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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전력 서지로부터 전기 장치를 자동으로 보호합니다. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 네트워크의 비상 작동, 무정전 전원 공급 장치로부터 장비 보호 제안된 장치는 네트워크 전압이 지정된 범위를 벗어나면 네트워크에서 부하를 분리합니다. 이 기계는 진동 펌프 제어 장치의 필수 부분으로 개발되었습니다. 그러나 장치의 부하는 모든 전기 장치가 될 수 있습니다. 유사한 장치가 문헌[1, 2, 3]에 설명되어 있습니다. 사용된 부품 수를 제외하면 모든 면에서 이 기계는 위의 기계보다 열등하지 않으며 대부분의 측면에서 우수합니다. 이 기계에는 다음과 같은 성능과 특징이 있습니다. 상한 및 하한 전압 임계값을 별도로 조정합니다(170-260V 이내). 네트워크에서 회로 제어 부분의 갈바닉 절연; 이를 통해 설명된 장치를 사용하여 380V 이상의 전압으로 네트워크를 모니터링할 수 있습니다. 색상 제어 LED를 사용하여 장치 상태를 표시합니다. 장치는 지정된 범위를 벗어나는 주전원 전압의 첫 번째 반주기 후에 부하를 끕니다. 장치를 켜기 전 조정 가능한 지연 시간은 부하가 꺼진 순간부터가 아니라 주전원 전압의 마지막 "거부된" 반주기부터 계산됩니다(지연 중에 전압도 제어됨). 이 기계는 개방형 아키텍처를 갖고 있어 다른 장치에 쉽게 통합될 수 있습니다. 단점은 논리 칩의 게이트를 비합리적으로 사용한다는 것입니다. 이 기계는 Elektromashina OJSC(Kharkov)에서 생산한 Strumok 펌프와 함께 작동합니다. 전압이 205V 아래로 떨어지면 펌프로의 물 공급이 급격히 떨어지며 그 결과 냉각이 제대로 이루어지지 않아 소진될 수 있습니다. 전압이 235V를 초과하면 펌프의 진동이 비정상이 되고 소음도 약 XNUMX배로 증가합니다. 회로 차단기의 구성표는 그림 1에 나와 있습니다.
입력 부분은 트랜지스터 옵토커플러 VE1을 사용하여 측정 회로와 전기적으로 분리되어 있습니다. 주전원 전압은 저항 R1에 의해 제한되며 옵토커플러 VE1의 LED를 통해 전류 펄스를 생성합니다. VD1 다이오드 브리지를 사용하면 주 전압의 각 절반이 옵토커플러 LED를 통해 순방향으로 전달될 수 있습니다. 지점 A에서 전압은 그림 2에 표시된 형태를 갖습니다. 저항 R3은 옵토커플러 트랜지스터를 통과하는 전류를 허용 가능한 수준으로 제한합니다. 네트워크 전압이 정상이면 논리 요소(LE) DD1.1 및 DD1.2의 입력에 낮은 논리 레벨이 있고 따라서 출력 DD1.3에 논리 레벨이 있습니다. "0".
네트워크 전압 감소에 반응하는 채널의 작동을 고려해 봅시다. 채널은 DA1.1, R6, VD2, R8, C1 요소로 조립됩니다. 주전원 전압이 충분히 높은 동안 주전원 전압의 각 반주기마다 A 지점의 전압은 트리밍 저항 R1.1를 사용하여 반전 입력 DA4에 설정된 전압 레벨 아래로 감소합니다. DA1 칩의 두 게이트는 모두 전압 비교기로 포함됩니다. 주파수 보정 커패시터는 사용할 수 없습니다. 각 반주기마다 DA1.1의 출력에 음의 전압 펄스가 나타나며 (그림 2, b 참조) 체인 R6, VD2를 통해 커패시터 C1을 거의 1으로 방전합니다. 그런 다음 주 전압의 다음 반주기에 새 펄스가 나타나기 전에 커패시터 C8이 저항 RXNUMX을 통해 충전됩니다. R8의 값은 10ms에 해당하는 주전원 전압의 반주기 동안 C1의 전압이 트리거 DD1.1의 스위칭 임계값에 접근하지만 이를 초과하지 않도록 선택됩니다(그림 2c 참조). 저항 R6은 연산 증폭기의 출력 전류를 제한합니다. 다이오드 VD2는 출력이 로그일 때 연산 증폭기의 출력 전류에 의해 커패시터가 충전되는 것을 방지합니다. "1". 따라서 주전원 전압이 저항 R4에 의해 지정된 레벨 아래로 떨어지지 않으면 인버터 DD1.1의 입력에서 전압은 로그 레벨에 해당합니다. "0"이므로 출력은 로그 수준이 됩니다. "1". 네트워크의 전압이 허용 수준 아래로 떨어지면 A 지점의 신호는 저항 R4에 의해 설정된 전압 아래로 떨어지지 않으며 결과적으로 연산 증폭기 DA1.1의 출력에서 음의 펄스가 생성되지 않습니다. , 커패시터 C1은 트리거 DD1.1을 전환하기에 충분한 전압으로 충전됩니다 (그림 .2, b, c). 더욱이, 이러한 스위칭은 현재 주전원 전압의 "결함" 반주기가 끝나기 전에 발생합니다. 주전원 전압의 다음 첫 번째 "정상" 반주기는 이 노드를 원래 상태로 되돌립니다. 왜냐하면 270Ω 저항을 가진 저항을 통해 커패시터 C1이 주전원 주파수에 비해 거의 즉시 방전되기 때문입니다. 트리밍 저항 R5에 의해 설정된 레벨을 초과하는 네트워크 전압에 응답하는 채널은 DA1.2, R7, VD3, C2, R9 요소에 조립됩니다. 네트워크의 전압이 주어진 레벨을 초과하지 않는 한, 지점 A의 신호는 연산 증폭기 DA5의 비반전 입력에서 저항 R1.2에 의해 지정된 레벨 아래로 떨어지지 않습니다(그림 2a). 반전 입력 DA1.2의 전압이 비반전 입력의 전압보다 높으므로 출력은 로그가 됩니다. "0"(그림 2, f). 커패시터 C2가 완전히 충전되었습니다. 인버터 입력 DD1.2에서 - 로그. "0"이고 출력은 로그 "1"입니다. 이 채널의 임무는 주 전압이 정상보다 높은 기간 동안 표시 LED의 정상적인 작동에 필요한 일정한 신호를 얻는 것이었습니다. 주전원 전압이 지정된 레벨을 초과하면 비교기 DA1.2의 출력에서 양의 펄스가 생성됩니다. 커패시터 C2는 체인 R7, VD3을 통해 방전됩니다(그림 2, e, f). 인버터 DD1.2의 입력에 로그가 나타납니다. "1"이고 출력은 로그입니다. "0"은 임계값 이상의 주전원 전압 증가에 해당합니다. 비교기 DA1.2의 출력에 다음 포지티브 펄스가 나타날 때까지 커패시터 C2는 저항 R9를 통해 충전됩니다. 저항 R9의 값은 트리거 DD1.2의 입력 전압이 로그에 해당하는 레벨 아래로 떨어지지 않도록 선택됩니다. "1", 10ms 동안, 즉 네트워크의 다음 반주기까지(그림 2, d). 따라서 연속적으로 주 전압의 여러 반주기가 지정된 레벨을 초과하면 DD1.2의 출력은 일정한 로그 레벨을 갖게 됩니다. "0". 장치가 켜지면 커패시터 C4가 즉시 충전되지 않습니다. 덕분에 DD6.3의 출력에서 양의 펄스가 생성되어 트리거 DD4.1과 카운터 DD7을 초기 XNUMX 상태로 설정합니다. LE DD6.2, DD6.4에 조립된 발전기는 장치가 네트워크에 연결되는 즉시 작동을 시작하여 지속적으로 작동합니다. 주전원 전압이 정상인 한 DD4.1 트리거는 5.1 상태로 유지됩니다. 두 입력 모두에서 DD0 로그. "0", 출력도 로그입니다. "7". 결과적으로 로그 "1"의 레벨은 카운터 DD1의 입력 R에서 유지되고 카운터는 입력 C의 펄스 시퀀스에 응답하지 않습니다. 레벨은 로그입니다. 출력 DD1.4의 "3"은 트랜지스터 VT5.1의 베이스로 이동하고 주전원 전압이 부하에 공급됩니다. 기계의 작동 논리는 요소 DD6.1, DD1의 상태 표에 나와 있습니다 (표 XNUMX 참조). 표 1
DD1.1, DD1.2 요소 중 하나가 출력에 나타나면 로그입니다. "0"이면 출력 DD1.3에 로그가 나타납니다. "1"(그림 2, d), 트리거 DD4.1을 단일 상태로 재설정합니다. 이 경우 트랜지스터 VT3이 닫힙니다. 주 전압의 현재 반주기가 끝날 때까지 부하에는 여전히 전류가 있지만 다음 반주기에는 트라이악 VS1이 더 이상 열리지 않습니다. 트리거 DD4.1은 기계의 상태를 기억합니다. 카운터 DD7은 부하가 네트워크로 전환되기 전에 지연을 형성합니다. 주전원 전압이 정상으로 돌아올 때까지 DD5.1의 두 입력 모두 로그됩니다. 결과적으로 "1"이면 카운터 DD7은 여전히 생성기 펄스를 계산하지 않습니다. 주전원 전압이 정상으로 돌아오면 트리거 DD4.1의 S 입력에 로그가 나타납니다. "0". 이제 DD5.1 입력은 서로 다른 논리 레벨을 가지며 DD7 카운터는 생성기 펄스를 계산하기 시작합니다(표 참조). 이때 전력 서지가 다시 발생하면 R DD7 입력에서 양의 펄스가 발생하여 카운터가 XNUMX으로 돌아갑니다. 요소 C3, R2는 발전기 주파수를 약 1Hz로 설정합니다. 부하를 켜기 전 지연 시간은 DD7 카운터의 출력 중 하나를 선택하여 조정할 수 있습니다. 출력 Q5를 선택한 경우 지연 시간은 32초입니다. 다른 출력은 각각 이 값을 2의 배수로 줄이거나 늘립니다. 7번째 음의 전압 강하가 DD32의 입력 C에 도달한 후 출력 Q5에 높은 논리 레벨이 나타납니다. DD3.1을 통해 이 레벨은 DD4.1 트리거의 R 입력으로 이동하여 3으로 설정됩니다. 그 후 트랜지스터 VTXNUMX이 열리고 주전원 전압이 부하에 공급됩니다. 색상으로 제어되는 발광 다이오드를 사용하여 회로 차단기의 세 가지 상태가 표시됩니다. 기계가 켜지기 전에 지연 상태에 있으면 두 전환이 모두 켜져 있으므로 LED가 주황색입니다. 이 경우 LE DD2.1, DD2.2의 XNUMX개 입력 모두에 하이 로직 레벨이 존재합니다. 주전원 전압이 허용 수준보다 낮아지거나 높아지면 입력 8 DD2.1 또는 12 DD2.2에 각각 로그 수준이 나타납니다. "0"이면 수정 중 하나가 빛나지 않습니다. 또한 전압이 정상보다 낮으면 빨간색 LED가 꺼지고 녹색으로 빛납니다. 전압이 높으면 HL1이 빨간색으로 빛납니다. 주전원 전압이 정상이고 부하가 주전원에 연결되면 입력 1 DD9, 2.1 DD13가 로그 레벨이므로 HL2.2이 켜지지 않습니다. "0". 이 장치는 우유빛 렌즈가 있는 직경 10mm의 수입 LED를 사용합니다. 렌즈 직경이 8mm 이상인 대부분의 수입 LED는 하나의 접합을 통해 30mA의 최대 정전류를 갖습니다. 설명된 기계에서 전이 전류는 저항 R20 및 R11에 의해 12mA로 제한됩니다. 트랜지스터 VT1, VT2는 LE DD2.1, DD2.2의 출력 전류 증폭기입니다. 220V 네트워크의 부하 전환은 트라이악 VS1에 의해 수행됩니다. 네트워크로부터 갈바닉 절연을 위해 사이리스터 광커플러 VE2, VE3이 사용됩니다. 부하가 네트워크에 연결되면 LE DD1.4의 출력에 높은 논리 레벨이 나타납니다. DD1.4의 출력 전류는 저항 R14에 의해 제한되고 트랜지스터 VT3에 의해 27mA로 증폭됩니다. 광커플러 LED를 통해 충분한 전류가 흐르면 광사이리스터는 주 전압의 각 반주기가 시작될 때 열립니다. 각 반주기가 시작될 때 네트워크 전압이 증가하면 체인(핀 8, 다이오드 브리지 VD4, 포토커플러 광사이리스터 VE2, VE3, 다이오드 브리지 VD4, R18, 트라이악 VS1의 제어 접합)을 통해 전류가 발생합니다. 후자는 VS1을 열어 결과적으로 전류가 부하에서 계속 증가하고 개방형 트라이악 VS1을 통해 흐릅니다. 네트워크의 다음 반주기에서 트라이액 VS1은 반대 극성의 펄스로 열리지만 다이오드 브리지 VD4 덕분에 전류는 여전히 광사이리스터를 통해 순방향으로 흐릅니다. 저항 R16, R17은 닫힌 광사이리스터의 전압을 균등화합니다. 다양한 광커플러의 누설 전류가 여러 번 다를 수 있으므로 이를 수행해야 합니다. 부하가 네트워크에서 분리되면 닫힌 광사이리스터에 전압이 재분배되어 하나에는 250V의 전압이 있고 다른 하나에는 89V가 됩니다(유효 네트워크 전압이 240V인 경우 진폭 값은 240x2 = 339V), 이 유형의 옵토커플러의 경우 꺼진 상태에서 최대 출력 순방향 전압은 200V입니다. 이 때문에 16개의 옵토커플러도 사용해야 합니다. 저항 R17, R10의 값은 저항을 통과하는 전류가 닫힌 광사이리스터를 통과하는 전류보다 약 103배 더 크도록 선택해야 합니다(AOU0,1V의 누설 전류는 XNUMX mA임). 저항 R18은 VE2, VE3 및 트라이악의 제어 전극을 통한 전류를 제한합니다. 이는 트라이악 VS1이 애노드와 캐소드 사이의 특정 전압에서만 열리므로 광커플러 VE2, VE3 및 제어 접합 VS1을 통과하는 전류가 허용 한계 이상으로 증가할 수 있기 때문에 필요합니다. 저항 R19는 제어 전극과 트라이악의 음극 사이에 갈바닉 연결을 제공하여 트라이악이 닫혀 있을 때(특히 높은 온도에서) 트라이악의 안정성을 높입니다. TS106-10 트라이악을 사용할 때 부하 전력은 2,2kW를 초과해서는 안 됩니다. 220V 네트워크에서 갈바닉 절연 부하 스위치의 또 다른 버전은 광전자 저항 모듈 VS2를 기반으로 제작될 수 있습니다(RE1의 그림 10 참조). 전류가 모듈의 LED를 통해 흐를 때 주전원 전압의 각 반주기는 부하와 순방향으로 연결된 광사이리스터를 통과합니다. 가격 대비 품질 비율 측면에서 전환 장치에 대한 두 옵션은 동일하지만 제조 시간을 고려하면 두 번째 옵션이 크게 승리합니다. MTOTO80 모듈은 60A 이상의 전류용으로 생산되므로 전환 전력이 매우 높을 수 있습니다. 모듈 크기 92x20x30mm. 라디에이터 없이 최대 1kW의 부하에서 모듈은 주변 온도에 비해 5°C만 과열됩니다. 최근에는 부하를 전환하기 위해 트라이악의 펄스 제어가 사용됩니다. 이렇게 하면 장치의 전력 소비가 줄어듭니다. 이러한 기술 솔루션은 0,5W 부하에서 에너지 절약이 100% 미만이므로 회로를 부당하게 복잡하게 만듭니다(최악의 트라이액은 제어 회로에서 0,5W 미만을 소비함). 부하가 증가할수록 에너지 절감 효과는 더욱 감소합니다. 설명된 기계와 [1-3]의 유사한 장치를 사용하기 전에 [4]의 기사를 읽어 보시기 바랍니다. 설명된 회로 차단기는 380V 이상의 전압으로 네트워크를 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 이렇게 하려면 필요한 전압과 전류에 맞는 MTOTO80 모듈을 선택하고 저항 R1의 저항을 선택하십시오. 회로 차단기에 전원을 공급하려면 최대 9mA의 전류에서 100V의 안정화된 전압 소스가 필요합니다. 표준 연결에서 KR142EN8A(G) 마이크로 회로 안정기에 기반한 소스를 사용할 수 있습니다[5]. 인쇄회로기판의 패드(10, 11)에 전원이 공급된다. 세부. 설명된 기계는 MLT, S2-23, S2-33과 같은 범용 고정 저항기를 사용합니다. 트리머 저항기 R4, R5 유형 SP5-14, SP5-22. 1V 이상의 전압을 위한 커패시터 C2, C73 유형 K17-63, C3, C4 유형 K10-17v 또는 적절한 크기의 기타 세라믹. 미세 회로는 K176, K561, KR1561 시리즈에서 사용할 수 있습니다. 문자 인덱스 B, G, E가 있는 트랜지스터 KT315. 문자 인덱스가 있는 옵토커플러 AOT128. 다이오드 VD2, VD3은 문자 인덱스가 있는 KD522, KD521을 유형화합니다. 장치 설계. 이 장치는 양면 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 조립됩니다. 그림 3-5는 각각 인쇄 회로 기판의 요소 배열과 인쇄 회로 기판의 상단 및 하단 면에 있는 도체를 보여줍니다.
보드 크기는 85x85mm이고 보드 장착을 위한 직경 4mm의 구멍이 2,8개 있습니다. 전원 요소 VS1 또는 VS2는 보드 외부에 설치됩니다. 이는 패드 1, 8, 9(VS1) 또는 6, 7(VS2)을 통해 회로에 연결됩니다. 인쇄 회로 기판 제조 시 단면 유리 섬유를 사용할 수 있으며 기판 상단 레이어의 연결은 MGTF와 같은 유연한 장착 와이어로 교체됩니다. 인쇄회로기판을 개발할 때 최상층의 도체 수를 최소화했습니다. 주 전압에서 작동하는 요소와 인쇄 회로 기판의 저전압 요소 사이에는 최대 500V의 전압을 견딜 수 있는 안전 간격이 만들어집니다. 설정. 회로 차단기를 구성하려면 실험실 자동 변압기(LATR)와 AC 전압계가 필요합니다. 튜닝하기 전에 가변 저항 R4의 슬라이더는 다이어그램에 따라 상단 위치로 설정되고 저항 R5의 슬라이더는 하단으로 설정됩니다. 부하와 함께 기계는 LATR의 출력에 연결됩니다. 강력한 장치를 부하로 사용할 필요는 없습니다. 100W 램프가 될 수 있습니다. LATR의 출력에는 상한 전압 한계에 해당하는 전압이 설정됩니다. 그런 다음 저항 R5의 슬라이더를 회전시켜 부하가 꺼지는지 확인합니다. 그런 다음 LATR을 사용하여 "주 전압"을 변경하고 조정이 올바른지 확인하십시오. 하한 전압도 비슷한 방식으로 조정됩니다. 문학 :
저자: A. A. 루덴코
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