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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Relais-Spannungskontrollgerät im Netz. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Heutzutage findet man in der Amateurfunkliteratur und im Internet viele Beschreibungen von selbstgebauten Geräten, die die Spannung im Stromnetz überwachen und von diesem betriebene Elektrogeräte abschalten, wenn die Spannung ihre zulässigen Grenzen überschreitet. Typischerweise verwenden diese Geräte Mikrocontroller, Operationsverstärker und andere moderne High-Tech-Elektronikkomponenten. In jüngerer Zeit wurde dieses Problem jedoch mit einfacheren Mitteln erfolgreich gelöst. Zum Beispiel mit elektromagnetischen Relais. Eines dieser „Retro“-Designs beschreibt der Autor in diesem Artikel. Obwohl Normen (z. B. [1]) ziemlich strenge Standards für die Spannungsstabilität in elektrischen Haushaltsnetzen festlegen, gehen diese aus verschiedenen Gründen häufig über akzeptable Grenzen hinaus. Dies stellt eine Gefahr für elektrische Haushaltsgeräte dar, von denen es heutzutage in jeder Wohnung oder jedem Wohngebäude viele gibt. Vor allem für diejenigen, die fast ständig mit dem Netzwerk verbunden sind. Hier hilft lediglich das Vorhandensein einer automatischen Vorrichtung, die die Spannung kontinuierlich überwacht und bei gefährlichem Anstieg oder Abfall alle Verbraucher vom Netz trennt. Als ich Bedarf an einem solchen Automaten hatte, schienen mir diejenigen davon zu kompliziert, für die ich Beschreibungen zur Eigenproduktion finden konnte (z. B. [2]). Ich beschloss, mein eigenes zu entwerfen und herzustellen. Sein Diagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Wenn die Spannung unter 198 V (220 V – 10 %) sinkt, wird das Stromnetz der Wohnung abgeschaltet und bei Rückkehr zum Normalzustand wieder eingeschaltet. Wenn der Wert von 242 V (220 V + 10 %) überschritten wird, schaltet sich das Netzwerk ebenfalls ab, der Betrieb wird jedoch erst wiederhergestellt, wenn der Eigentümer der Wohnung anhand der Messwerte des PV1-Voltmeters sicherstellt, dass die Spannung normal ist. drückt die SB1-Taste „Start“. Diese Abkehr von der Vollautomatisierung bietet mehr Sicherheit und ist durchaus akzeptabel, da es selten zu Überschreitungen der Maximalspannung kommt. Im Laufe des dreijährigen Dauerbetriebs der Maschine kam es zu vielen Abschaltungen wegen Unterspannung, aber nur achtmal wegen Überspannung. Sie ereigneten sich hauptsächlich nachts, manchmal während eines Gewitters.
Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, sind zwei Abwärtstransformatoren T1 und T2 über die Primär- und Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet, sodass sie einem Anstieg der Netzspannung auf 380 V oder mehr problemlos standhalten können, was bei ausgeschaltetem Neutralleiter der Fall ist ein dreiphasiges Netz ist kaputt. Der Gleichrichter zur Speisung des Relais K3, dessen Kontakte K3.1 einem Strom von bis zu 20 A standhalten, Verbraucher an das Netz anschließt und von diesem trennt, ist nach einer Brückenschaltung mit den Dioden VD4-VD8 aufgebaut und wird von den Wicklungen III gespeist In Reihe geschaltete Transformatoren mit einer Gesamtnennspannung von 20 V. Das Vorhandensein von Spannung am Ausgang dieses Gleichrichters und damit im Versorgungsnetz wird durch die LED HL1 angezeigt. Der Gleichrichter zur Überwachung des Spannungswertes ist mit den Dioden VD1 - VD4, ebenfalls in Brückenschaltung, aufgebaut. Die Stromversorgung erfolgt über in Reihe geschaltete Wicklungen II von Transformatoren (ihre Gesamtnennspannung beträgt 12,6 V). Die Besonderheit dieses Gleichrichters besteht darin, dass sein Glättungskondensator C1 eine relativ kleine Kapazität aufweist, sodass Spannungsänderungen verzögerungsfrei überwacht werden. Wenn die Netzwerkspannung größer als der untere Schwellenwert ist, wird an den Stromkreis der LED HL3 – Zenerdiode VD11 – Wicklung des polarisierten Relais K1 eine Spannung angelegt, die die Summe des Gleichspannungsabfalls an der LED, die Stabilisierungsspannung des Zeners, übersteigt Diode und die Betriebsspannung des Relais. Die Kontakte R und L des Relais K1 sind geschlossen. Wenn zu diesem Zeitpunkt auch die Kontakte I und P des Relais K2 geschlossen sind, wird das Relais K3 aktiviert und die Verbraucher an das Netzwerk angeschlossen. Durch Einstellen des Abstimmwiderstands R9 wird sichergestellt, dass bei einem Absinken der Spannung im Netz unter die zulässigen 198 V die Spannung an der Zenerdiode VD11 unter ihre Stabilisierungsspannung sinkt und diese schließt und den Strom durch die Wicklung von Relais K1 stoppt . Dadurch öffnen die Kontakte R und L dieses Relais den Stromkreis der Wicklung von Relais K3. Es trennt Verbraucher vom Netz, bis sich die Spannung darin wieder normalisiert. Der Überspannungsüberwachungskanal ist ähnlich aufgebaut, jedoch ist das Schwellwertelement darin die Zenerdiode VD12, die Ansprechschwelle (242 V) wird durch den Trimmwiderstand R11 eingestellt und bei Überschreitung öffnen die Kontakte des Relais K2 den Stromkreis Relaiswicklung K3 und schalten Sie die LED HL2 ein. Als Relais K2 wird ein bistabil polarisiertes Relais RP4 verwendet, das sich dadurch auszeichnet, dass seine Kontakte bei Wegnahme der Spannung von den Wicklungen nicht selbständig in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. Um den Relaisanker in die eine oder andere Richtung zu bewegen, muss an eine der Wicklungen ein Spannungsimpuls entsprechender Polarität angelegt werden. Um das Relais K2 nach der Aktivierung wieder in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen, verfügt das Gerät über eine SB1-Taste, mit deren Hilfe Stromverbraucher, die aufgrund von Überspannung vom Netz getrennt wurden, wieder angeschlossen werden können. Manchmal muss diese Taste gedrückt werden, um das Gerät nach dem Anschließen an das Netzwerk in den Betriebszustand zu versetzen, da die Ausgangsposition der K2-Relaiskontakte unbekannt ist und beliebig sein kann. Die Zenerdioden VD9 und VD10 begrenzen die Spannung, die den Relaiswicklungen K1 und K2 nach ihrer Aktivierung zugeführt wird, sodass der Strom in diesen Wicklungen die zulässigen Werte nicht überschreiten kann. Der Autor verwendete im Entwurf zwei einheitliche Leistungstransformatoren TPP261-127/220-50 mit gepanzerten Magnetkernen [3]. Die Primärwicklungen dieser Transformatoren wurden als Wicklungen I verwendet (Pins 2 und 9 mit einer Brücke zwischen Pin 3 und 7). Um die Wicklungen II zu bilden, werden Brücken zwischen den Klemmen 12 und 19 der Transformatoren installiert und die Spannung an den Klemmen 11 und 20 entfernt. Die Klemmen der Wicklung III sind 15 und 16. Anstelle von zwei Transformatoren T1 und T2 kann auch einer verwendet werden, der einer Primärspannung von bis zu 380 V standhält. Er kann unabhängig auf einen ShL20x40-Magnetkern gewickelt werden. Wicklung I sollte 2700 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,21 mm haben, Wicklung II sollte 155 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,35 mm haben und Wicklung III sollte 254 Windungen desselben Drahtes haben. Bei einer Primärspannung von 220 V sollten die Spannungen an den Wicklungen II und III 12,6 bzw. 20 V betragen. Das Relais K1 ist ein einfachstabil polarisiertes Relais RP7 mit zwei Positionen und einer Vorrangstellung zum rechten Kontakt (Version RS4.521.005). Um eine Wicklung mit einem Widerstand von ca. 600 Ohm zu erhalten, werden ihre Wicklungen II (470 Ohm) und III (140 Ohm) in Reihe geschaltet, wofür eine Brücke zwischen den Klemmen 4 und 6 des Relaisblocks installiert wird. Sie können Relais des gleichen Typs verwenden, Versionen RS4.521.019 mit einem Wicklungswiderstand von 480 Ohm oder RS4.521.012 mit einem Wicklungswiderstand von 700 Ohm. Das Relais K2 ist ein bistabil polarisiertes Relais RP4 mit zwei Positionen (Version RS4.520.004). Seine Wicklungen 1-IV mit einem Widerstand von 130 Ohm sind in Reihe geschaltet, wofür Brücken zwischen den Kontakten 2-3, 4-8 und 6-7 des Relaisblocks installiert sind. Es kommt auch die Wicklung VII mit einem Widerstand von 2250 Ohm zum Einsatz. Sie können die Relaisversionen RS4.520.011 mit Wicklungen mit einem Widerstand von 460 und 2700 Ohm oder RS4.520.012 mit Wicklungen mit einem Widerstand von 500 und 830 Ohm verwenden. Referenzdaten für die polarisierten Relais RP4 und RP7 finden Sie in [4]. Bei der Ersatzauswahl ist zu berücksichtigen, dass die Wicklungen polarisierter Relais unterschiedlicher Bauart auf unterschiedliche Kontakte ihrer Blöcke geführt werden können. Die Widerstandsstreuung der Wicklungen identischer Relais kann ±15...20 % betragen. Sollte das erforderliche Relais RP7 nicht verfügbar sein, können Sie stattdessen das für den Widerstand der Wicklungen geeignete Relais RP4 verwenden. Diese Relais sind baugleich, unterscheiden sich jedoch in der Ausrichtung der Kontakte. Sie müssen das schützende Aluminiumgehäuse vom RP4-Relais entfernen, die Befestigungsschraube des linken Kontakts ein oder zwei Umdrehungen lösen, den Anker manuell auf diesen Kontakt werfen und dann langsam die Einstellschraube des linken Kontakts drehen, bis der Anker automatisch geworfen wird Nach rechts. In dieser Position sollte der linke Kontakt fixiert werden und dann das Gehäuse auf das Relais aufgesetzt werden. Relais K3 - RKS3 (Version RS4.501.200) mit einem Wicklungswiderstand von 175 Ohm und einer Nennbetriebsspannung von 24 V [5]. Es kann durch ein anderes Relais mit gleicher Betriebswicklungsspannung ersetzt werden, dessen Kontakte einen Strom von mindestens 20 A schalten können. Voltmeter PA1 - Ts4209-Detektorsystem mit einer Messgrenze von 500 V Wechselspannung. Die Maschine ist in einem Metallgehäuse mit den Maßen 230x160x80 mm montiert, das geerdet werden muss. Das Relais K3 ist in einem separaten Fach des Gehäuses untergebracht, da seine an das Stromnetz angeschlossenen Kontakte nicht vor unbeabsichtigtem Kontakt geschützt sind. Die Zenerdioden VD9 und VD10 sind mit Kühlkörpern mit einer Fläche von 50 cm ausgestattet2. Die von der Maschine aus dem Netzwerk verbrauchte Leistung beträgt ca. 7 W. Beim Einrichten der Maschine wird die Netzspannung über einen im Labor einstellbaren Spartransformator zugeführt und die untere und obere Ansprechschwelle mit den Trimmwiderständen R9 bzw. R11 eingestellt. Auf Wunsch können Sie an den Buchsen XS1 und XS2 ein akustisches Alarmgerät anschließen, das bei Überschreitung der zulässigen Spannung im Netz einen Alarm auslöst. Ein mögliches Schaltbild des Signalgeräts ist in Abb. dargestellt. 2. An seinem Eingang befindet sich eine Diodenbrücke VD1-VD4, die durch den Anschluss der Stecker XP1 und XP2 an die Buchsen der Maschine die Beachtung der Polarität überflüssig macht. Ein herkömmlicher Multivibrator besteht aus den Transistoren VT1 und VT2 und erzeugt Impulse mit einer Frequenz von etwa 800 Hz. Der Transistor VT3 ist ein Leistungsverstärker des der Telefonkapsel HA1 zugeführten Signals. Der Transistor VT3 und die Zenerdiode VD5 sollten auf Kühlkörpern mit einer Fläche von 50 cm installiert werden2.
Literatur
Autor: S. Babyn
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04.05.2024 Steuern von Objekten mithilfe von Luftströmungen
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