Innovazione nel campo della protezione contro le sovratensioni - Dispositivo ONS

Panoramica sullo sviluppo

Il modello di un limitatore di tensione sincrono è progettato e assemblato solo per apparecchiature a bassa potenza che richiedono il ripristino automatico della potenza senza molto ritardo. sperimentaleSto lavorando e i principali test sono appena stati completati (i test termici sono in anticipo). ONS (vedere la foto sotto) può essere incluso nello spazio della linea di alimentazione esistente o direttamente alla presa con il carico collegato attraverso le prese.

Il limitatore di tensione è progettato per una potenza fino a 250 watt. È assemblato in base alla distribuzione standardle prime scatole della società "Tyco electronics", - 75x75 mm. Va notato che lo schema di controllo del reattore è lo stesso per tutti i livelli di potenza, cambia solo il ballast stesso (classico): un ponte, un transistor e un radiatore di raffreddamento. Qui non c'è modo di parlare delle soluzioni di circuito, poiché il dispositivo è un oggetto di know-how e si aspetta un serio audit aziendale nell'ambito del lavoro contrattuale. Possiamo solo dire che il circuito è analogico e utilizza elementi di solo uso diffuso. ONS è progettato per la tensione di ingresso normale che limita fino a 255 - 260 V, che è il livello più probabile, e a breve termine - fino a 275 V, con corrente di carico fino a 1A. Per proteggere dal surriscaldamento, un radiatore automatico in miniatura è fissato sul radiatore. Si ottengono le seguenti proprietà funzionali del limitatore sincrono:

1. La possibilità di una connessione stazionaria nel circuito di potenza, ovvero accendere l'alimentazione del carico con una corrente di spunto (per la commutazione di alimentatori) e una limitazione di tensione, oppure spegnere l'alimentazione quando c'è eccessiva sovratensione nella rete.
2. La risposta istantanea del limitatore in una vasta gamma di sovratensioni impulsive e spasmodiche, a seconda solo delle proprietà di frequenza dei controlli e della reattanza (fino a circa 3 MHz - per elementi ordinari di uso diffuso).
3. La possibilità di testare in modalità operativa per la massima limitazione di tensione (controllo ballast) e la dispersione del carico (tramite micro pulsanti).
4. Spargimento istantaneo del carico, dipendente solo dal tempo di risposta del relè (diversi ms).
5. Ripristino automatico del circuito di potenza con un ritardo di alcuni secondi, a condizione che la tensione scenda a un livello accettabile (inferiore a 250 V).

Va notato che in relazione alle caratteristiche del carico, al suo scopo, sono consigliabili due modifiche dell'ONS: il ripristino automatico dell'alimentazione e solo il ripristino manuale. Il dispositivo della seconda modifica del limitatore è molto più semplice, perché al posto del relè e dei suoi elementi associati, viene utilizzato un tipico termo-automatico (interruttore) diffuso, modernizzatodallo sviluppatore per garantire il ripristino automatico dal circuito di protezione (vedi articolo precedente -nuovo dispositivo di protezione da sovratensione). Questa macchina mantiene la proprietà di protezione dal sovraccarico.

In una versione minimale del design, il radiatore di zavorra viene raffreddato in modo convettivo, attraverso i fori nella scatola (protetto da una rete). Per fornire una maggiore potenza di protezione (dissipazione del calore), è possibile utilizzare una scatola aggiuntiva in cui posizionare un dispositivo di raffreddamento con un trasformatore di corrente e un interruttore termicopomodoro. È conveniente collegare le scatole ai piani inferiori, avendo precedentemente realizzato finestre o fori per soffiare il radiatore (questo principio è conveniente anche per altri moduli collocati in scatole simili e che richiedono raffreddamento).

Qual è il vantaggio significativo di ONS?

In un precedente articolo, lo sviluppatore aveva già notato che tutti i consumatori nella rete sono 230 V, 50/60 Hz (la tensione nominale di una rete monofase secondo il nuovo GOST, con una tolleranza di +/- 10%), con alimentatori a commutazione (con la propria stabilizzazione) richiedono un approccio speciale per protezione da sovratensione. Tutti hanno bisogno non solo di protezione da un livello maggiore, ma anche di protezione da un'ampia gamma di sovratensioni. Il mercato moderno è estremamente saturo di filtri e volt-automi (relè di tensione), che includono elementi di protezione dal rumore impulsivo nella gamma dei microsecondi. Per quanto riguarda impulsi e sbalzi più lunghi, salti, va notato che questi dispositivi hanno un certo livellamento (filtraggio) davanti all'elemento sensibile della macchina (in modo da non infastidire i proprietari con operazioni frequenti). Cioè, passano una parte degli impulsi. Per quanto riguarda il setpoint per il funzionamento, non dovrebbe essere superiore a 250 volt. Molti "relè di tensione" hanno una regolazione esterna del setpoint, ma questo dovrebbe essere considerato uno svantaggio piuttosto che una virtù. È stato introdotto solo per non infastidire con arresti frequenti. Tuttavia, una tensione superiore a 250 volt è molto pericolosa per qualsiasi apparecchiatura elettronica.

Come già menzionato nell'articolo precedente, non è vantaggioso per tutti i produttori fornire un ampio "margine di sicurezza" in tensione per i loro prodotti. Pertanto, l'intera massa di dispositivi di filtraggio passivo e protezione relè è adatta solo per reti stabili alla tensione e di disturbo, ovvero è progettata per sovratensioni rare e accidentali (durante un temporale o un incidente di rete). Molti di loro "spingono" i proprietari a "roventi", in sostituzione decisiva con uno stabilizzatore. Tuttavia, i moderni stabilizzatori, sebbene appaiano come dispositivi perfetti (comprese le caratteristiche pubblicitarie, in particolare per un semplice acquirente), presentano ancora alcuni svantaggi significativi che possono essere identificati solo da appropriati test di ingegneria in un laboratorio speciale. Su Internet ci sono pochissimi articoli su questo argomento e contengono solo un controllo dei contenuti e delle modalità fisse limitanti.

Qual è la principale differenza fondamentale tra il nuovo approccio? Si compone di quanto segue:

• un limitatore sincrono (ONS) monitora ogni semionda di tensione e "taglia" in modo sincrono la sua ampiezza a un livello accettabile, - in base alla tensione effettiva consentita inferiore a 250 volt;
• la dimensione della parte tagliata è determinata solo dalla tensione limite del transistor di zavorra e da un'opportuna limitazione della generazione di calore - per una rete stabile può essere estremamente grande, ad esempio fino a 100 volt (quindi la zavorra interromperà impulsi di questa grandezza senza scollegare il carico);
• l'intero spettro di impulsi viene interrotto, a seconda solo delle proprietà di frequenza della reattanza e dei suoi controlli;
• lo svantaggio della dissipazione del calore del reattore non è così grande come sembra dovuto al fatto che si distinguono impulsi, il cui ciclo di lavoro riduce proporzionalmente la potenza allocata, ad esempio nell'intervallo di 245 - 250 volt della tensione di uscita con una tensione di ingresso di 245 - 275, la massima generazione di calore è circa sei volte inferiore rispetto alla tensione continua (il ciclo di lavoro viene calcolato dagli angoli sinusoidali al limite del taglio dell'onda sinusoidale).

Con carichi superiori a 0,5 kW in una rete con frequenti sbalzi di tensione, è necessario dotare un limitatore sincrono di un ventilatore (dispositivo di raffreddamento), che è consigliabile alimentare da un trasformatore di corrente in miniatura (basato su un trasformatore step-down). A partire da una potenza di 1-2 kW, si consiglia di utilizzare il tandem - "STAB - ONS" - per combinare efficacemente le proprietà di questi dispositivi. Lo stabilizzatore fornisce la modalità statica e ONS dinamico e filtro attivogenerale, con minimizzazione del rilascio di calore.

Va notato che l'uso del moderno autotrasformatoIn generale, gli stabilizzatori a bassa potenza sono irrazionali, poiché il trasformatore stesso ha un consumo significativo. Questi stabilizzatori sono progettati per un gruppo di consumatori e per la loro potenza totale vicino al valore nominale, per un funzionamento continuo senza una significativa riduzione del consumo di energia. Solo in questo caso si ottiene un risultato soddisfacenteth efficienza. Pertanto, l'ONS proposto sembra essere un'aggiunta praticamente necessaria e di successo ai moderni stabilizzatori e alla loro efficace sostituzione per le apparecchiature a bassa potenza, che sta diventando sempre più (mantenendo e aumentando il costo e il valore per il proprietario).

Suggerimento per gli sviluppatori

La fonte di aumento della tensione non dovrebbe essere LATR, ma un trasformatore step-down convenzionale con diversi avvolgimenti secondari e cavi dal primario, in modo che quando gli avvolgimenti secondari sono collegati in fase con il primario e utilizzando determinati cavi primari, è possibile ottenere un'alta tensione, ad esempio fino a 270- 275 volt. Questa tensione deve essere fornita alla parte elettronica di controllo del dispositivo di protezione tramite un resistore variabile da 10-20 kΩ. Il consumo dell'elettronica di controllo è generalmente (e dovrebbe essere) non superiore a 10-15 mA. E la parte di potenza deve essere collegata direttamente alla rete, tenendo conto della fase. Con questo schema di potenza, è possibile impostare la tensione in modo più regolare e preciso e formare un salto ideale chiudendo l'intero resistore variabile o aggiuntivo.

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