01.04.21

[Домашняя]

Исправно оплачивающие счета за потребленную электроэнергию вправе рассчитывать на то, что электроэнергия будет поступать в наши дома бесперебойно и высокого качества. В действительности же ситуация несколько иная, чем нам бы хотелось. В этой статье пойдет рассказ об устройстве, которое не допускает повторного включения питания нагрузки после кратковременного или долговременного отключения электроснабжения. Длительные отключения подачи электроэнергии, как правило, являются следствием происков энергетиков, аварий на понижающих электроподстанциях, похищения проводов линий электропередач. Причинами хаотичного прерывания электроснабжения могут быть сильный ветер, удары молнии, сидящие на провисающих проводах стаи птиц, эксперименты соседа, развлечения школьников или просто плохое состояние как воздушных, так и подземных кабельных линий и распределительных узлов. Относительно недавно пришлось наблюдать такую ситуацию — на очень короткое время, примерно 0,1...0,2 с, пропадает напряжение 220 В, что на слух и визуально воспринимается как короткий щелчок. Работающий без источника бесперебойного питания компьютер за это время не успевает выключиться, но происходит сбой и система начинает перезагрузку. Система не успевает загрузиться, как через несколько секунд происходит новый «щелчок» и перезагрузка повторяется. До момента погружения квартиры во мрак и зажигания свечей последовала еще серия хаотичных пропаданий напряжения сети. После этих событий операционная система Windows XP стала слегка притормаживать. Файловая система NTFS отличается высокой стабильностью, ХР фиксирует в журнале все файловые операции и сканирование дисков ошибок не выявляет. Спустя три дня работы быстродействие восстанавливается, но в какой-то момент лампочки вновь заморгали, и спираль событий сделала еще один виток. Внезапные незапланированные отключения электроснабжения, в том числе хаотичные кратковременные, неприятны не только для компьютерных операционных систем, но и для самой техники. Еще несколько наглядных примеров: некоторые модели телевизоров, другой бытовой техники, компьютеров при отключении напряжения питания 220 В и последующем его включении возвращаются не в состояние ожидания, в котором они находились ранее, а в рабочий. Включившийся и разбудивший вас глубокой ночью телевизор лишний раз напомнит вам. Что не следовало его оставлять работать в дежурном режиме. Из-за того, что и электромагнитные и термоэлектрические пусковые реле электродвигателей не успевают возвратиться в состояние ожидания, электродвигатели при повторном включении питания не запускаются, что может привести к повреждению их обмоток. Из-за большой и неодинаковой инерционности электромагнитных пускателей, клапанов, задвижек может нарушиться работа системы подачи топлива и воздуха в котельных, что при ослабленном внима­нии обслуживающего персонала может потребовать или замены котлов, или постройки новой котельной на месте старой. Продолжить список сможете вы сами. Чтобы предотвратить самопроизвольное и обычно уже ненужное включение электроустановок после отключения напряжения сети, можно собрать несложное быстродействующее устройство, схема которого приводится на рис. 1.

Конструкция представляет собой электронно-механический коммутатор напряжения сети переменного тока. Когда на устройство подано напряжение питания, все его узлы и подключенная нагрузка обесточены, так как контакты реле К1 и кнопки SA1 разомкнуты. Чтобы включить питание, требуется на короткое время замкнуть контакты SA1. На устройство поступит напряжение сети, включенные параллельно для увеличения коммутируемого тока контакты К1.1, К1.2 замкнутся, кнопку SA1 можно будет отпустить. Напряжение переменного тока 220 В выпрямляется диодным мостом VD1. Избыток напряжения гасится конденсаторами С2, С3. Резистор R4 ограничивает импульсный ток через диоды выпрямительного моста. Конденсатор С1 фильтрует выпрямленное напряжение. Светодиод HL1 своим свечением сигнализирует о том, что на нагрузку подается напряжение питания. Мощный варистор R1 гасит кратковременные всплески напряжения сети. Когда напряжение сети стабильно, напряжение затвор-исток транзистора VT1 будет около 3 В, транзистор открыт и малым сопротивлением открытого канала шунтирует цепь управляющий электрод-катод тринистора VT1, препятствуя его открыванию. Конденсатор С5 препятствует открыванию тринистора в момент подачи напряжения питания, которое могло бы случиться из-за того, что для зарядки конденсатора С4 требуется некоторое время, в течение которого VT1 будет закрыт Подключение контактной группы К1.3 реле следует выполнить так, чтобы при отсутствии напряжения питания конденсатор С5 был зашунтирован. Когда на короткое время сеть обесточивается, конденсатор С4 быстро разряжается через резистор R7, транзистор VT1 закрывается, открывается тринистор VS1, который шунтирует цепь питания обмотки реле К1. Якорь реле отпускает, контакты К1.1, К1.2 размыкаются, устройство и подключенная к нему нагрузка обесточиваются. Повторное самопроизвольное включение реле исключено. Емкость конденсатора С4 должна быть, возможно, меньшей, но достаточной, чтобы не происходило ложных отключений питания нагрузки. Резисторы R5, R8 ограничивают импульсный ток через открывающийся тринистор. Замыканием контактов маломощной кнопки SA2 можно в любой момент принудительно отключить питание, что превращает эту конструкцию в полноценный электронный выключатель, наделенным дополнительными возможностями. Резисторы использованы МЛТ, С2-23, С1-4. R4 желательно взять невозгораемый типа Р1-7-1, Р1-7-2 или импортный разрывной. Мощный варистор R1 — FNR-14K431, FNR-20K471, FNR.14K471, FNR-20K391. Оксидный конденсатор С5Е— К50-35, К50-24 или аналогичный импортный. Остальные конденсаторы — пленочные К73-17, К73-24, К73-39; С2, СЗ должны быть на рабочее напряжение не менее 400 В. Диодный мост VD1 можно заменить на КЦ422Г, DB104— DB107, RW154—RW157. RC204— RC207, КВР04—КВР10. Диод VD2 — КД209А—В, КД105Б—Г, КД247В—Д, RL104—RL107, 1 N4004—1 N4007. Диод VD3 — любой из серий КД510, КД521, КД522, 1N4148. Стабилитрон VD4 — КС133Г, КС126В, 1N4729A, TZMC-3V3, TZMC-3V6. Светодиод HL1 использован зеленого цвета свечения диаметром 3 мм производства фирмы Kingbright, его можно заменить любым из серий L937, L117, L57, КИПД23. Транзистор VT1 — маломощный п-канальный обогащенного типа с изолированным затвором. Подойдут любые из серии КП501, К1014КТ1, КР1014КТ1, КР1064КТ1, ZWN2120, ZN2120. Тринистор VS1 — Х0205МА1ВА2, X0205NA1BA2,   X0405MF1AA2, Р0111DA1AA3, Р0118DA1AA3. В устройстве применено электромагнитное реле типа РП21-УХЛ4 по ГОСТ17523-85, имеющее обмотку сопротивлением около 5,8 кОм, его можно заменить близким по параметрам РПУ-0-УХЛ4. Эти реле предназначены для работы в цепи переменного тока 220 В частотой 50 Гц. При питании обмотки реле постоянным током для надежного включения достаточно меньшего напряжения. Все детали устройства кроме выключателей SA1, SA2 и предохранителя FU1 можно смонтировать на печатной плате, эскиз которой приводится на рис. 2.

Для повышения безопасности пользования устройством и подключенных к нему нагрузок фазировку подключения к сети желательно выполнить так, как рекомендовано на рис. 1.

Схемотехника №3 2004г стр. 25