radiateur. Les propriétés fonctionnelles suivantes du limiteur synchrone sont obtenues:

1. La possibilité d'une connexion fixe dans le circuit d'alimentation, c'est-à-dire la mise sous tension de la charge avec un courant d'appel (pour la commutation des alimentations) et une limitation de tension, ou la mise hors tension en cas de surtension excessive dans le réseau.
2. La réponse instantanée du limiteur dans une large gamme de surtensions impulsionnelles et spasmodiques, en fonction uniquement des propriétés de fréquence des commandes et du ballast (jusqu'à environ 3 MHz - pour les éléments ordinaires largement utilisés).
3. Possibilité de tester en mode de fonctionnement pour la limitation de tension maximale (contrôle du ballast) et la déconnexion de la charge (via micro boutons)
4. Délestage instantané, dépendant uniquement du temps de réponse du relais (plusieurs ms).
5. Restauration automatique du circuit de puissance avec un retard de plusieurs secondes, à condition que la tension chute à un niveau acceptable (moins de 250 V).

Il convient de noter qu'en relation avec les caractéristiques de la charge, sa fonction, deux modifications de l'ONS sont recommandées - avec récupération automatique de la puissance et uniquement récupération manuelle. Le dispositif de la deuxième modification du limiteur est beaucoup plus simple, car au lieu du relais et de ses éléments associés, un thermo-automat (disjoncteur) typique et répandu est utilisé, modernisépar le développeur pour assurer la réinitialisation automatique du circuit de protection (voir article précédent -nouveau dispositif de protection contre les surtensions) Cette machine conserve la propriété de protection contre les surcharges.

Dans une version minimale de la conception, le radiateur de ballast est refroidi par convection, à travers les trous dans la boîte (protégé par un maillage). Pour fournir une plus grande puissance de protection (dissipation thermique), vous pouvez utiliser un boîtier supplémentaire dans lequel placer un refroidisseur avec un transformateur de courant et un disjoncteur thermiquetomate. Il est pratique de connecter les boîtiers aux plans inférieurs, ayant déjà fait des fenêtres ou des trous pour souffler le radiateur (ce principe est également pratique pour d'autres modules placés dans des boîtiers similaires et nécessitant un refroidissement).

Quel est l'avantage significatif de l'ONS?

Dans un article précédent, le développeur avait déjà noté que tous les consommateurs du réseau sont 230 V, 50/60 Hz (tension nominale d'un réseau monophasé selon le nouveau GOST, avec une tolérance de +/- 10%), avec des alimentations à découpage (avec leur propre stabilisation) nécessitent une approche particulière pour protection contre les surtensions. Tous ont besoin non seulement d'une protection contre un niveau accru, mais d'une protection contre un large éventail de surtensions et de surtensions. Le marché moderne est extrêmement saturé de filtres et d'automates volts (relais de tension), qui incluent des éléments de protection contre le bruit impulsif dans la gamme des microsecondes. Quant aux impulsions et surtensions plus longues, aux sauts, il faut noter que ces appareils ont un certain lissage (filtrage) devant l'élément sensible de la machine (afin de ne pas gêner les propriétaires avec un fonctionnement fréquent). Autrement dit, ils passent une partie des impulsions. Quant au point de consigne de fonctionnement, il ne doit pas être supérieur à 250 volts. De nombreux «relais de tension» ont un ajustement de point de consigne externe, mais cela devrait être considéré comme un inconvénient plutôt que comme une vertu. Il a été introduit juste pour ne pas gêner les arrêts fréquents. Mais, une tension de plus de 250 volts est très dangereuse pour tout équipement électronique.

Comme déjà mentionné dans l'article précédent, il n'est pas rentable pour tous les fabricants de fournir une grande "marge de sécurité" en tension pour leurs produits. Ainsi, toute la masse des dispositifs de filtrage passif et de protection des relais ne convient qu'aux réseaux à tension stable et aux perturbations, c'est-à-dire qu'il est conçu pour les surtensions rares et accidentelles (lors d'un orage ou d'un accident de réseau). Beaucoup d'entre eux "conduisent" néanmoins les propriétaires à "chauffer à blanc", vers un remplacement décisif par un stabilisateur. Cependant, les stabilisateurs modernes, bien qu'ils ressemblent à des appareils parfaits (y compris les caractéristiques publicitaires, en particulier pour un simple acheteur), présentent encore un certain nombre d'inconvénients importants qui ne peuvent être identifiés que par des tests d'ingénierie appropriés dans un laboratoire spécial. Sur Internet il y a très peu d'articles sur ce sujet, et ils ne contiennent qu'une vérification du contenu et des modes stationnaires limitants.

Quelle est la principale différence fondamentale entre la nouvelle approche? Il se compose des éléments suivants:

• un limiteur synchrone (ONS) surveille chaque demi-onde de tension et "coupe" de façon synchrone son amplitude à un niveau acceptable, - sur la base de la tension effective admissible inférieure à 250 volts;
• la taille de la partie de coupure n'est déterminée que par la tension limite du transistor de ballast et une limitation appropriée de la production de chaleur - pour un réseau stable, elle peut être extrêmement grande, par exemple, jusqu'à 100 volts (alors le ballast coupera les impulsions de cette ampleur sans déconnecter la charge);
• l'ensemble du spectre des impulsions est coupé, en fonction uniquement des propriétés de fréquence du ballast et de ses commandes;
• l'inconvénient de la dissipation de la chaleur du ballast n'est pas aussi important qu'il y paraît en raison du fait qu'ils se distinguent impulsions, dont le rapport cyclique réduit proportionnellement la puissance allouée, par exemple dans la plage de 245 à 250 volts de la tension de sortie à une tension d'entrée de 245 à 275, la génération de chaleur maximale est environ six fois inférieure à celle de la tension continue (le rapport cyclique est calculé par les angles sinusoïdaux à la limite de la coupure de l'onde sinusoïdale).

Avec des charges de plus de 0,5 kW dans un réseau avec de fréquentes surtensions, il est nécessaire d'équiper un limiteur synchrone d'un ventilateur (refroidisseur), qui est conseillé d'être alimenté par un transformateur de courant miniature (basé sur un transformateur abaisseur). À partir d'une puissance de 1 à 2 kW, il est conseillé d'utiliser le tandem - «STAB - ONS» - pour combiner efficacement les propriétés de ces appareils. Le stabilisateur fournit un mode statique et un filtre dynamique et actif ONSgénéral, avec minimisation de la libération de chaleur.

Il convient de noter que l'utilisation de l'autotransformat moderneCe n'est pas rationnel en principe pour les stabilisateurs de faible puissance, car le transformateur lui-même a une consommation importante. Ces stabilisateurs sont conçus pour un groupe de consommateurs et pour leur puissance totale proche du nominal, pour un fonctionnement continu sans réduction significative de la consommation électrique. Ce n'est que dans ce cas que les résultats sont satisfaisantse efficacité. Ainsi, l'ONS proposé semble être un ajout pratiquement nécessaire et réussi aux stabilisateurs modernes et leur remplacement efficace pour les équipements de faible puissance, qui devient de plus en plus (tout en maintenant et en augmentant son coût et sa valeur pour le propriétaire).

Astuce développeur

La source de tension accrue ne doit pas être LATR, mais un transformateur abaisseur conventionnel avec plusieurs enroulements secondaires et fils du primaire, de sorte que lorsque les enroulements secondaires sont connectés en phase avec le primaire et en utilisant certains fils primaires, une tension élevée peut être obtenue, par exemple, jusqu'à 270. 275 volts. Cette tension doit être fournie à la partie électronique de commande du dispositif de protection via une résistance variable de 10-20 kOhm. La consommation de l'électronique de commande est généralement (et devrait être) inférieure à 10-15 mA. Et la partie puissance doit être connectée directement au réseau, en tenant compte de la phase. Avec ce schéma d'alimentation, vous pouvez régler la tension de manière plus fluide et précise et former un saut idéal en fermant la résistance variable entière ou supplémentaire.

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