Hoe overspanningsverliezen in een elektrisch thuisnetwerk te voorkomen - New Development Review

<

Iedereen die de prijs kent voor het repareren van huishoudelijke apparaten, met name moderne tv's en andere geavanceerde apparatuur, heeft al een stabilisator of geïnstalleerd spanningsrelais naar het voedingspaneel (als spanningsonderbrekingen per ongeluk en van korte duur zijn). Anderen, vooral niet op de hoogte van de prijs van de zaak, gebruiken rustig dure apparatuur met het risico van grote verliezen ("willekeurig"). De meest kritieke in dit opzicht is de situatie in de landelijke dorps (dorp) elektriciteitsnetten, waar, naast onweersbuien, "fase-onevenwichtigheden" zijn van de gemeenschappelijke voedingstransformator, waarbij de spanning op de lichtbelaste fase kan oplopen tot 260-270 volt of meer.

Wat biedt de markt?

In de moderne markt is er een overvloed aan stabilisatoren en spanningsrelais (in de vorm van een adapter "stopcontact" of voor een elektrisch paneel voor het hele appartement). Moderne toonaangevende bedrijven produceren beschermende apparaten (voornamelijk paneelmodellen), - kijk op internet, dat het echter niet mogelijk maakt om elektronische huishoudelijke apparatuur betrouwbaar te beschermen, heeft bepaalde functionele nadelen (zie hieronder). Deze producten worden op grote schaal geproduceerd en helder geadverteerd, denk ik, simpelweg gebaseerd op een technisch ongeletterde consument. Afgaande op een evaluatie van marktaanbiedingen (over meerdere jaren), zijn de meeste fabrikanten gestopt met het ontwikkelen van hun producten op basis van technische en structurele oplossingen die in de loop van de jaren zijn geverifieerd, die economisch voordelig zijn en uiterlijk aantrekkelijk zijn voor de algemene consument. Als je echter kijkt naar het probleem van bescherming tegen piek vanuit technisch oogpunt kan worden gezegd dat een hoogwaardig "stopcontact" (beveiligingsapparaat) gewoon hoogwaardig voltage moet leveren, en dit hangt niet af van zijn mooie "gezicht", maar van zijn "functionele geest".

Een blik op industriële beveiligingen vanuit technisch (engineering) oogpunt

Allereerst merken we op dat alle eenvoudige verwarmingsapparaten niet bang zijn voor grote spanningsafwijkingen van de norm (de afwijking kan oplopen tot +/- 40 Volt). Daarom is het onpraktisch om ze achter de stabilisator op te nemen en deze onnodig te laden. De stabilisator is voornamelijk nodig voor de koelkast, als de spanning continu wordt verlaagd tot 180-190 volt.

In alle gevallen moet er rekening mee worden gehouden dat bij het oplossen van stabilisatieproblemen of andere bescherming:

• Stabilisatoren hebben de zogenaamde "nullaststroom" (zonder belasting), die continu wordt opgeteld bij de belastingstroom. Daarom zal in veel gevallen, vooral bij het voeden van elektronische apparatuur met laag vermogen, het totale energieverbruik veel groter zijn (de stabilisator gaat in de regel niet uit en gaat niet aan met de belasting).Alle fabrikanten geven het rendement voor de nominale belasting aan.
• De meeste stabilisatoren hebben geen overspanningsbeveiligingen in geval van bliksem of onderbreking van een nul "draad in het voedingsnetwerk (of hebben de eenvoudigste, in de fabriek ingestelde). De reactietijd van de beveiliging is in de regel meer dan een halve periode van spanning, wat te gevaarlijk is voor een spanningspiek van meer dan 300 V.Houd er rekening mee dat de spanning die door de stabilisator wordt geregeld en ervoor zorgt dat bepaalde schakelingen blijven toenemen aan de ingang van de voeding van de tv of andere consument gedurende de hele duur van de beveiligingsoperatie ( belastingafschakeling), en deze worpen (impulsen) hebben vaak een steile voorkant.
• Door hun werkingsprincipe zenden stabilisatoren korte (tot enkele milliseconden) overspanningspulsen uit, zodat de kwaliteit van de uitgangsspanning wordt bepaald door extra filtering, die voor sommige elektronische apparatuur onvoldoende kan zijn.
• Spanningsstabilisatie tijdens zijn achteruitgang in het netwerk is niet vereist voor moderne elektronische consumenten, ze hebben hun eigen stabilisatie in deze zone.
• De spanningsrelais die in het paneel of op het stopcontact zijn geïnstalleerd (zoals een adapter) hebben relaisinstellingen voor het loskoppelen van de belasting wanneer de spanning stijgt of daalt boven de ingestelde waarden (handmatig instelbaar). Dat wil zeggen, er is een zeer onaangename en zelfs schadelijke functionele eigenschap voor de consument. Voor iedereen, in de regel dure apparatuur, is het strikt noodzakelijk om spanningen boven 250 V te voorkomen. Tegelijkertijd is dit overschot in veel elektrische netwerken, vooral in het zomerhuisje, zeer waarschijnlijk. Zo vinden frequente uitschakelingen van de tv en alle andere consumenten plaats, wat snel stoort en leidt tot een overdrijving van de instellingen tot 260 V en hoger als de gebruiker technisch analfabeet is. Het risico op schade aan de apparatuur neemt sterk toe (er moet rekening worden gehouden met de omvang van de bedrijfsvertraging, die ook handmatig wordt aangepast en gevaarlijk groot kan blijken te zijn). Om de psychologische impact van veelvuldige uitval te verminderen, hebben de ontwikkelaars het beveiligingsapparaat met enige (aanpasbare) vertraging automatisch hersteld. Maar in veel gevallen (vooral voor een computer) zal dit de gebruikers van technologie en vooral de vruchten van lang werk op de computer niet kunnen kalmeren.
• De overgrote meerderheid van beschermende apparaten in de vorm van splitters of adapters, in de handel verkrijgbaar, hebben over het algemeen niet de bescherming die wordt aangegeven op de heldere verpakking. Meestal hebben ze slechts een laag vermogen varistor, die op de een of andere manier de spanning begint te doven (in zijn kenmerken, in microseconden) na ongeveer 350 V. Maar dezelfde spanning zal tegelijkertijd worden toegepast op de ingangselementen van de voeding van alle elektronische apparatuur, met een grote kans op uitval en uitbranden!

De situatie met betrekking tot het oplossen van problemen met overspanningsbeveiliging wordt dus niet als bevredigend beschouwd, zoals in winkelschappen en op locaties van toonaangevende fabrikanten.

Mogelijke rationele oplossing voor beschermingsproblemen

Mijn eigen ervaring met het ontwikkelen van de meest economische en veelbelovende, naar mijn mening, beveiligingsapparatuur heeft geleid tot de volgende oplossing (die met succes is getest in experimentele modellen, patenteerbaar is of het onderwerp is van knowhow - onder de relevante overeenkomst met de geïnteresseerde fabrikant).

Om de nadelen van stabilisatoren en spanningsrelais te elimineren, is het raadzaam om een ​​verlaging van de buitensporige spanningsamplitude in het bereik van 250-290 volt van de ingangsspanning (het meest waarschijnlijke overschot) en onmiddellijke afschakeling bij een hogere spanning te implementeren. Dit is mogelijk door actieve ballast in het stroomcircuit te introduceren met een krachtige Darlington-transistor (of twee eenvoudige). Om het toegestane vermogen van consumenten te vergroten, is het mogelijk om een ​​miniatuurventilator (12 V) te installeren met een eenvoudige voeding voor opladers.In dit geval is de 12/5 Volt-overgang heel eenvoudig - door een extra zenerdiode in het laadcircuit te schakelen. Dat wil zeggen, het beveiligingsapparaat krijgt de extra functie van een oplader.

Voor de implementatie van ballastcontrole volgens het hierboven genoemde principe (synchrone amplitudeschijf, inclusief alle pulsen) zijn geen controllers nodig. Bovendien was het in een recent nieuw werk aan het circuit mogelijk om het relais te verwijderen voor het inschakelen van de amplitude-stabilisatiemodus en dienovereenkomstig de elektrolytische condensator (die zijn er helemaal niet), dankzij de ontwikkeling van de originele DC-sleutel op de thyristor (met hysterese), die zeer succesvol bleek te zijn in het gebruikte circuit beveiligingsapparatuur (te oordelen naar de ervaring van de auteur en het zoeken naar analogen, kan het worden beschouwd als een uitvinding).

In de standby-modus verbruikt de besturingskaart minder dan 0,5 W (afhankelijk van de spanning). Voor onmiddellijke afsnijding (ongeveer 1 ms) heeft de auteur ook het ontwerp van een relaisuitschakeling ontwikkeld en met succes getest (gedurende meerdere jaren in verschillende apparaten) op basis van een thermische onderbreker van het type VK-1-10, dat veel wordt gebruikt in netwerkfiltersplitters. Door de synchrone afsnijding van de amplitude op het niveau van 250 V, tot 280-290 V van de netspanning, wordt de kans op een grotere overspanning aanzienlijk verminderd, dus wordt het rationeel om een ​​eenvoudige zekering te gebruiken, die eenvoudig wordt uitgebrand door een krachtige thyristor (met enige stroombeperking) voor een voldoende lange tijd voor deze overspanningspuls (rekening houdend met de duur van het halfgolfverval van de netspanning). Er moet ook rekening mee worden gehouden dat de stroom door de zekering (in de orde van 20-40 A) de netspanning “voedt” (vanwege de weerstand).

Varianten van de implementatie van het synchrone amplitudebeperkingsschema

Hieronder staan ​​foto's van het controlebord (de nieuwste ontwikkeling, een optie om te testen), evenals een video van het testen van het apparaat met onmiddellijke cutoff (eerdere ontwikkeling, om naar de cutoff-klik te luisteren, moet u het volume verhogen) en de testvideo van de "DC-sleutel" (de eerste test van het idee, spanning 24 V). Dit laatste vereist natuurlijk bepaalde uitleg, maar aangezien dit apparaat gepland is om te worden overgedragen aan geïnteresseerde fabrikanten als "knowhow" (onder het contract), is het mogelijk om hier alleen een hoogwaardige (experimentele) I-V-eigenschap te presenteren van de eerste low-power schakelaar (de schakelaar is al getest op spanning tot 400 V, met hysterese van ongeveer 10%).

Video:

Ik zou ook willen praten over een bron met verhoogde spanning voor het opzetten en testen van een beveiligingsapparaat. In plaats van de bekende LATR, die een "ruwe" stapkarakteristiek en onvoldoende hoge spanning heeft, is het raadzaam om een ​​speciaal apparaat te gebruiken op basis van twee conventionele transformatoren met een secundaire wikkeling van 30–40 Volt. Hieronder is een diagram dat door de auteur is gebruikt (enkele wijzigingen zijn mogelijk).

Het vermogen van de hoofdtransformator kan 50-100 W zijn en een extra 15-30. Tegelijkertijd worden beschermende apparaten getest op lichte belasting, tot 10-15 W (bijvoorbeeld een weerstand met een neon-indicator of een gloeilamp voor een koelkast). Om het voorschakelapparaat te testen op een krachtige belasting, is het mogelijk om het voorschakelapparaat rechtstreeks van het stopcontact en de besturingskaart te voorzien via het bovengenoemde spanningsverhogingsapparaat (ballasttests voor een krachtige belasting zijn in feite thermische tests).

Degenen die willen meewerken aan de ontwikkeling van industriële ontwerpen van een nieuw beveiligingsapparaat voor elektronische apparatuur (tentoonstellingsmodellen), kunnen contact opnemen met de beheerder voor suggesties.