Schutz von Transformatorgeräten vor Überspannungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Ausrüstung vor dem Notbetrieb des Netzwerks

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Derzeit gibt es eine große Anzahl elektronischer Geräte, die eine kontinuierliche Stromversorgung über das Netzwerk benötigen: Videoüberwachungs-, Kontroll- und Alarmgeräte, elektronische Uhren, Multifunktionstelefone, drahtlose Kommunikationsgeräte usw. Wenn ein solches Gerät ständig eingeschaltet bleibt, erhöht sich das Risiko eines Ausfalls aufgrund von Überspannungen in der Netzspannung. Darüber hinaus können die Geräte nicht nur ausfallen, sondern auch einen Brand verursachen.

Das Gerät, dessen Diagramm in Abb. 1 dargestellt ist, dient zum Schutz von Geräten mit Transformatorstromversorgung vor Netzüberspannungen.

Steigt die Amplitude der Netzspannung über den zulässigen Wert, trennt der Leistungsschalter am Feldeffekttransistor VT1 die Primärwicklung des Abwärtstransformators T1 von der Netzspannung. Ein Konstruktionsmerkmal besteht darin, dass das geschützte Netzteil, wenn es mit einer Schwachstromlast betrieben wird, beispielsweise an einem elektronischen Wecker oder Telefon, weiterhin funktioniert, da der Transformator einen Teil der Versorgungsspannung erhält

Das Gerät besteht aus zwei Knoten:

• Steuerung der Transformatorausgangsspannung an den Elementen R2, R3, VD6, VD10, HL1, VU1;
• Hochspannungs-Leistungsschalter an VT1, VS1, VD1...VD4, R1, R4...R6, C1...C4.

Die Elemente FU1 T1, L1, L2, VD11, VD14, C9 gehören zur geschützten Stromversorgung.

Wenn die Spannung im Netzwerk die Norm nicht überschreitet, ist die Zenerdiode VD10 geschlossen und die LED des Optokopplers VU1 leuchtet nicht. Da bei jeder Halbwelle der gleichgerichteten Netzspannung die Öffnungsspannung über den Widerstand R1 an das Gate des Feldeffekttransistors VT4 angelegt wird, ist dieser offen und die Primärwicklung des Netztransformators T1 erhält die volle Versorgungsspannung, von der der Vorwärtsspannungsabfall über den Dioden VD1...VD4 wird subtrahiert. gleich 1..2 V und die Schwellenspannung zum Öffnen des Feldeffekttransistors (3.6 V).

Steigt die Netzspannung, so steigt auch die Spannungsamplitude an der Sekundärwicklung T1, was zum Öffnen der Zenerdiode VD10 führt. Gleichzeitig leuchtet die Optokoppler-LED. und sein Fototransistor öffnet sich. Der durch ihn fließende Strom öffnet den Niederleistungsthyristor VS1. Es umgeht das VT1-Tor. Der Transistor schließt und die Stromversorgung der Primärwicklung T1 wird unterbrochen. Diese Vorgänge wiederholen sich bei jeder Halbwelle der Netzspannung

Bei der Nennnetzspannung (220 V) beträgt die Amplitude der Netzspannung etwa 310 V. Wenn das Gerät zum Schutz vor Überspannungen über 250 V konfiguriert ist, wird die Stromversorgung des Transformators begrenzt, wenn der Amplitudenwert etwa erreicht ist 352 V.

Die Stromversorgung des geschützten Netzteils wird nicht vollständig unterbrochen, wie bei den meisten Schutzgeräten, sondern die dem Transformator zugeführte Leistung wird reduziert. Die Spannungswellenform an der Sekundärwicklung des Transformators ist verzerrt und... Je nach Höhe der Überspannung und des Laststroms sieht es in etwa so aus. wie in Abb.2 dargestellt.

Die Drosseln L1 und L2 reduzieren den Pegel des Netzwerkrauschens, das in den Transformator gelangt. Wenn das Netzteil im Leistungsbegrenzungsmodus arbeitet, reduzieren diese Drosseln außerdem die von der Schutzeinheit erzeugten Störungen, die in das Netzwerk eindringen, etwas, obwohl dies im Notfall nicht wichtig ist. Da bei der Aufrüstung des Netzteils die Spannung am Ausgang seines Gleichrichters um etwa 3 % sinkt, ist es besser, den Hauptgleichrichter des Netzteils – Dioden VD11...VD14 – durch Schottky-Dioden zu ersetzen, was zu einer Erhöhung führt die Spannung am Filterkondensator C1.2 um 9 V. Die Kondensatoren C5...C8 dienen dazu, den multiplikativen Hintergrund beim Radioempfang zu eliminieren und den Durchschlag von Schottky-Dioden zu verhindern, die besonders empfindlich auf übermäßige Sperrspannung reagieren. Die Kondensatoren C1...C4 bekämpfen zusätzlich Störungen.

Die Widerstände R2 und R3 reduzieren den Strom durch den Brückengleichrichter VD6...VD9 und begrenzen die Menge an zusätzlichem Strom im Falle eines Ausfalls der Optokoppler-Isolierung, beispielsweise während eines Gewitters. Das Leuchten der HL1-LED im Schutzbetrieb ist nahezu spürbar. Es beginnt hell zu leuchten, wenn das Netzteil mit erhöhter Spannung versorgt wird – wenn die Schutzeinheit nicht funktioniert, zum Beispiel ist die Zenerdiode VD1 von VT5 defekt; im normalen Betrieb des Geräts hat dies keinen Einfluss auf den Betrieb von VT1, schützt jedoch die Stromversorgung, beispielsweise wenn der Anschluss seines Tors mit einem Schraubenzieher berührt wird und in anderen Notsituationen.

Einzelheiten. Die Drosseln L1 und L2 sind kleine, industrielle oder selbstgebaute Drosseln mit einer Induktivität von mindestens 33 μH und für den entsprechenden Strom ausgelegt. Widerstände - Typ MLT S1-4 S1-14, S2-23. Die Kondensatoren C1...C4 sind aus Keramik, klein, für eine Betriebsspannung von mindestens 1500 V, C5 und C8 sind aus Keramik mit einer Betriebsspannung, die 2.3-mal höher ist als die Spannung an der Sekundärwicklung T1. Der Kondensator C9 ist ein normaler Oxidkondensator. Die Dioden 1N4006 können durch 1N4005,1, 4007.1N4937N243, KD258D (E...Zh), KD600G oder andere mit einem der Last entsprechenden Strom und einer Betriebsspannung von mindestens 360 V ersetzt werden. Schottky-Dioden SR60 ermöglichen eine Sperrspannung von bis zu 3 V und durchschnittlicher gleichgerichteter Strom bis zu 360 A. Sie können durch MBRD360 ersetzt werden. MBR1. Wer einen etwas höheren Spannungsabfall in Kauf nehmen kann, kann auch auf die beliebten 5819N1-Dioden zurückgreifen. ermöglicht einen gleichgerichteten Strom von bis zu XNUMX A.

Leistungsstarker N-Kanal-Pop-Transistor. KP707V2 kann ersetzt werden durch. KP707V1, KP707E1. IRFPE30. SSP3N80. BUZ80, ähnlich. Beim Betrieb mit leistungsstarken Transformatoren, deren Strom in der Primärwicklung 0.2 A übersteigt, muss der Transistor auf einem kleinen Kühlkörper montiert werden. Bedenken Sie bei der Installation des FET, dass dieser anfällig für Schäden durch statische Elektrizität ist. Anstelle eines Thyristors reicht auch KU112A. KU112AM. Der Optokoppler LTV817 kann ausgetauscht werden. PC817 oder ähnlich. Die Zenerdiode KS518 wird durch 1N4746A ersetzt. Der Typ der verwendeten Zenerdiode VD10 hängt von der Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung des Transformators bei minimalem Laststrom und davon ab, auf welche maximale Netzspannung das Schutzgerät eingestellt wird. Wenn die Auswahl an Zenerdioden begrenzt ist, kann eine einstellbare Zenerdiode TL431 im entsprechenden Schaltkreis verwendet werden. Anstelle der Zenerdiode KS515G können Sie auch 1N4744A verwenden.

Ein Schutzgerät arbeitet beispielsweise mit einem Industrietransformator. TP20-1. Seine Parameter ähneln denen des TVK-110LM. Anstelle von T1 kann nahezu jeder Leistungstransformator mit einer Ausgangsspannung an einer der Sekundärwicklungen von 5...40 V eingesetzt werden. Bei Bedarf werden die Dioden VD11...VD14 und der Kondensator C9 auf eine höhere Betriebsspannung eingestellt. Da es in linearen Stromversorgungsgleichrichtern keinen Sinn macht, Schottky-Dioden mit einer Betriebsspannung von mehr als 100 V zu verwenden, kann ein Brückengleichrichter mit Dioden der Serie KD213 hergestellt werden. auch mit einem relativ geringen Spannungsabfall. Die Pinbelegung einiger Elemente ist in Abb. 3 dargestellt.

Beim Betrieb des Schutzgeräts mit Netzteilen mit einer Leistung von weniger als 10 W empfiehlt es sich, den Widerstand R1 mit einem geringeren Widerstandswert - 20...47 kOhm - einzubauen.

Da einige Bauteile unter Spannung stehen, sind die Sicherheitsvorschriften zu beachten.

Autor: A.Butov, p. Kurba, Gebiet Jaroslawl

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