Conception du limiteur de tension synchrone
Quiconque a lu les articles précédents sur un dispositif de protection contre les surtensions fondamentalement nouveau - à propos limiteur synchrone, et en particulier ceux qui sont familiers avec les alimentations à découpage des ordinateurs et autres équipements modernes, ont immédiatement pensé, évidemment, aux deux principales difficultés qui ne sont pas si faciles à surmonter. Il s'agit d'une impulsion de courant très élevée lors de la mise sous tension, en particulier si plusieurs appareils sont connectés à l'ONS (et c'est généralement le cas), et, d'autre part, la dissipation de chaleur sur le ballast, en association avec une résistance de ballast conventionnelle (d'après l'expérience de beaucoup), Ils sont vus comme tels qui mettent en doute l'idée même d'une telle limitation de tension.
Sur la question de la chaleur, le développeur a déjà donné quelques explications dans l'article précédent, il va maintenant les compléter avec les commentaires suivants. Si nous regardons un autotransformateur classique, il présente également une dissipation thermique, et même des inconvénients (par rapport à ONS) comme le poids et le bourdonnement possible pendant le fonctionnement. Si nous considérons un stabilisateur moderne pour 500 watts (le niveau de puissance minimum), alors en fonction de l'efficacité, qui est en moyenne de 97%, nous pouvons calculer la puissance dissipée par le transformateur, et elle se révèle être d'environ 15 watts à la charge nominale et surtout à la tension normale (!) . Dans l'ONS, sur ballast, avec une telle charge et une tension de réseau d'environ 255 V (l'ONS commence à réduire l'amplitude à partir de 245 dans la tension effective) selon le calcul approximatif, que l'auteur a expliqué plus tôt (en tenant compte du cycle de service des impulsions - morceaux d '"excès d'amplitude"), sera se démarquer environ 10 watts. Il a fait cette comparaison uniquement pour dissiper les doutes sur la rationalité de l'utilisation du ballast actif pour la limitation de tension synchrone. Bien sûr, comparer le principe classique avec celui proposé est pour un lieu d'application spécifique. Après tout, tout est déterminé par le réseau lui-même, son instabilité, la nature des charges, constantes et aléatoires, et les exigences de tension pour les consommateurs, d'autres facteurs. Par conséquent, nous examinons en outre la question du courant d'appel.
Dans les premiers prototypes, le développeur a utilisé le transistor KT818BM pour le ballast, et il a résisté au courant de démarrage de deux téléviseurs jusqu'à 100 watts de puissance totale. Par la suite, l'auteur a commencé à utiliser le transistor Darlington à 8-10 A dans le boîtier TO-220 (pour les boîtiers de petite taille), y compris avec une connexion parallèle. Il n'a pas fixé l'objectif d'atteindre le courant de démarrage maximal, car il y avait une étape de test du circuit sur d'autres questions, y compris le contrôle de la coupure et de la coupure du relais au moyen d'un disjoncteur contrôlé (avec un bouton d'alimentation). À la fin de l'année dernière, le développeur a réussi à faire un circuit avec le relais retournant à l'état de fonctionnement (déconnecté) lorsque la tension a été réduite à la normale. Un tel limiteur a été introduit dans un article précédent. Ensuite, le même boîtier a été ajouté au boîtier présenté, mais déjà avec un refroidisseur et un transformateur de courant (à partir duquel le refroidisseur est alimenté) et des tests de température ont été effectués.Ils ont montré que l'ONS, provisoirement conçu pour 250 watts de charge avec des surtensions fréquentes jusqu'à 250-255 V, correspond à cela et peut supporter (par la chaleur) des surtensions à court terme de ce niveau et avec une puissance de charge plus élevée, jusqu'à 400-500 watts. Je pense que beaucoup comprennent que la température de chauffage du radiateur, et donc la puissance ultime libérée sur le ballast (dans le cadre de la puissance de charge), est déterminée par la surface effective du radiateur, les performances plus fraîches et les caractéristiques de ventilation du boîtier du limiteur lui-même. Par conséquent, l'auteur ne fournit pas ici les résultats spécifiques des tests thermiques (comme c'est la coutume dans la description de tout produit de ce type). Nous présentons uniquement un graphique illustrant la principale caractéristique de l'ONS pour une puissance de charge d'environ 10 W:
Pour plus de puissance, vous avez besoin d'un puissant régulateur de tension d'entrée. Mais cela n'est absolument pas nécessaire, car il devrait être clair pour tout le monde qu'à des courants élevés, la caractéristique de régulation du transistor de ballast sera plus raide, c'est-à-dire que la partie supérieure du graphique sera plus douce.
Mais revenons au courant de départ. Après les tests thermiques, le développeur, sans aucune hésitation, a allumé l'adaptateur de netbook via ONS, qui se distinguait par son démarrage «dur» (dont je me souvenais plus tôt par sa forte étincelles dans la sortie) Un test de ballast ultérieur (avec un micro bouton) a montré que le transistor (dans TO-220) ne pouvait pas le supporter. La mesure de l'impulsion de courant avec un appareil spécial a montré une valeur d'environ 20 A (pensez à cela dans votre pratique!). Puis la décision est venue de protéger le transistor, et en même temps les contacts de relais et le thermo-relais par un triac shunt (de la même version). Le circuit est simple, entre la cathode et l'électrode de commande, une puissante résistance de l'ordre de 0,47 Ohms est activée. Avec un courant de démarrage qui dure environ 5 ms, le triac s'ouvrira et passera la majeure partie du courant à travers lui-même. Mais, l'essentiel est que cela garantisse la fiabilité des contacts ci-dessus. Le fait est que bien que les contacts de relais soient conçus pour 10-16 A, tous les relais ont la capacité de se "relâcher" lentement lorsque l'alimentation est coupée, c'est-à-dire que les contacts vont certainement étinceler (comme une prise étincelante) et peuvent même être soudés les uns aux autres. Les contacts du relais thermique sont encore plus faibles à cet égard - dans le modèle le plus pratique, ils sont conçus pour 5 A.
Ainsi, le système ONS a finalement (vraisemblablement) été mis en place pour résoudre toutes les principales caractéristiques de son application. Comme déjà indiqué, l'option avec un relais miniature, qui peut maintenant revenir à son état de veille d'origine, est la plus complexe du plan de circuit et présente l'inconvénient majeur que le relais doit être maintenu pendant une durée indéfiniment longue. Beaucoup de gens savent qu'un cas est probable. zéro falaise et l'apparition dans le réseau d'appartements d'une tension de plus de 300, voire des 380 volts (très probablement, bien sûr, en cas d'accidents graves et de catastrophes naturelles dans le secteur de votre sous-station ou sur une longue ligne ouverte). Bien que le circuit de relais ONS, par calcul, doive résister à une telle surtension, ne lui permettant pas de se charger, le mode thermique des éléments de puissance du relais sera assez stressant. relais - déclenchement). Le fait est que le circuit dans ce mode de réalisation est plus simple et ne comporte pas d'éléments avec une charge thermique, et le relais de coupure est commandé par un thyristor dans le boîtier TO-92. Le disjoncteur thermique lui-même a des contacts fiables qui, grâce à la conception spéciale, s'ouvrent et se ferment (via le bouton externe) à grande vitesse. Ce produit vient d'être créé (par des sociétés réputées) pour un fonctionnement fiable en tant que déclencheur de ligne électrique. Tout ce qui précède et l'expérience positive d'affiner le disjoncteur pour fournir un contrôle externe ont maintenant inspiré le développeur à améliorer davantage ce produit, qui est très pratique pour l'ONS, pour créer un relais de coupure à part entière, avec contrôle pour la mise hors et sous tension.Sur la base des résultats déjà perçus comme positifs (par expérience), l'auteur fera certainement un autre message. Eh bien, en conclusion, nous fournissons quelques résultats qui illustrent davantage les avantages de l'ONS. En termes de conception, comme on peut le voir ci-dessous, l'avantage est qu'il peut être intégré dans la plupart des bâtiments existants, c'est-à-dire qu'il n'a pas de sens de faire un cas spécial (avec des "choses" attrayantes). Comme indiqué précédemment, ONS peut être intégré dans des boîtes de jonction, même pour un montage encastré. Commençons l'illustration avec le dernier kit testé, le voici:
Dans le compartiment inférieur, il y a un refroidisseur avec un transformateur de courant, un condensateur de filtrage (il peut y avoir des varistances) et un triac shunt. Cette conception est faite uniquement pour des tests et une utilisation personnelle à l'avenir. Pour le grand public, cela devrait bien sûr être différent. Par exemple, les nids supérieurs devraient être exclus, car ils sont dangereux pour les enfants. Ne faites jamais cela dans vos ateliers créatifs!
Et voici une vidéo montrant la commodité des tests de boutons, en particulier avant de remettre (vendre) un produit à un consommateur:
Et voici une vidéo démontrant la commodité d'un test «fluide» dans l'une de mes premières conceptions de relais de coupure:
Maintenant, regardez comment il est possible d'intégrer ONS dans le boîtier d'un filtre-séparateur à 9 sorties fabriqué par V.I.-TOK, pour trois sorties distinctes:
Et même dans un tel cas (les radiateurs en bande avec des transistors connectés en parallèle sont situés sur les côtés):
Et voici comment ONS peut être disposé dans une boîte sous une double sortie, avec un refroidisseur 40x10 mm, pour une installation cachée dans un mur incombustible:
Le développeur a fait toutes les cartes électroniques, bien sûr, avec une installation volumétrique, sans éléments smd, par conséquent, avec une installation moderne normale, les options de mise en page seront bien sûr encore plus élevées.
Eh bien, nous partageons maintenant l'expérience fortuite qui sera utile à beaucoup. Le développeur utilise le multimètre DT-838, car il mesure également la température à l'aide d'un thermocouple à faible inertie, ce qui est très pratique pour le tester. Ainsi, même plus tôt, le commutateur est souvent indésirable, puis il arrête généralement d'éteindre l'appareil, même s'il mesure normalement. Cela a forcé de mettre un interrupteur à glissière miniature dans le circuit de puissance. Et tout récemment (dans le feu des tests), l'auteur du développement a bloqué un appareil 220 V, mesurant une résistance à la limite de 2000 auparavant. Il est revenu à ses sens à temps en utilisant une série de chiffres, mais les mesures de résistance ont disparu. Sur d'autres limites, rien n'a été dérangé (à ma grande surprise). Après l'autopsie, la résistance smd détruite (R15) a été trouvée, a parcouru les forums et a reconnu la valeur approximative - 1,5 k, n'a trouvé que 1,87 (précision), l'a soudée puis a mesuré la même - l'écart est inférieur à 0,01. Il a vérifié toutes les autres limites et a été encore plus surpris - quelle étonnante capacité de survie (un terme de la théorie de la fiabilité!). À votre attention un exemple visuel:
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