Bibliothèque technique gratuite ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Protection automatique des appareils électriques contre les surtensions. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Protection des équipements contre le fonctionnement d'urgence du réseau, alimentations sans interruption Le dispositif proposé déconnecte la charge du réseau si la tension du réseau sort de la plage spécifiée. La machine a été développée comme partie intégrante d'un dispositif de commande de pompe vibrante. Cependant, la charge de l'appareil peut être n'importe quel appareil électrique. Des dispositifs similaires sont décrits dans la littérature [1, 2, 3]. À tous égards, à l’exception du nombre de pièces utilisées, cette machine n’est pas inférieure à celle ci-dessus et, à bien des égards, elle est supérieure. La machine possède les capacités et fonctionnalités suivantes. Réglage séparé des seuils de tension supérieur et inférieur (dans la plage de 170 à 260 V). Isolation galvanique de la partie contrôle du circuit du réseau ; cela permet d'utiliser l'appareil décrit pour surveiller un réseau avec une tension de 380 V et plus. Indication de l'état de l'appareil à l'aide d'une LED à couleur contrôlée. L'appareil éteint la charge après le premier demi-cycle de la tension secteur en dehors de la plage spécifiée. Un délai réglable avant d'allumer l'appareil, et le temps est compté non pas à partir du moment où la charge est éteinte, mais à partir du dernier demi-cycle « rejeté » de la tension secteur (la tension est également contrôlée pendant le délai). La machine a une architecture ouverte, elle peut donc être facilement intégrée à d’autres appareils. Les inconvénients incluent l'utilisation irrationnelle des portes des puces logiques. La machine fonctionne en conjonction avec la pompe Strumok produite par Elektromashina OJSC (Kharkov). Lorsque la tension descend en dessous de 205 V, l'alimentation en eau de la pompe chute fortement, ce qui entraîne un mauvais refroidissement et peut griller. Lorsque la tension dépasse 235 V, les vibrations de la pompe deviennent anormales et le bruit produit environ double. Le schéma du disjoncteur est illustré à la Fig. 1. La partie entrée est séparée galvaniquement du circuit de mesure à l'aide d'un optocoupleur à transistor VE1. La tension secteur est limitée par la résistance R1 et crée des impulsions de courant à travers la LED de l'optocoupleur VE1. Le pont de diodes VD1 permet à chaque moitié de la tension secteur de passer à travers la LED optocoupleur dans le sens direct. Au point A, la tension a la forme illustrée sur la figure 2, a. La résistance R3 limite le courant traversant le transistor optocoupleur à un niveau acceptable. Si la tension du réseau est normale, alors aux entrées des éléments logiques (LE) DD1.1 et DD1.2 il y a des niveaux logiques faibles et, par conséquent, à la sortie DD1.3 il y a un niveau logique. "0". Considérons le fonctionnement d'un canal qui répond à une diminution de la tension du réseau. La rigole est assemblée sur les éléments DA1.1, R6, VD2, R8, C1. Tant que la tension du secteur est suffisamment élevée, la tension au point A dans chaque demi-cycle de la tension du secteur diminue en dessous du niveau de tension réglé sur l'entrée inverseuse DA1.1 à l'aide de la résistance d'ajustement R4. Les deux portes de la puce DA1 sont incluses comme comparateurs de tension. Les condensateurs de correction de fréquence ne peuvent pas être utilisés. Dans chaque demi-cycle, des impulsions de tension négatives apparaissent à la sortie de DA1.1 (voir Fig. 2, b), qui, à travers la chaîne R6, VD2, déchargent le condensateur C1 jusqu'à presque zéro. Ensuite, avant qu'une nouvelle impulsion n'apparaisse dans le prochain demi-cycle de la tension secteur, le condensateur C1 est chargé via la résistance R8. La valeur de R8 est choisie de telle sorte que pendant l'alternance de la tension secteur égale à 10 ms, la tension sur C1 se rapproche du seuil de commutation du déclencheur DD1.1, mais ne le dépasse pas (voir Fig. 2c). La résistance R6 limite le courant de sortie de l'ampli-op. La diode VD2 empêche le condensateur d'être chargé par le courant de sortie de l'ampli-op lorsque sa sortie est log. "1". Ainsi, si la tension du secteur ne descend pas en dessous du niveau spécifié par la résistance R4, alors à l'entrée de l'onduleur DD1.1, la tension correspond au niveau logarithmique. "0", et donc la sortie sera un niveau de journalisation. "1". Si la tension dans le réseau descend en dessous du niveau admissible, alors le signal au point A ne descendra pas en dessous de la tension définie par la résistance R4, une impulsion négative ne sera pas générée à la sortie de l'ampli-op DA1.1, par conséquent , le condensateur C1 se chargera à une tension suffisante pour commuter le déclencheur DD1.1 (Fig. .2, b, c). De plus, cette commutation se produira avant la fin de l'alternance « défectueuse » actuelle de la tension secteur. Le premier demi-cycle «normal» suivant de la tension secteur ramènera ce nœud à son état d'origine, car à travers une résistance d'une résistance de 270 Ohms, le condensateur C1 se décharge presque instantanément par rapport à la fréquence du secteur. Le canal qui répond à la tension du réseau dépassant le niveau fixé par la résistance d'ajustement R5 est assemblé sur les éléments DA1.2, R7, VD3, C2, R9. Tant que la tension dans le réseau ne dépasse pas un niveau donné, le signal au point A ne descend pas en dessous du niveau spécifié par la résistance R5 à l'entrée non inverseuse de l'ampli opérationnel DA1.2 (Fig. 2a). Étant donné que la tension à l’entrée inverseuse DA1.2 est supérieure à celle de l’entrée non inverseuse, la sortie sera log. "0" (Fig. 2, f). Le condensateur C2 est complètement chargé. À l'entrée de l'onduleur DD1.2 - log. "0" et la sortie est le journal "1". Pour ce canal, la tâche était d'obtenir un signal constant, nécessaire au fonctionnement normal de la LED d'indication, pendant une période où la tension du secteur est supérieure à la normale. Dès que la tension secteur dépasse le niveau spécifié, une impulsion positive est générée à la sortie du comparateur DA1.2. Le condensateur C2 sera déchargé à travers la chaîne R7, VD3 (Fig. 2, e, f). Un journal apparaîtra à l'entrée de l'onduleur DD1.2. "1", et sa sortie est un journal. "0", qui correspond à une augmentation de la tension secteur au dessus du seuil. Jusqu'à ce que la prochaine impulsion positive apparaisse à la sortie du comparateur DA1.2, le condensateur C2 sera chargé via la résistance R9. La valeur de la résistance R9 est choisie pour que la tension à l'entrée du déclencheur DD1.2 ne descende pas en dessous du niveau correspondant au log. "1", pendant un temps de 10 ms, soit jusqu'au prochain demi-cycle du réseau (Fig. 2, d). Ainsi, si plusieurs demi-cycles consécutifs de la tension secteur dépassent le niveau spécifié, alors la sortie de DD1.2 aura un niveau logarithmique constant. "0". Lorsque l'appareil est allumé, le condensateur C4 ne se charge pas instantanément. Grâce à cela, une impulsion positive est générée à la sortie de DD6.3, qui met le déclencheur DD4.1 et le compteur DD7 à l'état zéro initial. Un générateur monté sur LE DD6.2, DD6.4 commence à fonctionner immédiatement après la connexion de l'appareil au réseau et fonctionne en continu. Tant que la tension secteur est normale, le déclencheur DD4.1 reste à l'état zéro. Aux deux entrées journal DD5.1 . "0", sa sortie est également un journal. "0". En conséquence, le niveau de log "7" est maintenu à l'entrée R du compteur DD1, et le compteur ne répond pas à la séquence d'impulsions à l'entrée C. Le niveau est de log. « 1 » de la sortie DD1.4 va à la base du transistor VT3 et la tension secteur est fournie à la charge. La logique de fonctionnement de la machine est donnée dans le tableau des états des éléments DD5.1, DD6.1 (voir Tableau 1). Tableau 1
Lorsqu'un des éléments DD1.1, DD1.2 apparaît en sortie, un log. "0", un journal apparaîtra à la sortie DD1.3. "1" (Fig. 2, d), qui réinitialisera le déclencheur DD4.1 à l'état unique. Dans ce cas, le transistor VT3 se fermera. Jusqu'à la fin du demi-cycle en cours de la tension secteur, il y aura toujours du courant dans la charge, mais dans le demi-cycle suivant, le triac VS1 ne s'ouvrira plus. Le déclencheur DD4.1 mémorise l'état de la machine. Le compteur DD7 forme un délai avant la mise sous tension de la charge sur le réseau. Jusqu'à ce que la tension secteur revienne à la normale, les deux entrées du DD5.1 seront log. "1", par conséquent, le compteur DD7 ne comptera toujours pas les impulsions du générateur. Lorsque la tension secteur revient à la normale, un journal apparaîtra à l'entrée S du déclencheur DD4.1. "0". Désormais, les entrées DD5.1 auront différents niveaux logiques et le compteur DD7 commencera à compter les impulsions du générateur (voir tableau). Si à ce moment une surtension se produit à nouveau, cela provoquera une impulsion positive à l'entrée R DD7, ramenant le compteur à zéro. Les éléments C3, R2 règlent la fréquence du générateur à environ 1 Hz. Le délai avant la mise sous tension de la charge peut être ajusté en sélectionnant l'une des sorties du compteur DD7. Si la sortie Q5 est sélectionnée, la temporisation est de 32 s. D'autres sorties diminuent ou augmentent respectivement cette valeur d'un multiple de 2. Après l'arrivée de la 7ème chute de tension négative à l'entrée C de DD32, un niveau logique haut apparaîtra à sa sortie Q5. Grâce à DD3.1, ce niveau ira à l'entrée R du déclencheur DD4.1 et le mettra à zéro. Après cela, le transistor VT3 s'ouvrira et la tension secteur sera fournie à la charge. À l'aide d'une diode électroluminescente à couleur contrôlée, les trois états du disjoncteur sont indiqués. Lorsque la machine est en état de retard avant de s'allumer, la LED est orange, puisque les deux transitions sont allumées. Dans ce cas, un niveau logique haut est présent sur les quatre entrées du LE DD2.1, DD2.2. Lorsque la tension secteur devient inférieure ou supérieure au niveau autorisé, un niveau de journal apparaît respectivement à l'entrée 8 DD2.1 ou 12 DD2.2. "0" et l'un des cristaux cesse de briller. De plus, si la tension est inférieure à la normale, alors la LED rouge s'éteint et nous avons une lueur verte. Si la tension est élevée, HL1 s'allume en rouge. Lorsque la tension secteur est normale et que la charge est connectée au secteur, HL1 ne s'allume pas, puisque les entrées 9 DD2.1, 13 DD2.2 sont de niveau log. "0". L'appareil utilise une LED importée d'un diamètre de 10 mm avec une lentille laiteuse. La grande majorité des LED importées avec un diamètre de lentille de 8 mm ou plus ont un courant constant maximum à travers une jonction de 30 mA. Dans la machine décrite, les courants de transition sont limités à 20 mA par les résistances R11 et R12. Les transistors VT1, VT2 sont des amplificateurs des courants de sortie des LE DD2.1, DD2.2. La commutation de charge dans un réseau 220 V est réalisée par le triac VS1. Pour l'isolation galvanique du réseau, des optocoupleurs à thyristors VE2, VE3 sont utilisés. Lorsque la charge est connectée au réseau, un niveau logique haut apparaît en sortie du LE DD1.4. Le courant de sortie du DD1.4 est limité par la résistance R14 et amplifié par le transistor VT3 à 27 mA. Lorsqu'un courant suffisant circule dans les LED de l'optocoupleur, les photothyristors s'ouvrent au début de chaque demi-cycle de la tension secteur. Au début de chaque demi-cycle, une tension réseau croissante provoque un courant dans la chaîne : broche 8, pont de diodes VD4, photothyristors photocoupleurs VE2, VE3, pont de diodes VD4, R18, jonction de commande du triac VS1. Ce dernier provoque l'ouverture de VS1, par conséquent, le courant continue d'augmenter dans la charge et traverse le triac ouvert VS1. Dans le demi-cycle suivant du réseau, le triac VS1 s'ouvre avec une impulsion de polarité opposée, mais le courant circule toujours à travers les photothyristors dans le sens direct, grâce au pont de diodes VD4. Les résistances R16, R17 égalisent les tensions sur les photothyristors fermés. Cela doit être fait car les courants de fuite des différents optocoupleurs peuvent différer plusieurs fois. Lorsque la charge est déconnectée du réseau, la tension est redistribuée sur des photothyristors fermés de sorte que sur l'un il y ait une tension de 250 V, et sur l'autre 89 V (avec une tension réseau effective de 240 V, la valeur d'amplitude est de 240x2 = 339 V), tandis que pour ce type d'optocoupleur, la tension directe de sortie maximale à l'état désactivé est de 200 V. De ce fait, il est également nécessaire d'utiliser deux optocoupleurs. La valeur des résistances R16, R17 doit être choisie de manière à ce que le courant traversant les résistances soit environ 10 fois supérieur au courant traversant les photothyristors fermés (le courant de fuite de l'AOU103V est de 0,1 mA). La résistance R18 limite le courant traversant VE2, VE3 et l'électrode de commande du triac. Ceci est nécessaire car le triac VS1 ne s'ouvre qu'à une certaine tension entre l'anode et la cathode, à laquelle le courant traversant les optocoupleurs VE2, VE3 et la jonction de commande VS1 peut dépasser la limite admissible. La résistance R19 assure une connexion galvanique entre l'électrode de commande et la cathode du triac, ce qui augmente la stabilité du triac lorsqu'il est fermé (notamment à des températures élevées). Lors de l'utilisation du triac TS106-10, la puissance de charge ne doit pas dépasser 2,2 kW. Une autre version d'un interrupteur de charge à isolation galvanique dans un réseau 220 V peut être réalisée sur la base du module optothyristor VS2 (voir Fig. 1 dans RE10). Lorsque le courant circule à travers les LED du module, chaque demi-cycle de la tension secteur traverse la charge et le photothyristor connecté dans le sens direct. En termes de rapport qualité/prix, les deux options de changement d'unité sont identiques, mais si l'on prend en compte le temps de fabrication, la deuxième option l'emporte considérablement. Les modules MTOTO80 sont produits pour des courants de 60 A et plus, les puissances commutées peuvent donc être très élevées. Dimensions des modules 92x20x30 mm. Pour une charge allant jusqu'à 1 kW sans radiateur, le module ne surchauffe que de 5°C par rapport à la température ambiante. Récemment, le contrôle par impulsions d'un triac est utilisé pour commuter la charge. Cela réduit la consommation électrique de l'appareil. De telles solutions techniques compliquent indûment le circuit, puisque les économies d'énergie sont inférieures à 0,5 % à une charge de 100 W (le pire triac consomme moins de 0,5 W dans le circuit de commande). À mesure que la charge augmente, les économies d'énergie diminuent encore plus. Avant d'utiliser la machine décrite, ainsi que des appareils similaires de [1-3], je vous recommande de lire l'article dans [4]. Le disjoncteur décrit peut être utilisé pour surveiller un réseau avec une tension de 380 V et plus. Pour ce faire, sélectionnez le module MTOTO80 pour la tension et le courant requis et sélectionnez la résistance de la résistance R1. Pour alimenter le disjoncteur, une source de tension stabilisée de 9 V avec un courant allant jusqu'à 100 mA est nécessaire. Vous pouvez utiliser une source basée sur le stabilisateur à microcircuit KR142EN8A(G) dans sa connexion standard [5]. L'alimentation est fournie aux plots 10, 11 sur la carte de circuit imprimé. Détails. La machine décrite utilise des résistances fixes à usage général telles que MLT, S2-23, S2-33. Résistances ajustables R4, R5 de type SP5-14, SP5-22. Condensateurs C1, C2 type K73-17 pour une tension de 63 V ou plus, C3, C4 type K10-17v ou autre céramique de taille adaptée. Les microcircuits peuvent être utilisés des séries K176, K561, KR1561. Transistor KT315 avec indices de lettres B, G, E. Optocoupleur AOT128 avec n'importe quel indice de lettres. Diodes VD2, VD3 types KD522, KD521 avec n'importe quelle lettre d'index. Conception de l'appareil. L'appareil est assemblé sur un circuit imprimé en fibre de verre double face. Les figures 3 à 5 montrent respectivement la disposition des éléments sur la carte de circuit imprimé et les conducteurs sur les côtés supérieur et inférieur de la carte de circuit imprimé. La taille de la planche est de 85x85 mm, il y a 4 trous d'un diamètre de 2,8 mm pour le montage de la planche. Les éléments de puissance VS1 ou VS2 sont installés à l'extérieur de la carte. Ils sont connectés au circuit via les plots 1, 8, 9 (VS1) ou 6, 7 (VS2). Dans la fabrication d'une carte de circuit imprimé, de la fibre de verre unilatérale peut être utilisée, tandis que les connexions de la couche supérieure de la carte sont remplacées par un fil de montage flexible, par exemple MGTF. Lors du développement du circuit imprimé, le nombre de conducteurs sur la couche supérieure a été minimisé. Entre les éléments fonctionnant sous tension secteur et les éléments basse tension du circuit imprimé, il existe un espace de sécurité pouvant supporter des tensions allant jusqu'à 500 V. Installation. Pour configurer le disjoncteur, vous avez besoin d'un autotransformateur de laboratoire (LATR) et d'un voltmètre AC. Avant le réglage, le curseur de la résistance variable R4 est placé en position haute selon le schéma, et le curseur de la résistance R5 en bas. La machine ainsi que la charge sont connectées à la sortie du LATR. Il n'est pas nécessaire d'utiliser un appareil puissant comme charge - il peut s'agir d'une lampe de 100 W. A la sortie du LATR, une tension correspondant à la limite supérieure de tension est fixée. Ensuite, en tournant le curseur de la résistance R5, ils s'assurent que la charge est éteinte. Après cela, en modifiant la « tension secteur » avec LATR, vérifiez l'exactitude du réglage. La tension limite inférieure est ajustée de la même manière. Littérature
Auteur : A. A. Rudenko Voir d'autres articles section Protection des équipements contre le fonctionnement d'urgence du réseau, alimentations sans interruption. Lire et écrire utile commentaires sur cet article. Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique : Cuir artificiel pour émulation tactile
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