Como se proteger contra flutuações de tensão

Descrição de um dispositivo simples que desconecta a carga se a tensão da rede ultrapassar os limites aceitáveis.

A tolerância da tensão da rede elétrica para alimentar equipamentos eletrônicos e apenas elétricos é de mais ou menos 10%. Mas nas condições do sistema doméstico de fornecimento de energia, esse requisito geralmente não é cumprido.

A tensão pode ser significativamente alta ou muito baixa que o normal, o que pode levar à falha do equipamento. Para impedir que isso aconteça, o artigo descreve um dispositivo simples que desconectará a carga no prazo, antes que ele tenha tempo para queimar.

Um diagrama de um dispositivo de proteção bastante simples é mostrado na Figura 1.

Princípio de ação. Descrição do circuito

A desconexão da carga da rede ocorre quando a tensão excede 242 V ou se torna menor que 170 V. Um poderoso relé na saída do dispositivo permite alternar correntes de até dez amperes, o que permite conectar uma carga com capacidade de até dois quilowatts.

No estado inicial, os contatos do relé estão na posição indicada no diagrama. O contato de comutação K1.3 conecta o LED HL1 à rede, sinalizando que a carga está desligada e que há tensão na rede. A carga é conectada à rede pressionando brevemente o botão SB1 "Iniciar".

Figura 1. Proteção contra flutuações de tensão

A tensão da rede elétrica através do capacitor de resfriamento C1 e do resistor R10 é fornecida aos diodos retificadores VD9, VD10 e carrega o capacitor C3. A tensão neste capacitor é estabilizada por um diodo Zener VD11. A partir desse retificador, é fornecido um relé de baixa potência K2, que controla a operação de um poderoso relé K1, que alterna a carga em si.

Através do diodo VD2, a tensão da rede é fornecida à unidade de comutação de relé K2. Se a tensão na rede for superior a 170 V, o diodo Zener VD7 será aberto, o que permitirá que o capacitor C2 seja carregado com uma voltagem suficiente para abrir o transistor VT1, que ativará o relé de baixa potência K2. (Um diodo VD8 é conectado em paralelo à bobina do relé K2. Seu objetivo é proteger o transistor da EMF de auto-indução que ocorre quando o relé K2 é desligado.)

Este relé com seu contato K2.1 ativará o poderoso relé K1 e, com seus contatos K1.1 ... K1.4, fornecerá a tensão da rede elétrica para a carga. O botão "Iniciar" agora pode ser liberado, o dispositivo entrou no modo de operação. Ao mesmo tempo, o LED HL2 acende, sinalizando o funcionamento normal do dispositivo. O LED HL1 apaga-se, o dispositivo entrou no modo de operação.

Proteção de subtensão

Se a tensão da rede elétrica for inferior a 170 V, o diodo Zener VD7 será fechado e o carregamento do capacitor C2 será interrompido. Isso levará ao fato de que o capacitor C2 é descarregado através do resistor R8 e do emissor de base de transição do transistor VT1. O transistor fechará e relé intermediário O K2 será desconectado e o contato K2.1 desligará o poderoso relé K1 - a carga será desenergizada.

Proteção contra sobretensão

O conjunto de proteção contra sobretensão é montado no tiristor VS1. Funciona da seguinte maneira.

A tensão da rede, ou melhor, a meia-onda positiva, é fornecida através do diodo VD2 aos diodos Zener VD3 ... VD6 conectados em série e através deles aos resistores R2 e R3 conectados em série. Se a tensão da rede subir acima de 242 V, os diodos zener serão abertos e uma queda de tensão será criada no resistor R3, cujo valor será suficiente para abrir o tiristor VS1.

Um tiristor aberto através de um resistor R5 "colocará" a tensão no capacitor C3. (Como o retificador que fornece esse capacitor é montado de acordo com o circuito com um capacitor de resfriamento, ele não tem medo de curtos-circuitos.O resistor R4 é necessário apenas para que o tiristor VS1 não seja queimado pela descarga do capacitor C3.) Essa tensão não será suficiente para reter o relé K2, ele será desligado e o relé K1 será desligado com ele e a carga será desconectada. O próprio dispositivo também será desenergizado, exceto para as correntes R1, VD1, HL1.

A reativação da carga só pode ser feita pressionando o botão "Iniciar". Nesse caso, não se deve apressar-se, mas espere um pouco, porque às vezes, quando a energia é restaurada, ocorrem quedas muito grandes, você pode até dizer picos de tensão, tensões.

Algumas palavras sobre os detalhes

Quase todas as partes do dispositivo são montadas em uma placa de circuito impresso de fibra de vidro com espessura de 1,5 ... 2 mm. A topologia da placa é tão simples que você pode cortá-la com uma faca afiada. Quase todos os detalhes estão localizados no quadro. A placa com as peças localizadas é mostrada na Figura 2.

Figura 2. Projeto da placa de circuito do dispositivo de proteção contra sobretensão

Todo o dispositivo como um todo deve ser colocado em uma caixa feita de material isolante. As peças que não se encaixam na placa são instaladas dentro do gabinete pelo método de montagem em superfície. Se o relé poderoso tiver dimensões significativas, ele também deverá ser colocado fora da placa.

Como um relé poderoso K1, é possível usar relés do tipo MKU-48, RPU-2 ou similar com uma bobina para uma tensão alternada de 220 V. Como o relé K2, você pode usar os relés RES-6, RES-22 ou outro tipo com uma tensão de resposta de cerca de 50 V e Corrente da bobina não superior a 15 mA. Este relé pode ter apenas um contato.

Ao instalar o dispositivo, você pode aplicar os seguintes tipos de peças: resistores fixos do tipo MLT, resistores de recorte do tipo SP3-3 ou SP3-19. Capacitor C1 do tipo K73-17 para tensão de operação não inferior à indicada no diagrama, capacitores de óxido do tipo K50-35 ou importados. Como os diodos VD1, VD2, VD8 ... VD10, são adequados quaisquer diodos de baixa potência com tensão reversa de pelo menos 400 V, bem como o tipo 1N4007 importado.

O transistor VT1 pode ser substituído por KT817G, KT603A, B ou KT630D.

A tensão aumentada da rede na qual o desligamento é realizado é determinada pela tensão de estabilização dos diodos Zener VD3 ... VD6, que, em vez dos indicados no diagrama, é possível usar os diodos Zener KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

Com a ajuda deles, é feito um ajuste aproximado do limiar de desligamento e outro mais suave, selecionando um resistor R3. É mais fácil configurar um resistor variável com uma resistência de cerca de 10 kg em vez dele, e no final da configuração, substitua-o por uma constante, igual à resistência da parte de entrada do resistor variável.

O limiar mais baixo (tensão mínima) é definido usando o resistor do trimmer R7.

A configuração de um dispositivo é feita com mais facilidade usando LATR. Primeiro defina o limite superior. Para fazer isso, conecte o dispositivo ao LATR e aumente gradualmente a tensão, é claro, controlando-o com um voltímetro. Ao selecionar os diodos Zener VD3 ... VD6 e o ​​resistor R3, o dispositivo deve ser desligado a uma tensão de 242 V. O dispositivo - o consumidor, é claro, não deve estar conectado. Para impedir que o dispositivo seja acionado no limiar inferior, coloque o motor do resistor de sintonização R7 na posição superior, de acordo com o esquema.

Após definir o limite superior, você deve usar o resistor R7 para desligar o dispositivo quando a tensão for reduzida para 170 V.

Se a possibilidade de desligamento forçado do dispositivo for necessária, um botão com um contato aberto pode ser configurado em série com o contato de relé K2.1.

Notas de segurança

O projeto não possui isolamento galvânico com a rede de suprimento; portanto, ao configurá-lo, é preciso ter muito cuidado e seguir todas as regras de segurança ao trabalhar em instalações elétricas. É melhor usar um transformador de segurança para comissionamento: o LATR deve ser conectado depois dele.Então a configuração pode ser feita sem nenhum medo.

Boris Aladyshkin