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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Stromverbraucherschutzgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen Unzulässige Änderungen der Netzspannung in einem erheblichen Bereich vom Nennwert führen zum Ausfall von Haushaltsgeräten. Das Absenken der Spannung unter die Norm für den Kühlschrank birgt also die Gefahr, dass der Motor möglicherweise nicht über genügend Startdrehmoment verfügt und seine Wicklung durchbrennt. Ein Spannungsanstieg führt zu einem Anstieg des durch die Last fließenden Stroms, was ebenfalls zu deren Ausfall führt. Eine Unterbrechung des Neutralleiters in einem Umspannwerk kann die Netzspannung auf eine enorme Spannung von 380 V erhöhen, der kein Haushaltsgerät standhält. Mit dem vorgeschlagenen Gerät können Sie Haushaltsgeräte vor abnormalen Änderungen der Netzspannung schützen. Das Gerät ist im Spannungsbereich von 20 bis 440 V betreibbar. Der zulässige Strom beträgt ca. 16 A, er hängt hauptsächlich vom verwendeten Relais ab. Der zum Gerät gehörende Mikrocontroller überwacht die Netzspannung und schaltet bei einer Änderung um mehr als 15 % die Last ab und signalisiert dies mit LEDs. Der Grenzwert von 15 % wird nicht nach GOST-Standards, sondern nach realen Netzspannungsschwankungen gewählt und kann durch den Austausch mehrerer Programmzellen leicht korrigiert werden. Es wurden drei Designs entwickelt. Die ersten beiden werden nach dem in Abb. 1 gezeigten Schema zusammengebaut. Das Gerät, dessen Aussehen in Abb. 2, a, ist für den Einbau in eine Doppelsteckdose vorgesehen; Abb. 2, b - zum Aufhängen an einer Wohnungsmaschine. Das dritte Gerät (Abb. 3) wurde mit einem Netzwerkfilter und Varistoren ergänzt, die die Struktur und gleichzeitig die Verbraucher vor Impulsrauschen schützen. Das Funktionsprinzip des Geräts, dessen Diagramm in Abb. 1 dargestellt ist. Die Netzspannung wird dem X1-Eingang zugeführt, durch die C15R2VD4-VD1-Schaltung gleichgerichtet und auf 3 V begrenzt und anschließend durch den D2-Chip stabilisiert. Es versorgt den Mikrocontroller mit Strom. Nach einiger Verzögerung wird der interne Oszillator des D1-Chips gestartet und das Programm beginnt zu laufen.
Die vom R1R2-Teiler entnommene Spannung wird dem GP1-Eingang zugeführt, der als analoger Komparatoreingang konfiguriert ist. Die Eingangsspannung wird überwacht: Liegt sie im Bereich von 15 % des Nennwerts, schalten sich das Relais K1 und die LED HL1 „Norm“ ein; Wenn die Spannung zu irgendeinem Zeitpunkt 253 V überschreitet, schaltet der Controller das Relais aus und die HL2-LED im Blinkmodus ein. Nach 45 Sekunden prüft der Controller erneut die Netzspannung und schaltet das Relais wieder ein, wenn sie normal ist. Das Gleiche passiert, wenn die Spannung abfällt und unter 187 V liegt, mit dem einzigen Unterschied, dass die HL3-LED blinkt. In diesem Fall erfolgt die Messung der Minimalspannung 5 ms nach dem Nulldurchgang der Netzspannung, also beim Maximum der Sinuskurve. Der Kondensator C1 ist zusammen mit den Widerständen R1, R2 ein Niederfrequenzfilter, der verhindert, dass der Komparator aufgrund von Impulsrauschen auslöst. Wenn es nicht installiert ist, wird das Gerät durch einen kurzfristigen Spannungsabfall, beispielsweise durch das Einschalten des Kühlschrankmotors, ausgelöst. Es ist zu beachten, dass die Reaktionszeit des Schutzes hauptsächlich von der Geschwindigkeit des verwendeten Relais und dem Wert des Kondensators C1 abhängt.
Im dritten Design (Abb. 3) wird ein Netzfilter an den Elementen L1, L2, C1-C3, R1, R2 hinzugefügt und gleichzeitig eine Überwachungsschaltung für den Zustand der Varistoren an den Elementen VD1 organisiert , VD2, R3, R4, da große Impulsstöße ausfallen können. Bei Ausfall der Varistoren blinkt die HL2-LED.
Details siehe Abb.3. Als D2 können Sie den 78L05-Chip verwenden. Kondensatoren C1-C3 Typ K78-2, C5 Typ K73-17 für eine Spannung von 500 ... 600 V, C7-C8 Typ K50-35, der Rest - KM. Die Diode VD5 kann durch D815D ersetzt werden. Die VD5-Diode ist für eine Spannung von 500 ... 600 V ausgelegt, die restlichen Dioden für eine Spannung von 25 ... 50 V und einen Strom von 100 ... 300 mA. Widerstände vom Typ MLT. Ableiter U1 mit einer Durchbruchspannung von 1 kV. Varistoren 561KD14 können durch alle mit einer Absorptionsenergie von 50 ... 200 J ersetzt werden. Die Drossel L1 ist auf einen Kern einer magnetischen Antenne mit einem Durchmesser von 8 und einer Länge von 20 mm mit einem Draht mit einem Durchmesser von 1,5 mm gewickelt und enthält 20 Runden. Der Induktor L2 befindet sich auf einem Alsifer-Ring mit einem Durchmesser von 50 ... 60 mm und enthält 15-20 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 1,5 mm, in zwei Hälften gefaltet. Das in Abb. 2b gezeigte Design ist im Surface-Mount-Verfahren hergestellt – dort ist eine importierte Zenerdiode für eine Spannung von 12 ... 15 V und eine Leistung von 1,3 W verbaut. Zum Einsatz kommt ein Mikrocontroller im SOIC-Gehäuse. Keramikwiderstände und Kondensatoren in den Größen 0603, 0805 und 1206. In allen Designs können sowohl PIC12.675- als auch PIC12.629-Mikrocontroller verwendet werden. Im ersten Fall wird das in Tabelle 1 gezeigte Mikroprogramm geschrieben, im zweiten Fall - in Tabelle 2. Tabelle 1 :020000040000FA
Tabelle 2 :020000040000FA
Die Einrichtung des Geräts beschränkt sich auf die Auswahl des Widerstands R1 (Abb. 1) oder R5 (Abb. 3). X1 ist mit dem LATRA-Ausgang verbunden, an dem eine Spannung von 253 V eingestellt ist und durch Erhöhen des Widerstands R1 (R5) die LED HL2 (HL3) eingeschaltet wird. Zone 187 B wird automatisch eingestellt. Wenn es notwendig ist, die obere Auslösezone beispielsweise auf 240 V zu verschieben, ändert sich die untere auf 174 V. Aufmerksamkeit! Bei der Inbetriebnahme muss darauf geachtet werden, dass der Widerstand R1 (R5) nicht versehentlich zerstört wird, da der Mikrocontroller trotz eingebauter Schutzdioden ausfallen kann. Alle Designs werden auf Leiterplatten aus einseitigem Fiberglas mit einer Dicke von 1,5 ... 2 mm hergestellt. Abbildung 4 zeigt eine 56x90mm große Leiterplatte für eine Doppelsteckdose; in Abb. 5 - eine Leiterplatte mit den Abmessungen 15,5 x 65 mm zum Anschluss an eine Wohnungsmaschine; in Abb. 6 - ein Diagramm eines Geräts mit den Abmessungen 78x200 mm mit Filter.
Autor: S.M. Abramov
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