Взяться за изготовление защитного устройства автор предлагаемой статьи решил после того, как его знакомый вместе со всеми обитателями подъезда его дома стал жертвой неисправности электросети, когда напряжение неожиданно повысилось до 380 В. Вышли из строя практически все приборы, оставленные включенными в сеть и находившиеся в дежурном (stand by) режиме. Более безобидны случающиеся во многих районах кратковременные отключения и последующие затем включения электроэнергии. Но и они часто сопровождаются переходными процессами, приводящими, например, к потере фиксированных настроек тюнера и сбоям микропроцессорных систем управления бытовых электроприборов.
Устройство, защищающее от неисправностей электросети подключенную к ней аппаратуру, должно обладать следующими качествами:
Ни одна из ранее опубликованных конструкций, на взгляд автора, полностью не удовлетворяет этим требованиям. Например, автомат, описанный в [1], инерционен, анализирует только одну полуволну напряжения и не имеет триггерного режима. Использованное в нем реле РЭС10 не рассчитано на коммутацию переменного напряжения 220 В. Пороговым устройством служит неоновая лампа МН-6, напряжение зажигания которой не нормировано и нестабильно. Устройство, представленное в [2], срабатывает по любой полуволне напряжения, но отключение происходит после окончания полуволны, вызвавшей срабатывание, когда напряжение, приложенное к симистору, уменьшается до нуля. Не контролируется снижение напряжения, отсутствует триггерный режим. Симистор создает помехи, для устранения которых требуются специальные меры, что подтверждает публикация в [3]. В полуавтомате, предложенном в [4], триггерный режим предусмотрен, у реле РЭНЗЗ время отпускания не более 3,5 мс и довольно мощные контакты. Однако и это устройство срабатывает от полуволны только одной полярности. Примененный а нем способ отключения реле шунтированием его обмотки не слишком удачен, так как время отпускания якоря в подобном режиме намного превышает паспортное значение.
Последний прибор был принят за основу при разработке устройства, схема которого показана на рисунке. Для срабатывания от любой полуволны сетевого напряжения цепь слежения содержит двухполупериодный выпрямитель — диодный мост VD4—VD7. Вместо оптрона АОД101А с допустимым напряжением между входом и выходом 100 В установлен АОД129А, у которого этот параметр достигает 500 В О превышении допустимого значения сигнализирует саетодиод HL2. Цепь слежения и индикатор наличия напряжения (неоновая лампа HL1 с гасящим резистором R1) перенесены в неотключаемую часть полуавтомата. В результате о наличии и опасном повышении сетевого напряжения можно судить и после срабатывания защиты. Одновибратор на транзисторах VT1 и VT2 гарантирует надежное срабатывание устройства даже при кратковременном превышении допустимого напряжения. Вырабатываемый им импульс длительностью больше аремени отпускания реле К1 закрывает транзистор VT3, в коллекторной цепи которого находится обмотка реле. По сравнению с прототипом в устройство добаа-лены помехоподавляющие конденсаторы С1 и С2, выключатель SA1, розетка Х2 для неотключаемой нагрузки. Через резисторы R9 и R16 конденсаторы СЗ, С4, С7 разряжаются после отключения от сети. Стабилитрон VD8 вместе с резистором R11 ограничивают напряжение питания одновибратора и фотодиода оптрона U1 до значения безопасного для последнего. Резистор R2 обеспечивает срабатывание защиты в случае выхода из строя свето-диода HL2 из-за значительного повышения сетевого напряжения. Реле в этом устройстве, как и в прототипе, работает при напряжении на обмотке, близком к напряжению отпускания. В этих условиях сопротивление его замкнутых контактов может достигать 0,5 Ом, поэтому для облегчения теплового режима все контактные группы реле соединены параллельно.
С элементами указанных на схеме типов и номиналов полуавтомат срабатывает при повышении или понижении напряжения в сети примерно на 10 %. Однако, учитывая большой разброс напряжения отпускания реле, напряжения стабилизации стабилитронов, коэффициента передачи тока оптрона, пороги срабатывания собранного устройства желательно проверить и при необходимости отрегулировать. Для этого с помощью регулируемого автотрансформатора (например, ЛАТР-1) устанавливают напряжение на входе устройства равным 220 В и убеждаются, что реле К1 срабатывает при нажатии на кнопку SB1 и остается в этом состоянии после ее отпускания. В протианом случае следует увеличить емкость конденсатора С7. Уменьшая входное напряжение до отпускания реле К1, определяют нижний порог срабатывания защиты. Если оно отличается от желаемого, изменяют емкость конденсаторов СЗ и С4. После этого вновь проверяют надежность включения. Верхний порог срабатывания проверяют, медленно вращая рукоятку автотрансформатора в сторону увеличения напряжения, пока не загорится свето-диод HL2 и не отпустит реле К1. Это должно произойти при 240...250 В. Порог можно в небольших пределах регулировать подстроечным резистором R5. Для более существенного изменения придется вместо VD1 VD3 указанных на схеме типов установить стабилитроны с другими напряжениями стабилизации.
При отсутствии автотрансформатора рекомендуется иная методика. Для установки нижнего порога срабатывания сначала уменьшают емкость конденсаторов СЗ и С4 до тех пор, пока при номинальном напряжении в сети реле К1 не отключит нагрузку сразу после отпускания кнопки SB1, а затем увеличивают их суммарную емкость на 10...20 %. Лучше всего это сделать, подключив параллельно имеющимся еще один конденсатор соответствующей емкости. Убедиться в правильности выбора емкости можно, измерив напряжение на конденсаторе С8. При номинальном напряжении сети оно должно быть на 1...2 В больше напряжения отпускания реле. Далее, кратковременно подключая параллельно одному из стабилитронов VD2, VD3 включенного устройства другой, с меньшим на 30...50 В напряжением стабилизации, убеждаются, что защита срабатывает. Последнюю операцию (впрочем, как и остальные) следует производить с осторожностью, не забывая о наличии на всех элементах опасного сетевого напряжения. Если правильность функционирования оптрона, одновибратора и управляющего реле транзистора вызывает сомнение, их проверяют, удалив один из стабилитронов VD1— VD3 и отключив правый (по схеме) вывод резистора R3 от диодного моста VD4—VD7. В цепь светодиода оптрона U1 подают одиночные импульсы тока амплитудой 2...5 мА и длительностью примерно 1 мс. Регулировкой подстроечного резистора R5 добиваются, чтобы сработавшее в результате нажатия на кнопку SB1 реле К1 после подачи такого импульса отпускало якорь. Если этого не происходит, необходимо проверить исправность элементов устройства и длительность генерируемого одновибратором импульса.
Для подачи импульсов на оптрон можно разряжать через цепь R3—светодиод U1 конденсатор емкостью 1...5 мкФ, предварительно заряженный до напряжения 9 В. Полуавтомат в течение даух месяцев эксплуатировался с преднамеренно отключенной цепью слежения эа превышением напряжения. За это время произошло четыре срабатывания (отключения нагрузки), но не зафиксировано ни одного сбоя в устройстве управления тюнера—усилителя, которые ранее случались регулярно. Затем цепь слежения была подключена, но частота срабатываний практически не изменилась. Это подтверждает предположение, что московская электросеть больше страдает не повышенным напряжением, а его отключениями и последующими включениями, сопровождающимися опасными для аппаратуры переходными процессами. В защищенную устройством цепь не следует включать нагрузку, создающую импульсные помехи (коллекторные электродвигатели и т. п.).
ЛИТЕРАТУРА:
1. Нечаев И. Автомат защиты сетевой аппаратуры от "скачков" напряжения. — Радио, 1996. № 10. с. 48.
2. Нечаев И. Устройство защиты радиоаппаратуры от превышения сетевого напряжения. — Радио. 1997. № 6, с. 44.
3. «ВНУКОВСКИЙ В. Устройство защиты радиоаппаратуры от превышения сетевого напряжения (возвращаясь к напечатанному). — Радио, 1999. № 10, с. 39.
4. Зеленин А. Полуавтомат защиты радиоаппаратуры от "перепадов" напряжения сети. — Радио, 1998. № 10, с. 73.
А. ШРАЙБЕР, г. Москва
