Электронный сетевой выключатель-предохранитель

Электронный сетевой выключатель-предохранитель

Предлагаемое устройство предназначено для включения (выключения) и защиты от перегрузки по току различной радиоэлектронной аппаратуры, осветительных и других приборов с сетевым питанием. В качестве коммутирующего элемента применен мощный полевой переключательный транзистор. В настоящее время часть радиоэлектронной аппаратуры — телевизоры, DVD-плееры, некоторое оборудование для компьютеров — не имеет специального сетевого выключателя питания и оказывается постоянно подключенной к сети, хотя в этом и нет необходимости. Наряду с тем, что при этом бесполезно расходуется электроэнергия, возрастает вероятность выхода ее из строя из-за аварийных ситуаций в сети. Предлагаемое устройство можно применять не только для включения такой аппаратуры, но и защиты от перегрузки по току.

Коммутация нагрузки осуществляется мощным полевым переключательным транзистором VT3, который включен в диагональ диодного выпрямительного моста VD4. В цепи истока установлены резисторы R13, R14, выполняющие функции датчика тока. Диоды VD6, VD7 ограничивают напряжение на них, а конденсатор С6 подавляет импульсные помехи. Варистор RU1 защищает транзистор VT3 от пробоя всплесками напряжения, возникающими в сети при коммутации индуктивной нагрузки. Узел управления переключательным транзистором собран на транзисторах VT1, VT2 и D-триггере DD1.1, который включен как делитель частоты на два. Питание узла осуществляется от выпрямителя на диодах VD1, VD3 с гасящими резисторами R1, R2 и параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне VD2, конденсатор С1 — сглаживающий. Светодиод HL1 индицирует наличие сетевого напряжения на входе устройства. Если питание нагрузки выключено, ток через светодиод HL1 увеличивается, поэтому яркость его свечения возрастает. Нагрузка включена последовательно с диодным мостом VD4, от перегрузки ее, как и само устройство, защищает плавкая вставка FU1. Светодиод HL2 индицирует наличие сетевого напряжения на нагрузке. Резистор R12, шунтирующий светодиод HL2, устраняет его слабое свечение, которое может возникнуть за счет обратного тока полевого транзистора VT3 и тока через варистор RU1. После подачи сетевого напряжения на D-триггер DD1.1 поступает питающее напряжение. Конденсатор С5 предназначен для формирования импульса установки D-триггера DD1.1 в нулевое состояние — с напряжением низкого логического уровня на прямом выходе (вывод 1 DD1.1). Происходит это так. В момент подачи питающего напряжения заряжается конденсатор С5, транзистор VT1 открывается и на вход R (вывод 4) D-триггера поступает высокий уровень. Полевой транзистор VT3 закрыт, и сетевое напряжение на нагрузку не поступает. При кратковременном нажатии на кнопку SB1 высокий уровень напряжения поступит на счетный вход С D-триггера, и он переключится в состояние с высоким уровнем на прямом выходе. Сопротивление канала транзистора VT3 уменьшится до долей ома, и на нагрузку поступит питающее напряжение. Последующее нажатие на кнопку SB1 приведет к переключению D-триггера в состояние с низким уровнем на прямом выходе, транзистор VT3 закроется, и нагрузка будет обесточена. При увеличении тока, потребляемого нагрузкой, возрастает напряжение на резисторах R13, R14, и когда оно достигнет 0,55. 0,6 В, транзистор VT2, а вслед за ним и VT1 начнут открываться, на вход R D-триггера поступит высокий уровень, и он переключится в состояние с низким уровнем на прямом выходе, поэтому транзистор VT3 закроется и нагрузка будет обесточена. Ток срабатывания защиты можно установить резистором R14 в интервале 0,08. 0,36 А. Поскольку в установившемся режиме транзисторы VT1, VT2 закрыты, а D-триггер потребляет малый ток, после отключения сетевого напряжения конденсатор С1 может продолжительное время сохранять заряд. Для его разрядки служит резистор R3. Это может оказаться полезным, если необходимо, чтобы при продолжительном (минута и более) пропадании сетевого напряжения нагрузка была отключена. Большинство деталей размещают на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рисунке.

Она рассчитана на применение постоянных резисторов МЛТ, С1-4, С2-23 (проволочный переменный резистор ППБ-За устанавливают на стенке пластмассового корпуса), оксидных конденсаторов К50-35 или импортных, остальных — К10-17. Варистор TNR10G471К заменим на FNR-10K471, FNR-07K471, стабилитрон КС213Б — на КС213А, 1N4743A, диодный мост RS407 — на KBL08, KBL10, диоды 1N4006 — на 1N4007. Светодиоды можно применить постоянного, но разного цвета свечения (HL1 — зеленого, HL2 — красного) из серий L-53, КИПД40. Транзистор КТ3107А можно заменить любым из серий КТ3107, КТ361, КТ349, транзистор КТ3102А — любым из серии КТ315, KI3102, КТ342, но необходимо обратить внимание на различие в цоколевках транзисторов. Полевой транзистор SPP20N60S5 имеет сопротивление открытого канала 0,19 Ом, максимальное напряжение сток-исток 600 В, максимальный ток стока 20 А, а импульсный — до 40 А. Его ближайшие аналоги — IRFP460, STW20NB50, но можно установить и более мощный — SPW47N60C3, имеющий сопротивление открытого канала 0,07 Ом и максимальный ток стока 47 А. При проведении экспериментов или для работы устройства с маломощной нагрузкой подойдут транзисторы IRF840 или серий КП707, КП753. Кнопка SB1 — любая малогабаритная с длинным пластмассовым толкателем, например, TD06-XEX, TD06-XBT. При указанных на схеме номиналах резисторов R13, R14 к устройству можно подключать нагрузку мощностью до 75 Вт. Поэтому при подключении к устройству, например, лампы накаливания мощностью 100. 150 Вт, защита по току сработает и не даст ее включить. Чтобы управлять более мощной нагрузкой, необходимо уменьшить сопротивление резистора R13. Амплитудное значение тока срабатывания защиты можно найти из выражения Ia = (0,55. 0,6)/(R13+R14). Большинство электро- и радиоприборов при своем включении в сеть потребляют так называемый пусковой ток, превышающий номинальный в несколько раз. Чтобы при этом защита по току не срабатывала, параллельно эмиттерному переходу транзистора VT1 необходимо установить оксидный конденсатор (плюсовым выводом к эмиттеру) емкостью 47. 100 мкФ. Посадочное место для этого конденсатора на плате предусмотрено. Пусковой ток устройств с импульсными блоками питания, имеющими на входе конденсаторы большой емкости, можно уменьшить, включив последовательно с нагрузкой проволочный резистор сопротивлением 3,3. 5,6 Ом и мощностью 5-10 Вт, например, С5-37, С5-16. Если этого не сделать, то относительно слаботочные полевые транзисторы (IRF840 и т. п.) могут оказаться поврежденными уже при первом включении нагрузки (телевизор, принтер, монитор)

Отзыв: Предохранитель автоматический MR — Пока работает нормально.

Была попытка заменить такой предохранитель плавким предохранителем на 15 ампер в держателе. Но его держатель долго не протянул, и расплавился от нагрева проходящим через него током. Поэтому на пробу было решено заказать у одного из китайских продавцов на AliExpress новый автоматический предохранитель стандартных габаритов корпуса на ток срабатывания уже в 20 ампер. И вот полученный по почте предохранитель перед нами:

Предохранитель укомплектован пластмассовой шайбой с резьбой с двусторонней маркировкой на ней:

Шаг резьбы у различных предохранителей подобной конструкции часто не совпадает, поэтому такие гайки зачастую невзаимозаменяемые. Кроме этого, ряд сетевых фильтров вообще в такой гайке не нуждается, и предохранитель в их корпусе крепится без неё:

Но в некоторых сетевых фильтрах необходимость в этой гайке имеется:

Пара контактов автоматического предохранителя MR mr1 20A 125-250VAC сидят в его корпусе крепко, и в нормальном состоянии они замкнуты. Корпус устройства собран на алюминиевых заклёпках:

При превышении маркированного на корпусе тока внутри предохранителя срабатывает биметаллическая пластина, и она разрывает электрическую цепь. Нажатием кнопки сброса предохранитель снова можно вернуть в рабочее состояние.
Вот тот глючащий старый автоматический предохранитель в одном из сетвых фильтров, который мы будем менять на новый:

На его место установим автоматический предохранитель MR mr1 20A 125/250VAC:

Контакты нового предохранителя уверенно паяются мощным паяльником. Пайку следует проводить быстро, чтобы не перегреть контактную группу изделия. Обратите внимание на маркировку на корпусе предохранителя. К контакту с обозначением «LINE» подключается сетевой провод, идущий от сетевого кабеля. Это входной контакт автоматического предохранителя. К контакту с обозначением «LOAD» через переключатель подключается одна из шин розеток фильтра. Это выходной контакт автоматического предохранителя.

Пока в работе автоматический предохранитель MR mr1 20A 125/250VAC зарекомендовал себя отлично. Он срабатывает при токе примерно 22-24 ампера, а после сброса кнопкой снова работает нормально. Изделие было приобретено в магазине LOSUYINE Store на сайте ритейлера AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой в Russian Federation через службу доставки Cainiao Super Economy на сегодня такие предохранители номиналом от 3 до 20 ампер там предлагаются за 45 руб. Более мощные автоматические предохранители на 25 и 30 ампер стоят в указанном магазине уже 52 рубля.

Со службой доставки Cainiao Super Economy мы уже давно не связываемся, и для таких мелких товаров обычно используем платную службу доставки AliExpress Saver Shipping. При такой доставке трек-номер частично отслеживаемый. Ход посылки по России не отслеживается, а по прибытии в почтовое отделение на странице заказа и на сайте Почты России по вводимому трек-номеру появляется информация, что пакет прибыл в офис доставки, то есть в почтовое отделение. Но и здесь от Почты России можно ждать подвохов. Последняя наша посылка из Китая с доставкой AliExpress Saver Shipping по прибытии на почту не была отражена на странице заказа, и мы её продолжали ждать как находящуюся в пути. Однако посылка на самом деле давно прибыла в наше почтовое отделение. После того, как посылка пролежала на почте положенные 30 дней, они отправили её обратно в Китай. О чём тут же радостно сообщили на странице заказа. С отправкой бумажных извещений или СМС о прибытии посылок в почтовое отделение они уже давно не заморачиваются.

Читайте также  Ввод информации в мк. подключение кнопки к мк bascom-avr

Стадию «прибыло в офис доставки» наша почта проигнорировала. Итог потерянной по вине почты посылки — открытие спора, в котором AliExpress вычел с нас один бакс. Видимо, это плата за прогон туда-сюда по бескрайним российским просторам маленькой китайской посылки. Остальные баксы за этот заказ они быстро вернули.

Электронный сетевой выключатель-предохранитель

Сетевой выключатель блока питания, управляемый с «холодной» стороны

Автор: Antares, serega.starovoitov@mail.ru
Опубликовано 11.04.2017
Создано при помощи КотоРед.

Добрый день, уважаемые коты! Задумал я как-то подсветить встроенные шкафы в своей квартире, ибо не хотелось каждый раз, собираясь утром на работу, будить жену светом в коридоре или собираться впотьмах. Казалось бы, блок питания, светодиодная лента, выключатель, пару метров провода, и всё, не надо ничего выдумывать — братья-китайцы пришлют по почте по сходной цене. Ан нет, хочется же, чтобы изюминка была, автоматика. В общем, прицепил я к каждой двери концевички, к которым подключил подсветку своих секций шкафа.

Всё бы хорошо, но чтобы такая схема работала, надо постоянно подавать питающее напряжение на ленты с концевичками, или заводить на концевички сетевое напряжение, и и уже через них включать блок питания. Первый вариант меня не устраивает от слова совсем. Постоянно круглосуточно держать блок питания под напряжением, хоть и без нагрузки, где-то в шкафу, на мой взгляд, совсем не безопасно. Да и что-то, но кушать он от сети будет, хоть и совершенно не нагружен большую часть времени. Второй вариант тоже не вариант — нужно тянуть по всему шкафу провод, тем более, заводить на него напряжение 220В. Нет, ну его. Пусть лучше сетевое напряжение будет где-то в одном месте с коробкой с блоком питания, а не по всему шкафу висит. В общем, на стыке таких мыслей и родилось это устройство. Чтобы долго и беспредметно не рассуждать о том, как оно работает, давайте взглянем на схему.

В исходном состоянии (дежурном режиме) нагрузки нет, или она настолько мала, что, при питании от батарейки GB1, не создаёт на резисторе R2 достаточное для открытия транзистора VT2 падение напряжения. Транзистор VT1 тоже закрыт, т.к. питание на блок питания и, соответственно, с блока питания не подаётся. Реле K1 обесточено.

При появлении на выходе нагрузки, падение напряжения на резисторе R2 увеличивается, и открывается транзистор VT2, который подаёт через диоды VD2, VD4 напряжение с батареи GB1 на обмотку реле K1. Конденсатор C1 облегчает пуск реле при разряженной батарейке. Реле замыкает свои контакты и подаёт питание на блок питания. На входе 12В появляется питающее напряжение. Оно через диод VD1 запитывает нагрузку. При этом, за счёт падения напряжения на диоде, открывается транзистор VT1 и запитывает обмотку реле через диод VD3 и резистор R3 от блока питания. Так как напряжение блока питания больше напряжения батареи, диод VD2 закрывается и отключает батарею от остальной схемы. Транзистор VT2 закрывается, но реле остаётся запитано от транзистора VT1.

При отключении нагрузки перестаёт течь ток через диод VD1, что закрывает транзистор VT1. Реле отключается и отключает от сети блок питания. Далее схема запитывается от батареи GB1 и находится в исходном состоянии.

Теперь поговорим немного об элементной базе. Плату я не разводил — использовал китайскую макетку 5х7см, т.к. схема довольно простая. Поэтому детали использовал выводные, но никто не запрещает развести плату и использовать SMD компоненты или поставить их на ту же макетку.

В качестве резисторов R1 , R3 и R4 я использовал какие-то безымянные аналоги МЛТ-0,25, резистор R2 — МЛТ-0,5 Резистор R5 — С5-37-5Вт — можно заменить на мощный резистор, хорошо переносящий импульсные перегрузки (например, цементные SQP). Изначально я коммутировал питание 100-ваттного импульсного блока питания напрямую, без резистора R5, но, несмотря на наличие в блоке питания пускового терморезистора, реле хватало на несколько включений, после чего его контакты заваривались, и реле не отключалось. После установки резистора R5 такие проблемы прекратились.

Конденсатор С1 — любой электролитический с ёмкостью 470-2200мкФ и допустимым напряжением больше выходного напряжения блока питания. Желательно подобрать с минимальным током утечки. Транзисторы VT1, VT2 — германиевые, структуры p-n-p, с допустимым напряжением коллектор-эмиттер больше выходного напряжения блока питания и допустимым током коллектора больше тока обмотки реле. Я использовал транзисторы МП26Б с напряжением коллектор-эмиттер 70В и током коллектора 150мА. При этом желательно использовать транзисторы с большим коэффициентом передачи тока. В принципе, можно использовать и кремниевые транзисторы, например, КТ361, КТ3107, и другие с требуемыми значениями допустимого напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора. Для VT2 каких-либо проблем нет, а для замены VT1 придётся вместо одного диода VD1 включать два диода последовательно, чтобы обеспечить достаточное для открывания кремниевого транзистора падение напряжения. При этом возрастут потери на этих диодах. Для уменьшения этих потерь один из диодов в цепочке можно заменить на диод Шоттки, но только один из двух, иначе транзистор VT1 не сможет открываться, и вся система будет работать рывками. В любом случае, следует подстроить напряжение на выходе блока питания так, чтобы на выходе данной схемы при подключенной нагрузке было необходимое напряжение.

Диод VD1 подбирается исходя из максимального тока нагрузки и напряжения на выходе блока питания. В моём случае потребление тока составляло около 3,3А, и я поставил 6-амперный диод, т.к. он держит такой ток, да и лежал в ящике без дела. При больших токах следует учесть, что диод будет греться и, при необходимости, обеспечить дополнительный теплоотвод.
Диоды VD2, VD4 лучше взять Шоттки или германиевые, т.к. на них будет падать меньшее напряжение, чем на кремниевых, что позволит сильнее вырабатывать ресурс батареи. Причём диоды Шоттки следует брать с меньшим запасом по напряжению — у них меньше падение напряжения.

Диоды VD3, VD5 — любые, выдерживающие ток обмотки реле и выходное напряжение блока питания.

Батарейку GB1 я использовал типа «крона» на 9В, реле К1 — с обмоткой на 9В и током контактов 12А. Номинал предохранителя FU1 подсмотрел на плате блока питания.
Разъёмы X1 — X4 — DG301-5.0. Для подключения высоковольтной стороны я использовал трёхконтактные разъёмы, у которых извлекал средний контакт. На «холодную» сторону ставил двухконтактные разъёмы.

Номинал резистора R2 выбирается таким образом, чтобы при питании от батареи GB1 и минимальной нагрузке на выходе, падение напряжения на этом резисторе составляло не менее 0,8В для германиевого транзистора VT2 и не менее 1,2В — для кремниевого. Резистор R3 подбирается таким образом, чтобы при питании схемы от блока питания, напряжение на обмотке реле К1 не превышало номинальное. Если реле при включении минимальной нагрузки срабатывает нечётко, следует уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать транзистор VT2 по коффициенту передачи тока. Сопротивление резистора R5 подбираем так, чтобы при максимальной нагрузке на блок питания, на нём рассеивалось не более 2Вт.

Не забываем про технику безопасности, т.к. на плате присутствует сетевое напряжение!

Petrovich35 › Блог › Сетевые фильтры 220В, что у них внутри

Добрый день, друзья!

Почти у каждого из нас дома есть хотя бы один сетевой фильтр. Судя по тому, что ими завалены полки большинства магазинов, торгующих электротоварами, вещь это ходовая, пользуется популярностью у населения (фото 1):

Читайте также  Генератор безинтервального пакета аон

Есть несколько подобных фильтров и у меня дома. Есть и дешевые, есть и подороже. А началось все с того, что я решил отремонтировать один из перегоревших фильтров, а потом мне стало интересно изучить внутренности и других фильтров, и я разобрал еще несколько. И как оказалось, не зря. Но обо всем по порядку.

Почему люди покупают сетевые фильтры?

Во-первых, они удобны: в большинстве случаев сетевой фильтр выполнен как удлинитель с несколькими розетками, обычно с сетевым выключателем на корпусе. Более продвинутые модели также имеют встроенные разъемы USB для питания и зарядки различных 5-вольтовых гаджетов.

Во-вторых, покупатели рассчитывают, что сетевой фильтр, в отличие от обычного удлинителя, защитит подключенное оборудование от различных неприятностей, случающихся в бытовой электросети — скачков напряжения, различных помех и т.д. Этим активно пользуются ушлые продавцы-консультанты, настойчиво впаривая рекомендуя покупателю бытовой техники (телевизора, холодильника и т.д.) приобрести попутно еще и сетевой фильтр.

Так что же за устройство мы покупаем в коробке с названием «сетевой фильтр», могут ли имеющиеся в продаже фильтры носить это гордое имя? Как оказалось, ответ не так однозначен.

Чтобы ответить на этот вопрос, в данной записи заглянем внутрь нескольких подобных устройств, типичных представителей наиболее массового сегмента бюджетной ценовой категории около 400-700 российских рублей ($6-$10).

Внимание! Дальше будет много скучного текста и картинок. Кому не нужны подробности, читайте выводы в конце записи.

Перед тем, как перейти к конкретным фильтрам, давайте кратко освежим в памяти, какие помехи встречаются в бытовой однофазной сети переменного тока 220В/50Гц, т.е. в розетках наших квартир и домов.

Напомню, это не лекция по электрике и электронике, а наблюдения и размышления на бытовом уровне, поэтому сильно не придирайтесь к терминологии.

Как известно, по действующим в РФ стандартам, электроснабжающие организации должны обеспечивать в бытовой сети электричество с переменным напряжением 220В (с недавнего времени 230В) частотой 50Гц правильной синусоидальной формы.

По различным природным и техногенным причинам (грозы, электромагнитное излучение, аварии в электросетях, коммутация мощных электроприборов, работа импульсных блоков питания и др.), в сети возникают разнообразные помехи и искажения, которые вносят изменения в стандартную синусоиду. Это могут быть как кратковременные всплески и просадки напряжения, так и долговременные подъемы и понижения напряжения, а также высокочастотные помехи, отклонения от номинальной частоты, и т.д.

Помехи и искажения можно классифицировать до бесконечности, как по видам, так и по источникам их возникновения. Разумеется, простой бытовой фильтр не может и не обязан справляться со всеми из них. Поэтому, для упрощения, чтобы не залезать в излишние детали, сетевые помехи, в теории посильные простому сетевому фильтру, можно условно разделить на две крупные категории:

1. Импульсные помехи — кратковременные высоковольтные импульсы.
2. Высокочастотные (ВЧ) помехи — накладываются на несущую номинальную синусоиду.

Наиболее опасными из этих двух видов помех являются высоковольтные импульсы, они могут вывести бытовую электронику из строя. ВЧ помехи могут мешать работе чувствительных приборов, таких как телевизоры, радиоприемники и др. Пример: многие энергосберегающие и светодиодные лампы (а точнее, их блоки питания) мешают радиоприему, так как генерируют ВЧ помехи в сети и электромагнитные помехи в эфире.

Таким образом, мы должны понимать, что обычный бытовой сетевой фильтр не спасет ни от долговременных повышений и понижений напряжения, ни от изменения номинальной частоты 50Гц, ни от эфирных электромагнитных помех. Все, что он может сделать, это погасить высоковольтные импульсные помехи и, в лучшем случае, часть сетевых ВЧ помех.

Процесс работы простого сетевого фильтра проиллюстрирован на рис. 2:

Но соответствуют ли недорогие сетевые фильтры даже этим невысоким ожиданиям? Прочитаем, что указано на упаковке этих фильтров (фото 3):

Производитель обещает не так уж и много защитных функций, обычно это довольно скудный стандартный набор:
— Защита от импульсных помех;
— Защита от перегрузок и короткого замыкания.

Видим, что помимо защиты от высоковольтных импульсов, все остальные «опции», как правило, не имеют никакого отношения к фильтрации помех — это наличие выключателя, защитных шторок и т.д.

Таким образом, недорогие сетевые фильтры обеспечивают гашение только импульсных помех, а фильтрация ВЧ помех в них отсутствует. Хочешь получить более качественную фильтрацию? Плати двойную-тройную цену за расширенный функционал.

Итак, перейдем к рассмотрению четырех довольно распространенных моделей сетевых фильтров.

1. Сетевой фильтр Defender DFS-603. Сделан в Китае.

Имеет 6 стандартных розеток с заземлением, сетевой выключатель с подсветкой, светодиодный индикатор наличия напряжения на розетках, многоразовый кнопочный предохранитель.

Результаты изучения конструкции фильтра:
— Фильтрует только импульсные помехи между фазным и нулевым проводами с помощью варистора.
— Фильтра ВЧ помех нет.
— Есть защита от короткого замыкания и перегрузки (многоразовый предохранитель).
— Дублирующий светодиодный индикатор. Видимо, конструктор фильтра не строил иллюзий насчет долгого срока службы неоновой лампы в выключателе. Но при этом светодиод подключен без защитного диода и с резистором недостаточной мощности рассеивания, т.е. конструкция этого индикатора тоже крайне ненадежная.
— Перепутаны местами провода подключения многоразового предохранителя.
— Предохранитель и выключатель подключены не как положено, клеммами (не любят перегрева), а пайкой — упрощение и удешевление в ущерб надежности.
— Сетевой провод не имеет защитной втулки на входе в корпус.

Мой вывод: слабенький функционал, недалеко ушел от обычного удлинителя.

Как устроен сетевой фильтр и что у него внутри?

Содержание

Содержание

Наверняка в каждом доме найдется сетевой фильтр, а может даже не один. При этом мало кто серьезно задумывается, зачем он нужен и какие функции выполняет. В данном материале рассмотрим устройство «безмолвного» защитника и назначение его компонентов.

Зачем нужен сетевой фильтр

Прежде чем начать препарировать сетевой фильтр, нужно определиться с проблематикой. Так ли он нужен и может можно без него обойтись?

Современная квартира полна разной электронной техники, которая подключается к обычной электрической розетке. В розетке как раз и кроется основная угроза для «здоровья» техники. Дело в том, что форма питающего напряжения далека от идеала, известного из учебников физики. Помимо основной, «правильной» синусоиды, в ней присутствует огромное количество различных помех, наводок и возмущений, оказывающих негативное влияние на работу электронных компонентов устройств. Природа этих помех многогранна, но, если коротко, то основные причины кроются в следующем:

  • работа импульсных преобразователей и блоков питания, дающих часть «шума» в общую сеть;
  • неравномерность нагрузки общей системы электроснабжения, в которой то и дело включают мощных потребителей (электродвигатели; сварочные трансформаторы, микроволновки и т. д.);
  • природные явления, в частности грозы, вызывающие в проводниках электросети импульсы высокого напряжения;
  • нелинейность нагрузки, что приводит к некоторой разбалансировке питающих сетей, в результате чего между фазным и нейтральным проводом возникают токи высоких гармоник, существенно искажающих эталонную синусоиду как по форме, так и по величине.

Если подойти к решению вопроса по созданию комфортных условий для работы техники кардинально, то наилучшим решением будет установка на ввод электропитания в жилище стабилизатора и фильтров помех. Но такое решение громоздко и достаточно дорого. Компромиссом являются сетевые фильтры для бытовой техники. В них удачно сочетаются невысокая стоимость и необходимый уровень защиты.

Устройство сетевого фильтра

В зависимости от комплектации и ценовой категории сетевого фильтра, в нем могут быть установлены различные компоненты, являющиеся элементами тех или иных видов защиты. На данном этапе познакомимся с максимальной комплектацией сетевого фильтра.

Итак, «правильный» сетевой фильтр должен содержать в своем составе следующие элементы.

Кнопка включения

Подает питающее напряжение на группу розеток. Функционал достаточно простой — банальное включение и отключение напряжения для всех устройств, подключенных к фильтру. Может совмещать в себе функции предохранителя, вызывая обесточивание розеток при необходимости.

Если нужна более гибкая конфигурация фильтра — есть модели с индивидуальными кнопками для каждой розетки.

С точки зрения безопасности наиболее правильными считаются широкие кнопки, одновременно размыкающие линейный и нейтральный проводники. Так фаза никогда не появится на контактах при отключенной кнопке.

Предохранитель

Основная задача предохранителя — защита питающей сети от коротких замыканий в цепях потребителей, а также отключение устройств при превышении расчетной мощности, на которую спроектирован сетевой фильтр. Значения мощности и допустимого тока указываются на информационной табличке, нанесенной на корпус устройства.

Читайте также  Устройство защиты сильноточной аппаратуры

Предохранитель состоит из биметаллической пластинки, разрывающей цепь питания при превышении заданной температуры, обусловленной протеканием по цепям токов больших величин. Восстановить цепь можно спустя некоторое время, необходимое для отключения неисправного устройства и остывания биметаллической пластины, просто нажав на кнопку предохранителя.

Варистор

Варистор выполняет в устройстве функцию защиты от импульсного (кратковременного) перенапряжения, вызванного помехами или грозовыми разрядами.

Физически он представляет собой переменный резистор, сопротивление которого резко меняется при достижении определенного порогового значения напряжения. Причем чем выше напряжение порогового значения, тем меньше сопротивление элемента. Таким образом, при прохождении импульса высокого напряжения, варистор шунтирует цепь и вызывает срабатывание предохранителя. При этом, как правило, элемент приходит в негодность.

Конденсатор

Основная задача конденсатора — отсечь от нагрузки высокочастотную помеху, возникающую между фазным и нейтральным проводниками, и вернуть ее обратно в сеть, поскольку он является прекрасным проводником сигналов высокой частоты.

Как правило, для защиты используются конденсаторы, рассчитанные на работу с напряжением питающей сети до 250 В и способные «пережить» кратковременный его всплеск до 2,5 кВ. Обычно емкость используемых конденсаторов находится в диапазоне от 0,1 мкФ до 1 мкФ.

Дроссель

Из курса электротехники известно, что с ростом частоты растет и реактивное сопротивление катушки индуктивности. Она просто не способна пропустить через себя высокочастотные помехи, поскольку они в ней, что называется, «вязнут» и преобразовываются в тепло. Если катушка намотана на ферритовый сердечник, то ее способность противостоять высокочастотным помехам только усиливается.

Свойства дросселя и конденсатора нашли широкое применение в борьбе с помехами высокой частоты, а именно в LC-фильтрах, являющихся недорогим и достаточно эффективным способом противостояния паразитным возмущениям.

Катушка за счет своего индуктивного сопротивления не пропускает к розеткам фильтра высокочастотные помехи, зато их хорошо проводит конденсатор, возвращая их обратно в сеть.

Как работает сетевой фильтр

Работа сетевого фильтра в плане «очистки» от помех и импульсов высокого напряжения наглядно показана на схеме.

В итоге, «грязное» напряжение, пройдя последовательно через функциональные блоки сетевого фильтра, очищается от помех и попадает на сетевые розетки устройства с пригодными для работы подключенных потребителей параметрами.

EuroDomovoy.RU

Каталог электронных радио схем и технической документации

  • Главная
  • Новости
  • Каталог радиосхем
  • RSS Лента

Электронный сетевой выключатель предохранитель

Категория: Источники питания | Просмотров: 127 Опубликованно: 26 июня 2011 — 14:59

В настоящее время часть радиоэлектронной аппаратуры — телевизоры, DVD-плееры, некоторое оборудование для компьютеров — не имеет специального сетевого выключателя питания и оказывается постоянно подключенной к сети, хотя в этом и нет необходимости. Наряду с тем что при этом бесполезно расходуется электроэнергия, возрастает вероятность выхода ее из строя из-за аварийных ситуаций в сети. Предлагаемое устройство можно применять не только для включения такой аппаратуры, но и защиты от перегрузки по току.

Схема его показана на рис. 1. Коммутация нагрузки осуществляется мощным полевым переключательным транзистором VT3, который включен в диагональ диодного выпрямительного моста VD4. В цепи истока установлены резисторы R13, R14, выполняющие функции датчика тока. Диоды VD6, VD7 ограничивают напряжение на них, а конденсатор С6 подавляет импульсные помехи. Варистор RU1 защищает транзистор VT3 от пробоя всплесками напряжения, возникающими в сети при коммутации индуктивной нагрузки.

Узел управления переключательным транзистором собран на транзисторах VT1, VT2 и D-триггере DD1.1, который включен как делитель частоты на два. Питание узла осуществляется от выпрямителя на диодах VD1, VD3 с гасящими резисторами R1, R2 и параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне VD2, конденсатор С1 — сглаживающий. Светодиод HL1 индицирует наличие сетевого напряжения на входе устройства. Если питание нагрузки выключено, ток через свето-диод HL1 увеличивается, поэтому яркость его свечения возрастает. Нагрузка включена последовательно с диодным мостом VD4, от перегрузки ее, как и само устройство, защищает плавкая вставка FU1. Светодиод HL2 индицирует наличие сетевого напряжения на нагрузке. Резистор R12, шунтирующий светодиод HL2, устраняет его слабое свечение, которое может возникнуть за счет обратного тока полевого транзистора VT3 и тока через варис-Top RU1

После подачи сетевого напряжения на D-триггер DD1.1 поступает питающее напряжение. Конденсатор С5 предназначен для формирования импульса установки D-триггера DD1.1 в нулевое состояние — с напряжением низкого логического уровня на прямом выходе (вывод 1 DD1.1). Происходит это так. В момент подачи питающего напряжения заряжается конденсатор С5, транзистор VT1 открывается и на вход R (вывод 4) D-триггера поступает высокий уровень. Полевой транзистор VT3 закрыт, и сетевое напряжение на нагрузку не поступает.

При кратковременном нажатии на кнопку SB1 высокий уровень напряжения поступит на счетный вход С D-триггера, и он переключится в состояние с высоким уровнем на прямом выходе.

Сопротивление канала транзистора VT3 уменьшится до долей ома, и на нагрузку поступит питающее напряжение. Последующее нажатие на кнопку SB1 приведет к переключению D-триггера в состояние с низким уровнем на прямом выходе, транзистор VT3 закроется, и нагрузка будет обесточена.

При увеличении тока, потребляемого нагрузкой, возрастает напряжение на резисторах R13, R14, и когда оно достигнет 0,55. 0,6 В, транзистор VT2, а вслед за ним и VT1 начнут открываться, на вход R D-триггера поступит высокий уровень, и он переключится в состояние с низким уровнем на прямом выходе, поэтому транзистор VT3 закроется и нагрузка будет обесточена. Ток срабатывания защиты можно установить резистором R14 в интервале 0,08. 0,36 А.

Поскольку в установившемся режиме транзисторы VT1, VT2 закрыты, а D-триггер потребляет малый ток, после отключения сетевого напряжения конденсатор С1 может продолжительное время сохранять заряд. Для его разрядки служит резистор R3. Это может оказаться полезным, если необходимо, чтобы при продолжительном (минута и более) пропадании сетевого напряжения нагрузка была отключена.

Большинство деталей размещают на печатной плате из односторонне фоль-гированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. Она рассчитана на применение постоянных резисторов МЛТ, С1-4, С2-23 (проволочный переменный резистор ППБ-За устанавливают на стенке пластмассового корпуса), оксидных конденсаторов К50-35 или импортных, остальных — К10-17. Bapиcтop TNR10G471К заменим на FNR-10K471, FNR-07K471, стабилитрон КС213Б — на КС213А, 1N4743A, диодный мост RS407 — на KBL08, KBL10, диоды 1N4006 — на 1N4007. Свето-диоды можно применить постоянного, но разного цвета свечения (HL1 — зеленого, HL2 — красного) из серий L-53, КИПД40. Транзистор КТ3107А можно заменить любым из серий КТ3107, КТ361, КТ349, транзистор КТ3102А — любым из серии КТ315, КТ3102, КТ342, но необходимо обратить внимание на различие в цоколевках транзисторов. Полевой транзистор SPP20N60S5 имеет сопротивление открытого канала 0,19 Ом, максимальное напряжение сток-исток — 600 В, максимальный ток стока 20 А, а импульсный — до 40 А. Его ближайшие аналоги — IRFP460, STW20NB50, но можно установить и более мощный — SPW47N60C3, имеющий сопротивление открытого канала 0,07 Ом и максимальный ток стока 47 А. При проведении экспериментов или для работы устройства с маломощной нагрузкой подойдут транзисторы IRF840 или серий КП707, КП753. Кнопка SB1 — любая малогабаритная с длинным пластмассовым толкателем, например, TD06-XEX, TD06-XBT.

При указанных на схеме номиналах резисторов R13, R14 к устройству можно подключать нагрузку мощностью до 75 Вт. Поэтому при подключении к устройству, например, лампы накаливания мощностью 100. 150 Вт, защита по току сработает и не даст ее включить. Чтобы управлять более мощной нагрузкой, необходимо уменьшить сопротивление резистора R13. Амплитудное значение тока срабатывания защиты можно найти из выражения la = (0,55. 0,6)/(R13+R14).

Большинство электро- и радиоприборов при своем включении в сеть потребляют так называемый пусковой ток, превышающий номинальный в несколько раз. Чтобы при этом защита по току не срабатывала, параллельно эмиттерному переходу транзистора VT1 необходимо установить оксидный конденсатор (плюсовым выводом к эмиттеру) емкостью 47. 100 мкФ. Посадочное место для этого конденсатора на плате предусмотрено. Пусковой ток устройств с импульсными блоками питания, имеющими на входе конденсаторы большой емкости, можно уменьшить, включив последовательно с нагрузкой проволочный резистор сопротивлением 3,3. 5,6 Ом и мощностью 5. 10 Вт, например, С5-37, С5-16. Если этого не сделать, то относительно слаботочные полевые транзисторы (IRF840 и т. п.) могут оказаться поврежденными уже при первом включении нагрузки (телевизор, принтер, монитор).

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.

Комментарии посетителей

Комментариев пока нет, будь первым!

Добавление комментария