Protection des équipements radioélectroniques contre l'augmentation de la tension secteur. Encyclopédie de la radioélectronique 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

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Une augmentation de la tension du réseau à notre époque (ainsi qu'une diminution) est un phénomène courant. Le réseau regorge littéralement de divers bruits impulsifs et les « pointes » de tension secteur dépassent 300 V ou plus. Dans les zones rurales, la situation est encore pire.

Les situations d'urgence conduisent au fait qu'au lieu du 220 V requis, le consommateur peut disposer de 350 V ou plus ! La tension secteur comprise entre 180 et 260 V est la règle plutôt que l'exception.

Les plus sensibles dans cette situation sont les appareils radio-électroniques (RES). Il est donc nécessaire de protéger le RES contre d’éventuelles augmentations de tension secteur.

L'une des structures assemblées est exploitée avec succès depuis plusieurs années avec le 3USCT TV. Son circuit est extrêmement simple (Fig. 1), mais assez efficace pour protéger le téléviseur des surtensions pulsées de la tension secteur et des augmentations soudaines de la tension secteur pendant une longue période.

La puissance consommée par le téléviseur est d'environ 70 W, la plage de fonctionnement normal du téléviseur (module d'alimentation MP3) avec une certaine marge est de 180...240 V (175...245). Lorsque la tension dépasse 250 V, il existe un réel risque de panne du MP TV. Le premier candidat à la panne peut être le condensateur électrolytique du filtre redresseur MP (C16, C19).

Tant que la tension secteur ne dépasse pas 250 V, le circuit n'a quasiment aucun effet sur le fonctionnement du téléviseur, à l'exception de la chute de tension aux bornes de la résistance bobinée R1 (environ 12,7 V avec une consommation électrique de 70 W et une tension secteur de 220 V). La puissance dissipée dans ce mode sur la résistance ne dépasse pas 4 W. Un limiteur de tension secteur bidirectionnel est monté sur les diodes Zener VD1 et VD2. Dès que la tension secteur dépasse 250 V, que les diodes Zener VD1 et VD2 s'ouvrent et que le fusible FU1 saute, le téléviseur (son MP) sera mis hors tension.

De plus, le circuit de la figure 1 supprime efficacement diverses surtensions pulsées de la tension secteur, les limitant à un niveau sûr.

L'influence de la résistance R1 sur les circuits démagnétisants du téléviseur est faible et sa présence dans le circuit n'affecte pas négativement la pureté de la couleur. Dans ce cas, le MP s'allume plus doucement, car des surtensions se produisent en raison de la présence de condensateurs électrolytiques dans le filtre redresseur MP. La limitation du courant par une résistance standard (3,3...4,7 Ohms) se produit au niveau de courants très élevés, ce qui réduit la durée de vie des diodes et condensateurs MP.

Construction et détails. En tant que puissante résistance bobinée R1, j'ai utilisé un morceau de fil à haute résistance provenant de la spirale d'une cuisinière électrique. Plus tard, j'ai fabriqué plusieurs autres résistances similaires en connectant en parallèle des résistances MLT-2 avec une résistance de 390...680 Ohms.

La situation des diodes Zener est beaucoup plus compliquée. Ils doivent avoir une tension de stabilisation élevée et (ce qui est très important) une surcharge de courant de stabilisation importante admissible pendant toute la durée du fusible FU1 grillé. Comme il n'était pas possible d'acheter quoi que ce soit d'approprié à un prix raisonnable, j'ai décidé d'utiliser une « batterie » de diodes Zener domestiques connectées en série du type D1A comme diodes Zener VD2 et VD815 (tension de stabilisation 5...6,2 V, nominale courant de stabilisation 1 A, la surcharge de courant pendant 1 s est égale à 2,8 A). Le dernier des paramètres donnés convient tout à fait au circuit de la figure 1, car le fusible grille beaucoup plus rapidement que 1 s. Au départ, j'ai installé 1 pièces chacune en VD2 et VD50. D815A. Dans ce cas, la tension d'écrêtage (pour chaque alternance) est :

Ulim \uXNUMXd NUst + NUpr,

où N est le nombre de diodes Zener connectées en série à une branche du limiteur double face ; Upr - chute de tension aux bornes de la diode Zener dans la connexion de la diode (pour le D815A inférieure à 1,5 V) ; Ust - tension de stabilisation (pour D815A inférieure à 6,2 V).

Afin de ne pas perdre de temps à sélectionner des échantillons avec un Ust maximum, j'ai mesuré la tension de stabilisation de la batterie à diode Zener déjà connectée. Si cela s'avérait insuffisant, il ajoutait alors plusieurs diodes Zener et, à l'inverse, si nécessaire, il retirait celles en trop du circuit. Cela ne prend pas beaucoup de temps si vous utilisez un LATR et un transformateur supplémentaire pour pouvoir recevoir une tension secteur de 250 V et plus [1].

Lors de l'installation, le fusible est temporairement remplacé par une lampe à incandescence de 100 W. Lorsque la tension dépasse 250 V, les diodes Zener s'ouvrent et limitent la tension, l'excédent est éteint par la lampe à incandescence (la résistance R1 est court-circuitée à ce moment). Un ampèremètre est connecté en série avec la lampe, permettant ainsi de surveiller les performances du circuit. La résistance du filament d'une ampoule à froid est d'environ 40 ohms, de sorte que les diodes Zener sont protégées des courants de « choc » et des situations d'urgence lors de la configuration du circuit.

Si la tension secteur est constamment trop élevée ou monte souvent jusqu'à 240 V ou plus, vous pouvez alors protéger le téléviseur en connectant une ou deux résistances à la coupure des fils réseau du téléviseur (Fig. 2).

Pour éviter que les résistances n'affectent le circuit de démagnétisation, elles peuvent être allumées directement devant le MP TV, en contournant les éléments du circuit de démagnétisation (ST 15-2-220 V ; L1, R3-MP-3-3).

Les valeurs des résistances sont calculées à l'aide de la formule R = Udrop/Ipot pour une résistance (R = R1 + R2), où Udrop est la partie de la tension secteur qui doit être « éteinte » ; Ipotr est le courant consommé par le téléviseur depuis le réseau. L'inconvénient de cette méthode est que la plage de tension de fonctionnement du MP est déplacée vers le haut, c'est-à-dire au lieu de 170-240 V, elle deviendra 190-260 V, et les interférences et surtensions haute tension ne sont pas supprimées. Avantage : simplicité et inclusion douce des MP dans le réseau.

Malgré le grand nombre de diodes Zener, le circuit de la figure 1 peut être assemblé très rapidement. Les dissipateurs thermiques pour les diodes Zener n'étaient pas nécessaires : ils n'avaient même pas le temps de se réchauffer avant que le fusible ne saute. La puissance dissipée admissible pour une telle « batterie » de diodes Zener est de 800 W !

Pour réduire le nombre de diodes Zener utilisées, le dispositif de protection est assemblé selon le schéma de la Fig. 3. Dans celui-ci, le nombre de diodes Zener est réduit de près de moitié ou plus, car les diodes Zener sont incluses à la sortie du redresseur à diode en pont et une certaine tension chute également sur ces diodes. Comme diodes VD1...VD4, vous pouvez utiliser n'importe quelle diode puissante avec Uarb = 400 V et un courant admissible supérieur à 5 A. Avec une faible consommation d'énergie, une lampe à incandescence peut être utilisée à la place d'un fusible et d'une résistance R1.

Pour surveiller visuellement le fonctionnement du limiteur de réseau, une LED AL307 est connectée en parallèle à l'une des diodes Zener via une résistance d'extinction de 1 kOhm.

Malgré la simplicité de leur circuit, ces dispositifs de protection sont très efficaces et fiables, ne sont pas sensibles aux « fausses » alarmes et ne provoquent pas eux-mêmes d’interférences sur le réseau.

Pour protéger les circuits des appareils électroniques des surcharges, des dispositifs appelés suppresseurs de tension transitoire sont produits à l'étranger (pour un article à leur sujet, voir « Radioamator » 2/99 p. 31). À l'heure actuelle, des analogues russes sont également apparus, appelés diodes Zener limitantes. Ils ont une puissance dissipée allant jusqu'à 10 kW, ce qui est suffisant pour faire sauter un fusible. Il existe également une classe d'appareils tels que les superviseurs ou les détecteurs de surtension ou de sous-tension. Par exemple, le microcircuit KR1171SP16 a une tension de fonctionnement de 16 V. À cette tension, l'interrupteur de sortie du microcircuit s'ouvre, à travers lequel vous pouvez activer un relais autobloquant. Vous pouvez l'allumer à l'entrée via un diviseur de tension. Puisqu’il est encore difficile pour un radioamateur d’obtenir de tels éléments, vous pouvez également utiliser les appareils décrits dans l’article.

Littérature

1. Zyzyuk A.G. À propos des transformateurs // Radioamator. -1998. -#2. -p.38.
2. Volgov V.A. Pièces et composants d'équipements radioélectroniques (conception et calcul). -M. : Énergie. 1977.

Auteur : AG Zyzyuk

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