Como evitar perdas por sobretensão em uma rede elétrica doméstica - Revisão do Novo Desenvolvimento

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Quem sabe o preço do conserto de eletrodomésticos, especialmente TVs modernas e outros equipamentos sofisticados, já instalou um estabilizador ou relé de tensão ao painel da fonte de alimentação (se as interrupções de tensão forem acidentais e de curto prazo). Outros, especialmente não cientes do preço do caso, usam calmamente equipamentos caros com o risco de grandes perdas ("aleatoriamente"). O mais crítico a esse respeito é a situação nas redes elétricas de vilarejos (vilas), onde, além das tempestades, existem "desequilíbrios de fase" do transformador de alimentação comum, nos quais a tensão na fase de carga leve pode aumentar para 260-270 volts ou mais.

O que o mercado oferece?

No mercado moderno, há uma abundância de estabilizadores e relés de tensão (na forma de um adaptador "tomada" ou de um painel elétrico para todo o apartamento). As empresas líderes modernas produzem dispositivos de proteção (principalmente modelos de painel); - olhe na Internet, que não permite, no entanto, proteger com segurança equipamentos domésticos eletrônicos, possui certas desvantagens funcionais (veja abaixo). Esses produtos são amplamente produzidos e brilhantemente anunciados, eu acho, simplesmente baseados em um consumidor analfabeto tecnicamente. A julgar por uma revisão das ofertas de mercado (ao longo de vários anos), a maioria dos Fabricantes parou de desenvolver seus produtos em soluções estruturais e de engenharia que foram verificadas ao longo dos anos, economicamente vantajosas e atraentes para o consumidor em geral. No entanto, se você observar o problema da proteção contra surto Do ponto de vista da engenharia, pode-se dizer que um “soquete” (dispositivo de proteção) de alta qualidade deve simplesmente fornecer tensão de alta qualidade, e isso não depende de sua bela “face”, mas de sua “mente funcional”.

Um olhar sobre os dispositivos de proteção industrial do ponto de vista técnico (de engenharia)

Antes de tudo, observamos que todos os dispositivos simples de aquecimento não têm medo de grandes desvios de tensão da norma (o desvio pode ser de +/- 40 Volts). Portanto, é impraticável incluí-los após o estabilizador, carregando-o desnecessariamente. O estabilizador é necessário principalmente para o refrigerador, se a tensão for continuamente reduzida para 180-190 volts.

Em todos os casos, a resolução de problemas de estabilização ou outra proteção deve ser levada em consideração que:

• Os estabilizadores possuem a chamada "corrente de circuito aberto" (sem carga), que é continuamente adicionada à corrente de carga. Portanto, em muitos casos, especialmente ao alimentar equipamentos eletrônicos de baixa potência, o consumo total de energia será muito maior (o estabilizador, em regra, não desliga e não liga com a carga).Todos os fabricantes indicam a eficiência da carga nominal.
• A maioria dos estabilizadores não possui dispositivos de proteção contra sobretensão em casos de raios ou quebra de um fio zero "na rede da fonte de alimentação (ou tem as configurações de fábrica mais simples). O tempo de resposta da proteção, via de regra, é superior a meio período de tensão, o que é muito perigoso para um aumento de tensão de mais de 300 V. Deve-se ter em mente que a tensão controlada pelo estabilizador e causando certa comutação continua a aumentar na entrada da fonte de alimentação da TV ou de outro consumidor durante toda a duração da operação de proteção ( queda de carga) e esses arremessos (impulsos) geralmente têm uma frente íngreme.
• Por seu princípio de operação, os estabilizadores transmitem pulsos de sobretensão curtos (até vários milissegundos), de modo que a qualidade da tensão de saída é determinada por filtragem adicional, que pode ser insuficiente para alguns equipamentos eletrônicos.
• A estabilização de tensão durante seu declínio na rede não é necessária para os consumidores eletrônicos modernos, eles têm sua própria estabilização nessa zona.
• Os relés de tensão instalados no painel ou no soquete (como um adaptador) têm configurações de relés para desconectar a carga quando a tensão aumenta ou cai acima dos valores definidos (manualmente ajustáveis). Ou seja, há um recurso desagradável para o consumidor e até prejudicial. Para todos, como regra, equipamentos caros, é estritamente necessário evitar tensões acima de 250 V. Ao mesmo tempo, em muitas redes elétricas, especialmente na casa de veraneio, esse excesso é muito provável. Assim, ocorrem frequentes desligamentos da TV e de todos os outros consumidores, o que rapidamente incomoda e leva a um exagero das configurações para 260 V ou mais se o usuário for tecnicamente analfabeto. O risco de danos ao equipamento aumenta bastante (é necessário levar em consideração a magnitude do atraso da operação, que também é ajustado manualmente e pode ser perigosamente grande). Para reduzir o impacto psicológico de interrupções frequentes, os desenvolvedores fizeram uma restauração automática do dispositivo de proteção com algum atraso (personalizável). Mas, em muitos casos (especialmente para um computador), isso não permitirá manter a calma os usuários da tecnologia e, especialmente, os frutos do longo trabalho no computador.
• A grande maioria dos dispositivos de proteção na forma de divisores ou adaptadores, comercialmente disponíveis, geralmente não possui a proteção indicada na embalagem brilhante. Na maioria das vezes eles têm apenas baixa potência varistor, que começa a extinguir de alguma forma a tensão (em suas características, em microssegundos) após cerca de 350 V. Mas, a mesma tensão será aplicada simultaneamente aos elementos de entrada da fonte de alimentação de qualquer equipamento eletrônico, com alta probabilidade de quebra e queima!

Assim, a situação relativa à solução de problemas de proteção contra sobretensão não é considerada tão satisfatória quanto nas prateleiras das lojas e nos locais dos principais fabricantes.

Possível solução racional para problemas de proteção

Minha própria experiência no desenvolvimento dos dispositivos de proteção mais econômicos e promissores, na minha opinião, levou à seguinte solução (que foi testada com sucesso em modelos experimentais, patenteável ou constitui o assunto do know-how - nos termos do contrato relevante com o fabricante interessado).

Para eliminar as desvantagens dos estabilizadores e relés de tensão, é recomendável implementar um corte de amplitude de tensão excessiva na faixa de 250-290 volts da tensão de entrada (o excesso mais provável) e corte instantâneo em uma tensão mais alta. Isso é possível através da introdução de reator ativo no circuito de potência com um potente transistor Darlington (ou dois simples). Para aumentar a potência permitida dos consumidores, é possível instalar um ventilador em miniatura (12 V) com uma fonte de alimentação simples para carregadores.Nesse caso, a transição de 12/5 volts é muito simples - alternando um diodo zener adicional no circuito do carregador. Ou seja, o dispositivo de proteção adquire a função adicional de um carregador.

A implementação do controle de lastro de acordo com o princípio mencionado acima (fatia de amplitude síncrona, incluindo todos os pulsos) não requer o uso de nenhum controlador. Além disso, em um novo trabalho recente no circuito, foi possível se livrar do relé para ligar o modo de estabilização de amplitude e, consequentemente, do capacitor eletrolítico (não existe nenhum), graças ao desenvolvimento da chave CC original no tiristor (com histerese), que se mostrou muito bem-sucedida no circuito usado dispositivos de proteção (a julgar pela experiência do autor e pela busca de análogos, pode ser considerado uma invenção).

No modo de espera, o painel de controle consome menos de 0,5 W (dependendo da tensão). Para corte instantâneo (cerca de 1 ms), o autor também desenvolveu e testou com êxito (durante vários anos, em diferentes dispositivos) o design de uma viagem de relé com base em um disjuntor térmico do tipo VK-1-10, amplamente utilizado em separadores de filtros de rede. No entanto, devido ao corte síncrono da amplitude no nível de 250 V, até 280–290 V da tensão da rede, a probabilidade de uma sobretensão maior é significativamente reduzida, tornando-se racional o uso de um fusível simples, que é simplesmente queimado por um tiristor poderoso (com alguma limitação de corrente) por um período suficientemente longo. para este pulso de sobretensão (levando em consideração a duração do decaimento da meia onda da tensão da rede elétrica). Também deve ser levado em consideração que a corrente através do fusível (da ordem de 20 a 40 A) "alimenta" a tensão da rede (devido à sua resistência).

Variantes da implementação do esquema de limitação de amplitude síncrona

Abaixo estão fotos do painel de controle (o mais recente desenvolvimento, uma opção para teste), bem como um vídeo de teste do dispositivo com corte instantâneo (desenvolvimento anterior, para ouvir o clique do corte, é necessário aumentar o volume) e o vídeo de teste da “chave DC” (o primeiro teste da ideia, tensão 24 V). É claro que este último requer certas explicações, mas como este dispositivo está planejado para ser transferido aos Fabricantes interessados ​​como "know-how" (sob o contrato), é possível apresentar aqui apenas uma característica I - V de alta qualidade (experimental) do primeiro comutador de baixa potência (o comutador já foi testado quanto à tensão até 400 V, com histerese de cerca de 10%).

Vídeo:

Eu também gostaria de falar sobre uma fonte de aumento de tensão para configurar e testar um dispositivo de proteção. Em vez do conhecido LATR, que possui uma característica de passo "áspero" e tensão insuficientemente alta, é aconselhável usar um dispositivo especial baseado em dois transformadores convencionais com um enrolamento secundário de 30 a 40 Volts. Abaixo está um diagrama usado pelo autor (algumas alterações são possíveis).

A potência do transformador principal pode ser de 50 a 100 W e de 15 a 30 adicionais. Ao mesmo tempo, os dispositivos de proteção são testados para carga leve, até 10-15 W (por exemplo, um resistor com um indicador de néon ou uma lâmpada incandescente para uma geladeira). Para testar o lastro quanto a uma carga poderosa, é possível alimentar o lastro diretamente da tomada, e o painel de controle através do dispositivo de aumento de tensão mencionado anteriormente (testes de lastro para uma carga poderosa são, de fato, testes térmicos).

Aqueles que desejam participar do desenvolvimento de projetos industriais de um novo dispositivo de proteção para equipamentos eletrônicos (modelos de exibição) podem entrar em contato com o administrador com sugestões.