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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivo protector de corte de carga. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protección de equipos contra operación de emergencia de la red, sistemas de alimentación ininterrumpida El dispositivo protector de desconexión de carga está diseñado para monitorear el voltaje en una red eléctrica monofásica y desconectar la carga cuando el voltaje cae por debajo del voltaje nominal, el voltaje aumenta por encima del voltaje nominal o sobretensiones en la red con una amplitud más allá del límites normales. El dispositivo de desconexión de carga residual (UZON) consta de dos etapas de protección. La primera etapa de protección garantiza que la carga esté conectada a la red eléctrica si su voltaje está dentro de los límites especificados (por ejemplo, ±10%). Si la tensión de la red está fuera de los límites inferior o superior, la carga se desconecta de la red. El encendido posterior (cuando se normaliza la tensión de red) se realiza con un retardo de tiempo, que se puede ajustar rápidamente. En caso de picos o caídas frecuentes (por ejemplo, cortocircuitos de cables eléctricos por viento) en la tensión de red, puede ser necesario un retardo de conexión. La segunda etapa de protección sirve para desconectar tanto la carga como la primera etapa en caso de una disminución o exceso significativo (1,5-2 veces o más) de la tensión nominal de la red. La segunda etapa conecta la primera etapa a la tensión de red cuando ésta alcanza un valor seguro para el funcionamiento de la primera etapa. La segunda etapa está alimentada por una celda galvánica. La base del UZON es un circuito integrado especializado (ver figura); los bloques incluidos en él están limitados por una línea de puntos y guiones. Todos los UZON pueden montarse como adaptador o integrarse en un enchufe.
La primera etapa de protección contiene los siguientes bloques:
La segunda etapa de protección contiene: umbral superior comparador II; comparador de umbral inferior III; circuito lógico de control (DD1-DD3); indicador de voltaje HL1; relé K1, que conecta la tensión de red a la primera etapa. La primera etapa de protección enciende la carga si el voltaje de suministro está dentro de los límites requeridos (por ejemplo, ±10%). Los umbrales inferior y superior se pueden configurar rígidamente (se supone que la base del dispositivo es un circuito integrado) o ajustarse dentro de ciertos límites (en este caso, se deben proporcionar pasadores adicionales para conectar resistencias de recorte, esto no se muestra en la figura). cifra). Los comparadores de límite superior e inferior IV y V (y II y III) son activadores Schmitt inversores basados en amplificadores operacionales de micropotencia de suministro único. Si el voltaje de entrada (Uin) excede el voltaje de referencia (Uop), el voltaje de salida del comparador está cerca del potencial de tierra. La tensión de entrada (Uin) de los comparadores es la tensión tomada del sensor de corriente T1, que se rectifica mediante el puente de diodos VD4 y se filtra mediante el condensador C2. Si la tensión de red es menor que el umbral inferior o mayor que el umbral superior, se activa el comparador del umbral superior IV (si es mayor) o del umbral inferior V (si es menor). En cualquiera de estos casos, la salida del elemento DD5 (2I-NOT) cambia del log "0" al log "1". Suponemos que el circuito lógico de control está realizado sobre elementos CMOS (para reducir el consumo de energía), por lo que el voltaje de salida de los comparadores, correspondiente al nivel log "1", debe ser al menos 2/3 del voltaje de letanía Upit1. A través de los inversores DD6 y DD7, una caída de voltaje positiva establecerá el D-flip-flop DD9 en estado único. El registro "0" en la salida inversa del disparador DD9 cerrará el transistor MOS VT2, que controla el interruptor optotiristor VD10, y la carga se desconectará de la red. Al mismo tiempo, el log "1" en la salida directa del disparador permitirá el funcionamiento del temporizador VIII, y éste comenzará a contar el intervalo de tiempo, cuya duración está determinada por la constante de tiempo t=R6C5; se puede ajustar con la resistencia variable R6. Como temporizador, puede utilizar, por ejemplo, un generador de impulsos rectangular con un contador binario (es necesario prever un circuito de reinicio del temporizador cuando se enciende la fuente de alimentación). Una vez finalizado el conteo del intervalo de tiempo, aparecerá un pulso de registro "1" (Um) en la salida del temporizador. Si durante la cuenta regresiva el voltaje en la red se ha normalizado, este pulso pasará a través del elemento DD1 (en cuya segunda entrada, cuando el voltaje de la red se normalice, habrá un registro "8") y restablecerá el disparador DD1 a el estado cero. El transistor VT9 se abrirá, el interruptor del optotiristor VD2 conectará la carga a la red, el nivel de registro "10" establecido en la salida directa del disparador prohibirá el funcionamiento del temporizador VIII. Si el voltaje en la red no se ha normalizado, la entrada superior del elemento DD8 tendrá un registro "0", y el pulso de puesta a cero no pasará a la entrada del disparador DD10, sino a la entrada de reinicio (no mostrado en el diagrama) del temporizador, y este último comenzará a contar un nuevo intervalo de tiempo de retraso. Esto continuará hasta que el voltaje en la red vuelva a la normalidad. El circuito R5C4 establece el disparador DD9 en su estado cero inicial cuando se enciende la fuente de alimentación secundaria I. El circuito R4C3 no permite pulsos demasiado cortos (cuya energía no representa un peligro para la carga) en la entrada del disparador causada por interferencias o sobretensiones en la red de suministro. Al cambiar la capacitancia del condensador externo C3, puede cambiar la sensibilidad del dispositivo. Si la tensión de red aumenta o disminuye significativamente, representa un peligro no solo para la carga, sino también para la fuente de alimentación secundaria I (así como para toda la primera etapa de protección). Se proporciona una segunda etapa de protección para proteger la carga y la primera etapa. La base de la segunda etapa de protección es un indicador de descarga de gas (o LED integrado con elementos auxiliares incorporados), en el que la longitud del área luminosa es directamente proporcional al voltaje aplicado. Con un aumento significativo en el voltaje de la red, la columna luminosa alcanza la apertura del fotodiodo VD2, el comparador del límite superior se restablece a log "0", aparece log "2" en la salida del elemento DD2 (1I-NOT), y En la salida del inversor DD3 aparece log "0". MOSFET VT1 se cierra, los contactos del relé K1 se abren, desconectando la tensión de red de la primera etapa. La segunda etapa de protección se alimenta desde un convertidor elevador de voltaje VI. Su entrada se alimenta con tensión del estabilizador paramétrico R3VD6 o del elemento galvánico G1. El aislamiento se realiza mediante diodos VD5 y VD7. Cuando la tensión de red cae significativamente, el comparador de límite inferior se establece en log "1", aparece log "1" en la salida del inversor DD0, aparece log "2" en la salida del elemento DD1 y aparece log "3" en la salida del inversor DD0. El relé K1 desconecta la tensión de red de la primera etapa. Por lo tanto, la fuente de energía secundaria I funciona en modo liviano, sus requisitos son reducidos y con el nivel actual de tecnología puede ser de tamaño pequeño. Al mover los fotodiodos VD2 y VD3 a lo largo del cuerpo del indicador, puede cambiar los umbrales de respuesta de los comparadores de límite superior e inferior. La cadena R2C1 no permite que pasen pulsos cortos a la salida del elemento DD3. El dispositivo descrito se puede utilizar para proteger cargas sensibles a la tensión de alimentación: frigoríficos, aspiradoras, televisores, etc. Autor: V. I. vasilenko
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