Elektromechanischer Schutz des Ladegeräts gegen Kurzschluss. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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

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Moderne Ladegeräte (Charger) und Netzteile (PSUs) sind meist mit einem elektronischen Kurzschlussschutz (SC) am Ausgang ausgestattet. In der Amateurfunkpraxis gibt es jedoch auch einfache Netzstromquellen, die nur aus einem Abwärtstransformator und einem Gleichrichter bestehen. Die notwendigen Komponenten zur Ergänzung mit elektronischem Schutz sind teilweise teuer, nicht für jedermann verfügbar und nicht immer verfügbar.

Aber auch bei scheinbar hochmodernen Geräten und Geräten mit parametrischem oder kompensierendem Versorgungsspannungsstabilisator erweist sich der elektronische Schutz aufgrund thermischer Überlastungen des geregelten Transistors manchmal als eindeutig nicht ausreichend. Es stellt sich heraus, dass die Erwärmung umso schneller erfolgt, je niedriger hier die Ausgangsspannung eingestellt wird und je näher sie am maximal von der Last aufgenommenen Strom liegt. Eine solche Halbleitertriode kann durch Umschalten in die Auslegungsbetriebsart den Fluss des Kurzschlussstroms nicht mehr begrenzen. Und als Folge kommt es zu einem Ausfall des Transistors und zum Ausfall der gesamten Stromversorgung.

Ich biete einfachen elektromechanischen Schutz gegen Kurzschlüsse mit Relais oder automatischen Schaltern mit Mehrfachwirkung (z. B. automatische Sicherungen in Wohnungszählern - AVM). Vorteile eines solchen Schutzes: Einfachheit, Verzicht auf teure Halbleiterbauelemente, garantierte galvanische Trennung der Last und der Versorgungsspannung. Der Nachteil ist die Trägheit. Die Geschwindigkeit des Relaisschutzes beträgt also etwa 0,1 s, bei Verwendung von AVM bis zu 3 s. In der Praxis reicht dies jedoch manchmal völlig aus.

Betrachten Sie eine Schutzschaltung, die erfolgreich in Ladegeräten und Netzteilen mit ungeregelter Spannung eingesetzt werden kann (Abb. a). Durch Drücken der Taste SB1 wird das Relais K1 aktiviert, das in den Selbstsperrmodus wechselt, die Kontakte K1.1 geschlossen hält und die Last direkt mit Strom versorgt. Bei einem Kurzschluss in den Versorgungskreisen sinkt die Ausgangsspannung stark, die Relaiswicklung wird stromlos, was zum Öffnen der Kontakte und zum Trennen der Last von der Quelle führt.

Eine Wiederfreigabe der Last mit der Taste SB1 ist erst nach Behebung der Störung möglich. In diesem Fall wird der auf die Ausgangsspannung der Stromquelle aufgeladene Kondensator C1 zur Relaiswicklung entladen, wodurch K1 arbeitet. Der Widerstand R1 begrenzt den Entladestromimpuls und verhindert so die Zerstörung der inneren Struktur von C1 bei versehentlichem Einschalten der Last, wenn der Kurzschluss am Ausgang des Netzteils noch nicht behoben ist. Der Widerstand R2 begrenzt den Kurzschlussstrom der Gleichrichterdioden. Es kann sogar dann nicht in diesen Stromkreis eingebracht werden, wenn die Dioden für Impulse ausgelegt sind, die in ihrer Amplitude den Kurzschlussstrom überschreiten. Ansonsten ist der genannte Widerstand erforderlich. Es ist jedoch zu beachten, dass die Ausgangsspannung der Quelle in dieser Ausführungsform den Spannungsabfall an R2 bei Nennladestrom oder Laststrom überschreiten muss.

Relais zum Schutz der Stromversorgung vor Kurzschlüssen mit ungeregelter (a) und geregelter (b) Ausgangsspannung (zum Vergrößern anklicken)

AVM schützt vor Überstrom, was ein Relaisschutz nicht leisten kann. Anstelle des Widerstands R2 wird eine automatische Sicherung (oder ein mehrfacher, automatisch rückstellbarer Schalter) eingebaut, da der aktive Widerstand des AVM in der Regel 0,4 Ohm nicht überschreitet.

Betrachten wir nun eine Schutzschaltung, die in einem Netzteil mit einstellbarer Ausgangsspannung verwendet werden kann (Abb. b). Wie beim vorherigen wird die Last durch die Taste SB1 eingeschaltet, durch deren Drücken der Kondensator C1 (über die Widerstände R2 und R3) mit der Basis des Transistors VT1 verbunden wird. Wenn am Ausgang kein Kurzschluss vorliegt, öffnet VT1, nachdem er die erforderliche Vorspannung erhalten hat. Das Relais K1 funktioniert und schaltet seine Kontakte K1.1 und den einstellbaren Basisstabilisator sowie die Last ein. Jetzt hält die Ausgangsspannung, wie auch immer sie sein mag, VT1 offen.

Nun, im Falle eines Kurzschlusses am Ausgang wird die Basis des Transistors über den Widerstand R2 geerdet und der elektronische Schutz – die Halbleitertriode – wird fast augenblicklich geschlossen. Als Ergebnis dieses Vorgangs wird das Relais K1 entregt, wodurch sowohl der Stabilisator als auch die Last ausgeschaltet werden.

Die Rolle des Widerstands R3 im zweiten Stromkreis ähnelt der Funktion von R1 im ersten Stromkreis. Der Kondensator C1 übernimmt während des Betriebs des Stabilisators die Funktion der Kapazität des Tiefpassfilters. Die Diode VD1 schützt den Transistor VT1 vor dem induktiven Strom, der beim Schalten in der Wicklung des Relais K1 entsteht.

Die Relaisparameter hängen vom Nennstrom des Ladegeräts bzw. Netzteils ab. Um beispielsweise Autobatterien zu laden, ist es notwendig, ein Relais für eine Nennspannung von 12 V mit einem zulässigen Schaltstrom von 20 A (oder mehr) auszuwählen. Diese Bedingungen werden insbesondere von REN34 (Pass KhP4.500.030-01) erfüllt, dessen Schließkontakte parallel geschaltet werden sollten. Sie können auch ein 12-Volt-Relais mit einem Kontaktabstand von mindestens 3 mm und einem Schaltstrom von 20 A oder mehr verwenden.

Es ist durchaus akzeptabel für Ladegeräte und Netzteile mit einem Nennstrom von bis zu 1 A und einem RES22-Relais (RF4.523.023-05-Pass) oder ähnlichem hinsichtlich Schaltstrom und Betriebsspannung. Der Kondensator C1 in beiden Schaltkreisen besteht aus Oxid und gehört zu den Typen K50-12, K50-16 und ähnlichen Typen. Als Widerstände R1-R3 eignen sich die gängigen MLT-0,5 oder MLT-0,125. Die einzige Ausnahme bildet hier Hochstrom (32 (Abb. a), es muss sich um einen Drahttransistor handeln. Transistor VT1 - KT815A, KT817 A oder eine ähnliche Halbleitertriode mittlerer Leistung. VD1 bietet eine große Auswahl, anstelle von Welche KD410-Dioden funktionieren mit gleichem Erfolg, KD503, KD512, KD519, KD521 Button BV1 - jeder Typ.

Mit wartungsfähigen Teilen und korrekt durchgeführter Installation ist die Leistung beider Stromkreise, wie es heißt, hundertprozentig gewährleistet.

Autor: D. Ataev

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