Progettazione del limitatore di tensione sincrono

Chiunque abbia letto post precedenti su un dispositivo di protezione da sovratensione fondamentalmente nuovo - circa limitatore sincrono, e in particolare quelli che hanno familiarità con gli alimentatori di commutazione dei moderni computer e altre apparecchiature, hanno immediatamente pensato, ovviamente, alle due principali difficoltà che non sono così facili da superare. Si tratta di un impulso di corrente molto elevato all'accensione, in particolare se più dispositivi sono collegati all'ONS (e questo, di regola, lo è) e, in secondo luogo, la dissipazione del calore sul reattore, in associazione con un resistore di zavorra convenzionale (dall'esperienza di molti), Sono visti come tali che mettono in dubbio l'idea stessa di tale limitazione di tensione.

Sul tema del calore, lo sviluppatore ha già fornito alcune spiegazioni nell'articolo precedente, ora le integrerà con i seguenti commenti. Se guardiamo un classico autotrasformatore, allora ha anche una dissipazione del calore e persino tali svantaggi (rispetto alle ONS) come il peso e il possibile ronzio durante il funzionamento. Se consideriamo un moderno stabilizzatore per 500 watt (il livello di potenza minimo), quindi in base all'efficienza, che è una media del 97%, possiamo calcolare la potenza dissipata dal trasformatore e risulta essere di circa 15 watt a carico nominale e, soprattutto, a tensione normale (!) . In ONS, su alimentatore, con un tale carico e una tensione di rete di circa 255 V (l'ONS inizia a tagliare l'ampiezza a partire da 245 nella tensione effettiva) secondo il calcolo approssimativo, che l'autore ha spiegato in precedenza (tenendo conto del ciclo di lavoro degli impulsi - pezzi di "ampiezza in eccesso"), saranno spiccano circa 10 watt. Ha fatto questo confronto solo per dissipare i dubbi sulla razionalità dell'uso della reattanza attiva per la limitazione della tensione sincrona. Naturalmente, confrontare il principio classico con quello proposto è per un luogo specifico di applicazione. Dopotutto, tutto è determinato dalla rete stessa, dalla sua instabilità, dalla natura dei carichi, costanti e casuali e dai requisiti di tensione per i consumatori, altri fattori. Pertanto, consideriamo ulteriormente il problema della corrente di spunto.

Nei primi prototipi, lo sviluppatore ha utilizzato il transistor KT818BM per la zavorra e ha resistito alla corrente di avviamento di due TV fino a 100 watt di potenza totale. Successivamente, l'autore ha iniziato a utilizzare il transistor Darlington a 8-10 A nel pacchetto TO-220 (per casi di piccole dimensioni), anche con connessione parallela. Non si è prefissato l'obiettivo di raggiungere la massima corrente di avviamento, in quanto vi è stata una fase di test del circuito su altri problemi, incluso il controllo dell'interruzione e dell'interruzione del relè mediante un interruttore controllato (con un pulsante di accensione). Alla fine dello scorso anno, lo sviluppatore è riuscito a creare un circuito con il relè che ritorna allo stato di funzionamento (disconnesso) quando la tensione viene ridotta alla normalità. Un tale limitatore è stato introdotto in un precedente articolo. Quindi, lo stesso caso è stato aggiunto al caso presentato, ma già con un dispositivo di raffreddamento e un trasformatore di corrente (da cui il dispositivo di raffreddamento è alimentato) e sono stati eseguiti test di temperatura.Hanno dimostrato che l'ONS, valutato provvisoriamente per 250 watt di carico con frequenti sovratensioni fino a 250-255 V, corrisponde a questo e può resistere (per calore) a sovratensioni a breve termine di questo livello e con una potenza di carico superiore, fino a 400-500 watt. Penso che molti capiscano che la temperatura di riscaldamento del radiatore, e quindi la massima potenza rilasciata sul reattore (come parte della potenza di carico), è determinata dall'area effettiva del radiatore, dalle prestazioni più fredde e dalle caratteristiche di ventilazione della custodia del limitatore stesso. Pertanto, l'autore non fornisce qui risultati specifici di test termici (come è consuetudine nella descrizione di qualsiasi prodotto di questo tipo). Presentiamo solo un grafico che illustra le caratteristiche principali di ONS per una potenza di carico di circa 10 W:

Per una maggiore potenza, è necessario un potente regolatore di tensione in ingresso. Ma non è assolutamente necessario farlo, poiché dovrebbe essere chiaro a tutti che a correnti elevate la caratteristica di regolazione del transistor di zavorra sarà più ripida, cioè la parte superiore del grafico sarà più delicata.

Ma torniamo alla corrente di partenza. Dopo i test termici, lo sviluppatore, senza alcuna esitazione, ha acceso l'adattatore per netbook attraverso l'ONS, che si è distinto per il suo avvio "difficile" (che ho ricordato in precedenza per il suo forte scintilla nell'uscita). Un successivo test di zavorra (con un micro pulsante) ha mostrato che il transistor (in TO-220) non poteva sopportarlo. La misurazione dell'impulso corrente con un dispositivo speciale ha mostrato un valore di circa 20 A (consideralo nella tua pratica!). Quindi è arrivata la decisione di proteggere il transistor, e allo stesso tempo i contatti del relè e il relè termico da un triac di shunt (della stessa versione). Il circuito è semplice, tra il catodo e l'elettrodo di controllo, viene acceso un potente resistore dell'ordine di 0,47 Ohm. Quando la corrente iniziale, che dura circa 5 ms, il triac si apre e passerà la maggior parte della corrente attraverso se stessa. Ma la cosa principale è che ciò garantirà l'affidabilità dei contatti di cui sopra. Il fatto è che sebbene i contatti del relè siano progettati per 10-16 A, tutti i relè hanno la capacità di "rilasciarsi" lentamente quando l'alimentazione è spenta, cioè i contatti certamente scintilleranno (come una presa scintillante) e possono anche essere saldati tra loro. I contatti dei relè termici sono ancora più deboli da questo punto di vista - nel modello più conveniente sono progettati per 5 A.

Pertanto, lo schema ONS è stato finalmente (presumibilmente) istituito per risolvere tutte le principali caratteristiche della sua applicazione. Come già notato, l'opzione con un relè in miniatura, che ora può tornare al suo stato di standby originale, è la più complessa nel piano del circuito e presenta il notevole svantaggio che il relè deve essere mantenuto per un tempo indefinitamente lungo. Molte persone sanno che è probabile un caso. scogliera zero e l'apparizione nella rete dell'appartamento di una tensione superiore a 300, o anche di tutti i 380 volt (molto probabilmente, ovviamente, in caso di incidenti gravi e catastrofi naturali nell'area della sottostazione o su una lunga linea aperta). Sebbene il circuito di relè ONS, per calcolo, debba resistere a una tale sovratensione, non consentendone il caricamento, la modalità termica degli elementi di potenza del relè sarà piuttosto stressante. Pertanto, l'autore dello sviluppo si è comunque avvicinato all'opzione con un interruttore controllato, brevemente con un relè di interruzione ( relè - scatto). Il fatto è che il circuito in questa forma di realizzazione è più semplice e non ha elementi con un carico termico e il relè di interruzione è controllato da un tiristore nel pacchetto TO-92. L'interruttore termico stesso ha contatti affidabili che, grazie al design speciale, si aprono e si chiudono (attraverso il pulsante esterno) ad alta velocità. Questo prodotto è stato appena creato (da aziende rispettabili) per un funzionamento affidabile come rilascio della linea di alimentazione. Tutto quanto sopra e l'esperienza positiva della raffinazione dell'interruttore per fornire controllo esterno hanno ispirato lo sviluppatore a migliorare ulteriormente questo prodotto, che è molto conveniente per gli ONS, per creare un relè di interruzione a pieno titolo, con controllo per lo spegnimento e l'accensione.Sulla base dei risultati già visti come positivi (per esperienza), l'autore farà sicuramente un altro messaggio. Bene, in conclusione, forniamo alcuni risultati che illustrano ulteriormente i vantaggi di ONS. In termini di design, come si può vedere sotto, il vantaggio è che può essere integrato nella maggior parte degli edifici esistenti, vale a dire, ha poco senso creare un caso speciale (con "cose" attraenti). Come mostrato in precedenza, ONS può essere integrato in scatole di derivazione, anche per il montaggio a filo. Iniziamo l'illustrazione con l'ultimo kit testato, eccolo qui:

Nel compartimento inferiore c'è un dispositivo di raffreddamento con un trasformatore di corrente, un condensatore di filtraggio (potrebbero esserci varistori) e un triac di shunt. Questo design è realizzato solo per test e uso personale in futuro. Per il consumatore generale, dovrebbe essere ovviamente diverso. Ad esempio, i nidi superiori dovrebbero essere esclusi, poiché sono pericolosi per i bambini. Non farlo mai nei tuoi seminari creativi! 

Ed ecco un video che mostra la comodità dei test sui pulsanti, soprattutto prima di consegnare (vendere) un prodotto a un consumatore:

Test pulsante

Ed ecco un video che dimostra la convenienza di un test "regolare" in uno dei miei primi progetti di relè di interruzione:

Test regolare

Ora guarda come è possibile integrare ONS nel corpo di un filtro-separatore a 9 uscite prodotto da V.I.-TOK, per tre uscite separate:

E anche in questo caso (i radiatori a strisce con transistor collegati in parallelo si trovano sui lati):

Ed ecco come ONS può essere sistemato in una scatola sotto una doppia uscita, con un dispositivo di raffreddamento 40x10 mm, per l'installazione nascosta in una parete non combustibile:

Lo sviluppatore ha fatto tutte le schede elettroniche, ovviamente, con installazione volumetrica, senza elementi smd, quindi, con la normale installazione moderna, le opzioni di layout saranno, ovviamente, ancora più alte.

Bene, ora condividiamo l'esperienza accidentale che sarà utile a molti. Lo sviluppatore utilizza il multimetro DT-838, poiché misura anche la temperatura utilizzando una termocoppia a bassa inerzia, che è molto conveniente per testarlo. Quindi, anche prima, l'interruttore spesso junk, quindi generalmente ha smesso di spegnere il dispositivo, anche se ha misurato normalmente. Ciò ha costretto a mettere un interruttore a scorrimento in miniatura nel circuito di alimentazione. E proprio di recente (nel pieno dei test), l'autore dello sviluppo ha bloccato un dispositivo a 220 V, misurando un resistore al limite del 2000 prima di allora. È tornato in sé in tempo usando una serie di numeri, ma le misure di resistenza sono scomparse. Su altri limiti, nulla è stato disturbato (con mia grande sorpresa). Dopo l'autopsia, è stata trovata la resistenza smd distrutta (R15), strisciata attraverso i forum e riconosciuto il valore approssimativo - 1,5 k, trovato solo 1,87 (precisione), saldato e poi misurato lo stesso - la deviazione è inferiore a 0,01. Controllò tutti gli altri limiti e fu ancora più sorpreso: che incredibile sopravvivenza (un termine dalla teoria dell'affidabilità!). Alla tua attenzione un esempio visivo: