Jak předcházet ztrátám způsobeným přepětím v domácí elektrické síti - recenze nového vývoje

<

Každý, kdo zná cenu opravy domácích spotřebičů, zejména moderních televizorů a dalších sofistikovaných zařízení, již nainstaloval stabilizátor nebo napěťové relé na napájecí panel (v případě náhodného a krátkodobého přerušení napětí). Jiní, zejména nevědomí o ceně případu, klidně používají drahé vybavení s rizikem velkých ztrát („náhodně“). Nejkritičtější v tomto ohledu je situace v energetických sítích venkovských vesnic, kde kromě bouřek existují „fázové nerovnováhy“ společného napájecího transformátoru, ve kterém se může napětí na lehce zatížené fázi zvýšit na 260–270 voltů nebo více.

Co trh nabízí?

Na moderním trhu je velké množství stabilizátorů a napěťových relé (ve formě adaptéru „plug-socket“ nebo pro elektrický panel pro celý byt). Moderní přední společnosti vyrábějí ochranná zařízení (zejména panelové modely), - pohled na internet, který však neumožňuje spolehlivě chránit elektronické vybavení domácnosti, má určité funkční nevýhody (viz níže). Tyto výrobky jsou široce vyráběné a jasně inzerované, myslím, jednoduše založené na technicky negramotném spotřebiteli. Soudě podle přezkumu tržních nabídek (v průběhu několika let) většina výrobců zastavila vývoj svých produktů na inženýrských a strukturálních řešeních, která byla v průběhu let ověřována, což je ekonomicky výhodné a navenek atraktivní pro běžného spotřebitele. Pokud se však podíváte na problém ochrany před nárůst z technického hlediska lze říci, že vysoce kvalitní „zásuvka“ (ochranné zařízení) by měla jednoduše dodávat vysoce kvalitní napětí, a to nezávisí na její krásné „tváři“, ale na „funkční mysli“.

Pohled na průmyslová ochranná zařízení z technického (inženýrského) hlediska

Nejprve si všimneme, že všechna jednoduchá topná zařízení se nebojí velkých odchylek napětí od normy (odchylka může být až +/- 40 V). Proto je nepraktické zahrnout je po stabilizátoru a zbytečně jej načíst. Stabilizátor je potřebný hlavně pro chladničku, pokud je napětí nepřetržitě sníženo na 180-190 voltů.

Ve všech případech je třeba mít na paměti řešení problémů se stabilizací nebo jinou ochranu, která:

• Stabilizátory mají tzv. „Proud v otevřeném obvodu“ (bez zátěže), který se nepřetržitě přidává k zátěžovému proudu. Proto v mnoha případech, zejména při napájení nízkoenergetického elektronického zařízení, bude celková spotřeba energie mnohem větší (stabilizátor se zpravidla nevypne a nezapne se zátěží).Všichni výrobci uvádějí účinnost jmenovitého zatížení.
• Většina stabilizátorů nemá přepěťová ochranná zařízení v případě blesku nebo blesku přerušení nulového vodiče v napájecí síti (nebo mít nejjednodušší, tovární nastavení). Doba odezvy ochrany je zpravidla více než polovina periody napětí, což je příliš nebezpečné pro přepětí napětí vyšší než 300 V. Je třeba mít na paměti, že napětí řízené stabilizátorem a způsobující určité přepínání stále roste na vstupu napájecího zdroje televizoru nebo jiného spotřebitele po celou dobu ochranné operace ( uvolňování nákladu) a tyto hody (impulsy) mají často strmý front.
• Podle jejich principu činnosti stabilizátory přenášejí krátké (až několik milisekund) přepěťové impulzy, takže kvalita výstupního napětí je určována dodatečným filtrováním, které může být pro některá elektronická zařízení nedostatečné.
• Stabilizace napětí během jejího poklesu v síti není u moderních elektronických spotřebitelů nutná, v této zóně má vlastní stabilizaci.
• Napěťová relé instalovaná v panelu nebo na zásuvce (jako adaptér) mají nastavení relé pro odpojení zátěže, když napětí stoupne nebo klesne nad nastavené hodnoty (ručně nastavitelné). To znamená, že pro spotřebitele existuje velmi nepříjemná a dokonce škodlivá funkce. Pro všechny, zpravidla drahé zařízení, je bezpodmínečně nutné zabránit napětí nad 250 V. Zároveň je v mnoha elektrických sítích, zejména v chalupě, tento nadbytek velmi pravděpodobný. Tak dochází k častým výpadkům televizoru a všech ostatních spotřebitelů, což rychle vadí a vede k nadhodnocení nastavení na 260 V a více, pokud je uživatel technicky negramotný. Riziko poškození zařízení prudce stoupá (je nutné vzít v úvahu velikost zpoždění provozu, které je také manuálně nastaveno a může se ukázat jako nebezpečně velké). Aby se snížil psychologický dopad častých výpadků, vývojáři provedli automatickou obnovu ochranného zařízení s určitým (přizpůsobitelným) zpožděním. Ale v mnoha případech (zejména u počítače) to neumožní udržet v klidu uživatele technologií a zejména plody dlouhé práce na počítači.
• Drtivá většina ochranných zařízení ve formě rozbočovačů nebo adaptérů, komerčně dostupných, obvykle nemá ochranu vyznačenou na jasném obalu. Nejčastěji mají pouze nízkou spotřebu varistor, které začne nějakým způsobem zhasínat napětí (ve svých charakteristikách, v mikrosekundách) po asi 350 V. Stejné napětí však bude současně aplikováno na vstupní prvky napájení jakéhokoli elektronického zařízení, s vysokou pravděpodobností jejich poruchy a vyhoření!

Situace týkající se řešení problémů s ochranou proti přepětí se tak nepovažuje za uspokojivou jako na pultech obchodů a na místech předních výrobců.

Možné racionální řešení problémů s ochranou

Moje vlastní zkušenosti s vývojem nejúspornějšího a nejslibnějšího, podle mého názoru, ochranných zařízení vedly k následujícímu řešení (které bylo úspěšně testováno na experimentálních modelech, patentovatelné nebo představuje předmět know-how - na základě příslušné dohody se zúčastněným výrobcem).

Aby se odstranily nevýhody stabilizátorů a napěťových relé, doporučuje se provést snížení nadměrné amplitudy napětí v rozsahu 250-290 voltů vstupního napětí (nejpravděpodobnější přebytek) a okamžité vypnutí při vyšším napětí. To je možné zavedením aktivního předřadníku do výkonového obvodu s výkonným Darlingtonovým tranzistorem (nebo dvěma jednoduchými). Pro zvýšení přípustného výkonu spotřebitelů je možné nainstalovat miniaturní ventilátor (12 V) s jednoduchým napájením pro nabíječky.V tomto případě je přechod 12/5 V velmi jednoduchý - přepínáním další zenerovy diody v nabíjecím obvodu. To znamená, že ochranné zařízení získává další funkci nabíječky.

Implementace řízení předřadníku podle výše uvedeného principu (synchronní řez amplitudy, včetně všech pulzů) nevyžaduje použití žádných regulátorů. Navíc, v nedávné nové práci na obvodu, bylo možné se zbavit relé pro zapnutí režimu stabilizace amplitudy a v důsledku toho elektrolytického kondenzátoru (neexistují vůbec), díky vývoji původního stejnosměrného klíče na tyristoru (s hysterezí), který se ukázal jako velmi úspěšný v použitém obvodu ochranná zařízení (na základě zkušeností autora a vyhledávání analogů lze považovat za vynález).

V pohotovostním režimu spotřebovává řídicí deska méně než 0,5 W (v závislosti na napětí). Pro okamžité odpojení (asi 1 ms) autor také vyvinul a úspěšně otestoval (v průběhu několika let, v různých zařízeních) návrh reléové spouště založené na tepelném jističi typu VK-1-10, který je široce používán v síťových filtrových rozbočovačích. Avšak díky synchronnímu odpojení amplitudy na úrovni 250 V, až do 280–290 V síťového napětí, je pravděpodobnost většího přepětí výrazně snížena, takže je racionální používat jednoduchou pojistku, která je jednoduše spálena silným tyristorem (s určitým omezením proudu) na dostatečně dlouhou dobu pro tento přepěťový impuls (s ohledem na trvání rozpadu poloviční vlny síťového napětí). Je také třeba vzít v úvahu, že proud pojistkou (řádově 20–40 A) „napájí“ síťové napětí (kvůli jeho odporu).

Varianty implementace schématu synchronního omezení amplitudy

Níže jsou fotografie ovládacího panelu (nejnovější vývoj, možnost testování), stejně jako video o testování zařízení s okamžitým přerušením (předchozí vývoj, pro poslech klepnutí s omezením, je třeba zvýšit hlasitost) a testovací video z „klíče DC“ (první test nápadu, napětí 24 V). Ten samozřejmě vyžaduje určitá vysvětlení, ale protože se předpokládá, že toto zařízení bude předáno výrobcům, kteří mají zájem, jako „know-how“ (na základě smlouvy), je zde možné prezentovat pouze vysoce kvalitní (experimentální) I - V charakteristiku prvního nízkonapěťového spínače (spínač byl již testován na napětí až 400 V, s hysterezí asi 10%).

Video:

Chtěl bych také mluvit o zdroji zvýšeného napětí pro nastavení a testování ochranného zařízení. Místo známé LATR, která má „hrubou“ krokovou charakteristiku a nedostatečně vysoké napětí, je vhodné použít speciální zařízení založené na dvou konvenčních transformátorech se sekundárním vinutím 30–40 voltů. Níže je uveden diagram používaný autorem (některé změny jsou možné).

Výkon hlavního transformátoru může být 50-100 W a dalších 15-30. Současně se zkouší ochranná zařízení na lehké zatížení až do 10 - 15 W (například odpor s neonovým indikátorem nebo žárovka pro chladničku). Pro otestování předřadníku na silnou zátěž je možné napájet předřadník přímo z výstupu a řídicí desky prostřednictvím výše uvedeného zařízení pro zvyšování napětí (testy předřadníku pro výkonnou zátěž jsou ve skutečnosti tepelné testy).

Ti, kteří se chtějí zapojit do vývoje průmyslových vzorů nového ochranného zařízení pro elektronická zařízení (výstavní modely), se mohou obrátit na správce s návrhy.