Dispositif d'arrêt de la charge de protection. Schéma, description

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Dispositif d'arrêt de la charge de protection. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Le dispositif de protection de déconnexion de charge est conçu pour surveiller la tension dans un réseau électrique monophasé et déconnecter la charge lorsque la tension descend en dessous de la tension nominale, la tension augmente au-dessus de la tension nominale ou des surtensions dans le réseau avec une amplitude au-delà de la limites normales.

Le dispositif de déconnexion de charge résiduelle (UZON) se compose de deux niveaux de protection. Le premier niveau de protection garantit que la charge est connectée au réseau électrique si sa tension se situe dans des limites spécifiées (par exemple ±10 %). Si la tension du secteur se situe en dehors des limites inférieures ou supérieures, la charge est déconnectée du secteur. La mise sous tension ultérieure (lorsque la tension secteur est normalisée) s'effectue avec une temporisation qui peut être rapidement réglée.

Un délai d'enclenchement peut être nécessaire en cas de pics ou de creux fréquents (par exemple, le vent court-circuitant les fils électriques) de la tension secteur.

Le deuxième étage de protection sert à déconnecter à la fois la charge et le premier étage en cas de diminution ou d'excès significatif (1,5 à 2 fois ou plus) de la tension nominale du secteur. Le deuxième étage connecte le premier étage à la tension du secteur lorsque celle-ci atteint une valeur sûre pour le fonctionnement du premier étage. Le deuxième étage est alimenté par une cellule galvanique.

La base de l'UZON est un circuit intégré spécialisé (voir figure) ; les blocs qui y sont inclus sont limités par une ligne pointillée. Tous les UZON peuvent être montés sous la forme d'un adaptateur ou intégrés dans une prise d'alimentation.

(cliquez pour agrandir)

Le premier niveau de protection contient les blocs suivants :

alimentation secondaire I, alimentant les blocs UZON ;
comparateur de seuil supérieur IV;
comparateur de seuil inférieur V;
logique de contrôle (DD4-DD9);
convertisseur de tension continue élévateur VI ;
exemple de source de tension VII ;
le temporisateur VIII, fournissant la temporisation nécessaire ;
clé optothyristor (VD10), qui assure la connexion de la charge.

Le deuxième étage de protection contient : le comparateur de seuil supérieur II ; comparateur à seuil inférieur III ; circuit logique de commande (DD1-DD3) ; indicateur de tension HL1 ; relais K1, reliant la tension secteur au premier étage.

Le premier niveau de protection allume la charge si la tension d'alimentation est dans les limites requises (par exemple ±10 %). Les seuils inférieur et supérieur peuvent être fixés de manière rigide (on suppose que la base du dispositif est un circuit intégré) ou ajustés dans certaines limites (dans ce cas, des broches supplémentaires doivent être prévues pour connecter les résistances d'ajustement, cela n'est pas représenté dans le chiffre). Les comparateurs de limites supérieure et inférieure IV et V (et II et III) sont des déclencheurs de Schmitt inverseurs basés sur des amplificateurs opérationnels de micropuissance à alimentation unique. Si la tension d'entrée (Uin) dépasse la tension de référence (Uop), la tension de sortie du comparateur est proche du potentiel de terre. La tension d'entrée (Uin) des comparateurs est la tension prélevée sur le capteur de courant T1, qui est redressée par le pont de diodes VD4 et filtrée à l'aide du condensateur C2.

Si la tension du secteur est inférieure au seuil inférieur ou supérieure au seuil supérieur, le comparateur du seuil supérieur IV (si supérieur) ou du seuil inférieur V (si inférieur) se déclenche. Dans tous ces cas, la sortie de l'élément DD5 (2I-NOT) passe du journal "0" au journal "1". Nous supposons que le circuit logique de contrôle est réalisé sur des éléments CMOS (pour réduire la consommation électrique), donc la tension de sortie des comparateurs, correspondant au niveau log "1", doit être au moins 2/3 de la tension litanie Upit1.

Grâce aux inverseurs DD6 et DD7, une chute de tension positive mettra la bascule D DD9 à l'état unique. Le journal "0" à la sortie inverse du déclencheur DD9 fermera le transistor MOS VT2, qui contrôle le commutateur optothyristor VD10, et la charge sera déconnectée du réseau. Dans le même temps, le journal "1" à la sortie directe du déclencheur permettra le fonctionnement du temporisateur VIII, et celui-ci commencera à compter l'intervalle de temps dont la durée est déterminée par la constante de temps t=R6C5 ; il peut être ajusté avec la résistance variable R6. Comme minuterie, vous pouvez utiliser, par exemple, un générateur d'impulsions rectangulaires avec un compteur binaire (il est nécessaire de prévoir un circuit de réinitialisation de la minuterie à la mise sous tension). Après la fin du comptage de l'intervalle de temps, une impulsion log "1" (Um) apparaîtra à la sortie de la minuterie. Si pendant le compte à rebours la tension dans le réseau s'est normalisée, cette impulsion traversera l'élément DD1 (à la deuxième entrée duquel, lorsque la tension du réseau sera normalisée, il y aura un journal "8") et réinitialisera le déclencheur DD1 sur l'état zéro. Le transistor VT9 s'ouvrira, le commutateur optothyristor VD2 connectera la charge au réseau, le niveau journal "10" établi à la sortie directe du déclencheur interdira le fonctionnement de la minuterie VIII.

Si la tension dans le réseau ne s'est pas normalisée, l'entrée supérieure de l'élément DD8 aura un journal "0", et l'impulsion de mise à zéro ne passera pas à l'entrée du déclencheur DD10, mais elle passera à l'entrée de réinitialisation (pas indiqué sur le schéma) du temporisateur, et ce dernier commencera à compter un nouvel intervalle de temps. Cela continuera jusqu'à ce que la tension du réseau revienne à la normale. La chaîne R5C4 met le déclencheur DD9 à son état zéro initial lorsque la source d'alimentation secondaire I. La chaîne R4C3 ne permet pas d'impulsions trop courtes (dont l'énergie ne présente pas de danger pour la charge) à l'entrée de déclenchement provoquée par des perturbations ou des surtensions dans le réseau d'alimentation. En modifiant la capacité du condensateur externe C3, vous pouvez modifier la sensibilité de l'appareil.

Si la tension du secteur augmente ou diminue de manière significative, cela constitue un danger non seulement pour la charge, mais également pour la source d'alimentation secondaire I (ainsi que pour l'ensemble du premier étage de protection). Un deuxième étage de protection est prévu pour protéger la charge et le premier étage. La base du deuxième niveau de protection est un indicateur à décharge de gaz (ou LED intégrée avec éléments auxiliaires intégrés), dans lequel la longueur de la zone lumineuse est directement proportionnelle à la tension appliquée. Avec une augmentation significative de la tension secteur, la colonne lumineuse atteint l'ouverture de la photodiode VD2, le comparateur limite supérieure est remis à log "0", le log "2" apparaît à la sortie de l'élément DD2 (1I-NOT), et log "3" apparaît à la sortie de l'onduleur DD0. . MOSFET VT1 se ferme, les contacts du relais K1 s'ouvrent, déconnectant la tension secteur du premier étage.

Le deuxième étage de protection est alimenté par un convertisseur élévateur de tension VI. Son entrée est alimentée soit par la tension du stabilisateur paramétrique R3VD6, soit par l'élément galvanique G1. L'isolement est réalisé par les diodes VD5 et VD7. Lorsque la tension du secteur chute de manière significative, le comparateur de limite inférieure est réglé sur log "1", le log "1" apparaît à la sortie de l'onduleur DD0, le log "2" apparaît à la sortie de l'élément DD1 et le log "3" apparaît à la sortie de l'onduleur DD0. Le relais K1 déconnecte la tension secteur du premier étage. Ainsi, la source d'alimentation secondaire I fonctionne en mode léger, ses exigences sont réduites et, avec le niveau de technologie actuel, elle peut être de petite taille. En déplaçant les photodiodes VD2 et VD3 le long du corps de l'indicateur, vous pouvez modifier les seuils de réponse des comparateurs de limite supérieure et inférieure. La chaîne R2C1 ne permet pas le passage d'impulsions courtes vers la sortie de l'élément DD3.

Le dispositif décrit peut être utilisé pour protéger des charges sensibles à la tension d'alimentation : réfrigérateurs, aspirateurs, téléviseurs, etc.

Auteur : V. I. Vasilenko

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