Разделы

В сети

Пользователей: 95
Из них просматривают:
Аналоги: 36. Даташиты: 13. Инструкции: 10. Карта сайта: 1. Новости: 12. Обзор: 1. Остальное: 7. Ошибки: 2. Программы: 1. Торрент: 1. Форум: 8. Чат: 3.
Участников: 5
Гостей: 90

an , alex01981 , Google , wolf170571 , Яндекс , далее...
Рекорд 2375 человек онлайн установлен 26.12.2015.

Партнёры


Партнёры

Новые объявления

Источники питания

Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры

Написал MACTEP в 27.10.2013 6:00:00 (15152 прочтений)

Карманный осциллограф

В.ГРИЧКО, г.Краснодар.

Разрабатывая свое устройство, я попытался учесть те ошибки, которые встречались в аналогичных схемах. Все защитные элементы схемы (рис.1) устанавливаются по линиям питания, после предохранителей.



Предохранителей должно быть обязательно два, чтобы отключать сразу оба сетевых провода (фазу и нейтраль). Необходимо учитывать возможность выхода из строя защитных элементов при бросках напряжения в сети, поэтому ко всем деталям устройства защиты следует предусмотреть удобный доступ. Корпус конструкции должен быть металлическим или из негорючего материала.

 

Схема трех ступенчатой защиты сети

Рис. 1

 
Схема защиты имеет три ступени:
- сетевые разрядники;
- варисторы;
- супрессоры (TVS-диоды).

 
Все элементы защиты имеют различное время срабатывания (разрядник — 250 нс, варистор — 25 нс, TVS-диод — 10-3 нс), что вызывает необходимость отделять их друг от друга дросселями (индуктивностями).

Чем больше время реакции элемента, тем большей индуктивностью должен обладать разделяющий дроссель. В схеме последовательность срабатывания этих устройств определяется дросселями L1.. .L5.

 
Современные сетевые розетки и вилки выполнены по 3-проводной схеме, т.е. имеют отдельные заземляющие контакты, соединенные с контуром заземления здания. В устройстве к нему подключен независимый ("земляной") провод, служащий нулевой шиной для конденсаторов фильтров и варисторов. Защитные элементы включаются между всеми тремя проводниками: фаза — нейтраль, фаза — земля, нейтраль — земля. Эта схема называется "защитным треугольником" и обеспечивает максимальное подавление помех (качество фильтрации асимметричных помех резко увеличивается, так как паразитные перенапряжения "сбрасываются" не только на нейтраль, но и на землю).

В фильтре для эффективного подавления электромагнитных помех (ЭМП) применены специальные конденсаторы классов X и Y, которые рассчитаны на устранение различных видов ЭМП. Так, Х-конденсаторы, которые включаются между фазой и нейтралью, служат для подавления симметричных кондуктивных помех (частотой до сотен килогерц). Y-конденсаторы подключаются между фазой (нейтралью) и землей для подавления несимметричных помех (частотой более 1 МГц). Их емкость необходимо ограничивать (не более 5...6 нФ), чтобы через конденсаторы на землю не протекал большой ток (более 0,5 мА), опасный для человека. Поэтому при отсутствии заземления лучше вообще не использовать Y-конденсаторы. Рабочее напряжение конденсаторов — примерно 3000 В.

Для улучшения фильтрации несимметричных помех установлен 2-обмоточный дроссель L3 (с согласным направлением обмоток). Токи, протекающие через этот дроссель, идут по обмоткам в разные стороны, что не приводит к насыщению сердечника. А для токов помех такой дроссель представляет значительное индуктивное сопротивление. В качестве сердечника используется феррит с большой магнитной проницаемостью (μ>10000).

 
Если проницаемость кольцевого сердечника неизвестна, ее можно определить, намотав пробную обмотку из 5.. .20 витков и измерив индуктивность и размеры ферритового кольца. Расчет производится по формуле:
 

расчет проницаемости кольцевого сердечника

 
где Lпр — индуктивность пробной катушки, мкГн;
d — наружный диаметр кольца, мм;
d1 — внутренний диаметр кольца,-мм;
h — толщина кольца, мм;
w — число витков пробной катушки (намотана равномерно по кольцу).

Дроссели L1...L5 вместе с конденсаторами С1.. .С6 служат для подавления симметричных и несимметричных помех в двух направлениях: от сети к нагрузке и из нагрузки в сеть. Конденсаторы С1, С6 — класса Х2 типа МКР (импортные или отечественные). Этот тип конденсаторов используется в бытовых приборах с номинальным напряжением до 250 В. Они выдерживают всплески до 2,5 кВ. Конденсаторы С2...С5 — класса Y2 (типа КН, можно использовать отечественные керамические с рабочим напряжением не менее 3000 В) — могут быть использованы при сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсы перенапряжения до 5 кВ. Дроссель L — ферритовый фильтр-защелка на сетевой кабель. Варисторы R2...R4 — MYG20K431 или другого типа на то же напряжение. Супрессоры VD1...VD3 — двуханодные, типа 1.5КЕ440СА. Резистор R1 (от 470 кОм до 1 МОм мощностью не менее 1 Вт) предназначен для разрядки конденсаторов при выключении устройства.
 

Внешний вид 

 
Установка и электромонтаж компонентов фильтров для достижения максимально вносимого затухания должны производиться с соблюдением следующих основных правил:

- компоненты устройства располагаются "в линию" (рис.2), как они изображены на схеме;
- первое звено желательно отделить от второго металлическим экраном, который соединяется с шиной заземления фильтра максимально короткими проводами;
-дроссели фильтра, по возможности, ориентируются в пространстве перепендикулярно друг другу, исходя из минимума взаимных наводок;
- выводы конденсаторов при электромонтаже укорачиваются до минимальной длины (3...4 мм).
 

Плата 


Чертеж печатной платы устройства и расположение деталей показаны на рис.3. Ширина печатных проводников платы выбрана из расчета допустимой плотности тока в печатном проводнике 20 А/мм2. Расстояние между дорожками взято по нормам на максимально допустимое напряжение (1,2 мм — 300 В; 1,5 мм — 400 В; 2,5 мм — 500 В).

 
Дроссель L3 намотан на импортном ферритовом кольце μ=10000 типоразмера К36х22х15. Перед намоткой острые кромки магнитопровода закругляют надфилем, а затем изолируют лакотканью или фторопластовой лентой. Каждая из обмоток содержит 18 витков провода ПЭВ-2 ø1 мм. После намотки дросселя необходимо измерить его индуктивность (примерно 4,7 мГн), затем соединить выходные концы обмоток и измерить входную индуктивность. Она не должна превышать 0,047 мГн (1%).

Дроссели L1, L2, L4, L5 — серии SMP на ток 7,5 А (предположительно китайской фирмы "Codaca"). Эти дроссели заменяются самодельными. Для их изготовления подойдут кольца из распыленного железа (Iron Powder, номер — "-26", с желтой цветной маркировкой, один торец белый). Они есть в компьютерных блоках питания, их размеры — К26,9х14,5x11,1. На кольца наматываются от 11 до 20 витков провода ПЭВ-2 ø1 мм, полученная индуктивность — не менее 15 мкГн. Конечно, самодельные дроссели придется придумать, как крепить на плату.

 

Во время эксклуатации устройства необходимо периодически, особенно после грозы, осматривать элементы защиты и своевременно заменять выработавшие свой ресурс.

Литература
1. Силовая электроника, 2007, №1.
2. Радио, 2010, №6, С.21.
3. Радио, 2010, №10, С.40.

 

 
Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.
Отправитель Нити
KT315
Отправлено: 27.10.2013 8:39  Обновлено: 27.10.2013 8:39
V.I.P.
Дата регистрации: 24.06.2011
Откуда: Мухосранск
Сообщений: 2112
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
"Все элементы защиты имеют различное время срабатывания (разрядник — 250 нс, варистор — 25 нс, TVS-диод — 10-3 нс), что вызывает необходимость отделять их друг от друга дросселями (индуктивностями)."
Что дают дроссели в этом случае?

Варисторы нужны марки 431KD20?
T112-10
Отправлено: 27.10.2013 14:29  Обновлено: 27.10.2013 14:30
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2069
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Там же указан тип варисторов. Годятся другие на то же напряжение. Кури даташиты.
Разрядники по-моему, жидковаты будут, надо бы более мощные поставить.
MACTEP
Отправлено: 27.10.2013 16:15  Обновлено: 27.10.2013 16:15
Администратор
Дата регистрации: 07.08.2008
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 6479
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Цитата:
Что дают дроссели в этом случае?

Развязку.  Что бы одна защита не была зашунтирована другой
KT315
Отправлено: 27.10.2013 17:05  Обновлено: 27.10.2013 17:05
V.I.P.
Дата регистрации: 24.06.2011
Откуда: Мухосранск
Сообщений: 2112
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Не пойму, как эта развязка работает.
MACTEP
Отправлено: 27.10.2013 18:40  Обновлено: 27.10.2013 18:40
Администратор
Дата регистрации: 07.08.2008
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 6479
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Физику скурил на переменах?)))

Чтоб было понятней, начну с конденсатора.
При подаче на конденсатор напряжения, в начальный момент на конденсаторе 0В и ток, стремящийся к бесконечности, с течением времени ток падает, напряжение возрастает.

С индуктивностью наоборот, при подаче напряжения, ток минимален, напряжение максимально, с течением времени ток возрастает, напряжение падает.

В начальный момент времени индуктивность будет с большим сопротивлением (реактивным), поэтому будет развязка между тремя цепями защиты.
T112-10
Отправлено: 21.11.2017 14:21  Обновлено: 21.11.2017 14:21
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2069
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Проще сказать, что индуктивность не даёт току резко, мгновенно возрасти и даёт время предохранителю, чтобы тот успел сгореть. То есть, как бы компенсирует его инерционность.
evildesign
Отправлено: 21.11.2017 18:49  Обновлено: 21.11.2017 18:49
Модератор
Дата регистрации: 26.01.2010
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 3441
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Чё???
Индуктивность, которая должна хоть что-то отсрочить должна быть, как минимум, в несколько генри. А вот понятие "дать время предохранителю сгореть" -это вообще бред. Время сгорания предохранителя как раз и зависит от тока.
T112-10
Отправлено: 22.11.2017 2:40  Обновлено: 22.11.2017 2:40
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2069
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Время сгорания конечно зависит от тока, но защитному элементу (разряднику, варистору, трансилу) может поплохеть.
Сам знаешь, что например симистор ФИРа при сгорании лампочки нередко сгорает тоже, а дроссель в цепи позволяет ему выжить.
evildesign
Отправлено: 22.11.2017 19:09  Обновлено: 22.11.2017 19:09
Модератор
Дата регистрации: 26.01.2010
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 3441
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Дроссель помогает выжить по совсем другой причине.
А вот про остальные защитные элементы-бред. 
T112-10
Отправлено: 23.11.2017 16:58  Обновлено: 23.11.2017 16:58
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2069
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
По какой другой причине? Дроссель увеличивает время нарастания тока (то есть затягивает передний фронт импульса), как я понимаю.

Почему бред, поясни.
evildesign
Отправлено: 23.11.2017 18:52  Обновлено: 23.11.2017 18:52
Модератор
Дата регистрации: 26.01.2010
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 3441
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
22 мкГн?  Ну разве что на десятки наносекунд...
T112-10
Отправлено: 24.11.2017 1:19  Обновлено: 24.11.2017 1:19
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2069
 Быстродействующая 3-ступенчатая защита аппаратуры
Ну 22 мкГн конечно слишком мало.

Разное

Если на шприц отсоса припоя надеть отрезок силиконовой трубки.

Интересно

Во время ремонта телевизора не ставьте настольную лампу на его корпус.

Похожие новости