Schutz funkelektronischer Geräte vor erhöhter Netzspannung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen

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Ein Anstieg (sowie ein Abfall) der Netzspannung ist in unserer Zeit ein häufiges Phänomen. Im Netzwerk „wimmelt“ es buchstäblich von verschiedenen Impulsgeräuschen, und die „Spitzen“ der Netzspannung überschreiten 300 V oder mehr. In ländlichen Gebieten ist die Situation noch schlimmer.

Notfälle führen dazu, dass der Verbraucher statt der benötigten 220 V über 350 V oder mehr verfügen kann! Eine Netzspannung im Bereich von 180...260 V ist eher die Regel als die Ausnahme.

Am empfindlichsten in dieser Situation sind radioelektronische Geräte (RES). Daher ist es notwendig, das RES vor möglichen Erhöhungen der Netzspannung zu schützen.

Eine der zusammengebauten Strukturen wird seit mehreren Jahren erfolgreich zusammen mit dem 3USCT-Fernseher betrieben. Seine Schaltung ist äußerst einfach (Abb. 1), schützt das Fernsehgerät jedoch über einen längeren Zeitraum sehr effektiv vor pulsierenden Netzspannungsspitzen und plötzlichen Spannungsanstiegen.

Die vom Fernseher verbrauchte Leistung beträgt ca. 70 W, der normale Betriebsbereich des Fernsehers (MP3-Stromversorgungsmodul) beträgt mit etwas Spielraum 180...240 V (175...245). Wenn die Spannung über 250 V steigt, besteht die Gefahr eines Ausfalls des MP-TVs. Der erste Ausfallkandidat könnte der Elektrolytkondensator des MP-Gleichrichterfilters (C16, C19) sein.

Solange die Netzspannung 250 V nicht überschreitet, hat die Schaltung bis auf den Spannungsabfall am Drahtwiderstand R1 (ca. 12,7 V bei einer Leistungsaufnahme von 70 W und a) nahezu keinen Einfluss auf den Betrieb des Fernsehers Netzspannung von 220 V). Die in diesem Modus am Widerstand abgegebene Verlustleistung beträgt nicht mehr als 4 W. Auf den Zenerdioden VD1 und VD2 ist ein Zweiwege-Netzspannungsbegrenzer aufgebaut. Sobald die Netzspannung 250 V überschreitet, die Zenerdioden VD1 und VD2 öffnen und die Sicherung FU1 durchbrennt, wird das Fernsehgerät (sein MP) stromlos.

Darüber hinaus unterdrückt die Schaltung in Abb. 1 effektiv verschiedene gepulste Überspannungen der Netzspannung und begrenzt sie auf ein sicheres Niveau.

Der Einfluss des Widerstands R1 auf die Entmagnetisierungskreise im Fernsehgerät ist gering und seine Anwesenheit im Stromkreis hat keinen negativen Einfluss auf die Farbreinheit. In diesem Fall schaltet der MP sanfter ein, da aufgrund der Anwesenheit von Elektrolytkondensatoren im MP-Gleichrichterfilter Stromstöße auftreten. Bei sehr hohen Strömen erfolgt die Strombegrenzung durch einen Standardwiderstand (3,3...4,7 Ohm), was die Lebensdauer von MP-Dioden und Kondensatoren verkürzt.

Aufbau und Details. Als leistungsstarken Drahtwiderstand R1 habe ich ein Stück hochohmigen Draht aus der Spirale eines Elektroherds verwendet. Später habe ich mehrere weitere ähnliche Widerstände durch Parallelschaltung von MLT-2-Widerständen mit einem Widerstand von 390...680 Ohm hergestellt.

Bei Zenerdioden ist die Situation wesentlich komplizierter. Sie müssen eine hohe Stabilisierungsspannung und (was sehr wichtig ist) eine große zulässige Stabilisierungsstromüberlastung für die Dauer der durchgebrannten Sicherung FU1 aufweisen. Da es nicht möglich war, etwas Passendes zu einem vernünftigen Preis zu erwerben, habe ich mich entschieden, eine „Batterie“ aus in Reihe geschalteten Haushalts-Zenerdioden vom Typ D1A als Zenerdioden VD2 und VD815 (Stabilisierungsspannung 5...6,2 V, Nennspannung) zu verwenden Stabilisierungsstrom 1 A, Stromüberlastung bei 1 s entspricht 2,8 A). Der letzte der angegebenen Parameter ist für die Schaltung in Abb. 1 durchaus geeignet, da die Sicherung viel schneller als 1 s durchbrennt. Zunächst habe ich je 1 Stück als VD2 und VD50 verbaut. D815A. In diesem Fall beträgt die Klemmspannung (für jede Halbwelle):

Ulim \uXNUMXd NUst + NUpr,

wobei N die Anzahl der Zenerdioden ist, die in Reihe mit einem Zweig des doppelseitigen Begrenzers verbunden sind; Upr – Spannungsabfall an der Zenerdiode im Diodenanschluss (für D815A weniger als 1,5 V); Ust - Stabilisierungsspannung (für D815A weniger als 6,2 V).

Um keine Zeit mit der Auswahl von Exemplaren mit maximalem Ust zu verschwenden, habe ich die Stabilisierungsspannung der bereits angeschlossenen Zenerdiodenbatterie gemessen. Wenn sich herausstellte, dass dies nicht ausreichte, fügte er mehrere Zenerdioden hinzu und entfernte umgekehrt, wenn nötig, die überzähligen aus dem Stromkreis. Dies dauert nicht lange, wenn Sie einen LATR und einen zusätzlichen Transformator verwenden, um eine Netzspannung von 250 V und höher empfangen zu können [1].

Bei der Installation wird die Sicherung vorübergehend durch eine 100-W-Glühlampe ersetzt. Steigt die Spannung über 250 V, öffnen die Zenerdioden und begrenzen die Spannung, der Überschuss wird durch die Glühlampe gelöscht (Widerstand R1 ist zu diesem Zeitpunkt kurzgeschlossen). Ein Amperemeter ist in Reihe mit der Lampe geschaltet und ermöglicht so die Überwachung der Leistung des Stromkreises. Der Glühfadenwiderstand einer Glühbirne im kalten Zustand beträgt etwa 40 Ohm, sodass die Zenerdioden beim Aufbau der Schaltung vor „Schockströmen“ und Notsituationen geschützt sind.

Wenn die Netzspannung ständig zu hoch ist oder häufig auf 240 V oder mehr ansteigt, können Sie das Fernsehgerät schützen, indem Sie einen oder zwei Widerstände an die Unterbrechung der Netzwerkkabel des Fernsehgeräts anschließen (Abb. 2).

Um zu verhindern, dass Widerstände den Entmagnetisierungskreis beeinflussen, können diese unter Umgehung der Elemente des Entmagnetisierungskreises (ST 15-2-220 V; L1, R3-MP-3-3) direkt vor dem MP-TV eingeschaltet werden.

Widerstandswerte werden nach der Formel R = Udrop/Ipot für einen Widerstand (R = R1 + R2) berechnet, wobei Udrop der Teil der Netzspannung ist, der „gelöscht“ werden muss; Ipotr ist der Strom, den das Fernsehgerät aus dem Netzwerk verbraucht. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass der Betriebsspannungsbereich des MP nach oben verschoben wird, d. h. statt 170-240 V werden es 190-260 V und Hochspannungsstörungen und Überspannungen werden nicht unterdrückt. Vorteil: Einfachheit und sanfte Einbindung von MP in das Netzwerk.

Trotz der großen Anzahl an Zenerdioden lässt sich die Schaltung in Abb. 1 sehr schnell aufbauen. Kühlkörper für die Zenerdioden waren nicht erforderlich; sie hatten nicht einmal Zeit zum Aufwärmen, bevor die Sicherung durchbrannte. Die zulässige Verlustleistung für eine solche „Batterie“ aus Zenerdioden beträgt 800 W!

Um die Anzahl der verwendeten Zenerdioden zu reduzieren, wird die Schutzeinrichtung gemäß dem Diagramm in Abb. 3 aufgebaut. Dabei wird die Anzahl der Zenerdioden um fast die Hälfte oder mehr reduziert, da die Zenerdioden am Ausgang des Brückendiodengleichrichters enthalten sind und an diesen Dioden auch etwas Spannung abfällt. Als Dioden VD1...VD4 können Sie beliebige leistungsstarke Dioden mit Uarb = 400 V und einem zulässigen Strom von mehr als 5 A verwenden. Bei geringem Stromverbrauch kann anstelle einer Sicherung und des Widerstands R1 eine Glühlampe verwendet werden.

Um den Betrieb des Netzwerkbegrenzers visuell zu überwachen, ist eine AL307-LED über einen 1-kOhm-Löschwiderstand parallel zu einer der Zenerdioden geschaltet.

Trotz ihrer Einfachheit in der Schaltung sind diese Schutzgeräte sehr effektiv und zuverlässig im Betrieb, unempfindlich gegenüber „falschen“ Alarmen und verursachen selbst keine Störungen im Netzwerk.

Um die Schaltkreise elektronischer Geräte vor Überlastungen zu schützen, werden im Ausland sogenannte Überspannungsableiter hergestellt (einen Artikel darüber finden Sie in „Radioamator“ 2/99 S. 31). Mittlerweile sind auch russische Analoga aufgetaucht, sogenannte begrenzende Zenerdioden. Sie haben eine Verlustleistung von bis zu 10 kW, was ausreicht, um eine Sicherung durchzubrennen. Es gibt auch eine Klasse von Geräten wie Überwachungsgeräte oder Überspannungs- oder Unterspannungsdetektoren. Beispielsweise hat die Mikroschaltung KR1171SP16 eine Betriebsspannung von 16 V. Bei dieser Spannung öffnet der Ausgangsschalter der Mikroschaltung, über den Sie ein selbstsperrendes Relais einschalten können. Sie können es am Eingang über einen Spannungsteiler einschalten. Da es für einen Funkamateur immer noch schwierig ist, solche Elemente zu beschaffen, können Sie auch die im Artikel beschriebenen Geräte verwenden.

Литература:

1. Zyzyuk A.G. Über Transformatoren//Radioamator. -1998. -#2. -S.38.
2. Wolgow V.A. Teile und Komponenten radioelektronischer Geräte (Entwurf und Berechnung). -M.: Energie. 1977.

Autor: A. G. Zyzyuk

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