Автомат защиты сети от экстремальных отклонений напряжения
Технические условия эксплуатации многих дорогостоящих электронных устройств не допускают низкие показатели качества электроэнергии питающей потребительской сети. Реально же пиковые броски напряжения сети переменного тока по результатам измерений достигают от 160 В мин. до 280 В макс. Причины кроются как в экстремальных режимах работы электростанций, так и состоянии потребительских сетей. Из-за последнего фактора бывают случаи длительного питания сети напряжением более 300 В. Сложная аналого-цифровая аппаратура, особенно зарубежного производства не имеет никакой защиты от воздействия подобных факторов. Отсюда неожиданные отказы в работе. В моей практике были неоднократные случаи выхода из строя приборов от пиковых бросков напряжения питающей сети, которые не регистрируются обычными средствами измерений. Всплеск напряжения длительностью менее 500 мс не затухает в блоке питания электронного устройства, проникает в функциональную схему, приводит к сбою работы, а часто и полному отказу.
Из всего изложенного и вытекает задача - создание устройства, которое, зарегистрировав экстремальный бросок напряжения питающей сети, произвело бы отключение потребителя, а после исчезновения возмущающего фактора автоматически включило бы сеть. Автомат должен отключать потребителя за время менее 500 мс, регулировать амплитудный диапазон экстремумов напряжения, а также регистрируемую длительность импульса возмущения, гистерезис по режиму "Вкл.- Откл.".
На основе данного технического задания я разработал электронную схему и конструкцию автомата.
Технические данные устройства:
Диапазон регулирования амплитуды регистрируемого экстремума по каналу мин. 160-220 В
по каналу макс. 220-280 В
Минимальная длительность регистрируемого импульса 300 мс
Гистерезис по включению 10 с
Коммутируемый ток нагрузки 1н, не более 10А
Режим работы длительный.
Работа автомата
Блок регистрации (рис.1) формирует прямую и обратную связи между анализатором напряжения сети и нагрузкой по алгоритму: возмущение амплитуды сети, включение нужного регистратора (мин. или макс.), отключение нагрузки, независимое10 с удержание в положении отключено (гистерезис), запрос о состоянии сети: при ответе а) норма -включение нагрузки; б) не норма - команда на повторное удержание и т.д.
Кнопкой SB1 производится сброс зарегистрированной информации (гаснут индикаторы мин. или макс., загорается индикатор сети). Если необходима лишь регистрация отключений сети, то такой режим предусмотрен включением тумблера SA1.
Блок силового управления (рис.2) состоит из устройства включения и отключения потребительской нагрузки от сети, анализатора амплитуды напряжения и блока питания для собственной работы автомата.
Схемное устройство автомата
Конструктивно автомат выполнен в едином пластмассовом корпусе. На панели устройства три светоиндикатора: "отклонение мин.", "отклонение макс.", "нагрузка включена", а также кнопка сброса зарегистрированного экстремума, два отверстия для регулировок диапазонов регистрации, розетка для подключения нагрузки.
Работа канала "больше"
При экстремальном броске напряжения, 240 В (допустим, установка по мах. до 230 В) стабилитрон VD3 открывается (см. рис.2) и открывает транзистор VT1 (см. рис.1), который формирует управляющий "0" на электронную защелку на микросхемах DD2.3 и DD2.4, защелка срабатывает и светодиод VD2 регистрирует экстремум амплитуды по макс. Перевод в исходное состояние осуществляется кнопкой SB1. Одновременно управляющий "0" поступает и на одновибратор на микросхемах DD1.1 и DD1.2. Время срабатывания защелки и одновибратора менее 200 мс. Если регистрируемое возмущение амплитуды сети импульсное, то одновибратор после 10 с перейдет в исходное состояние ожидания, при длительном сигнале одновибратор находится в сработанном состоянии до окончания возмущения.
Микросхема DD3.2 воспринимает выходы обоих каналов и формирует управляющее напряжение на релейную схему. Нормально замкнутые контакты К1 разрывают цепь управления симистора VS1, потребитель отключается от сети. Питание автомата от стабилизатора на микросхеме DD1 (рис.2), который устойчиво работает при напряжении питающей сети 160 - 260 В. Работа канала "меньше" аналогична.
Г.В. Захарченко, г. Винница