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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전력 소비자 보호 장치. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 네트워크의 비상 작동, 무정전 전원 공급 장치로부터 장비 보호 공급 전압의 허용할 수 없는 편차로부터 전원 공급 장치를 보호하는 문제는 여전히 관련이 있습니다. [1]에 설명된 장치는 간단하지만 네트워크의 비상 상황이 사라진 후 공급 전압을 제공하지 않습니다. [2]에 설명된 장치에는 이러한 단점이 없지만 트라이악을 제어하기 위해 포함된 릴레이에는 장치에 전원을 공급하기 위해 변압기가 필요합니다. 이로 인해 여러 사본으로 디자인을 반복하기가 어렵고, 트라이악을 제어하는 적용된 방법은 주전원 주파수에서 배경 잡음이 나타날 수 있으므로 사운드 재생 장비와 같은 연결을 허용하지 않습니다. 나는 전자기 릴레이와 권선 장치 없이 만들어진 장치를 제공합니다. 공급 전압이 220-240V를 초과하고 전압이 설정된 160-220V 아래로 감소할 때 네트워크에서 부하의 연결을 끊습니다. 이 장치는 상당히 강력한 소비자(TV, 냉장고, 전동 공구 등)를 보호하기 위해 개발되었습니다. ), 최대 2kW의 전력을 제공합니다. 장치 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다.
이 장치는 정류기 VD1, VD2 및 안정기 VD1, VD1의 냉각 회로 C2, C4, R5을 통해 전원이 공급됩니다. 제어 회로의 전원 회로와 트라이악 VS1의 제어 전극(CE)은 다이오드 VD6으로 분리되어 제어 회로에 대한 후자가 미치는 영향을 줄입니다. 장치는 냉각 회로를 통해 전원을 공급받기 때문에 네트워크에 연결될 때 커패시터 C3의 전압은 예를 들어 변압기 입력이 있는 전원보다 훨씬 느리게 증가합니다. 이러한 상황으로 인해 DD2 마이크로 회로에는 상태 고정이 있는 사이리스터 스위칭 모드가 나타납니다 [3, pp. 243, 244]. 이 효과를 제거하기 위해 DD2 마이크로 회로는 전류 제한 저항 R17을 통해 전원을 공급받습니다. 요소 DD1.1, DD1.2 및 DD1.3, DD1.4에는 슈미트 트리거(TS)가 포함되어 있고 요소 DD2.3, DD2.4에는 펄스 발생기가 포함되어 있으며 요소 DD2.1, DD2.2에는 단일 진동기가 포함되어 있습니다. 켜질 때까지 지연을 설정합니다. 트랜지스터 VT1 및 VT2는 입력 증폭기입니다. VT1 및 TS DD1.1, DD1.2의 캐스케이드는 최소 전압 제한을 모니터링하기 위한 채널을 형성하고, VT2 및 TS DD1.3, DD1.4, VT3은 최대 전압 제한을 모니터링하기 위한 채널을 형성합니다. 다이오드 VD3 및 저항 R2-R5를 통해 주전원 전압의 음의 반주기가 전압 제어 채널의 입력에 공급됩니다. VT1 및 VT2의 캐스케이드에 의해 증폭됩니다. VT1의 캐스케이드에서 증폭된 전압은 커패시터 C6에 의해 평활화됩니다. 값이 하한과 상한 사이에 있는 정상 주전원 전압에서 VT1 콜렉터의 전압은 TS DD1.1, DD1.2의 작동 임계값보다 높으므로 핀 3에 높은 레벨이 있습니다. DD1.2의 것이며 모노바이브레이터의 작동에 영향을 미치지 않습니다. 핀 8,9 DD2.1과 핀 11 DD2.2에는 높은 레벨이 있습니다. DD1 핀 2의 논리 레벨 "2.3"은 발전기 DD2.3, DD2.4의 작동을 허용합니다. 발생기는 10kHz 주파수의 짧은 펄스를 생성하며, 이는 VT4의 증폭기를 통해 트라이악 VS1의 UE로 공급됩니다. 이 경우 전류는 트라이액을 통해 부하로 흐릅니다. 트라이악을 제어하기 위해 외부 발전기를 사용함으로써 후자가 열릴 때 발생하는 간섭 수준을 줄일 수 있었습니다. 주전원 전압의 크기에 따라 VT2 컬렉터에 양의 반파가 존재하거나 존재하지 않습니다. 진폭이 TC DD1.3, DD1.4를 트리거하기에 충분하지 않은 경우 DD4의 핀 1.4에서 로그 레벨 "0"이 되고 트랜지스터 VT3이 닫히고 단일 작동에 영향을 미치지 않습니다. 발사. 주전원 전압이 설정된 임계값을 초과하면 VT2 컬렉터의 펄스 레벨이 TS DD1.3, DD1.4의 트리거 임계값에 도달합니다. VT3을 통해 모노바이브레이터에 작용하는 반파로부터 양의 임펄스가 형성됩니다. 각 펄스는 원샷 장치를 다시 시작합니다. 원샷 DD2.1, DD2.2가 커패시터 C10의 커패시턴스에 따라 달라지는 켜기 지연을 해결하는 동안 DD11의 핀 2.2에 로그 "0"이 표시되어 작동을 금지합니다. 생성기에서 펄스가 VS1 UE에 도착하지 않고 부하가 네트워크에서 연결이 끊어집니다. 네트워크의 전압이 최대 한계 주위에서 변동하면 VT2 컬렉터의 펄스 진폭이 불안정할 수 있으므로 TS DD1.3, DD1.4의 출력에서 펄스 주파수도 불안정합니다. 펄스가 가능합니다. 이 경우, 원샷으로 설정한 턴온 지연 시간 동안 단 한 번의 펄스라도 나타나도 원샷을 다시 시작하고 다시 지연이 형성되므로 부하가 네트워크와 단절된 상태로 유지됩니다. 네트워크 전압이 최소 제한 아래로 감소하면 콜렉터 VT1의 전압 레벨은 TS DD1.1, DD1.2의 응답 임계값 아래로 낮아지고 DD3의 핀 1.2에 로그 레벨 "0"이 나타납니다. 일회성 트리거가 발생하면 발전기 작동이 중지되고 부하가 네트워크에서 연결이 끊어집니다. 단안정은 펄스의 영향을 받지 않고 일정한 레벨(로그 "0")의 영향을 받기 때문에 네트워크 전압이 최소 한계 임계값을 초과한 후에 지연 시간의 형성이 시작됩니다. 그런 다음 TS DD1.2, DD1.3은 로그 "1"상태로 전환되고 켜기 지연 시간의 형성이 시작된 후 부하가 네트워크에 연결됩니다. 커패시터 C6은 전압 감소에 대한 장치의 응답 속도를 다소 감소시키지만 부하 전압을 줄이는 것이 증가하는 것보다 덜 위험합니다. 장치가 네트워크에 연결되면 One-Shot 장치에서 설정한 지연으로 부하가 연결됩니다. 원샷 장치의 초기 시작은 두 제어 채널 모두에서 제공됩니다. 최소값에 가깝지만 이를 초과하는 전압에서 단일 진동기의 시작은 커패시터 C6 및 C8에 의해 보장됩니다. 이 경우 DD3의 핀 1.2에는 처음에 로그 수준이 "0"이고 원샷으로 일시 중지 계산이 지연됩니다. C6 및 C8의 전압이 TS DD1.1, DD1.2의 응답 임계값에 도달하면 후자는 로그 "1" 상태로 전환되고 원샷 장치에 의한 턴온 지연 시간 형성이 시작됩니다. 더 높은 전압에서는 VT6가 이미 포화 모드에서 작동하고 있으므로 커패시터 C2이 빠르게 충전되므로 커패시터 C8은 공급 전압 상승이 끝날 때까지(C1.1에서) TC DD1.2, DD3를 6 상태로 유지하는 데 사용됩니다. . 네트워크 전압이 최소값에 가까워지면 커패시터 CXNUMX의 방전 속도가 느려지므로 부하를 네트워크에 연결하는 시간이 약간 늘어납니다. 네트워크 전압이 더 높으면 펄스가 이미 VT2 컬렉터에 나타납니다. 장치의 공급 전압(C3)이 아직 공칭 값에 도달하지 않은 순간 TS의 스위칭 임계값은 정상 상태보다 낮으므로 TS 펄스 DD2 및 DD1.3는 다음과 같이 형성됩니다. VT1.4 컬렉터의 펄스 및 원샷 장치는 TS DD1.1, DD1.2와 병렬로 시작됩니다. 공급 전압이 증가하면 장치가 네트워크에 연결된 후 단일 진동기가 작동을 시작하기 전에도 발전기 DD2.3, DD2.4는 여러 펄스를 생성할 수 있으며 진폭은 정상 상태보다 낮지만 충분합니다. VT4 펄스 증폭기 작동 및 트라이악 제어용. 켜질 때 이러한 펄스의 영향을 제거하기 위해 제너 다이오드 VD4를 사용하여 VT9에서 캐스케이드를 켜는 임계 값이 증가합니다. 이러한 솔루션을 사용하면 설정된 네트워크 전압 한계의 최소값에서 최대값 범위 내에서 켜기 지연 시간이 만료되기 전에 네트워크를 켤 때 부하에 단기적으로 나타나는 전압도 제거할 수 있습니다. 두 제어 채널의 히스테리시스는 2-3V입니다. 160-170V 전압의 최소 제한 채널에서 히스테리시스는 4-5V로 증가합니다. 최소 제한 채널은 주로 전기 모터가 포함된 설치에 필요합니다. 전자 장치에는 문제 없는 작동을 위해 필요한 경우 주전원 전압이 설정된 전압 아래로 떨어질 때 장치 또는 그 일부를 끄는 구성 요소가 포함되어 있기 때문입니다. 텔레비전용 전원 모듈. 전기 모터가 포함된 설치에서는 LATR을 사용하여 엔진의 안정적인 시동이 계속 보장되고 샤프트의 최대 부하에서 멈추지 않는 최소 전압 제한을 결정해야 합니다. 이것이 가능하지 않은 경우 최소 전압 제한은 설치 데이터 시트에서 설정됩니다. 지정된 채널은 다른 장치와 함께 사용할 수 있습니다. 최소 전압에서 종료가 필요하지 않은 경우 R2, R4, R7, R8, R11, C6, VT1 요소를 설치할 수 없으며 다이어그램 왼쪽의 단자 R13을 이미 터 연결 지점 VT1에 연결할 수 있습니다. 트라이악은 고주파 펄스에 의해 제어되므로 전기 드릴 등과 같은 정류자 모터가 있는 장치를 장치에 연결할 수 있습니다. 장치 전원 회로의 매개 변수는 장치 입력에 최대 380V의 전압을 공급할 수 있도록 설계되었으므로 제너 다이오드 VD4, VD5를 하나로 교체하는 것은 바람직하지 않으며 금속 케이스에 있어야합니다. 커패시터 C1, C2, C11의 작동 전압은 630V 이상입니다. DD1 마이크로 회로는 K561 LA7로 교체할 수 있습니다. 커패시터 C8, C10 유형 K53 또는 유사. 제너 다이오드 VD9는 안정화 전압이 6,8-8,2V일 수 있습니다. Triac VS1은 전압 등급이 6 이상입니다. 저항 R14의 저항은 510kOhm - 1MOhm 이내여야 합니다. 이 경우 최대 제한 채널을 켜거나 끄는 임계값에 눈에 띄는 영향이 없습니다. 저항 R6, R7 유형 SP-5. VT4 캐스케이드는 UE와 핀 1 사이의 저항이 40옴을 초과하는 트라이액을 제어합니다. 저항이 더 낮은(즉, 제어 전류가 더 높음) 트라이액을 사용하는 경우 저항 R24의 저항을 150-160Ω으로 줄여야 합니다. 1-UE 출력 저항이 40옴 이상인 다른 트라이액을 사용하는 것도 가능합니다. 그러나 저항이 40Ω에 가까운 트라이액을 사용하는 경우 장치가 작동할 주변 온도도 고려해야 합니다. 온도가 감소하면 제어 전류가 증가하고 트라이액이 나중에 열릴 수 있기 때문입니다( 반주기의 시작), 다른 전압 반파의 경우 이 프로세스는 동일하지 않습니다. 트라이악은 면적이 있는 라디에이터에 설치됩니다. S=0,12Rn cm2, 여기서 Рн은 부하 전력, W입니다. 이는 주변 온도 69~20°C에서 라디에이터 온도 25°C를 보장합니다. 인쇄 회로 기판 레이아웃의 변형이 그림 2에 표시되어 있으며 요소의 위치는 그림 3에 표시되어 있습니다.
장치 설정은 부하를 끄는 데 필요한 임계값과 켜는 데 필요한 지연 시간을 설정하는 것으로 요약됩니다. 저항 R6의 초기 상태는 최소 저항이고 R7은 최대 저항입니다. 설정하는 동안 커패시터 C10의 커패시턴스는 10-22μF 범위에서 선택되고 부하 대신 백열등이 켜집니다. 설정 시 장치가 네트워크에 전기적으로 연결되어 있다는 점을 고려해야 합니다. 최소 제한 채널에서 종료 임계값을 선택하려면 LATR을 사용하여 장치 출력에서 최소 전압(사용된 부하에 대한)을 설정하고 R7을 조정하여 네트워크에서 부하를 분리해야 합니다. 커패시터 C7 및 C6의 존재로 인해 R8을 빠르게 회전하면 과대평가된 응답 임계값을 얻을 수 있으므로 R7을 천천히 회전해야 합니다. 최대 제한 채널을 조정할 때 필요한 최대 입력 전압이 설정되고 R6을 조정하면 부하가 꺼집니다. 그런 다음 입력 전압이 변할 때 장치의 작동을 확인합니다. 필요한 경우 채널의 종료 임계값을 조정합니다. 저항 R6 및 R7의 저항이 증가하면 더 낮은 입력 전압에서 부하가 차단됩니다. 커패시턴스 C10을 변경하면 필요한 켜기 지연 시간이 선택됩니다. 대략적인 지연 시간(초) t=R18С10, 여기서 R18은 저항(옴 단위)입니다. C10 - 용량(F). R18=270kOhm, C10=220μF에서 지연 시간은 약 1분입니다. 정류자 모터를 부하로 사용하는 경우 모터에서 발생하는 간섭 조건에서 장치의 안정성을 확인하십시오. 간섭으로 인한 연결 끊김이 발생하는 경우(정상 네트워크 전압에서) C7을 200-1000pF(경험적으로 결정됨)까지 늘려야 합니다. 커패시터 C7의 커패시턴스를 과도하게 늘리면 안 됩니다. 이는 네트워크 전압이 급격히 증가할 때 셧다운 시간에 영향을 미치기 때문입니다. LATR이 없으면 조정기의 전압이 장치의 입력에 공급될 수 있습니다(그림 4). 이 경우 부하는 XS1 소켓에 연결되지 않으며 설정 중 제어는 DD11의 핀 2에서 전압계 또는 오실로스코프를 사용하여 수행됩니다. 레벨 "0"은 연결 해제에 해당하고 레벨 "1"은 부하를 네트워크에 연결하는 것에 해당합니다. 오실로스코프를 사용하는 경우 VT4 컬렉터에 제어 펄스가 있으면 모니터링을 수행할 수도 있습니다. 설정 방법은 위에서 설명한 것과 다르지 않습니다.
그림 4의 회로에서 변압기 T1은 전압 UII = 220 + ΔUI에 대한 30차 권선이 있는 임의의 1V입니다. 여기서 UII는 2차 권선 T0의 전압입니다. ΔUI - R=1에서 XNUMX차 권선 TXNUMX의 최소 전압 강하. 변압기 TXNUMX에는 여러 개의 XNUMX차 권선이 있어야 하며, 장치를 조정할 때 필요한 권선 수를 포함하여 전압을 더 정확하게 설정할 수 있으며 저항 범위가 더 작은 저항 R이 필요합니다. 변압기 T2는 220V일 수 있지만 탭이 110-127V인 주 권선을 사용하는 것이 더 좋습니다. 20차 권선의 전압은 30-XNUMXV입니다. 저항 R은 25-50W의 전력과 20-50Ω의 저항을 갖는 권선입니다. 1-25W 전력의 VL40 램프. 높은 램프 전력에서는 저항기 R의 더 높은 전력도 필요합니다.회로 요소의 특정 매개변수는 사용 가능한 매개변수에 따라 실험적으로 명확해집니다. 변압기 T4가 있으면 네트워크에서 저항기 R의 갈바닉 절연과 조정 중 안전이 보장됩니다. 부하가 장치에 연결되고 트라이악이 닫히면 부하가 회로 C11R21을 통해 네트워크에 연결된 상태로 유지됩니다. 이는 권선의 인덕턴스와 C11R21 회로가 직렬 회로를 형성하기 때문에 저전력 변압기를 연결할 때 특히 바람직하지 않습니다. 이는 특정 조건(변압기의 최소 부하 또는 네트워크의 증가된 전압이 장치 입력에 도달하는 경우)에서 변압기 네트워크 권선의 작동 전압을 초과할 수 있습니다. 따라서 저전력 부하를 장치에 연결할 가능성은 실험적으로 결정되어야 합니다. 이를 위해 저전력 부하가 0,1μF 용량의 커패시터를 통해 네트워크에 연결되고 그 양단의 전압이 측정됩니다. 측정된 값에 1,7을 곱합니다. 결과적인 전압이 위험하지 않고 감소된 전압(커패시터를 통해 전력을 공급할 때)이 부하에 바람직하지 않은 조건을 생성하지 않는 경우 해당 부하를 장치에 연결할 수 있습니다. 부하에 전력 변압기가 포함되어 있으면 용량이 0,01인 커패시터를 통해 교대로 네트워크에 연결됩니다. 0,05; 공진으로 인해 변압기 권선의 전압이 0,1V의 네트워크 전압에서 허용되는 최대값을 초과하지 않도록 220μF. 이것이 발생하지 않으면 위에서 설명한 대로 보호 장치의 가능성이 결정됩니다. . 설명된 장치는 냉장고, 고정식 TV 및 사운드 재생 장치와 함께 작동할 때 테스트되었습니다. TV에는 스위칭 전원 공급 장치(대기 변압기 없음)가 있으며 일반 및 대기 모드에서 테스트되었습니다. 사운드 재생 콤플렉스에서는 모든 소스가 앰프와 함께 켜졌습니다. 보호된 장치의 작동 변경 사항이 감지되지 않았습니다. 문학 :
저자: A.N. 카라쿠르치
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