Come prevenire le perdite di sovratensione in una rete elettrica domestica - Revisione del nuovo sviluppo

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Chiunque conosca il prezzo di riparazione di elettrodomestici, in particolare TV moderne e altre apparecchiature sofisticate, ha già installato uno stabilizzatore o relè di tensione al pannello di alimentazione (se le interruzioni di tensione sono accidentali e di breve durata). Altri, soprattutto non consapevoli del prezzo del caso, usano con calma attrezzature costose con il rischio di grandi perdite ("a caso"). La più critica a questo proposito è la situazione nelle reti elettriche di villaggio-villaggio (villaggio), dove, oltre ai temporali, ci sono "squilibri di fase" del trasformatore di alimentazione comune, in cui la tensione sulla fase leggermente caricata può aumentare a 260-270 volt o più.

Cosa offre il mercato?

Nel mercato moderno vi è abbondanza di stabilizzatori e relè di tensione (sotto forma di un adattatore "plug-socket" o per un quadro elettrico per l'intero appartamento). Le moderne aziende leader producono dispositivi di protezione (principalmente modelli di pannelli), - guardare su Internet, che non consente, tuttavia, di proteggere in modo affidabile le apparecchiature elettroniche domestiche, presenta alcuni svantaggi funzionali (vedi sotto). Questi prodotti sono ampiamente prodotti e pubblicamente pubblicizzati, credo, semplicemente basati su un consumatore tecnicamente analfabeta. A giudicare da una revisione delle offerte di mercato (per diversi anni), la maggior parte dei produttori ha smesso di sviluppare i propri prodotti su soluzioni ingegneristiche e strutturali che sono state verificate nel corso degli anni, che sono economicamente vantaggiose e esternamente attraenti per il consumatore generale. Tuttavia, se si osserva il problema della protezione contro ondata da un punto di vista ingegneristico, si può dire che una "presa" di alta qualità (dispositivo di protezione) dovrebbe semplicemente fornire una tensione di alta qualità, e ciò non dipende dalla sua bella "faccia", ma dalla sua "mente funzionale".

Uno sguardo ai dispositivi di protezione industriale dal punto di vista tecnico (ingegneristico)

Prima di tutto, notiamo che tutti i semplici dispositivi di riscaldamento non hanno paura delle grandi deviazioni della tensione dalla norma (la deviazione può essere fino a +/- 40 Volt). Pertanto, non è pratico includerli dopo lo stabilizzatore, caricandolo inutilmente. Lo stabilizzatore è necessario principalmente per il frigorifero, se la tensione viene continuamente ridotta a 180-190 volt.

In tutti i casi, è necessario tenere presente che risolvere i problemi di stabilizzazione o altre protezioni:

• Gli stabilizzatori hanno la cosiddetta "corrente a circuito aperto" (senza carico), che viene continuamente aggiunta alla corrente di carico. Pertanto, in molti casi, soprattutto quando si alimentano apparecchiature elettroniche a bassa potenza, il consumo totale di energia sarà molto maggiore (lo stabilizzatore, di norma, non si spegne e non si accende con il carico).Tutti i produttori indicano l'efficienza per il carico nominale.
• La maggior parte degli stabilizzatori non ha dispositivi di protezione da sovratensioni in caso di fulmini o interruzione di un filo zero "nella rete di alimentazione (o avere il più semplice, impostato in fabbrica). Il tempo di risposta della protezione, di norma, è superiore a un mezzo periodo di tensione, che è troppo pericoloso per un aumento di tensione di oltre 300 V. Va tenuto presente che la tensione controllata dallo stabilizzatore e che provoca una certa commutazione continua ad aumentare all'ingresso dell'alimentazione della TV o di un altro consumatore per l'intera durata dell'operazione di protezione ( perdita di carico) e questi lanci (impulsi) hanno spesso un fronte ripido.
• Secondo il loro principio di funzionamento, gli stabilizzatori trasmettono impulsi di sovratensione brevi (fino a diversi millisecondi), quindi la qualità della tensione di uscita è determinata da un filtro aggiuntivo, che può essere insufficiente per alcune apparecchiature elettroniche.
• La stabilizzazione della tensione durante il suo declino della rete non è necessaria per i moderni consumatori elettronici, hanno la loro stabilizzazione in questa zona.
• I relè di tensione installati nel pannello o sulla presa (come un adattatore) hanno impostazioni di relè per scollegare il carico quando la tensione aumenta o scende al di sopra dei valori impostati (regolabili manualmente). Cioè, c'è una caratteristica funzionale molto spiacevole e persino dannosa per il consumatore. Per tutti, di norma, attrezzature costose, è strettamente necessario prevenire tensioni superiori a 250 V. Allo stesso tempo, in molte reti elettriche, specialmente nel cottage estivo, questo eccesso è molto probabile. Pertanto, si verificano frequenti arresti della TV e di tutti gli altri consumatori, il che disturba rapidamente e porta a una sopravvalutazione delle impostazioni a 260 V e superiore se l'utente è tecnicamente analfabeta. Il rischio di danni all'apparecchiatura aumenta notevolmente (è necessario tenere conto dell'entità del ritardo di funzionamento, anch'esso regolato manualmente e che può rivelarsi pericolosamente grande). Per ridurre l'impatto psicologico di interruzioni frequenti, gli sviluppatori hanno effettuato un ripristino automatico del dispositivo di protezione con un certo ritardo (personalizzabile). Ma, in molti casi (specialmente per un computer), ciò non consentirà di mantenere calmi gli utenti della tecnologia e in particolare i frutti del lungo lavoro al computer.
• La stragrande maggioranza dei dispositivi di protezione sotto forma di splitter o adattatori, disponibili in commercio, generalmente non ha la protezione indicata sulla confezione luminosa. Molto spesso hanno solo una bassa potenza varistore, che inizia in qualche modo a estinguere la tensione (nelle sue caratteristiche, in microsecondi) dopo circa 350 V. Ma la stessa tensione verrà applicata simultaneamente agli elementi di ingresso dell'alimentazione di qualsiasi apparecchiatura elettronica, con un'alta probabilità del loro guasto e esaurimento!

Pertanto, la situazione relativa alla soluzione dei problemi di protezione da sovratensioni non è considerata soddisfacente come sugli scaffali dei negozi e sui siti dei principali produttori.

Possibile soluzione razionale ai problemi di protezione

La mia esperienza nello sviluppo dei dispositivi di protezione più economici e promettenti, a mio avviso, ha portato alla seguente soluzione (che è stata testata con successo in modelli sperimentali, brevettabile o costituisce l'argomento del know-how - ai sensi dell'accordo pertinente con il produttore interessato).

Per eliminare gli svantaggi degli stabilizzatori e dei relè di tensione, è consigliabile implementare un taglio di ampiezza di tensione eccessiva nell'intervallo 250-290 volt della tensione di ingresso (l'eccesso più probabile) e un'interruzione istantanea a una tensione più elevata. Ciò è possibile introducendo un alimentatore attivo nel circuito di potenza con un potente transistor Darlington (o due semplici). Per aumentare la potenza consentita dei consumatori, è possibile installare una ventola in miniatura (12 V) con un semplice alimentatore per caricabatterie.In questo caso, la transizione da 12/5 Volt è molto semplice, commutando un diodo zener aggiuntivo nel circuito del caricatore. Cioè, il dispositivo di protezione acquisisce la funzione aggiuntiva di un caricabatterie.

L'implementazione del controllo del ballast secondo il principio sopra indicato (fetta di ampiezza sincrona, inclusi tutti gli impulsi) non richiede l'uso di alcun controller. Inoltre, in un recente nuovo lavoro sul circuito, è stato possibile eliminare il relè per attivare la modalità di stabilizzazione dell'ampiezza e, di conseguenza, il condensatore elettrolitico (non ce ne sono affatto), grazie allo sviluppo della chiave DC originale sul tiristore (con isteresi), che si è rivelato molto efficace nel circuito utilizzato dispositivi di protezione (a giudicare dall'esperienza dell'autore e dalla ricerca di analoghi, si può considerare un'invenzione).

In modalità standby, la scheda di controllo consuma meno di 0,5 W (a seconda della tensione). Per un taglio istantaneo (circa 1 ms), l'autore ha anche sviluppato e testato con successo (nel corso di diversi anni, in diversi dispositivi) la progettazione di uno scatto del relè basato su un interruttore termico di tipo VK-1-10, ampiamente utilizzato nei filtri di rete. Tuttavia, a causa dell'interruzione sincrona dell'ampiezza a livello di 250 V, fino a 280–290 V della tensione di rete, la probabilità di una maggiore sovratensione è significativamente ridotta, quindi diventa razionale utilizzare un semplice fusibile, che viene semplicemente bruciato da un potente tiristore (con qualche limitazione di corrente) per un tempo sufficientemente lungo per questo impulso di sovratensione (tenendo conto della durata del decadimento a semionda della tensione di rete). Va inoltre tenuto presente che la corrente attraverso il fusibile (dell'ordine di 20–40 A) "alimenta" la tensione di rete (a causa della sua resistenza).

Varianti dell'attuazione dello schema di limitazione dell'ampiezza sincrona

Di seguito sono riportate le foto della scheda di controllo (l'ultimo sviluppo, un'opzione per il test), nonché un video di test del dispositivo con cutoff istantaneo (sviluppo precedente, per ascoltare il clic di cutoff, è necessario aumentare il volume) e il video di test del "tasto DC" (il primo test dell'idea, tensione 24 V). Quest'ultimo, ovviamente, richiede alcune spiegazioni, ma poiché si prevede che questo dispositivo sia trasferito ai produttori interessati come "know-how" (in base al contratto), è possibile presentare qui solo una caratteristica I - V di alta qualità (sperimentale) del primo interruttore a bassa potenza (l'interruttore è già stato testato per la tensione fino a 400 V, con isteresi di circa il 10%).

video:

Vorrei anche parlare di una fonte di maggiore tensione per l'installazione e il collaudo di un dispositivo di protezione. Invece del noto LATR, che ha una caratteristica di gradino “approssimativo” e una tensione insufficientemente alta, è consigliabile utilizzare un dispositivo speciale basato su due trasformatori convenzionali con un avvolgimento secondario di 30–40 Volt. Di seguito è riportato un diagramma utilizzato dall'autore (sono possibili alcune modifiche).

La potenza del trasformatore principale può essere 50-100 W e altri 15-30. Allo stesso tempo, i dispositivi di protezione vengono testati per un carico leggero, fino a 10-15 W (ad esempio, una resistenza con un indicatore al neon o una lampada a incandescenza per un frigorifero). Per testare la zavorra per un carico potente, è possibile alimentare la zavorra direttamente dalla presa e la scheda di controllo attraverso il dispositivo di aumento della tensione sopra indicato (le prove di zavorra per un carico potente sono, di fatto, prove termiche).

Coloro che desiderano partecipare allo sviluppo di progetti industriali di un nuovo dispositivo di protezione per apparecchiature elettroniche (modelli espositivi) possono contattare l'amministratore per suggerimenti.