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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Vorrichtung zur Schutzlastabschaltung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen Die schützende Lasttrennvorrichtung dient dazu, die Spannung in einem einphasigen Stromnetz zu überwachen und die Last abzuschalten, wenn die Spannung unter die Nennspannung fällt, die Spannung über die Nennspannung ansteigt oder Spannungsspitzen im Netz mit einer Amplitude größer werden normale Grenzen. Die Restlasttrenneinrichtung (UZON) besteht aus zwei Schutzstufen. Die erste Schutzstufe stellt sicher, dass die Last an das Stromnetz angeschlossen wird, wenn ihre Spannung innerhalb bestimmter Grenzen liegt (z. B. ±10 %). Liegt die Netzspannung außerhalb der unteren bzw. oberen Grenzen, wird die Last vom Netz getrennt. Das spätere Einschalten (bei Normalisierung der Netzspannung) erfolgt zeitverzögert, die schnell eingestellt werden kann. Bei häufig wiederkehrenden Spitzen oder Einbrüchen (z. B. Kurzschluss elektrischer Leitungen durch Wind) der Netzspannung kann eine Einschaltverzögerung erforderlich sein. Die zweite Schutzstufe dient dazu, sowohl die Last als auch die erste Stufe im Falle einer erheblichen (1,5- bis 2-fachen oder mehrfachen) Abnahme oder Überschreitung der Nennnetzspannung zu trennen. Die zweite Stufe verbindet die erste Stufe mit der Netzspannung, wenn diese einen für den Betrieb der ersten Stufe sicheren Wert erreicht. Die zweite Stufe wird von einer galvanischen Zelle gespeist. Die Basis des UZON ist ein spezialisierter integrierter Schaltkreis (siehe Abbildung); die darin enthaltenen Blöcke sind durch eine strichpunktierte Linie begrenzt. Alle UZON können in Form eines Adapters montiert oder in einen Netzstecker eingebaut werden.
Die erste Schutzstufe enthält die folgenden Blöcke:
Die zweite Schutzstufe enthält: Oberschwellenkomparator II; unterer Schwellenkomparator III; Steuerlogikschaltung (DD1-DD3); Spannungsanzeige HL1; Relais K1, das die Netzspannung an die erste Stufe anschließt. Die erste Schutzstufe schaltet die Last ein, wenn die Versorgungsspannung innerhalb der erforderlichen Grenzen liegt (z. B. ±10 %). Die unteren und oberen Schwellenwerte können fest eingestellt werden (es wird davon ausgegangen, dass die Basis des Geräts ein integrierter Schaltkreis ist) oder innerhalb bestimmter Grenzen angepasst werden (in diesem Fall müssen zusätzliche Pins zum Anschluss von Trimmwiderständen vorgesehen werden, dies ist in der Abbildung nicht dargestellt). Figur). Die oberen und unteren Grenzwertkomparatoren IV und V (sowie II und III) sind invertierende Schmitt-Trigger, die auf Mikroleistungs-Operationsverstärkern mit einfacher Versorgung basieren. Übersteigt die Eingangsspannung (Uin) die Referenzspannung (Uop), liegt die Ausgangsspannung des Komparators nahe am Erdpotential. Die Eingangsspannung (Uin) für die Komparatoren ist die vom Stromsensor T1 entnommene Spannung, die von der Diodenbrücke VD4 gleichgerichtet und mithilfe des Kondensators C2 gefiltert wird. Wenn die Netzspannung kleiner als die untere oder größer als die obere Schwelle ist, wird der Komparator der oberen Schwelle IV (falls größer) oder der unteren Schwelle V (falls kleiner) angesteuert. In jedem dieser Fälle wechselt der Ausgang des Elements DD5 (2I-NOT) von log „0“ zu log „1“. Wir gehen davon aus, dass die Steuerlogikschaltung auf CMOS-Elementen basiert (um den Stromverbrauch zu reduzieren), daher muss die Ausgangsspannung der Komparatoren, die dem logarithmischen „1“-Pegel entspricht, mindestens 2/3 der Litanei-Spannung Upit1 betragen. Über die Inverter DD6 und DD7 versetzt ein positiver Spannungsabfall das D-Flip-Flop DD9 in den Single-Zustand. Log „0“ am inversen Ausgang des Triggers DD9 schließt den MOS-Transistor VT2, der den Optothyristorschalter VD10 steuert, und die Last wird vom Netzwerk getrennt. Gleichzeitig aktiviert das Protokoll „1“ am direkten Ausgang des Triggers den Betrieb des Timers VIII und beginnt mit der Zählung des Zeitintervalls, dessen Dauer durch die Zeitkonstante t=R6C5 bestimmt wird; er kann mit dem variablen Widerstand R6 eingestellt werden. Als Timer können Sie beispielsweise einen Rechteckimpulsgenerator mit Binärzähler verwenden (es ist erforderlich, beim Einschalten der Stromversorgung eine Timer-Reset-Schaltung vorzusehen). Nach dem Ende der Zeitintervallzählung erscheint am Timer-Ausgang ein logarithmischer Impuls „1“ (Um). Wenn sich die Spannung im Netzwerk während des Countdowns normalisiert hat, durchläuft dieser Impuls das Element DD1 (an dessen zweitem Eingang bei Normalisierung der Netzwerkspannung eine logarithmische „8“ liegt) und setzt den Trigger DD1 auf zurück der Nullzustand. Der Transistor VT9 öffnet sich, der Optothyristorschalter VD2 verbindet die Last mit dem Netzwerk, der etablierte logarithmische „10“-Pegel am direkten Ausgang des Triggers verhindert den Betrieb des Timers VIII. Wenn sich die Spannung im Netzwerk nicht normalisiert hat, liegt am oberen Eingang des DD8-Elements eine logarithmische „0“ und der Nullungsimpuls wird nicht an den Eingang des DD10-Triggers weitergeleitet, sondern an den Reset-Eingang (nicht). (siehe Abbildung) des Timers, und dieser beginnt, ein neues Zeitintervall zu zählen. Dies wird so lange fortgesetzt, bis sich die Spannung im Netzwerk wieder normalisiert. Die R5C4-Kette setzt den DD9-Trigger auf seinen anfänglichen Nullzustand, wenn die sekundäre Stromquelle I eingeschaltet wird. Die R4C3-Kette lässt keine zu kurzen Impulse (deren Energie keine Gefahr für die Last darstellt) am verursachten Triggereingang zu durch Störungen oder Überspannungen im Versorgungsnetz. Durch Ändern der Kapazität des externen Kondensators C3 können Sie die Empfindlichkeit des Geräts ändern. Wenn die Netzspannung stark ansteigt oder abfällt, stellt dies nicht nur eine Gefahr für die Last, sondern auch für die sekundäre Stromquelle I (sowie für die gesamte erste Schutzstufe) dar. Zum Schutz der Last und der ersten Stufe ist eine zweite Schutzstufe vorgesehen. Grundlage der zweiten Schutzstufe ist eine Gasentladungsanzeige (oder integrierte LED mit eingebauten Hilfselementen), bei der die Länge der Leuchtfläche direkt proportional zur angelegten Spannung ist. Bei einem deutlichen Anstieg der Netzspannung erreicht die Leuchtsäule die Apertur der Fotodiode VD2, der obere Limitkomparator wird auf log „0“ zurückgesetzt, am Ausgang des Elements DD2 (2I-NOT) erscheint log „1“ und Am Ausgang des Wechselrichters DD3 erscheint log „0“. Der MOSFET VT1 schließt, die Relaiskontakte K1 öffnen sich und trennen die Netzspannung von der ersten Stufe. Die zweite Schutzstufe wird von einem Aufwärtsspannungswandler VI gespeist. Sein Eingang wird entweder vom parametrischen Stabilisator R3VD6 oder vom galvanischen Element G1 mit Spannung versorgt. Die Isolierung erfolgt durch die Dioden VD5 und VD7. Wenn die Netzspannung stark abfällt, wird der untere Grenzwertkomparator auf log „1“ gesetzt, am Ausgang des Wechselrichters DD1 erscheint log „0“, am Ausgang des Elements DD2 erscheint log „1“ und am Ausgang erscheint log „3“. der Ausgang des Wechselrichters DD0. Das Relais K1 trennt die Netzspannung von der ersten Stufe. Somit arbeitet die sekundäre Stromquelle I im Leichtbaumodus, die Anforderungen an sie sind reduziert und sie kann mit dem aktuellen Stand der Technik klein dimensioniert werden. Durch Verschieben der Fotodioden VD2 und VD3 entlang des Anzeigekörpers können Sie die Ansprechschwellen des oberen und unteren Grenzkomparators ändern. Die Kette R2C1 lässt keine kurzen Impulse zum Ausgang des Elements DD3 durch. Das beschriebene Gerät kann zum Schutz von Verbrauchern verwendet werden, die empfindlich auf Versorgungsspannung reagieren: Kühlschränke, Staubsauger, Fernseher usw. Autor: W.I. Wassilenko
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