Экономичное устройство защиты аппаратуры от колебаний напряжения сети

Устройство защиты бытовой аппаратуры от перепадов напряжения в электросети, схема которого показана на рисунке, потребляет мощность всего 2,2 Вт, даже меньше мощности срабатывания примененного здесь реле РПУ-2. Кроме того, оно, в отличие от устройств защиты на тиристорах, обеспечивает гальваническую развязку нагрузки от питающей сети.

Включают устройство защиты выключателем SA1, при этом загорается светодиод HL1, сигнализируя о переходе в дежурный режим и готовности устройства к подключению нагрузки.

Затем нажимают на кнопку SB1 "Пуск", и напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 поступает на стабилизатор VT4VD9R14, питающий узел управления. По цепи K1C8R18R19 на базу транзистора VT5 поступает импульс высокого уровня, кратковременно его открывающий. Реле КЗ срабатывает, его контакты К3.1 размыкаются, а контакты КЗ.2 переключаются. Конденсаторы С5 и С6 начинают заряжаться через резистор R15 до напряжения на конденсаторе C3, равного примерно 14 В. Время нахождения реле КЗ во включенном состоянии больше постоянной времени зарядки конденсаторов С5 и С6. После этого реле К3 отпускает, его контакты возвращаются в исходное состояние. В результате к обмотке реле К2 оказывается приложена сумма напряжения на конденсаторах С5, С6 и на выходе стабилизатора, равная приблизительно 20 В. Реле К2 срабатывает и удерживается в этом состоянии током, протекающим по цепи VD11R17K1.1, его контакты К2.3-К2.6 подключают нагрузку к сети, а контакты К2.1 блокируют кнопку SB1 "Пуск".

Диоды VD10 и VD11 выбраны разные: VD10 - кремниевый, a VD11 - германиевый, чтобы к оксидным конденсаторам С5 и С6 было приложено напряжение правильной полярности.

После срабатывания реле К2 его контакты К2.2 и К2.7 разомкнутся, светодиод HL1 погаснет. Через диод VD10 протекает ток, ограниченный сопротивлением резисторов R15 и R16. Сопротивление резистора R16 выбирают в пределах 20-100 кОм. Подбирая резистор R17, устанавливают ток, на 15...20 мА превышающий ток отпускания реле К2.

Если напряжение в сети превысит установленный предел (в нашем случае 255 В), ток, проходящий по цепи VD3- VD5R2R3, резко увеличивается, соответственно, увеличивается и ток управляющего электрода тринистора VS1. Он открывается, реле К1 срабатывает. Его контакты К1.1 переключаются, размыкая цепь питания обмотки реле К2, которое своими контактами К2.3-К2.6 отключает нагрузку, а контактами К2.2 подключает светодиод HL1, сигнализирующий о срабатывании устройства защиты. Цепь VD1R1 ограничивает ток через светодиод HL1.

Для защиты аппаратуры от пониженного напряжения в сети (в нашем случае 180 В и меньше) служит триггер Шмитта, собранный на транзисторах VT2 и VT3. Резистивный делитель R12R13 уменьшает напряжение на его входе, а конденсатор С2 выполняет функцию сглаживающего фильтра. Если напряжение в электросети стало меньше установленного уровня, триггер Шмитта переключается (транзистор VT3 закрывается, a VT2 - открывается), транзистор VT1 открывается и включает реле К1.

Конденсатор С8 подключен к точке соединения анода тринистора VS1 и коллектора транзистора VT1 для того, чтобы не произошло временного переключения контактов реле К2 при нажатой кнопке SB1 "Пуск", если напряжение в сети не соответствует установленным нормам. В этом случае либо тринистор, либо транзистор открыт и шунтирует цепь C8R18R19, в результате чего транзистор VT5 не открывается и, соответственно, реле К2 не срабатывает. Если напряжение в сети не соответствует норме, при нажатии на кнопку "Пуск" переключаются контакты реле К1 и загорается светодиод HL2, сигнализируя о выходе сетевого напряжения за установленные пределы.

В устройстве защиты применен самодельный сетевой трансформатор. Он выполнен на кольцевом магнитопроводе, навитом из пермаллоевой ленты шириной 32 и толщиной 0,2 мм. Наружный диаметр магнитопровода - 40 мм, внутренний - 25 мм. Снаружи магнитопровод изолируют слоем лакоткани, поверх которой равномерно по всей длине слой за слоем наматывают первичную обмотку, содержащую 3000 витков провода ПЭВ-2 0,15. Ее также обматывают слоем лакоткани, а затем наматывают вторичную обмотку, которая содержит 160 витков провода ПЭЛ 0,51. Готовый трансформатор также изолируют слоем лакоткани или другого изолирующего материала.

Диоды КД105В (VD1, VD2) можно заменить на КД105Г, диоды Д7А и Д226Г - на любые из этих серий. Транзистор КТ342В (VT3) заменим на КТ3102Г или КТ3102Е, а КТ829А (VT5) - любым из этой серии. Транзистор КТ815Б (VT4) следует установить на алюминиевую пластину-теплоотвод толщиной 6 мм и площадью не менее 6 см . Светодиоды допустимо применить любые. Постоянные резисторы - МЛТ, которые можно заменить аналогичными мощностью 0,25 и 0,5 Вт, подстроечные - СП5-1В. Оксидные конденсаторы С5, С6 допустимо заменить одним, емкостью 1000 мкФ на соответствующее напряжение.

В устройстве можно использовать реле К1 РЭС55А исполнений РС4.569.600-03, РС4.569.600-08, РС4.569.600-11, РС4.569.600-16, К2 РПУ-2 исполнения 620 (шесть замыкающих и два размыкающих контакта) на номинальное напряжение 12 В или ПЭ-6 исполнений 2ПР.309.023.923, 2ПР.309.013.923, КЗ - РЭС9 исполнений РС4.529.029-03, РС4.529.029-10, РС4.529.029-12, РС4.529.029-16, РС4.529.029-19 или РЭС60 исполнений РС4.569.435-03, РС4.569.435-08.

Защитное устройство налаживают с помощью автотрансформатора или подходящего трансформатора, имеющего несколько вторичных обмоток на разное напряжение. Например, подойдет трансформатор ТАН2-127/220-50. Соединяя вторичные обмотки с первичной согласно или встречно, на выходе трансформатора устанавливают необходимые значения напряжения 255 и 180 В. Затем резистором R3 при напряжении 255 В, а резистором R11 при напряжении 180 В добиваются отключения устройства.

В процессе монтажа и налаживания следует соблюдать осторожность, поскольку устройство не имеет гальванической развязки от сети.