01.04.21

[Домашняя]

Внезапные кратковременные отключения электроэнергии на время от долей секунды может спровоцировать повреждение электроустановок, электронного оборудования, привести к нарушению режимов технологических процессов. Чтобы не допустить самопроизвольного включения электрооборудования после кратковременного отключения электроснабжения, можно изготовить несложное устройство. С негативными последствиями кратковременного отключения электроснабжения на время от нескольких десятков-сотен миллисекунд можно столкнуться не только на производстве, но и в домашних условиях. Это, например, такие явления, как внезапные перезагрузки компьютера, самопроизвольно включившийся посреди ночи телевизор, нарушение режима работы стиральной машины, что может грозить затоплением. Из-за большой и неодинаковой инерционности электромагнитных пускателей, клапанов, электрозадвижек может нарушиться работа системы подачи топлива и воздуха в котельных, что при ослабленном за годы однообразной работы внимании обслуживающего персонала может потребовать или замены поврежденных котлов, или постройки новой котельной, на месте разрушенной старой. Следует особо отметить, что нередко кратковременные отключения электроснабжения предвещают о том, что на подходе сильная гроза и/или вскоре произойдет какая-либо авария - полное длительное отключение электроснабжения или значительные отклонения напряжения от номинального. Причинами хаотичного прерывания электроснабжения могут быть банальное плохое состояние воздушных, подземных линий электроснабжения и распределительных узлов, а также сильный ветер, удары молнии, сидящие стаи птиц на сильно провисающих проводах, эксперименты соседа-мастера, развлечения школьников, закидывающих на провода всякий металлический мусор. Чтобы предотвратить самопроизвольное и обычно уже ненужное включение электроустановок после отключения напряжения сети, можно собрать несложное быстродействующее устройство, схема которого показана на рис.1.

Конструкция представляет собой электронно-механический коммутатор напряжения сети переменного тока. После поступления на устройство напряжения питания все его узлы и подключенная нагрузка обесточены, так как контакты электромагнитного реле К1 и кнопки SA1 разомкнуты. Чтобы включить питание, требуется на короткое время замкнуть контакты кнопки SA1. На устройство поступит напряжение питания, контакты реле К1.1, К1.2, включенные параллельно для повышения надежности, замкнутся, и кнопку SA1 можно будет отпустить. Напряжение сети переменного тока 230 В выпрямляется диодным мостом VD1. Избыток напряжения гасится конденсаторами С2, СЗ. Резистор R3 ограничивает при включении импульсный ток через С1-СЗ и диоды выпрямительного моста. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Светящийся 2-кристальный светодиод HL1 информирует о работе устройства. Два последовательно включенных относительно мощных варисторов RU1, RU2 гасят кратковременные всплески напряжения сети. При продолжительном увеличении напряжения сети выше 310 В варисторы повреждаются, что приводит к перегоранию плавкого предохранителя FU1. Когда электроснабжение стабильно, напряжение затвор-исток полевого транзистора VT1 около 3...3.5 В, транзистор открыт и малым сопротивлением открытого канала шунтирует цепь управляющий электрод-катод тиристора VS1, препятствуя его открыванию. Конденсатор С5 препятствует открыванию тиристора в момент подачи напряжения питания, так как из-за того, что для его зарядки требуется некоторое время, в течение которого VT1 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 R6, транзистор VT1 закрывается, открывается тиристор VS1, который шунтирует цепь питания обмотки реле К1. Якорь реле отпускается, контакты К1.1, К1.2 размыкаются, К1.3 замыкаются, устройство и подключенная к нему нагрузка обесточиваются. Повторное самопроизвольное включение устройства и подключенных к нему нагрузок исключено. Емкость конденсатора С4 должна быть возможно меньшей, но достаточной, чтобы не происходило ложных отключений питания нагрузки. Резистор R2 уменьшает максимальный импульсный ток через светодиод HL1. Диод VD2 предотвращает заряд конденсатора С4 от заряженного конденсатора С1 после отключения сетевого напряжения. Резисторы R4, R7 ограничивают импульсный ток через открывающийся тиристор VS1. Замыканием контактов маломощной кнопки SA2 можно в любой момент принудительно отключить питание, что превращает эту конструкцию в полноценный электронный выключатель, наделенным дополнительными возможностями.

Конструкция и детали

Устройство можно смонтировать на печатной плате, эскиз которой показан на рис.2.

На ней размещены все элементы, кроме кнопок и плавкого предохранителя. Вид на монтаж показан на фото в начале статьи. В конструкции можно применить резисторы типов РПМ, РПМ2, МЛТ, С2-23, С1-4, С1-14. Резистор R3 желательно взять невозгораемый типа Р1-7-1, Р1-7-2 или импортный разрывной. Варисторы FNR-20K431 можно заменить FNR-20K471, FNR-14K431, FNR-14K471, MYG20-471, TVR14471. Оксидный конденсатор С5 - К50-35, К50-68, К50-24, К50-29 или аналогичный импортный. Остальные конденсаторы пленочные типа К73-17, К73-24, К73-39. Конденсаторы С2, СЗ должны быть на рабочее напряжение не менее 630 В постоянного тока (С2 на фото) или не менее чем на 250 В переменного тока (СЗ на фото). Диодный мост КЦ407А можно заменить КЦ422Г, DB104-DB107, RW154-RW157, RC204-RC207, КВР04-КВР10. Диод 1N4005 можно заменить любым из КД209А-В, КД105Б-Г, КД247В-Д, RL104-RL107, 1 N4004-1 N4007. Кроме того, четырьмя диодами 1N4005 или 1N4006, 1N4007, включенными по мостовой схеме, можно заменить диодный мост VD1. Диод КД522А можно заменить любым из КД510, КД521, КД522, 1N4148, 1N914, 1SS176S. Стабилитрон 1N4730A в этой конструкции заменяют КС133Г, КС126В, 1N4729A, TZMC-3V3, TZMC-3V6. Светодиод HL1 использован красного цвета свечения производства фирмы Kingbright. Можно заменить любыми из серий L-937, L-117, L-57, КИПД23. Транзистор VT1 маломощный высоковольтный п-канальный обогащенного типа с изолированным затвором. Подойдут любые из серий КП501, КП502, КП504, К1014КТ1, КР1014КТ1, КР1064КТ1, ZWN2120, ZN2120, BSS124, BSS88. При заменах следует учитывать, что упомянутые транзисторы имеют разные цоколевку и тип корпуса. Тиристор MCR100-6 можно заменить MCR100-8, Х0205МА1ВА2, X0205NA1BA2, X0405MF1AA2, Р0111DA1AA3, Р0118DA1AA3. В устройстве применено электромагнитное реле типа РП21-УХЛ4 по ГОСТ17523-85, имеющее относительно высокоомную обмотку сопротивлением около 5,8 кОм. Его можно заменить близким по параметрам РПУ-0-УХЛ4 с обмоткой сопротивлением около 5,2 кОм. Обмотка этих реле рассчитана на работу при напряжении 230 В переменного тока. При работе реле на постоянном токе напряжение на обмотке должно быть в 2-3 раза меньшим. Контакты кнопки SA1 должны быть рассчитаны на ток не менее 10 А. Эта кнопка без фиксации положения. Кнопка SA2 любая маломощная с пластмассовым толкателем. Обе кнопки с нормально разомкнутыми контактами. Для повышения безопасности пользования устройством и подключенных к нему нагрузок, фазировку подключения к сети желательно выполнить таким образом, чтобы «фаза» поступала на верхний по схеме рис.1 контакт «Сеть -230 В». Поскольку полевые транзисторы имеют большой разброс в пороговом напряжении открывания, для подстройки времени срабатывания устройства может потребоваться подбор сопротивления резистора R6. Для удобства на место этого резистора можно установить малогабаритный подстроечный резистор сопротивлением 47...68 кОм. Рекомендуемое время срабатывания отключения устройства от сети 100...200 мс. Для коммутации нагрузок общей мощностью более 2 кВт целесообразно использовать электромагнитный пускатель, обмотка которого коммутируется контактами реле К1. Для повышения функциональных возможностей конструкции ее можно интегрировать в одно устройство с конструкциями, собранными по публикациям [1-3]. При настройке и эксплуатации устройства следует учитывать, что все ее элементы находятся под напряжением сети переменного тока 230 В. Знак «массы» используется на рис. 1 только для удобства начертания схемы, соединять «общий провод» с металлическим корпусом устройства или его шасси нельзя.

Радиоаматор №6 2016г стр. 18