Простая защита от перенапряжения своими руками

Простая защита от перенапряжения своими руками

Хочу сделать защиту от перенапряжения для своей бытовой техники, так как редко, но бывают скачки. У некоторых горела вся техника в квартире.
Выбрал эту схему, так как простая. Что скажете, будет работать?

Пороговая схема запитывается от сети через гасящие резисторы R3, R4 и диоды VD1. VD4. Стабилитрон VD8 служит для стабилизации напряжения питания схемы. Изменяющееся напряжение сети поступает через диодный мостик VD1. VD4 на делитель R1, R2. С движка резистора R2, который устанавливает напряжение срабатывания устройства, управляющее напряжение подается через диод VD5 на базу транзистора VT1. Стабилитрон VD6 служит для защиты транзистора от больших напряжений. При напряжении е сети больше нормы, напряжение на базе транзистора повышается, он открывается и включает реле К1. Контакты К1.1 замыкаются, срабатывает реле К2 и отключает контактами К2.1 нагрузку. После восстановления напряжения в электрической сети реле К1 обесточивается, отключает реле К2. которое контактами К2.1 включает нагрузку. Светодиоды VD10, VD12 служат для индикации состояния устройства.
Репе К2 — любое с рабочим напряжением обмотки 220 В, К1 — также любое из серии РЭС-9.
Налаживание устройства сводится к установке резистором R2 напряжения срабатывания автомата.Источник: Н.Басенков, журнал «Радиолюбитель». Схемы и статьи публикуются с разрешения редакции журнала.

Защита от перенапряжения схема

Защита от перенапряжения схема устройства

Питается устройство через гасящую цепь С1, С2, R1 от выпрямителя VD1, VD2 и стабилизатора VD4, VD5. Цепи питания схемы управления и управляющего электрода (УЭ) симистора VS1 разделены диодом VD6 для уменьшения влияния последнего на схему управления. Так как питается устройство через гасящую цепь, то напряжение на конденсаторе С3 при включении в сеть нарастает значительно медленнее, чем, например, в источнике питания с трансформаторным входом. Это обстоятельство приводит к тому, что в микросхеме DD2 проявляется тиристорный ключевой режим с фиксацией состояния. Для устранения этого эффекта микросхема DD2 питается через токоограничительный резистор R17. На элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 собраны триггеры Шмитта (ТШ), на элементах DD2.3, DD2.4 — генератор импульсов, на элементах DD2.1, DD2.2 — одновибратор, задающий задержку на включение. Транзисторы VT1 и VT2 — входные усилители. Каскад на VT1 и ТШ DD1.1, DD1.2 образуют канал контроля минимального предела напряжения, VT2 и ТШ DD1.3, DD1.4, VT3 — канал контроля максимального предела напряжения. Через диод VD3 и резисторы R2-R5 отрицательные полупериоды сетевого напряжения подаются на входы каналов контроля напряжения. Они усиливаются каскадами на VT1 и VT2.

В каскаде на VT1 усиленное напряжение сглаживается конденсатором С6. При нормальном сетевом напряжении, величина которого находится между нижними и верхними установленными пределами, напряжение на коллекторе VT1 выше порога срабатывания ТШ DD1.1, DD1.2, поэтому на выводе 3 DD1.2 присутствует высокий уровень и не влияет на работу одновибратора. На выводах 8,9 DD2.1 и на выводе 11 DD2.2 — высокие уровни. Уровень лог.»1″ на выв.2 DD2.3 разрешает работу генератора DD2.3, DD2.4. Генератор вырабатывает короткие импульсы с частотой 10 кГц, которые через усилитель на VT4 подаются на УЭ симистора VS1.

При этом через симистор ток протекает в нагрузку. Применение внешнего генератора для управления симистором позволило уменьшить уровень помех, возникающих при открывании последнего. В зависимости от величины сетевого напряжения на коллекторе VT2 присутствуют положительные полуволны (или отсутствуют). Если их амплитуда недостаточна для срабатывания ТШ DD1.3, DD1.4, на выводе 4 DD1.4 будет уровень лог.»0″, транзистор VT3 закрыт и не оказывает влияния на работу одновибратора. При превышении сетевым напряжени- ем установленного порога уровень импульсов на коллекторе VT2 достигает порога срабатывания ТШ DD1.3, DD1.4. Из полуволн формируются положительные импульсы, которые через VT3 воздействуют на одновибратор.

Каждый импульс схемы защиты от перенапряжения перезапускает одновибратор. Во время отработки одновибратором DD2.1, DD2.2 задержки на включение, которая зависит от емкости конденсатора С10, на выводе 11 DD2.2 присутствует лог.»0″ и запрещает работу генератора, импульсы на УЭ VS1 не поступают, и нагрузка отключена от сети. При колебаниях напряжения в сети около максимального предела амплитуда импульсов на коллекторе VT2 может быть нестабильна, следовательно, на выходе ТШ DD1.3, DD1.4 частота импульсов также неустойчива, возможны даже одиночные импульсы. При этом нагрузка остается отключенной от сети, так как даже одиночный импульс, появившийся в течение времени задержки на включение, задаваемой одновибратором, перезапускает одновибратор, и задержка формируется вновь. При уменьшении напряжения сети ниже уровня минимального предела уровень напряжения на коллекторе VT1 становится ниже порога срабатывания ТШ DD1.1, DD1.2, и на выводе 3 DD1.2 появляется уровень лог.»0″, который запускает одновибратор, генератор прекращает работу, и нагрузка отключается от сети.

Защита от перенапряжения схема. Поскольку на одновибратор действуют не импульсы, а постоянный уровень (лог.»0″), то формирование времени задержки начинается после превышения напряжением сети порога минимального предела. Тогда ТШ DD1.2, DD1.3 переключается в состояние лог.»1″, и начинается формирование времени задержки на включение, по истечении которого нагрузка подключается к сети. Конденсатор С6 несколько уменьшает скорость реагирования устройства на уменьшение напряжения, но уменьшение напряжения для нагрузки менее опасно, чем его повышение. При включении устройства в сеть нагрузка подключается с задержкой, задаваемой одновибратором. Начальный запуск одновибратора обеспечивается обоими каналами контроля.

При напряжении, близком минимальному, но превышающим его, запуск одновибратора обеспечивается конденсаторами С6 и С8. При этом на выводе 3 DD1.2 первоначально присутствует уровень лог.»0″ и задерживает отсчет паузы одновибратором. При достижении напряжением на С6 и С8 порога срабатывания ТШ DD1.1, DD1.2 последний переключается в состояние лог.»1″, и начинается формирование времени задержки включения одновибратором. При более высоком напряжении конденсатор С6 заряжается быстро, так как VT2 работает уже в режиме насыщения, поэтому применен конденсатор С8 для удержания ТШ DD1.1, DD1.2 в нулевом состоянии до окончания нарастания напряжения питания (на С3). При напряжении сети, близком к минимальному, время подключения нагрузки к сети несколько увеличивается за счет более медленной разрядки конденсатора С6.

Защита от перенапряжения схема. При более высоком напряжении сети уже появляются импульсы на коллекторе VT2. В момент, когда напряжение питания устройства (на С3) еще не достигло номинального, порог переключения ТШ ниже, чем в установившемся режиме, поэтому из импульсов на коллекторе VT2 формируются импульсы ТШ DD1.3 и DD1.4, и осуществляется запуск одновибратора параллельно с ТШ DD1.1, DD1.2. При нарастании напряжения питания, после включения устройства в сеть, еще до начала работы одновибратора, генератор DD2.3, DD2.4 может сформировать несколько импульсов, их амплитуда ниже, чем в установившемся режиме, но достаточна для работы импульсного усилителя VT4 и управления симистором. Для исключения влияния этих импульсов при включении, порог включения каскада на VT4 повышен вследствие применения стабилитрона VD9.

Указанные решения позволили исключить даже кратковременное появление напряжения на нагрузке при включении в сеть до истечения времени задержки на включение в диапазоне от минимального до максимального установленных пределов напряжения сети. Гистерезис для обоих каналов контроля составляет 2.3 В.

Защита от перенапряжения схема. В канале минимального предела при напряжении 160-170 В гистерезис увеличивается до 4.5 В. Канал минимального предела необходим в основном для установок, содержащих электродвигатель, так как электронные устройства содержат, если это необходимо для безаварийной работы, узлы, отключающие устройство или его часть при снижении напряжения сети ниже установленного, например, модуль питания телевизоров. В установках, содержащих электродвигатель, необходимо с помощью ЛАТРа определить минимальный предел напряжения, при котором еще обеспечивается надежный запуск двигателя и не происходит его остановка при максимальной нагрузке на валу.

Если такой возможности нет, то минимальный предел напряжения устанавливают из паспортных данных на установку. Указанный канал можно использовать и с другими устройствами. Если отключение при минимальном напряжении не требуется, то элементы R2, R4, R7, R8, R11, C6, VT1 можно не устанавливать, а левый по схеме вывод R13 соединить с точкой подключения эмиттера VT1. Поскольку симистор управляется импульсами с высокой частотой, то к устройству можно подключать установки с коллекторным двигателем, например, электродрель и др.

Параметры цепей питания устройства рассчитаны так, что допускается подача на вход устройства напряжения до 380 В. Поэтому замена стабилитронов VD4, VD5 одним не желательна, и они должны быть обязательно в металлических корпусах. Рабочее напряжение конденсаторов С1, С2, С11 не менее 630 В. Микросхему DD1 можно заменить на К561 ЛА7. Конденсаторы С8, С10 типа К53 или аналогичные. Стабилитрон VD9 может быть с напряжением стабилизации 6,8.8,2 В.

Симистор VS1 с классом по напряжению не ниже 6. Сопротивление резистора R14 должно быть в пределах 510 кОм . 1 МОм. При этом заметного влияния на порог включения — выключения канала максимального предела не происходит. Резисторы R6, R7 ти- па СП-5. Каскад на VT4 обеспечивает управление симистором, у которого сопротивление между УЭ и выводом 1 более 40 Ом. При применении симистора с меньшим сопротивлением (что означает с большим током управления) нужно уменьшить сопротивление резистора R24 до 150 — 160 Ом. Возможно применение и других симисторов, у которых сопротивление более 40 Ом.

Смотрите так же:  Длина провода заземления

Но применяя симисторы с сопротивлением, близким к 40 Ом, следует учитывать и температуру окружающей среды, при которой будет работать устройство, так как с понижением температуры ток управления возрастает и возможно более позднее открывание симистора (относительно начала полупериода), причем для разных полуволн напряжения этот процесс неодинаков.

Симистор устанавливают на радиатор с площадью S=0,12Рн см2, где Рн . мощность нагрузки, Вт. Это обеспечивает температуру радиатора 69° С при окружающей температуре 20.25° С.

Защита от перенапряжения схема. Налаживание устройства сводится к установке требуемых порогов выключения нагрузки и времени задержки на включение. Исходное состояние резистора R6 — минимальное сопротивление, R7 — максимальное. На время налаживания емкость конденсатора С10 выбирают в пределах 10-22 мкФ, а вместо нагрузки включают лампу накаливания. При налаживании необходимо учитывать, что устройство гальванически связано с сетью. Для выбора порога выключения в канале минимального предела нужно установить с помощью ЛАТРа на выходе устройства минимальное (для используемой нагрузки) напряжение и регулировкой R7 добиться отключения нагрузки от сети.

Вращать R7 нужно медленно, так как из-за наличия емкостей С6 и С8 при быстром вращении R7 можно получить завышенный порог срабатывания. При регулировке канала максимального предела устанавливают требуемое максимальное напряжение на входе и регулировкой R6 добиваются отключения нагрузки. Затем проверяют работу устройства при изменении входного напряжения. Если необходимо, корректируют пороги отключения в каналах. При увеличении сопротивления резисторов R6 и R7 отключение нагрузки происходит при меньших входных напряжениях. Изменяя емкость С10, подбирают требуемое время задержки на включение.

Ориентировочно время задержки (с) t=R18С10, где R18 сопротивление (в Ом); С10 . емкость (в Ф).

При R18=270 кОм, С10=220 мкФ время задержки составляет примерно 1 мин. При использовании в качестве нагрузки коллекторных двигателей проверяют устойчивость работы устройства в условиях помех, создаваемых двигателем.

Если происходит отключение от помех (при нормальном напряжении в сети), то необходимо увеличить С7 на 200.1000 пФ (определяют опытным путем). Не следует чрезмерно увеличивать емкость конденсатора С7, так как это отразится на времени отключения при резком повышении напряжения в сети.

Техническая библиотека lib.qrz.ru

Для защиты радиоэлектронного оборудования традиционно применяют плавкие предохранители. Обычно в них используют тонкие неизолированные проводники калиброванного сечения, рассчитанные на заданный ток перегорания. Наиболее надежно эти приспособления работают в цепях переменного тока повышенного напряжения. С понижением рабочего напряжения эффективность их применения снижается. Обусловлено это тем, что при перегорании тонкой проволоки в цепи переменного тока возникает дуга, распыляющая проводник. Предельным напряжением, при котором может возникнуть такая дуга, считается напряжение 30. 35 6. При низковольтном питании происходит просто плавление проводника. Процесс этот занимает более продолжительное время, что в ряде случаев не спасает современные полупроводниковые приборы от повреждения.
Тем не менее, плавкие предохранители и поныне широко используют в низковольтных цепях постоянного тока, там, где от них не требуется повышенное быстродействие.
Там, где плавкие предохранители не могут эффективно решить задачу защиты радиоэлектронного оборудования и приборов от токовых перегрузок, их можно с успехом использовать в схемах защиты электронных устройств от перенапряжения.
Принцип действия этой защиты прост: при превышении уровня питающего напряжения срабатывает пороговое устройство, устраивающее короткое замыкание в цепи нагрузки, в результате которого проводник предохранителя плавится и разрывает цепь нагрузки.
Метод защиты аппаратуры от перенапряжения за счет принудительного пережигания предохранителя, конечно, не является идеальным, но получил достаточно широкое распространение благодаря своей простоте и надежности. При использовании этого метода и выбора оптимального варианта защиты стоит учитывать, насколько быстродействующим должен быть автомат защиты, стоит ли пережигать предохранитель при кратковременных бросках напряжения или ввести элемент задержки срабатывания. Желательно также ввести в схему индикацию факта перегорания предохранителя.
Простейшее защитное устройство [4.1], позволяющее спасти защищаемую радиоэлектронную схему, показано на рис. 4.1. При пробое стабилитрона включается тиристор и шунтирует нагрузку, после чего перегорает предохранитель. Тиристор должен быть рассчитан на значительный, хотя и кратковременный ток. В схеме совершенно не допустимо использование суррогатных предохранителей, поскольку в противном случае могут одновременно выйти из строя как защищаемая схема, так и источник питания, и само защитное устройство.


Рис. 4.1. Простейшая защита от перенапряжения

Рис. 4.2. Помехозащищенная схема защиты нагрузки от превышения напряжения

Усовершенствованная схема защиты нагрузки от превышения напряжения, дополненная резистором и конденсатором [4.2], показана на рис. 4.2. Резистор ограничивает предельный ток через стабилитрон и управляющий переход тиристора, конденсатор снижает вероятность срабатывания защиты при кратковременных бросках питающего напряжения.
Следующее устройство (рис. 4.3) защитит радиоаппаратуру от выхода из строя при случайной переполюсовке или превышении
напряжения питания, что нередко бывает при неисправности генератора в автомобиле [4.3].
При правильной полярности и номинальном напряжении питания диод VD1 и тиристор VS1 закрыты, и ток через предохранитель FU1 поступает на выход устройства.


Рис. 4.3. Схема защиты радиоаппаратуры с индикацией аварии

Если полярность обратная, то диод VD1 открывается, и сгорает предохранитель FU1. Лампа EL1 загорается, сигнализируя об аварийном подключении.
При правильной полярности, но входном напряжении, превышающем установленный уровень, задаваемый стабилитронами VD2 и VD3 (в данном случае — 16 Б), тиристор VS1 открывается и замыкает цепь накоротко, что вызывает перегорание предохранителя и зажигание аварийной лампы EL1.
Предохранитель FU1 должен быть рассчитан на максимальный ток, потребляемый радиоаппаратурой.
Элементы ГТЛ-логики обычно работоспособны в узком диапазоне питающих напряжений (4,5. 5,5 Б). Если аварийное снижение питающего напряжения не столь опасно для «здоровья» микросхем, то повышение этого напряжения совершенно недопустимо, поскольку может привести к повреждению всех микросхем устройства.
На рис. 4.4 приведена простая и довольно эффективная схема защиты 7777-устройств от перенапряжения, опубликованная в болгарском журнале [4.4]. Способ защиты предельно прост: как только питающее напряжение превысит рекомендуемый уровень всего на 5% (т.е. достигнет величины 5,25 Б) сработает пороговое устройство и включится тиристор. Через него начинает протекать ток короткого замыкания, который пережигает плавкий предохранитель FU1. Разумеется, в качестве предохранителя нельзя использовать суррогатные предохранители, поскольку в таком случае может выйти из строя блок питания, защищающий схему тиристор, а затем и защищаемые микросхемы.
Недостатком устройства является отсутствие индикации перегорания предохранителя. Эту функцию в устройство несложно ввести самостоятельно. Примеры организации индикации разрыва питающей цепи приведены также в главе 36 книги [1.5].


Рис. 4.4. Схема защиты микросхем ТТЛ от перенапряжения


Рис. 4.5. Схема устройства защиты от перенапряжения, работающего на переменном и постоянном токе

Схема устройства, которое в случае аварии в электросети защитит телевизор, видеомагнитофон, холодильник и т.д. от перенапряжения, приведена на рис. 4.5 [4.5].
Напряжение срабатывания защиты определяется падением напряжения на составном стабилитроне VD5+VD6 и составляет 270 Б.
Конденсаторы С1 и С2 образуют совместно с резистором R1 RC-цепочку, которая препятствует срабатыванию устройства при импульсных выбросах в сети.
Схема работает следующим образом. При напряжении в сети до 270 В стабилитроны VD3, VD4 закрыты. Также закрыты и тиристоры VS1, VS2. При действующем напряжении более 270 В открываются стабилитроны VD3, VD4, и на управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 поступает открывающее напряжение. В зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения ток проходит либо через тиристор VS1, либо через VS2. Когда ток превышает 10 А, срабатывают автоматические выключатели (пробки, плавкие предохранители), отключая электроприборы от электросети. Нагрузка (на рисунке не показана) подключается параллельно тиристорам. Проверить работоспособность устройства можно с помощью ЛАТРа.
Устройство работоспособно и на постоянном токе.


Рис. 4.6. Схема релейного устройства защиты от перенапряжения с самоблокировкой

Устройство защиты от перенапряжения (рис. 4.6) выгодно отличается от предыдущих тем, что в нем не происходит необратимого повреждения элемента защиты [4.6]. Вместо этого при напряжении свыше 14,1 В пробивается цепочка стабилитронов VD1 — VD3, включается и самоблокируется тиристор VS1, срабатывает реле К1 и своими контактами отключает цепь нагрузки.
Восстановить исходное состояние устройства защиты можно только после вмешательства оператора — для этого следует нажать на кнопку SB1. Устройство также переходит в рабочий ждущий режим после кратковременного отключения источника питания. К числу недостатков данного устройства защиты относится его высокая чувствительность к кратковременным перенапряжениям.
Устройство (патент DL-WR 82992) [4.7], принципиальная схема которого приведена на рис. 4.7, может применяться для защиты нагрузки от недопустимо высокого выходного напряжения. В нормальных условиях транзистор VT1 работает в режиме, когда напряжение между его коллектором и эмиттером небольшое, и на транзисторе рассеивается небольшая мощность (ток базы определяется резистором R1). Сопротивление стабилитрона VD2 в этом случае большое и тиристор VS1 закрыт.


Рис. 4.7. Схема полупроводникового реле защиты нагрузки от перенапряжения

При возрастании напряжения на выходе устройства выше определенной величины через стабилитрон начинает протекать ток, который приводит к открыванию тиристора. Транзистор VT1 при этом закрывается, и напряжение на выходе устройства становится близко к нулю. Отключить защиту можно только отключением источника питания.
Описанное устройство должно включаться в выходную цепь стабилизаторов так, чтобы сигнал обратной связи подавался из цепи, расположенной за системой защиты. При номинальном выходном напряжении 12 В и токе 1 А в устройстве можно применить транзистор КТ802А, тиристор КУ201А — КУ201К, стабилитрон — Д814Б. Сопротивление резистора R1 должно быть 39 Ом (мощность рассеивания при отсутствии системы автоматики, отключающей стабилизатор от сети, составляет 10 Вт), R2 — 200 Ом, R3 — 1 кОм.

Смотрите так же:  Ограничитель мощности 220 в

Электрик в доме

Свежие записи

Свежие комментарии

  • Serg к записи Переключатель гирлянд
  • Владимир к записи Изобретение света
  • Антон к записи Переключатель гирлянд
  • admin к записи Пробки электрические
  • Даниил к записи Пробки электрические
  • admin к записи Пробки электрические
  • Даниил к записи Пробки электрические
  • Защита от перенапряжения

    Автор: admin, 01 Июн 2014

    Бывают случаи, когда в розетке появляется напряжение выше допустимого, это происходит из-за аварий и неполадок на электрических подстанциях. В таких случаях может выйти из строя дорогостоящая бытовая техника, если она была подключена к розетке.

    Можно защитить свою технику, сделав защиту от перенапряжения своими руками. Вашему вниманию предлагается автомат защиты от перенапряжения. Схема проста и не требует дорогостоящих деталей.

    Схема автомата защиты от перенапряжения

    автомат защиты от перенапряжения

    На схеме обозначено:

    • SQ1 — автоматический выключатель 6А;
    • C1 — конденсатор КБГ-МН, 5 мкФ, 600 В;
    • C2, C3 — конденсаторы К50-35, 100 мкФ, 35 В;
    • C4 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 35 В;
    • C5 — конденсатор К53-4, 10 мкФ, 16 В;
    • D1-D4 — диоды КД202;
    • D5 — диод Д226;
    • R1 — резистор МЛТ-0,5 1 кОм;
    • R2 — подстроечный резистор СП3-27В 470 Ом;
    • K1 — реле РП21 М-000, 24В;
    • VS1 — тиристор КУ 201.

    Работа схемы

    Схема состоит из бестрансформаторного блока питания на делителе С1,С2,С3, диодного моста D1-D4 и сглаживающего пульсации конденсатора С4. От соотношения емкостей С1 с С2,С3 зависит напряжение срабатывания устройства, при указанных номиналах оно будет около 260 В.

    Порог срабатывания тиристора можно регулировать подстроечным резистором R2. При достижении порога срабатывания тиристор VS1 откроется и сработает реле K1, которое отключит своими нормально замкнутыми контактами К1.1 нагрузку от сети.

    Тиристор будет находится в открытом состоянии пока схема не будет обесточена. Это можно сделать с помощью автомата SQ1, который также служит для защиты от короткого замыкания и перегрузки.

    Диод D5 предназначен для защиты тиристора от ЭДС самоиндукции катушки реле.

    Проверить и настроить схему можно при помощи автотрансформатора или повышающего трансформатора.

    На конденсаторе С4 должно быть напряжение около 20В (при указанных деталях).

    Детали схемы

    Резисторы можно брать любой марки на номинал близкий к указанному.

    Конденсатор С1 — любой неполярный (можно составной) на напряжение не ниже 450 В.

    Конденсаторы С2-С5 — любые электролитические, на напряжение не ниже указанного.

    Диоды КД202 (можно брать с любым буквенным индексом) можно заменить на другие выпрямительные, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 40 В и ток не менее 3А.

    Диод Д226 можно заменить на Д7, Д202-Д205, Д302-Д304, КД202, Д246 и т.п.

    Реле можно использовать любое с катушкой на постоянное напряжение 24В, но помните, что его контакты должны выдерживать вашу нагрузку. Контакты реле РП21 спокойно выдерживают нагрузку в 6А. Можно поставить два реле параллельно или через контакты реле запитать катушку магнитного пускателя нужной величины.

    Тиристор можно заменить на КУ202 или подобный на ток не менее 2А.

    Записки программиста

    Простая схема защиты от перенапряжения и переполюсовки

    19 декабря 2018

    Допустим, у вас есть некое устройство, питаемое от внешнего аккумулятора. Для определенности скажем, от это LiIon или LiPo, часто используемые в квадракоптерах. При питании от внешнего источника всегда есть неплохие шансы сжечь устройство. Самый простой способ это сделать — перепутать полярность. Еще можно запитать устройство от блока питания и, случайно крутанув ручку, превысить допустимое напряжение. Давайте рассмотрим классическую схему, защищающую от таких ошибок при помощи компонентов общей стоимостью менее 5$.

    Вот эти компоненты:

    Компоненты были выбраны в предположении, что устройство может потреблять до 25 А тока. Если ваше устройство потребляет меньше, можно обойтись аналогичными компонентами, рассчитанными на меньший ток. Они обойдутся вам дешевле.

    При нормальном питании устройства положенными 12-ю вольтами стабилитрон D1 имеет высокое сопротивление. Управляющий электрод тиристора D2 притянут к земле через резистор R1. Тиристор находится в закрытом состоянии. Диод D3 также закрыт, поскольку к нему приложено обратное напряжение. В итоге нагрузка получает питание.

    Если напряжение питания превышает напряжение пробоя стабилитрона, ток через стабилитрон резко возрастает. Тиристор переходит в открытое состояние. Фактически, происходит короткое замыкание. В результате предохранитель перегорает и цепь размыкается. При нарушении полярности питания к диоду D3 прикладывается прямое напряжение и диод становится открыт. Опять-таки, происходит КЗ и сгорает предохранитель. Таким образом, цепь защищается как от перенапряжения, так и от переполюсовки.

    Примечание: Как вариант, для защиты от переполюсовки вместо диода можно использовать МОП-транзистор. Этот способ ранее был описан в посте Шпаргалка в картинках по использованию MOSFET’ов.

    Интересно, что устройство, собранное по приведенной схеме, можно сделать очень компактным. Вид спереди (без предохранителя):

    Такую конструкцию можно упаковать в термоусадку и поместить прямо в корпус устройства, если в нем имеется немного свободного места. Предохранитель имеет смысл поместить не в корпус, а снаружи, на кабеле питания. Так будет легче заменять сгоревший предохранитель. Само собой разумеется, можно разместить все компоненты защиты и на кабеле. Если не вскрывать корпус, вы сохраните гарантию на устройство.

    Схема была протестирована на стабилизаторе LM7805, светодиоде и резисторе в роли нагрузки, а также лабораторном блоке питания и LiPo аккумуляторе 3S в роли источников питания. Защита продемонстрировала безотказную работу во всех сценариях. В моем случае защита от перенапряжения срабатывала при 15.8 В. При необходимости, защиту можно настроить на любое напряжение, подобрав подходящий стабилитрон.

    Такая вот простенькая, но надежная схема. Само собой разумеется, никакого срыва покровов здесь нет, поскольку приведенную схему можно найти в каждой второй книжке по электронике.

    Простая защита от перенапряжения своими руками

    При номинальном напряжении питания стабилитрон VD1 заперт. Соответственно, в непроводящем (выключенном) состоянии находится и тиристор VS1. Как только входное напряжение превысит уро¬вень, определяемый напряжением «пробоя» стабилитрона VD1, он отпирается и открывает тиристор VS1. Тот закорачивает шины питания, и за счет этого перегорает предохранитель FU1. Тогда пьезоизлучатель со встроенным генератором НА1 начинает сигнализировать об аварии. Соглашаясь с автором по принципу работы основной схемы, хочу высказать свои сомнения по поводу индикации. Ток через пьезоизлучатель НА1 носит импульсный характер, т.е. периодически существуют моменты, когда ток в цепи НА1 ничтожно мал, поскольку внутренний генератор НА1 выполнен на МОП-транзисторах. У тиристоров есть такой параметр, как минимальный ток удержания. Если ток через открытый тиристор становится меньше некоторого значения, тиристор закрывается (переходит в непроводящее состояние). Естественно, чем мощнее используется тиристор, тем больший ток удержания он имеет. Экспериментально проверено, что указанные на рис.1 тиристоры типа КУ202 не могут обеспечить работу пьезоизлучателя НА1 типа КР1-4332-12 (и аналогичных) в схеме. После перегорания предохранителя FU1 тиристор VS1 запирается. Но выход прост: достаточно зашунтировать излучатель НА1 резистором, как это изображено на рис.3.

    По сравнению с базовой схемой (рис.1) количество элементов не изменилось, просто резистор R1 перенесен в другую цепь. Шунтирование входа блока защиты резистором, как это было сделано, вряд ли оправдано. Схеме на рис.2 присущ аналогичный недостаток. При срабатывании защиты и перегорании предохранителя FU1 относительно большое сопротивление излучателя НА1, включаемое последовательно со стабилитроном VD1, приводит к размыканию «контактов» 4-6 оптореле VU1. Повторного включения светодиода оптореле не произойдет, а излучатель НА1 не будет подавать звуковых сигналов. Выход из положения — изменить включение резистора R1, как это сделано на рис.4.

    При исправном предохранителе FU1 R1 практически не влияет на работу схемы. Но как только перегорит предохранитель, ток излучателя НА1 и светодиода HL1 будет протекать именно через этот резистор. Индикаторный светодиод HL1 будет светиться только после перегорания предохранителя FU1. Добавленный диод VD2 в обеих схемах исключает протекание тока через нагрузку после перегорания предохранителя. Этот диод в схеме на рис.3 должен выдерживать такой же ток, как и использованный тиристор VS1, а в схеме на рис.4 может быть маломощным, например, типа КД522. Существенным моментом всех схем является выбор типа стабилитрона VD1. Если взять стабилитрон на 15 В, то считая, что для отпирания тиристора VS1 (рис.3) или засветки излучающего светодиода оптопары VU1 (рис.4) необходимо напряжение не менее 1,5 В, получаем выходное напряжение блока питания, при котором срабатывают описанные схемы защиты, не менее 16,5 В. Включение последовательно со стабилитроном VD1 балластного сопротивления еще более повышает порог срабатывания защиты. Поэтому в каждом случае, когда задается напряжение срабатывания защиты, необходимо выбирать соответствующий тип стабилитрона VD1 (с конкретным напряжением стабилизации). Например, если требуется, чтобы защита сработала при напряжении 11. 12 В, необходим стабилитрон с напряжением стабилизации порядка 9,5. 10 В. Это может быть, например, Д814В или аналогичные. Учитывая кратковременность протекания тока через резистор R2 в схеме на рис.3, его допустимая мощность рассеивания может быть значительно снижена.

    Не следует забывать, что и тиристоры, и оптореле — очень быстродействующие элементы, чего нельзя сказать о плавких предохранителях. На их пережигание требуется относительно большое время. В зависимости от превышения тока через предохранитель по сравнению с его номинальным, время перегорания плавкой вставки может колебаться от долей секунды до нескольких секунд. Зависимость времени срабатывания предохранителя от силы тока через него — один из основных параметров предохранителя. К сожалению, эта зависимость для большинства типов предохранителей широкой массе радиолюбителей неизвестна. Может получиться так, что предохранитель в схеме защиты перегорит, но за такое время, которого, увы, хватит тиристору или оптореле, чтобы «расстаться с жизнью» (если использовать тиристоры или оптореле без ограничения максимального тока через них). Как выход из положения, на рис.4 показан защитный резистор R3. Его сопротивление определяется, исходя из максимально допустимого тока через защитный элемент (тиристор или оптореле) и максимально допустимого напряжения. Аналогичный резистор стоит предусмотреть и в схеме на рис.3.

    Смотрите так же:  Крепеж для провода в плинтусе

    Простая защита от перенапряжения своими руками

    Как упомянуто выше, в сети 220 В может оказаться этих вольт не 220, а существенно больше. Если это короткие (до нескольких миллисекунд) импульсы, то с ними справятся варисторы на входе (большие силовые варисторы, а не детальки несколько миллиметров диаметром).

    Но что делать если напряжение повысилось на секунды, а то и минуты? Например, при классической неисправности на трехфазном щите: обрыве или отгорании нуля, в в розетках вместо 220 В окажется 380 В. Отчего сгорит большинство подключенной постоянно в розетку техники (компьютер, холодильник, стиральная машина, ТВ, роутер, посудомойка и т.д.) с весьма вероятным вариантом в виде пожара (наберите в поисковике что-то вроде «380 В вместо 220 В» и почитайте). Замыкания между проводами ЛЭП от ветра, старт больших электродвигателей, работа электросварки могут дать всплески перенапряжения в десятки миллисекунд, что тоже не пойдет на пользу технике, включенной в ваши розетки.

    Конечно, виновные в этом ущерб вам должны возместить. По идее. Но потом. Месяцев через несколько. Может быть. Если вы их найдете. И через суд сможете доказать что они виноваты. И документально докажете в суде величину ущерба (если вы, конечно, чеки от покупок техники сохранили).

    Чтобы избегать таких приключений, намного разумнее иметь автомат, который отключит ваше жилище при аварийном повышении напряжения в сети. Лучше час посидеть без электричества, чем неделями бегать с бумагами и ремонтом.

    Такие автоматы выпускаются промышленно называются «устройство защиты от перенапряжений». Они вполне решают свою задачу, но имеют пару минусов:

    1. Размер. Они монтируются на DIN рейку, и если в щитке не хватает места, то ставить такой автомат некуда.
    2. Немалая цена. 30 . 50 EUR.

    Ниже описан простой автомат из 11-ти деталей общей стоимостью ниже 5 EUR, монтируемый на небольшую печатную плату, помещающуюся под стандартное УЗО (устройство защитного отключения) или дифавтомат (в принципе, то же самое УЗО, только с дополнительной функцией отключения при перегрузке по току).

    У вас же, надеюсь, в щитке на входе в дом или квартиру есть УЗО или дифавтомат? Если вдруг нет, бросьте читать и немедленно поставьте — это необходимо для безопасности по многим причинам.

    Идея защиты от перенапряжения очень проста: если напряжение стало выше допустимой границы, то надо искусственно сделать небольшой перекос токов после УЗО или дифавтомата. А они, увидев такое безобразие, отключат вашу сеть.

    На первый взгляд кажется, что для этого достаточно мощного стабилитрона вольт на 350. 360, включенного в диагональ УЗО.

    Но гладко было на бумаге. На практике же такое решение (с мощным стабилитроном, например, серии 1,5КЕ), оказалось плохим. УЗО отключалось при относительно коротких импульсах перенапряжения (варисторы на входе были), которые не причиняли вреда. В результате несколько раз в неделю УЗО обесточивало дом зря, что весьма неудобно в эксплуатации.

    Изучение вопроса показало, что отключающая всё защита от перенапряжения должна не реагировать на всплески короче 20. 40 мС, иначе ложных срабатываний не избежать. Для этого стабилитрон, включаемый в диагональ УЗО должен быть «медленным».

    Именно такое решение показано на следующем рисунке. УЗО и варисторы R8, R9 предполагаются у вас уже имеющимися (и то, и другое необходимо в любом случае — поставьте).

    Диодный мост VD1 (должен быть на входное напряжение выше

    600 В — запас тут не вреден, неизвестно какие импульсы перенапряжения могут придти снаружи) выпрямляет входное напряжение, делитель R1 . R4 понижает его до требуемого порога (около 10 В). Конденсатор С1 обеспечивает требуемые «тормоза», т.е. делает наш стабилитрон не реагирующим на импульсы короче нескольких миллисекунд.

    Ключ на высоковольтном VT1 срабатывает, когда напряжение на С1 достигнет суммы напряжений стабилизации VD2 (около 6 В) + отсечки VT1 (около 4 В для данного транзистора), т.е. в сумме около 10 В.

    При открывании VT1 по диагонали УЗО оказываются включенными резисторы R7, R8 (через VD1). При этом через УЗО протекает ток перекоса около 30 mA и оно отключается, обесточивая нагрузки. Если ваше УЗО рассчитано на другой ток, соответственно измените резисторы R7, R8. Мощность этих резисторов не требуется слишком большой. Резисторов по 1 Вт вполне хватит: они они находятся под током не более 0,1 с (время задержки нашего стабилитрона + время срабатывания УЗО). За столь короткое время резисторы вполне выдерживают перегрузку в несколько раз по мощности.

    Порог срабатывания защиты по напряжению устанавливается резистором R3, длительность игнорируемых коротких импульсов — емкостью C1.

    Настраивается устройство так:

    1. До включения R3 ставится в нижнее (минимального сопротивления) положение.
    2. Включив, убедитесь в отсутствии срабатывания УЗО. Если оно есть, то или неисправен транзистор (заменить), или напряжения стабилитрона и отсечки транзистора сильно отличаются от приведенных на схеме данных (соответственно уменьшить R1).
    3. Медленно увеличивая сопротивление R3 получить срабатывание УЗО. Если не получается, то или неисправен VT1 (заменить), или напряжения стабилитрона и отсечки транзистора сильно отличаются от приведенных на схеме данных (соответственно увеличить R1).
    4. Открутить немного R3 назад и включить УЗО. Всё, устройство в работе: постоянно измеряет входное напряжение и отключит нагрузку при перенапряжении, длящемся более 20 . 40 мС.

    Если в процессе эксплуатации будут ложные срабатывания (это зависит от того какого вида импульсы и выбросы бегают по именно вашей сети), то или немного повысьте порог срабатывания (уменьшением R3), или время задержки (увеличив номинал C1).

    В дежурном состоянии устройство потребляет ток

    0,11 . 0,12 мА (мощность

    0,025 Вт), т.е. за 10 лет непрерывной работы потратит лишь около 2 кВт.ч.

    Интернет для электрика

    Он-лайн путеводитель по электротехническому Интернету. Электротехника, электроника, электрические машины и аппараты. Электроснабжение, электрооборудование предприятий, промышленная автоматизация. Интересные истории, факты и многое другое .

    5 мая 2009 г.

    Устройство на микроконтроллере своими руками

    Устройство защиты от перенапряжения в однофазной сети предназначено для защиты потребителей мощностью до 3-х кВт (230В/16А). Само устройство защиты — на фотографии.

    Автор статьи — Михаил Тихончук, руководитель группы КИП Минской дистанции электроснабжения Белорусской железной дороги.

    Хочется отметить, что устройство, описанное в статье — эта авторская разработка Михаила, и притом, разработка далеко не единственная.

    Этот человек самостоятельно делает, на мой взгляд просто невероятные вещи — придумывает и создает различные приборы и устройства с использованием PIC микроконтроллер ов, которые могут быть использованы в качестве охранных сигнализаций на стационарных объектах, дистанционного управления различными объектами по проводным и GSM каналам связи и т.д.

    Кроме всего прочего, у Михаила есть свой сайт, который называется «Защита, контроль, управление».

    На сайте собрана информация по всем разработкам автора, в частотности, в разделе «документация» можно скачать принциальные схемы и полное описание устройств, спецификации элементов, чертежи и фотошаблоны печатных плат. В этом же разделе находятся все прошивки микроконтроллеров — они выделены в отдельную категорию. Что бы проще было найти необходимую документацию, на странице конкретного устройства имеется прямая ссылка на архивный файл. Так же на этом сайте Вы найдёте статьи, материалы и документы, описание микроконтроллеров, даташиты.

    Вот ссылки на те устройства, которые помимо устройства защиты от перепадов напряжения мне показались наиболее интересными:

    Похожие статьи:

    • Электрические схемы магнитофонов Справочное издание автомобильная радиоприемная и звуковоспроизводящая аппаратура © издательство «радио и связь» 1987 Рис. 4.1. Принципиальная электрическая схема магнитофона «Алтай-301-стерео» Сигнал, снимаемый с универсальной магнитной […]
    • Преобразователь напряжения 220 5000 ватт схема При такой относительно высокой частоте преобразования стало возможным применить полу мостовую схему инвертора (транзисторы VT3, VT4, конденсаторы С5, С6). Диод VD5 служит в защиты устройства от неправильного подключения к АКБ. В этом […]
    • Преобразователь 220 в 9 вольт Радиолюбитель Простой преобразователь напряжения 1,5 – 9 вольт Автор: Beshenyi Город: Житомир, Украина Простой преобразователь напряжения 1,5 – 9 вольт Схема радиолюбительской конструкции очень простого преобразователя постоянного […]
    • Схема таймер на 220 вольт Схема таймер на 220 вольт Этот простой самодельный таймер позволяет задержать на определенное время выключение осветительного или нагревательного прибора с сетевым питанием. Схема таймера проста и доступна для повторения даже начинающими […]
    • Схема работы ламп дневного света Схема работы ламп дневного света 1.Дроссель 2. Слой люминофора 3.Пары ртути 4.Вывода стартёра 5.Электроды стартёра 6.Стеклянная колба стартёра 7.Биметаллический контакт 8.Свечение инертного газа 9.Вольфрамовые нити накала лампы 10.Капля […]
    • Подвеска провода сип на опорах расценка Подвеска проводов самонесущих изолированных марки СИП-2, СИП-2А на опорах воздушных линий электропередачи напряжением 1 кВ ФЕДЕРАЛЬНАЯ ЕДИНИЧНАЯ РАСЦЕНКА ФЕР 28-03-013-01 В расценке учтены только прямые затраты работы на период 2000 года […]