Projeto do limitador de tensão síncrono

Todo mundo que leu posts anteriores sobre um dispositivo de proteção contra sobretensão fundamentalmente novo limitador síncrono, e especialmente aqueles que estão familiarizados com a troca de fontes de alimentação de computadores modernos e outros equipamentos, pensaram imediatamente, obviamente, nas duas principais dificuldades que não são tão fáceis de superar. Este é um pulso de corrente muito alto quando a energia é ligada, especialmente se vários dispositivos estiverem conectados ao ONS (e isso é, regra geral) e, em segundo lugar, dissipação de calor no reator, em associação com um resistor de reator convencional (pela experiência de muitos), eles são vistos como lançando dúvidas sobre a própria idéia de tal limitação de tensão.

Na questão do calor, o desenvolvedor já deu algumas explicações no artigo anterior, agora ele as complementará com os seguintes comentários. Se olharmos para um autotransformador clássico, ele também possui dissipação de calor e até mesmo algumas desvantagens (em comparação com o ONS), como peso e possível zumbido durante a operação. Se considerarmos um estabilizador moderno para 500 watts (o nível mínimo de energia), então, de acordo com a eficiência, que é uma média de 97%, podemos calcular a energia dissipada pelo transformador, e isso resulta em cerca de 15 watts na carga nominal e, o mais importante, na tensão normal (!) . No ONS, no reator, com tal carga e uma tensão de rede de cerca de 255 V (o ONS começa a cortar a amplitude a partir de 245 na tensão efetiva) de acordo com o cálculo aproximado, que o autor explicou anteriormente (levando em conta o ciclo de trabalho dos pulsos - pedaços de "excesso de amplitude"), haverá destacam-se cerca de 10 watts. Ele fez essa comparação apenas para dissipar dúvidas sobre a racionalidade do uso de reator ativo para limitação de tensão síncrona. Compare o princípio clássico com o proposto, é claro, para um local de aplicação específico. Afinal, tudo é determinado pela própria rede, sua instabilidade, a natureza das cargas, constante e aleatória, e os requisitos de tensão nos consumidores, outros fatores. Portanto, consideramos ainda a questão da corrente de irrupção.

Nos primeiros protótipos, o desenvolvedor utilizou o transistor KT818BM para lastro e resistiu à corrente de partida de duas TVs de até 100 watts de potência total. Posteriormente, o autor começou a usar o transistor Darlington de 8 a 10 A no pacote TO-220 (para caixas de tamanho pequeno), inclusive com conexão paralela. Ele então não estabeleceu o objetivo de atingir a máxima corrente de partida, pois havia uma fase de teste do circuito em outras questões, incluindo o controle do corte e corte do relé por meio de um disjuntor controlado (com um botão liga / desliga). No final do ano passado, o desenvolvedor conseguiu fazer um circuito com o relé retornando ao estado de trabalho (desconectado) enquanto abaixava a tensão para o normal. Esse limitador foi introduzido em um artigo anterior. Em seguida, o mesmo gabinete foi adicionado ao gabinete apresentado, mas já com um resfriador e um transformador de corrente (a partir do qual o resfriador é alimentado) e testes de temperatura foram realizados.Eles mostraram que o ONS, projetado experimentalmente para 250 watts de carga com sobretensões freqüentes de até 250-255 V, corresponde a isso e pode suportar (por calor) sobretensões de curto prazo desse nível e com uma potência de carga maior, de 400 a 500 watts. Eu acho que muitos entendem que a temperatura de aquecimento do radiador e, portanto, a potência final liberada no reator (como parte da carga) é determinada pela área efetiva do radiador, desempenho do refrigerador e características de ventilação do próprio limitador. Portanto, o autor não fornece aqui resultados específicos de testes térmicos (como é habitual na descrição de qualquer produto desse tipo). Apresentamos apenas um gráfico que ilustra as principais características do ONS para uma potência de carga de cerca de 10 W:

Para obter mais energia, você precisa de um poderoso regulador de tensão de entrada. Porém, não há absolutamente nenhuma necessidade de fazer isso, pois deve ficar claro para todos que em altas correntes a característica de regulação do transistor de lastro será mais acentuada, ou seja, a parte superior do gráfico será mais suave.

Mas, voltando à corrente inicial. Após os testes térmicos, o desenvolvedor, sem nenhuma hesitação, ligou o adaptador de netbook através do ONS, que se distinguiu por sua inicialização "difícil" (que eu lembrei anteriormente por sua forte faíscas na tomada) Um teste de reator subsequente (com um botão micro) mostrou que o transistor (no TO-220) não suportava. Medir o pulso atual com um dispositivo especial mostrou um valor de cerca de 20 A (considere isso em sua prática!). Em seguida, chegou a decisão de proteger o transistor e, ao mesmo tempo, o relé entra em contato e o termo relé por um triac shunt (do mesmo design). O circuito é simples, entre o cátodo e o eletrodo de controle, um poderoso resistor da ordem de 0,47 Ohms é ativado. Quando a corrente de partida, que dura cerca de 5 ms, o triac se abre e passará a maior parte da corrente por si mesma. Mas, o principal é que isso garantirá a confiabilidade dos contatos acima. O fato é que, embora os contatos do relé sejam projetados para 10-16 A, todos os relés têm a capacidade de "liberar" lentamente quando a energia está desligada, ou seja, os contatos certamente disparam (como uma tomada brilhante) e podem até ser soldados entre si. Os contatos do relé térmico são ainda mais fracos a esse respeito - no modelo mais conveniente, eles são projetados para 5 A.

Assim, o esquema ONS foi finalmente (presumivelmente) estabelecido para resolver todas as principais características de sua aplicação. Como já observado, a opção com um relé miniatura, que agora pode retornar ao seu estado original de espera, é a mais complexa na planta do circuito e tem a desvantagem significativa de que o relé deve ser mantido por um tempo indefinidamente longo. Muitas pessoas sabem que um caso é provável. penhasco zero e o aparecimento na rede de apartamentos de uma voltagem superior a 300 ou mesmo todos os 380 volts (provavelmente, é claro, em caso de acidentes graves e desastres naturais na área de sua subestação ou em uma longa linha aberta). Embora o circuito do relé ONS, por cálculo, deva suportar essa sobretensão, não permitindo que ela carregue, o modo térmico dos elementos de potência do relé será bastante estressante. Portanto, o autor do desenvolvimento, no entanto, inclinou-se para a opção com um disjuntor controlado, brevemente - com um relé de interrupção ( relé - viagem). O fato é que o circuito nesta modalidade é mais simples e não possui elementos com carga térmica, e o relé de interrupção é controlado por um tiristor na embalagem TO-92. O próprio disjuntor possui contatos confiáveis ​​que, graças ao design especial, abrem e fecham (através do botão externo) com alta velocidade. Este produto foi criado (por empresas respeitáveis) para uma operação confiável como uma liberação da linha de energia. Toda a experiência acima mencionada e positiva de refinar o disjuntor para fornecer controle externo agora inspirou o desenvolvedor a melhorar ainda mais este produto, que é muito conveniente para o ONS, para criar um relé de interrupção completo, com controle para desligar e ligar.Com base nos resultados que já são vistos como positivos (por experiência), o autor definitivamente fará outra mensagem. Bem, em conclusão, fornecemos alguns resultados que ilustram ainda mais os benefícios do ONS. Em termos de design, como visto abaixo, a vantagem é que ele pode ser incorporado na maioria dos edifícios existentes, ou seja, faz pouco sentido criar um caso especial (com "coisas" atraentes). Como mostrado anteriormente, o ONS pode ser incorporado em caixas de junção, mesmo para montagem embutida. Vamos começar a ilustração com o último kit testado, aqui está:

No compartimento inferior, há um refrigerador com um transformador de corrente, um capacitor de filtragem (pode haver varistores) e um triac de derivação. Esse design foi desenvolvido apenas para testes e uso pessoal no futuro. Para o consumidor em geral, é claro que deve ser diferente. Por exemplo, os ninhos superiores devem ser excluídos, pois são perigosos para as crianças. Nunca faça isso em seus workshops criativos! 

E aqui está um vídeo mostrando a conveniência dos testes de botão, especialmente antes de entregar (vender) um produto ao consumidor:

Teste de botão

E aqui está um vídeo demonstrando a conveniência de um teste "suave" em um dos meus primeiros projetos de relés de interrupção:

Teste suave

Agora veja como é possível integrar o ONS ao corpo de um separador de filtros de 9 saídas fabricado pela V.I.-TOK, para três saídas separadas:

E mesmo nesse caso (radiadores de tira com transistores conectados em paralelo estão localizados nas laterais):

E aqui está como o ONS pode ser disposto em uma caixa sob uma saída dupla, com um resfriador de 40 x 10 mm, para instalação oculta em uma parede não combustível:

O desenvolvedor fez todas as placas eletrônicas, é claro, com instalação volumétrica, sem elementos smd; portanto, com instalação moderna normal, as opções de layout serão, obviamente, ainda maiores.

Bem, agora compartilhamos a experiência incidental que será útil para muitos. O desenvolvedor usa o multímetro DT-838, pois também mede a temperatura usando um termopar de baixa inércia, o que é muito conveniente para testá-lo. Assim, ainda mais cedo, o interruptor geralmente é indesejável e geralmente para de desligar o dispositivo, embora seja medido normalmente. Isso forçou a colocar um interruptor deslizante em miniatura no circuito de energia. E recentemente (no calor dos testes), o autor do desenvolvimento travou um dispositivo de 220 V, medindo um resistor no limite de 2000 antes disso. Ele voltou a si a tempo usando uma série de números, mas as medições de resistência desapareceram. Em outros limites, nada foi perturbado (para minha surpresa). Após a autópsia, o resistor smd destruído (R15) foi encontrado, percorreu os fóruns e reconheceu o valor aproximado de 1,5 k, encontrou apenas 1,87 (precisão), soldou-o e depois mediu o mesmo - o desvio é menor que 0,01. Ele verificou todos os outros limites e ficou ainda mais surpreso - que incrível capacidade de sobrevivência (um termo da teoria da confiabilidade!). Para sua atenção, um exemplo visual: