Bảo vệ REA khỏi các xung điện áp cao trong mạng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Đài thiết kế nghiệp dư

 Bình luận bài viết

Các tác giả giới thiệu một vấn đề mà hầu hết độc giả ít biết đến - bảo vệ thiết bị gia dụng khỏi các xung điện áp cao áp (hơn 400 V) trong mạng lưới cung cấp 220 V, nói về các phương án thực hiện và báo cáo về các bộ phận của thiết bị bảo vệ được sản xuất công nghiệp .

Sự hiện diện của các xung điện áp đạt 220 V trở lên trong mạng cung cấp điện xoay chiều 50 V x 1000 Hz không phải là điều mới mẻ đối với các chuyên gia. Đối với nhiều người tiêu dùng điện, những xung lực này là một sự khám phá. Bài báo thảo luận về khả năng bảo vệ thiết bị khỏi các xung xuất hiện trong mạng với thời lượng từ một phần mười micro giây đến vài mili giây. Các xung điện áp dài hơn - trên nửa chu kỳ của hình sin 50 Hz - được loại bỏ bằng các phương pháp khác không được đề cập ở đây. Lý do cho sự xuất hiện của các xung này là khác nhau và được mô tả trong tài liệu, ví dụ như trong [1].

Năng lượng của các xung điện áp cao trong mạng lưới cung cấp có thể đạt tới vài kilojoule. Các phương pháp nổi tiếng và phổ biến để giảm nhiễu xung trong mạch điện sử dụng bộ lọc LC và RC, màn chắn giữa các cuộn dây của máy biến áp mạng và các phương pháp khác thường không mang lại mức giảm năng lượng xung cần thiết ở các chân nguồn của vi mạch. Cần lưu ý rằng các xung có năng lượng lên tới milijoule thực sự chạm tới các vi mạch, có khả năng làm hỏng thiết bị.

Các phương pháp đã biết khác để hạn chế mức xung trong các mạch khác nhau của thiết bị điện tử, đặc biệt là trên các bảng điện của mạng lưới phân phối, liên quan đến việc sử dụng các thiết bị bán dẫn và phóng điện trong khí. Các thiết bị phóng khí, trong thực tế thường được gọi là khe hở tia lửa, không phải lúc nào cũng mang lại kết quả như yêu cầu do tốc độ tương đối thấp và khá cồng kềnh.

Các thiết bị bán dẫn được sử dụng rộng rãi để giảm nhiễu xung bao gồm các điện trở oxit kim loại, các thiết bị bán dẫn đa năng và bộ hạn chế điện áp bán dẫn đặc biệt. Biến trở là điện trở có đặc tính dòng điện-điện áp phi tuyến mạnh; điện trở của chúng giảm đáng kể khi tăng điện áp đặt vào. Khi nói đến các thiết bị bán dẫn đa năng, chúng tôi muốn nói đến điốt zener, điốt xung và rào cản Schottky, và bộ bảo vệ.

Đối với các bộ hạn chế điện áp bán dẫn đặc biệt, sẽ được thảo luận thêm, đặc tính dòng điện-điện áp tương tự như điốt zener. Sự khác biệt chính của chúng so với điốt zener và các thiết bị bán dẫn đa năng khác là khả năng tiêu tán năng lượng xung lớn. Các biến trở hiện đại, mặc dù kém hơn một chút so với các bộ hạn chế đang được xem xét về thời gian phản hồi, nhưng lại cạnh tranh với chúng về khả năng sản xuất và chi phí. Tuy nhiên, đặc tính của các biến trở sẽ xấu đi một thời gian sau khi tiếp xúc với từng xung nhiễu. Bộ hạn chế bán dẫn không có hiện tượng này. Xét rằng để bảo vệ các thiết bị điện tử, cần ưu tiên các thiết bị có tốc độ tối đa và tính ổn định về đặc tính.

Công ty GSI (Hoa Kỳ) đã sản xuất vào đầu những năm 90 hơn một nghìn loại bộ hạn chế điện áp bán dẫn có công suất xung tối đa cho phép lên tới 60 kW và điện áp giới hạn từ 0,7 đến 3000 V. Hiện nay, các bộ hạn chế tương tự có công suất lên tới 30 kW cũng được sản xuất ở CIS cho điện áp trong vòng 3...1000 V.

Nguyên lý hoạt động của bộ giới hạn là mở điểm nối pn đã đóng nếu điện áp ngược đặt vào nó vượt quá mức ngưỡng. Nói cách khác, bộ giới hạn hoạt động tương tự như điốt zener, nhưng quá trình tuyết lở trong đường hầm trong nó được đặc trưng bởi thực tế là chỉ có các hạt tải điện đa số mới mang điện tích, do đó không có sự tích tụ không mong muốn của các hạt tải điện thiểu số. Điều này chủ yếu chịu trách nhiệm cho hiệu suất cao của bộ giới hạn.

Đặc tính dòng điện-điện áp (CVC) của bộ giới hạn được thể hiện trong hình. 1. Giống như một diode zener, nó không đối xứng.

Để hạn chế xung của cả hai tín hiệu, thuận tiện nhất là kết nối hai bộ hạn chế nối tiếp nhau. Đặc tính dòng điện-điện áp của một cặp như vậy là đối xứng (Hình 2).

Bộ giới hạn điện áp bán dẫn được sản xuất thương mại thường được đánh giá dựa trên các đặc điểm sau:

• Rimp max - mức tiêu tán công suất tối đa cho phép theo xung đối với hình dạng xung và chu kỳ nhiệm vụ (K3) nhất định và nhiệt độ môi trường xung quanh Tam.avg. Giá trị của tham số này thường được biểu thị nhiều nhất cho thời lượng xung theo cấp số nhân là 1 ms ở mức nhật ký. xung tối đa, với thời gian tăng 10 μs và K3 nhỏ hơn 0,01%, đảm bảo rằng công suất trung bình cho phép tiêu tán bởi tinh thể hoặc thân thiết bị không vượt quá;
• Irev max - dòng điện ngược cực đại chạy ở điện áp ngược cực đại;
• Urev max - điện áp tối đa ngược, không được vượt quá giá trị vận hành (không nên giới hạn điện áp vận hành trong trường hợp này); giá trị UobP max thường lấy bằng 0,8 điện áp mở của thiết bị;
• Uopen và Iopen - điện áp và dòng điện khi mở thiết bị, tương ứng với điểm uốn trên nhánh làm việc của đặc tính dòng điện - điện áp;
• Ulimit. imp - điện áp giới hạn - điện áp ngược xung tại giá trị cực đại của dòng xung giới hạn, tùy theo công suất tiêu tán xung cực đại cho phép;
• Ipr.imp.max - dòng điện tối đa xung trực tiếp - dòng điện chuyển tiếp cho phép ở dạng nhất định, hệ số lấp đầy và nhiệt độ môi trường;
• Upr.imp.max - sụt áp xung tối đa trực tiếp trên bộ giới hạn ở Ipr.imp.max hiện tại;
• Cogr - hệ số giới hạn bằng tỉ số Ulim. imp max / Uopen; Kogr thay đổi từ khoảng 1,3 ở mức công suất xung tối đa Rimp max đến 1,2 ở mức 0,5 Rimp max;
• tấn - thời gian chuyển mạch trong đó thiết bị mở theo hướng ngược lại (đối với bộ hạn chế đối xứng tấn < 10-9 s).

Dựa trên giá trị của các đặc tính này, người tiêu dùng có thể lựa chọn bộ giới hạn điện áp cần thiết để bảo vệ thiết bị điện tử. Bộ giới hạn đối xứng (hai nhánh) được kết nối song song với mạng AC với tải trọng. Ở chế độ mạng bình thường, cả hai nhánh của nó đều đóng và chỉ có một dòng điện ngược rất nhỏ chạy qua nó ở cả hai nửa chu kỳ. Nói cách khác, bộ giới hạn không bộc lộ bản thân theo bất kỳ cách nào, tiêu thụ một lượng điện năng - rất nhỏ - (một phần trăm watt).

Ngay khi xuất hiện xung điện áp cao trong mạng, vượt quá Uopen của bộ giới hạn, cả hai cánh tay của nó sẽ mở ra, một tay hướng về phía trước, tay kia theo hướng ngược lại. Kết quả là xung sẽ bị chặn và điện áp tải tại thời điểm này sẽ không vượt quá Ulim.

Cần lưu ý rằng giá trị của Rimp max phụ thuộc vào khoảng thời gian của xung bị tắt và trong phạm vi τi = 0,1...10 ms, gần như tỷ lệ với tỷ lệ 1/τi. Với nhiệt độ môi trường ngày càng tăng Tamb. trung bình từ 40 đến 100 СС công suất tiêu tán Rimp max phải giảm xuống xấp xỉ theo tỷ lệ 0,024 Tamb. Thứ Tư

Để giảm biên độ của các xung điện áp cao trên đường từ mạng 220 V đến các chân nguồn của vi mạch, tốt nhất nên trang bị các bộ hạn chế trong nguồn điện [2].

Nếu các xung xuất hiện trong mạng cung cấp, năng lượng của xung này lớn hơn giới hạn cho phép đối với bộ giới hạn được áp dụng, thì nó, giống như một diode zener có quá nhiều dòng ổn định, sẽ quá nóng và hỏng. Kể từ thời điểm này, thiết bị kết nối mạng sẽ không được bảo vệ.

Do đó, nhược điểm đáng kể của việc sử dụng bộ hạn chế là thiếu thông tin về hiệu suất hoặc lỗi của chúng sau khi tiếp xúc với các xung lực mạnh. Để cung cấp dấu hiệu về tình trạng hoạt động của bộ giới hạn đối xứng, nó được tạo thành từ hai bộ phận đơn và một mạch gồm ba điốt phủ quyết và hai điện trở giới hạn dòng điện được nối với nó (Hình 3).

Điểm đặc biệt của đèn báo sức khỏe là việc sử dụng đèn LED ở chế độ không chuẩn. Nếu bộ giới hạn VD1 và VD2 hoạt động bình thường và nửa chu kỳ của điện áp mạng là dương (cộng - trên dây mạng phía trên trong sơ đồ), dòng điện chạy tự do qua bộ giới hạn VD1, mở theo hướng thuận và qua đèn LED HL1. Bộ giới hạn VD2 được đóng vào thời điểm này.

Kết quả là, gần như toàn bộ điện áp nguồn được đặt vào mạch HL3R2 và vào diode phủ quyết - theo hướng ngược lại. Do đó, LED HL3 mở theo hướng ngược lại*; dòng điện qua nó bị giới hạn bởi điện trở R2. Do đó, dòng điện khoảng 2 mA chạy qua toàn bộ mạch từ dây dương đến dây âm. Điều này đủ để đảm bảo độ sáng rõ rệt của đèn LED HL1 “xanh”. Đèn LED HL2 không sáng do điện áp cấp vào mạch HL2R1 quá ít (nhỏ hơn 3 V).

Khi cực tính của điện áp mạng thay đổi, các quá trình tương tự cũng xảy ra, chỉ có VD1 và VD2, R2 và R1, HL3 và HL2 thay đổi vị trí. Nghĩa là, khả năng sử dụng của bộ hạn chế được xác nhận bằng tín hiệu xanh của chỉ báo. Trong một số trường hợp, chỉ báo được mô tả có thể đồng thời đóng vai trò là chỉ báo về sự hiện diện của điện áp nguồn.

Dễ dàng nhận thấy nếu bộ giới hạn VD1 bị hỏng (hỏng), đèn LED HL1 “xanh” tắt và đèn LED HL2 “đỏ” bật sáng, còn nếu bộ giới hạn VD2 bị hỏng thì đèn HL3 “đỏ” sẽ bật.

Mô-đun được mô tả có tên ZA-0, được phát triển tại Công ty Cổ phần Công nghệ Máy tính và Điện tử Công nghiệp (Moscow) cùng với NPK "Kvark" (Tashkent) và được đưa vào sản xuất hàng loạt. Hình thức của mô-đun được hiển thị trong ảnh (Hình 4).

Đặc điểm chính của mô-đun

• Công suất xung tối đa cho phép, kW, không nhỏ hơn, ở nhiệt độ môi trường xung quanh 25°C......1,5
• Biên độ của điện áp xoay chiều dùng cho bộ hạn chế mở, V, ở nhiệt độ môi trường xung quanh là 25°C (dòng điện mở 1 mA)......400±20
• Hệ số hạn chế,......1,2...1,3
• Cường độ sáng của đèn LED, mcd, không nhỏ hơn...... 0,5
• Công suất tiêu thụ của mạng khi không có xung điện áp cao, W, không quá......0,5
• Kích thước vỏ**, mm, không hơn......32x12x10
• Trọng lượng, g, không hơn...... 10

Thân mô-đun được làm bằng nhựa bằng cách đúc vào khuôn. Vị trí UHL sửa đổi khí hậu loại 4.2 theo GOST 15150. Về khả năng bảo vệ chống điện giật, sản phẩm thuộc loại II theo GOST 2757.0.

Mô-đun ZA-0, ngoài việc lắp đặt trong các bộ nguồn REA, còn được khuyến nghị cho nhiều người dùng và người vô tuyến nghiệp dư sử dụng trong phòng thí nghiệm, văn phòng và căn hộ để bảo vệ các thiết bị điện tử công nghiệp và gia dụng cắm vào ổ cắm nguồn điện xoay chiều 220 V cung cấp Với mục đích này, một sản phẩm tùy chọn đã được phát triển, được đặt tên là ZA-01. Ở đây, thân mô-đun được trang bị các chân tiêu chuẩn cho phép cắm nó vào bất kỳ ổ cắm trống nào trong phòng.

Việc phát triển mô-đun bảo vệ ZA-0 đã được phê duyệt bởi Tổ chức Khoa học và Kỹ thuật "Điện tử năng lượng", hỗ trợ phát triển các sản phẩm được sản xuất hàng loạt.

Các mô-đun bảo vệ có công suất 5 kW (ZA-1) và 30 kW (ZA-2), cũng như các phiên bản của các sản phẩm này có phích cắm (ZA-11 và ZA-21), đang trong quá trình được đưa vào sản xuất . Các mô-đun này nên được sử dụng trong trường hợp các mô-đun một kilowatt rưỡi không thể chịu được các xung mạng điện áp cao. Các mô-đun cũng đã được phát triển để bảo vệ mạng DC, được thiết kế cho công suất xung từ 1,5 đến 30 kW và điện áp mở từ 6,8 đến 450 V.

Ở giai đoạn đầu tiên sử dụng các mô-đun bảo vệ ZA-0 và các sản phẩm dựa trên chúng, nhà cung cấp sẽ cung cấp cho khách hàng sự thay thế miễn phí những cái bị lỗi bằng những cái mới. Nếu các mô-đun lại bị lỗi, người tiêu dùng sẽ được khuyên nên mua các thiết bị mạnh hơn. Nếu cần thiết, Công ty Cổ phần "Công nghệ Máy tính và Điện tử Công nghiệp" (tel. ở Moscow 330-06-38) sẽ tiến hành nghiên cứu mạng của người tiêu dùng và đưa ra đề xuất bảo vệ thiết bị điện tử.

* Đặc tính này của đèn LED (và một số linh kiện điện tử khác) từ lâu đã được những người yêu thích radio quan tâm, nghiên cứu và sử dụng rộng rãi. Ví dụ, hãy xem bài viết của I. Nechaev “LED như một diode zener” trong “Radio”, 1997, số 3, tr. 51.

** Không bao gồm chiều dài của dây dẫn - 9... 12 mm và chiều cao của vỏ đèn LED nhô ra - 3... 5 mm.

Văn chương

1. Cherepanov V.P., Khrulev A.K., Bludov I.P. Thiết bị điện tử để bảo vệ thiết bị điện tử khỏi quá tải điện. Danh mục. - M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1994 (tr. 17-21).
2. Kolosov V. A. Cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử cố định. Lý thuyết và thực hành thiết kế. - M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1992 (tr. 111, 112).

Tác giả: V. Kolosov, Moscow, A. Muratov, Tashkent, Uzbekistan

Xem các bài viết khác razdela Đài thiết kế nghiệp dư.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới 04.05.2024

Khám phá không gian và những bí ẩn của nó là nhiệm vụ thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới. Trong bầu không khí trong lành của vùng núi cao, cách xa ô nhiễm ánh sáng thành phố, các ngôi sao và hành tinh tiết lộ bí mật của chúng một cách rõ ràng hơn. Một trang mới đang mở ra trong lịch sử thiên văn học với việc khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới - Đài thiên văn Atacama của Đại học Tokyo. Đài quan sát Atacama nằm ở độ cao 5640 mét so với mực nước biển mở ra cơ hội mới cho các nhà thiên văn học trong việc nghiên cứu không gian. Địa điểm này đã trở thành vị trí cao nhất cho kính viễn vọng trên mặt đất, cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ độc đáo để nghiên cứu sóng hồng ngoại trong Vũ trụ. Mặc dù vị trí ở độ cao mang lại bầu trời trong xanh hơn và ít bị nhiễu từ khí quyển hơn, việc xây dựng đài quan sát trên núi cao đặt ra những khó khăn và thách thức to lớn. Tuy nhiên, bất chấp những khó khăn, đài quan sát mới mở ra triển vọng nghiên cứu rộng lớn cho các nhà thiên văn học. ... >>

Điều khiển vật thể bằng dòng không khí 04.05.2024

Sự phát triển của robot tiếp tục mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển các vật thể khác nhau. Gần đây, các nhà khoa học Phần Lan đã trình bày một cách tiếp cận sáng tạo để điều khiển robot hình người bằng dòng không khí. Phương pháp này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa cách thức thao tác các vật thể và mở ra những chân trời mới trong lĩnh vực robot. Ý tưởng điều khiển vật thể bằng dòng không khí không phải là mới, nhưng cho đến gần đây, việc thực hiện những khái niệm như vậy vẫn là một thách thức. Các nhà nghiên cứu Phần Lan đã phát triển một phương pháp cải tiến cho phép robot điều khiển vật thể bằng cách sử dụng các tia khí đặc biệt làm "ngón tay không khí". Thuật toán kiểm soát luồng không khí được phát triển bởi một nhóm chuyên gia dựa trên nghiên cứu kỹ lưỡng về chuyển động của các vật thể trong luồng không khí. Hệ thống điều khiển máy bay phản lực, được thực hiện bằng động cơ đặc biệt, cho phép bạn điều khiển các vật thể mà không cần dùng đến vật lý ... >>

Chó thuần chủng ít bị bệnh hơn chó thuần chủng 03.05.2024

Chăm sóc sức khỏe cho thú cưng của chúng ta là một khía cạnh quan trọng trong cuộc sống của mỗi người nuôi chó. Tuy nhiên, có một nhận định chung cho rằng chó thuần chủng dễ mắc bệnh hơn so với chó lai. Nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu tại Trường Khoa học Y sinh và Thú y Texas dẫn đầu mang lại góc nhìn mới cho câu hỏi này. Một nghiên cứu được thực hiện bởi Dự án lão hóa chó (DAP) trên hơn 27 con chó đồng hành cho thấy chó thuần chủng và chó lai thường có khả năng mắc các bệnh khác nhau như nhau. Mặc dù một số giống chó có thể dễ mắc một số bệnh nhất định nhưng tỷ lệ chẩn đoán tổng thể gần như giống nhau giữa cả hai nhóm. Bác sĩ thú y trưởng của Dự án Lão hóa Chó, Tiến sĩ Keith Creevy, lưu ý rằng có một số bệnh phổ biến phổ biến hơn ở một số giống chó nhất định, điều này ủng hộ quan điểm cho rằng chó thuần chủng dễ mắc bệnh hơn. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Trẻ sơ sinh có khả năng chống lại ảo ảnh thị giác 18.12.2023 Trẻ sơ sinh dưới sáu tháng tuổi dường như có khả năng chống lại những ảo ảnh thị giác có thể đánh lừa trẻ lớn hơn và người lớn. Như các chuyên gia đã phát hiện, nhận thức về ảo giác thị giác ở trẻ sơ sinh phụ thuộc vào độ tuổi và mức độ phát triển của cơ chế xử lý thông tin của não. Hiểu được đặc điểm này có thể là chìa khóa để có cái nhìn sâu sắc hơn về sự phát triển nhận thức của con người và các quá trình nội tại trong thời thơ ấu. Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã trình chiếu một màn hình có các chấm màu đỏ và xanh lục cho trẻ sơ sinh từ 5 đến 8 tháng tuổi. Các chấm một màu di chuyển lên ở giữa nhưng di chuyển xuống bên phải và bên trái, trong khi các chấm màu kia cho thấy chuyển động ngược lại. Ảo ảnh thị giác xảy ra khi người lớn nhìn vào giữa màn hình khiến chuyển động rõ ràng của các chấm trở nên ngược lại. Để tìm hiểu xem liệu trẻ có bị ảo giác này hay không, nhóm nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm với 40 trẻ, trình chiếu một màn hình có các chấm cùng màu di chuyển theo các hướng khác nhau. Trẻ em dưới sáu tháng tuổi nhìn lâu hơn vào màn hình khi các chấm di chuyển theo một hướng, trong khi trẻ lớn hơn độ tuổi đó thích màn hình có các chấm di chuyển theo cả hai hướng. Cho rằng trẻ sơ sinh thường mất nhiều thời gian hơn để chú ý đến những đồ vật không quen thuộc, các chuyên gia kết luận rằng trẻ lớn hơn nhận thức được ảo giác được trình bày trong khi trẻ nhỏ hơn thì không. Điều này có lẽ là do cơ chế xử lý thông tin trong não của trẻ chưa được hình thành đầy đủ, điều này đòi hỏi những giả định khác nhau về những gì chúng nhìn thấy. Giáo sư Paul Bays từ Đại học Cambridge, người không tham gia vào nghiên cứu, đã ca ngợi phát hiện này. Ông nhấn mạnh rằng những gì chúng ta nhìn thấy phụ thuộc vào những kỳ vọng về thế giới được tích hợp trong não chúng ta trong quá trình phát triển: “Trong trường hợp này, ảo ảnh xảy ra do hệ thống thị giác của người lớn cho rằng những gì bạn nhìn thấy ở giữa màn hình có thể sẽ xảy ra. cũng xảy ra ở ngoại vi."

Tin tức thú vị khác:

▪ Vòng đeo tay thông minh Microsoft Band

▪ Cà phê gây khó khăn khi mua sắm

▪ Nếu bạn đốt hết nhiên liệu

▪ Dị ứng với máy tính

▪ Điôxít cacbon biến thành than đá

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần An toàn lao động trên công trường. Lựa chọn các bài viết

▪ bài viết Im đi, nỗi buồn, im đi! biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Tại sao lều tuyết không bị tan chảy từ bên trong? đáp án chi tiết

▪ Bài viết Y tá mặc quần áo. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động

▪ bài viết Máy phân tích nồng độ carbon monoxide. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài báo Bộ chuyển đổi FM cố định 144/27 MHz. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024