Comment se protéger contre les fluctuations de tension

Description d'un appareil simple qui déconnecte la charge si la tension du réseau dépasse les limites acceptables.

La tolérance pour la tension du secteur pour alimenter les appareils électroniques domestiques et juste électriques est de plus ou moins 10%. Mais dans les conditions du système national d'approvisionnement en énergie, cette exigence n'est souvent pas respectée.

La tension peut être considérablement trop élevée ou bien inférieure à la normale, ce qui peut entraîner une défaillance de l'équipement. Pour éviter que cela ne se produise, l'article décrit un périphérique simple qui déconnectera la charge à temps avant qu'elle n'ait le temps de s'épuiser.

Un schéma d'un dispositif de protection assez simple est illustré à la figure 1.

Principe d'action. Description du circuit

La déconnexion de la charge du réseau se produit lorsque la tension dépasse 242 V ou devient inférieure à 170 V. Un relais puissant à la sortie de l'appareil permet de commuter des courants jusqu'à dix ampères, ce qui permet de connecter une charge d'une capacité allant jusqu'à deux kilowatts.

Dans l'état initial, les contacts de relais sont dans la position indiquée sur le schéma. Le contact de commutation K1.3 connecte la LED HL1 au réseau, signalant que la charge est éteinte et qu'il y a de la tension dans le réseau. La charge est connectée au réseau en appuyant brièvement sur le bouton "Start" du SB1.

Figure 1. Protection contre les fluctuations de tension

La tension du secteur à travers le condensateur d'extinction C1 et la résistance R10 est fournie aux diodes de redressement VD9, VD10 et charge le condensateur C3. La tension sur ce condensateur est stabilisée par une diode Zener VD11. A partir de ce redresseur, un relais de faible puissance K2 est fourni, qui contrôle le fonctionnement d'un relais puissant K1, qui commute lui-même la charge.

Par l'intermédiaire de la diode VD2, la tension secteur est fournie à l'unité de commutation du relais K2. Si la tension dans le réseau est supérieure à 170 V, la diode Zener VD7 s'ouvrira, ce qui permettra de charger le condensateur C2 à une tension suffisante pour ouvrir le transistor VT1, qui activera le relais de faible puissance K2. (Une diode VD8 est connectée en parallèle à la bobine du relais K2. Son but est de protéger le transistor des CEM d'auto-induction qui se produisent lorsque le relais K2 est désactivé.)

Ce relais avec son contact K2.1 allumera le puissant relais K1, et avec ses contacts K1.1 ... K1.4 il fournira la tension secteur à la charge. Le bouton "Démarrer" peut maintenant être relâché, l'appareil est entré en mode de fonctionnement. Dans le même temps, la LED HL2 s'allume, signalant le fonctionnement normal de l'appareil. La LED HL1 s'éteint, l'appareil est entré en mode de fonctionnement.

Protection contre les sous-tensions

Si la tension secteur devient inférieure à 170 V, la diode Zener VD7 se fermera et la charge du condensateur C2 s'arrêtera. Cela conduira au fait que le condensateur C2 est déchargé à travers la résistance R8 et la base de transition - émetteur du transistor VT1. Le transistor se fermera et relais intermédiaire K2 se déconnectera et le contact K2.1 éteindra le puissant relais K1 - la charge sera mise hors tension.

Protection contre les surtensions

L'ensemble de protection contre les surtensions est monté sur le thyristor VS1. Cela fonctionne comme suit.

La tension secteur, ou plutôt sa demi-onde positive, est fournie via la diode VD2 aux diodes Zener VD3 ... VD6 connectées en série, et à travers elles aux résistances R2 et R3 connectées en série. Si la tension du secteur dépasse 242 V, les diodes zener s'ouvrent et une chute de tension apparaît sur la résistance R3, dont la valeur sera suffisante pour ouvrir le thyristor VS1.

Un thyristor ouvert à travers une résistance R5 "mettra" la tension aux bornes du condensateur C3. (Puisque le redresseur alimentant ce condensateur est assemblé selon le circuit avec un condensateur d'extinction, il n'a même pas peur des courts-circuits.La résistance R4 n'est nécessaire que pour que le thyristor VS1 ne soit pas brûlé par la décharge du condensateur C3.) Cette tension ne sera pas suffisante pour maintenir le relais K2, elle s'éteindra et le relais K1 s'éteindra avec elle et la charge sera déconnectée. L'appareil lui-même sera également mis hors tension, à l'exception des chaînes R1, VD1, HL1.

La réactivation de la charge ne peut être effectuée qu'en appuyant sur le bouton "Démarrer". Dans ce cas, il ne faut pas se précipiter, mais attendre un peu, car parfois, lorsque le courant est rétabli, des chutes assez importantes se produisent, on pourrait même dire surtensions, tension.

Quelques mots sur les détails

Presque toutes les pièces de l'appareil sont montées sur une carte de circuit imprimé en feuille de fibre de verre d'une épaisseur de 1,5 ... 2 mm. La topologie de la carte est si simple que vous pouvez simplement la couper avec un couteau bien aiguisé. Presque tous les détails se trouvent sur le tableau. La carte avec les pièces qui s'y trouvent est illustrée à la figure 2.

Figure 2. Conception du circuit imprimé du dispositif de protection contre les surtensions

L'ensemble de l'appareil dans son ensemble doit être placé dans un boîtier en matériau isolant. Les pièces qui ne rentrent pas sur la carte sont installées à l'intérieur du boîtier par la méthode de montage en surface. Si un relais puissant aura des dimensions importantes, il doit également être placé à l'extérieur de la carte.

En tant que relais puissant K1, il est possible d'utiliser des relais de types MKU-48, RPU-2 ou similaire avec une bobine pour une tension alternative de 220 V.En tant que relais K2, vous pouvez utiliser des relais RES-6, RES-22 ou un autre type avec une tension de réponse d'environ 50 V et courant de bobine pas plus de 15 mA. Ce relais ne peut avoir qu'un seul contact.

Lors de l'installation de l'appareil, vous pouvez appliquer les types de pièces suivants: résistances fixes de type MLT, résistance de rognage de type SP3-3 ou SP3-19. Condensateur C1 de type K73-17 pour une tension de fonctionnement non inférieure à celle indiquée sur le schéma, condensateurs d'oxyde de type K50-35 ou importés. En tant que diodes VD1, VD2, VD8 ... VD10, toutes les diodes de faible puissance avec une tension inverse d'au moins 400 V, ainsi que le type importé 1N4007, conviennent.

Le transistor VT1 peut être remplacé par KT817G, KT603A, B ou KT630D.

La tension accrue du réseau sur lequel l'arrêt est effectué est déterminée par la tension de stabilisation des diodes Zener VD3 ... VD6, qui, au lieu de celles indiquées sur le schéma, il est possible d'utiliser les diodes Zener KS600A, KS620A, KS630A, KS650A, KS680A.

Avec leur aide, un ajustement approximatif du seuil de coupure est effectué et un réglage plus fluide est effectué en sélectionnant une résistance R3. Il est plus facile de mettre en place une résistance variable avec une résistance d'environ 10 kilogrammes au lieu de cela, et à la fin du réglage, remplacez-la par une constante, égale à la résistance de la partie d'entrée de la résistance variable.

Le seuil inférieur (tension minimale) est réglé à l'aide de la résistance de trimmer R7.

La configuration d'un appareil se fait le plus facilement à l'aide de LATR. Réglez d'abord le seuil supérieur. Pour ce faire, connectez l'appareil au LATR et augmentez progressivement la tension, bien sûr, en le contrôlant avec un voltmètre. En sélectionnant les diodes Zener VD3 ... VD6 et la résistance R3, l'appareil doit être éteint à une tension de 242 V. L'appareil - le consommateur, bien sûr, ne doit pas être connecté. Pour éviter que l'appareil ne se déclenche sur le seuil inférieur, réglez le moteur de la résistance d'accord R7 en position haute selon le schéma.

Après avoir défini le seuil supérieur, vous devez utiliser la résistance R7 pour éteindre l'appareil lorsque la tension est réduite à 170 V.

Si la possibilité d'un arrêt forcé de l'appareil est requise, un bouton avec un contact ouvert peut être réglé en série avec le contact de relais K2.1.

Consignes de sécurité

La conception n'a pas d'isolation galvanique avec le réseau d'alimentation, par conséquent, lors de sa mise en place, il faut être extrêmement prudent et prudent, suivre toutes les règles de sécurité lors de travaux dans des installations électriques. Il est préférable d'utiliser un transformateur de sécurité pour la mise en service: le LATR doit être connecté après.Ensuite, le réglage peut être fait sans aucune crainte.

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 Gregory]

Bonjour Désolé pour la question impudique. Pourquoi réinventer la roue? Maintenant, le problème de la tension secteur de faible qualité est assez aigu, par conséquent, notre et "pas notre" industrie produit une grande variété de régulateurs de tension allant du moins cher au assez cher. La plupart d'entre eux sont construits sur le principe que vous avez décrit. On pourrait également mentionner la possibilité d'utiliser des stabilisateurs de réseau et de coffre. Les stabilisateurs de tension du tronc offrent une solution complète d'alimentation électrique de haute qualité et efficace pour une maison d'été, une maison, un chalet ou un appartement, tous les locaux résidentiels et non résidentiels, de sorte que le stabilisateur n'est pas un luxe, mais un besoin qui ne doit pas être construit, mais acheté.

[#2 Alexandre]

GregoryCe n'est pas un stabilisateur, mais seulement un appareil à courant résiduel. C'est beaucoup moins cher que les stabilisateurs "bon marché". La plupart des gens à la maison ont très peu d'appareils pour lesquels un arrêt soudain est dangereux. Et pour ce dernier, cela vaut la peine d'utiliser un onduleur, indépendamment de la présence ou de l'absence d'un RCD et d'un stabilisateur.

[#3 Ruslan]

Sur le point d'acquérir - je ne suis pas d'accord. Maintenant, je le termine ... Nous avons des échecs allant jusqu'à 110, appelez-le acheté, ce qui ne désactivera pas la charge? Appelez-le acheté à une tension de 160 V, il a une puissance de 5 kW et coûte jusqu'à 10 tr?

De plus, pour être fiable et économique. Et pour être précis.

[#4]

mieux monter sur un thyristor et non sur un relais - vitesse plus élevée

[#5]

Tout d'abord, il ne s'agit pas de stabilisateurs, mais simplement d'une coupure de tension. Cet appareil ne stabilise pas la tension dans le réseau, mais surveille simplement sa valeur et lorsqu'il dépasse les limites de tolérance, il déconnecte simplement la charge. Je pense que le schéma et la description du principe du travail sont donnés de cette manière "pour le développement général", et pas du tout pour répéter le schéma. De plus, la construction décrite n'est pas exempte d'inconvénients. Tout d'abord, y compris l'appareil avec le bouton Démarrer, il serait bien de connaître le niveau de tension dans le réseau pour le moment, et il n'est pas très pratique de contrôler cette tension avec un testeur. Et puis, ne connaissant pas le niveau de tension réel dans le réseau et en appuyant sur le bouton "Démarrer", avec les contacts de ce bouton, nous fournissons immédiatement une tension dangereusement élevée à la charge, et si nous maintenons également ce bouton enfoncé pendant un certain temps, nous avons une chance de graver avec succès l'appareil protégé . De plus, même avec un niveau de tension normal dans le réseau, au premier moment, jusqu'à ce que les automatismes fonctionnent et que les deux relais s'allument, le courant de charge passera par les contacts plutôt faibles du bouton "Démarrer", et si le courant de charge est assez important, le bouton ne durera pas longtemps . Eh bien, et deuxièmement, la chose la plus importante. L'industrie a déjà répondu aux demandes du marché et aujourd'hui, il existe un grand nombre de modèles de coupure différents en vente, tels que ceux qui sont branchés et qui ont leurs propres prises de courant pour connecter la charge, ou qui sont montés sur un rail DIN. Mais la caractéristique commune de toutes les coupures est qu'elles sont toutes faites sur un microcontrôleur, ont une indication de la tension dans le réseau et les organes de programmation. Et encore une chose: toutes ces coupures sont assez bon marché par rapport aux stabilisateurs de tension. Bien que, personnellement, je ne soutienne pas l'utilisation généralisée des seuils. Dans ma pratique, de nombreux clients voulaient d'abord mettre tout le chalet à deux étages sur les seuils, puis, lorsque la dame a commencé à cligner des yeux, comme un arbre de Noël, ils ont eux-mêmes enlevé et jeté. Je pense qu'aujourd'hui, même dans les zones rurales avec tous les "charmes" de l'alimentation aérienne, il est logique d'acheter des appareils électroniques grand public, qui, selon les annonces des fabricants, sont capables de fonctionner dans des conditions de fortes fluctuations de la tension du secteur: de 100 à 400 Volts. Et c'est bien réel.

[#6]

C'est vraiment pourquoi réinventer la roue. L'industrie produit une large gamme d'appareils. Un appareil qui déconnecte la charge si la tension d'alimentation dépasse la valeur définie est moins cher que les pièces de ce circuit. Voici un exemple, j'ai récemment acheté un RN-111M pour 1400 r, donc il y a un réglage de seuil inférieur, un réglage de seuil supérieur, une minuterie et un voltmètre numérique. Et il se lève sur un rail DIN. Avantages solides.

[#7 MaksimovM]

Ruslan, Je pense que c'est un gaspillage d'argent pour acheter un régulateur de tension haute puissance, par exemple 5 kW, comme vous l'avez indiqué. En achetant un tel stabilisateur, vous faites un profit au vendeur d'un tel équipement, en jetant de l'argent décent pour cet appareil, c'est tout. Sens de mettre un stabilisateur sur tout l'appartement? Pourquoi stabiliser la tension d'un chauffe-eau électrique, d'un chauffe-eau électrique, d'un four, d'un four? Il est préférable d'installer un stabilisateur sur la partie du câblage qui alimente les appareils électroménagers sensibles aux surtensions. Si vous êtes guidé par ce principe de choix de la puissance du stabilisateur, il s'avère qu'au lieu du stabilisateur, 5 kW sont nécessaires pour seulement 1-2 kW, ce qui est beaucoup moins cher. En effet, la majeure partie de la charge dans l'appartement est constituée par les appareils électriques qui ne sont pas sensibles ou, du moins, moins sensibles aux surtensions.

Je considère également qu'il est plus judicieux d'utiliser des relais de tension de conception modulaire pour la protection du câblage électrique, qui présentent de nombreux avantages: ils sont suffisamment fiables, se caractérisent par une vitesse élevée et une précision des paramètres de fonctionnement, disposent d'un groupe de contacts supplémentaire, avec lequel le relais peut être utilisé pour mettre en œuvre divers circuits automatisés. Les relais de tension modulaires sont assez compacts: il existe des relais qui occupent une position sur un rail DIN (la taille d'un disjoncteur monophasé).

[#8]

Tout a longtemps été inventé, les dispositifs de protection (relais de tension numériques) ASP. De bon marché à cher, pour toutes les occasions.