Τροφοδοτικό με προστασία. Σπιτικό τροφοδοτικό με σύστημα προστασίας από βραχυκύκλωμα Η απλούστερη προστασία από βραχυκύκλωμα

Παρουσιάζεται σχέδιο προστασίας για κάθε τύπο τροφοδοτικού. Αυτό το κύκλωμα προστασίας μπορεί να λειτουργήσει μαζί με οποιοδήποτε τροφοδοτικό - ηλεκτρικό δίκτυο, μεταγωγείς και μπαταρίες DC. Η σχηματική αποσύνδεση μιας τέτοιας μονάδας προστασίας είναι σχετικά απλή και αποτελείται από πολλά στοιχεία.

Κύκλωμα προστασίας τροφοδοσίας

Το εξάρτημα ισχύος - ένα ισχυρό τρανζίστορ φαινομένου πεδίου - δεν υπερθερμαίνεται κατά τη λειτουργία, επομένως δεν χρειάζεται ούτε ψύκτρα. Το κύκλωμα είναι ταυτόχρονα μια προστασία από υπερφόρτωση ισχύος, υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα στην έξοδο, το ρεύμα λειτουργίας προστασίας μπορεί να επιλεγεί επιλέγοντας την αντίσταση της αντίστασης διακλάδωσης, στην περίπτωσή μου το ρεύμα είναι 8 Amperes, 6 αντιστάσεις των 5 Χρησιμοποιήθηκαν βατ 0,1 Ohm συνδεδεμένα παράλληλα. Η διακλάδωση μπορεί επίσης να κατασκευαστεί από αντιστάσεις ισχύος 1-3 Watt.

Η προστασία μπορεί να ρυθμιστεί με μεγαλύτερη ακρίβεια επιλέγοντας την αντίσταση της αντίστασης κοπής. Κύκλωμα προστασίας τροφοδοσίας, ρυθμιστής ορίου ρεύματος Κύκλωμα προστασίας τροφοδοσίας, ρυθμιστής ορίου ρεύματος

~~~Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος και υπερφόρτωσης της εξόδου της μονάδας, η προστασία θα λειτουργήσει αμέσως, απενεργοποιώντας την πηγή ρεύματος. Μια ένδειξη LED θα υποδείξει ότι η προστασία έχει ενεργοποιηθεί. Ακόμα κι αν η έξοδος βραχυκυκλώσει για μερικές δεκάδες δευτερόλεπτα, το τρανζίστορ πεδίου παραμένει κρύο

~~~Το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δεν είναι κρίσιμο, οποιοιδήποτε διακόπτες με ρεύμα 15-20 Amps ή μεγαλύτερο και τάση λειτουργίας 20-60 Volt θα κάνουν. Κλειδιά από τη σειρά IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 ή πιο ισχυρά - IRF3205, IRL3705, IRL2505 και τα παρόμοια είναι ιδανικά.

~~~Αυτό το κύκλωμα είναι επίσης εξαιρετικό για την προστασία ενός φορτιστή για μπαταρίες αυτοκινήτου· εάν η πολικότητα της σύνδεσης αντιστραφεί ξαφνικά, δεν θα συμβεί τίποτα κακό στον φορτιστή· η προστασία θα σώσει τη συσκευή σε τέτοιες περιπτώσεις.

~~~Χάρη στη γρήγορη λειτουργία της προστασίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για παλμικά κυκλώματα· σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, η προστασία θα λειτουργεί πιο γρήγορα από ό,τι οι διακόπτες ισχύος του τροφοδοτικού μεταγωγής έχουν χρόνο να καούν. Το κύκλωμα είναι επίσης κατάλληλο για παλμικούς μετατροπείς, ως προστασία ρεύματος. Εάν υπάρχει υπερφόρτωση ή βραχυκύκλωμα στο δευτερεύον κύκλωμα του μετατροπέα, τα τρανζίστορ ισχύος του μετατροπέα πετούν αμέσως έξω και μια τέτοια προστασία θα αποτρέψει αυτό το ενδεχόμενο.

Σχόλια
Προστασία από βραχυκύκλωμα, η αντιστροφή πολικότητας και η υπερφόρτωση συναρμολογούνται σε ξεχωριστή πλακέτα. Το τρανζίστορ ισχύος χρησιμοποιήθηκε στη σειρά IRFZ44, αλλά εάν είναι επιθυμητό, μπορεί να αντικατασταθεί με ένα ισχυρότερο IRF3205 ή με οποιονδήποτε άλλο διακόπτη ισχύος που έχει παρόμοιες παραμέτρους. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κλειδιά από τη γραμμή IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 και άλλα πλήκτρα με ρεύμα πάνω από 20 Amperes. Κατά τη λειτουργία, το τρανζίστορ πεδίου παραμένει παγωμένο. επομένως δεν χρειάζεται ψύκτρα.

Το δεύτερο τρανζίστορ δεν είναι επίσης κρίσιμο· στην περίπτωσή μου, χρησιμοποιήθηκε διπολικό τρανζίστορ υψηλής τάσης της σειράς MJE13003, αλλά υπάρχει μεγάλη επιλογή. Το ρεύμα προστασίας επιλέγεται με βάση την αντίσταση διακλάδωσης - στην περίπτωσή μου, 6 αντιστάσεις 0,1 Ohm παράλληλα, η προστασία ενεργοποιείται με φορτίο 6-7 Amps. Μπορείτε να το ρυθμίσετε με μεγαλύτερη ακρίβεια περιστρέφοντας τη μεταβλητή αντίσταση, οπότε ρύθμισα το ρεύμα λειτουργίας γύρω στα 5 Amps.

Η ισχύς του τροφοδοτικού είναι αρκετά αξιοπρεπής, το ρεύμα εξόδου φτάνει τα 6-7 Amps, που είναι αρκετά για να φορτίσει μια μπαταρία αυτοκινήτου.
Επέλεξα αντιστάσεις shunt με ισχύ 5 watt, αλλά είναι δυνατή και 2-3 watt.

Εάν όλα γίνονται σωστά, η μονάδα αρχίζει να λειτουργεί αμέσως, κλείστε την έξοδο, θα πρέπει να ανάψει η λυχνία LED προστασίας, η οποία θα ανάβει όσο τα καλώδια εξόδου βρίσκονται σε λειτουργία βραχυκυκλώματος.
Εάν όλα λειτουργούν όπως πρέπει, τότε προχωράμε παρακάτω. Συναρμολόγηση του κυκλώματος ένδειξης.

Το κύκλωμα αντιγράφεται από φορτιστή κατσαβιδιού μπαταρίας.Η κόκκινη ένδειξη υποδεικνύει ότι υπάρχει τάση εξόδου στην έξοδο του τροφοδοτικού, η πράσινη ένδειξη δείχνει τη διαδικασία φόρτισης. Με αυτή τη διάταξη των εξαρτημάτων, η πράσινη ένδειξη θα σβήσει σταδιακά και τελικά θα σβήσει όταν η τάση στην μπαταρία είναι 12,2-12,4 Volt· όταν η μπαταρία αποσυνδεθεί, η ένδειξη δεν θα ανάψει.

Ο όρος «βραχυκύκλωμα» στην ηλεκτρική μηχανική αναφέρεται στη λειτουργία έκτακτης ανάγκης πηγών τάσης. Εμφανίζεται όταν διακόπτονται οι τεχνολογικές διαδικασίες για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας, όταν οι ακροδέκτες εξόδου μιας λειτουργικής γεννήτριας ή χημικού στοιχείου βραχυκυκλώνονται (βραχυκυκλώνονται).

Σε αυτήν την περίπτωση, ολόκληρη η ισχύς της πηγής εφαρμόζεται αμέσως στο βραχυκύκλωμα. Τεράστια ρεύματα ρέουν μέσα από αυτό, τα οποία μπορούν να κάψουν εξοπλισμό και να προκαλέσουν ηλεκτρικούς τραυματισμούς σε κοντινούς ανθρώπους. Για να σταματήσει η ανάπτυξη τέτοιων ατυχημάτων, χρησιμοποιούνται ειδικές προστασίες.

Ποιοι είναι οι τύποι βραχυκυκλωμάτων;

Φυσικές ηλεκτρικές ανωμαλίες

Εμφανίζονται κατά τις αστραπιαίες εκκενώσεις που συνοδεύονται από.

Οι πηγές σχηματισμού τους είναι υψηλά δυναμικά στατικού ηλεκτρισμού διαφόρων σημάτων και τιμών που συσσωρεύονται από τα σύννεφα όταν μετακινούνται από τον άνεμο σε τεράστιες αποστάσεις. Ως αποτέλεσμα της φυσικής ψύξης όταν ανεβαίνει σε υψόμετρο, οι ατμοί υγρασίας μέσα στο σύννεφο συμπυκνώνονται, σχηματίζοντας βροχή.

Ένα υγρό περιβάλλον έχει χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση, η οποία δημιουργεί διάσπαση της μόνωσης του αέρα για τη διέλευση ρεύματος με τη μορφή κεραυνού.

Μια ηλεκτρική εκκένωση μεταπηδά μεταξύ δύο αντικειμένων με διαφορετικά δυναμικά:

στα σύννεφα που πλησιάζουν.

ανάμεσα σε ένα κεραυνό και το έδαφος.

Ο πρώτος τύπος κεραυνού είναι επικίνδυνος για τα αεροσκάφη και μια εκκένωση στο έδαφος μπορεί να καταστρέψει δέντρα, κτίρια, βιομηχανικές εγκαταστάσεις και εναέρια καλώδια ρεύματος. Για την προστασία από αυτό, εγκαθίστανται αλεξικέραυνα, τα οποία εκτελούν με συνέπεια τις ακόλουθες λειτουργίες:

1. λήψη, προσέλκυση αστραπιαίου δυναμικού σε ειδικό catcher.

2. περνώντας το ρεύμα που προκύπτει μέσω του αγωγού ρεύματος στον βρόχο γείωσης του κτιρίου.

3. εκφόρτιση της εκφόρτισης υψηλής τάσης με αυτό το κύκλωμα στο δυναμικό γείωσης.

Βραχυκυκλώματα σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος

Οι γαλβανικές πηγές ή οι ανορθωτές τάσης δημιουργούν μια διαφορά θετικών και αρνητικών δυναμικών στις επαφές εξόδου, η οποία υπό κανονικές συνθήκες εξασφαλίζει τη λειτουργία του κυκλώματος, για παράδειγμα, τη λάμψη ενός λαμπτήρα από μια μπαταρία, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Οι ηλεκτρικές διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτή την περίπτωση περιγράφονται με μια μαθηματική έκφραση.

Η ηλεκτροκινητική δύναμη της πηγής κατανέμεται για να δημιουργήσει ένα φορτίο στα εσωτερικά και εξωτερικά κυκλώματα ξεπερνώντας τις αντιστάσεις τους "R" και "r".

Στη λειτουργία έκτακτης ανάγκης, εμφανίζεται ένα βραχυκύκλωμα με πολύ χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση μεταξύ των ακροδεκτών της μπαταρίας "+" και "-", το οποίο πρακτικά εξαλείφει τη ροή του ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα, καθιστώντας αυτό το τμήμα του κυκλώματος μη λειτουργικό. Επομένως, σε σχέση με τον ονομαστικό τρόπο, μπορούμε να υποθέσουμε ότι R=0.

Όλο το ρεύμα κυκλοφορεί μόνο στο εσωτερικό κύκλωμα, το οποίο έχει χαμηλή αντίσταση, και προσδιορίζεται από τον τύπο I=E/r.

Δεδομένου ότι το μέγεθος της ηλεκτροκινητικής δύναμης δεν έχει αλλάξει, η τιμή του ρεύματος αυξάνεται πολύ απότομα. Ένα τέτοιο βραχυκύκλωμα ρέει μέσω του βραχυκυκλωμένου αγωγού και του εσωτερικού κυκλώματος, προκαλώντας τεράστια παραγωγή θερμότητας στο εσωτερικό τους και επακόλουθη δομική αστοχία.

Βραχυκυκλώματα σε κυκλώματα AC

Όλες οι ηλεκτρικές διεργασίες εδώ περιγράφονται επίσης από το νόμο του Ohm και συμβαίνουν σύμφωνα με μια παρόμοια αρχή. Χαρακτηριστικά στο πέρασμά τους επιβάλλονται:

τη χρήση μονοφασικών ή τριφασικών διαγραμμάτων δικτύου διαφόρων διαμορφώσεων·

παρουσία βρόχου γείωσης.

Τύποι βραχυκυκλωμάτων σε κυκλώματα εναλλασσόμενης τάσης

Ρεύματα βραχυκυκλώματος μπορεί να προκύψουν μεταξύ:

φάση και έδαφος?

δύο διαφορετικές φάσεις?

δύο διαφορετικές φάσεις και έδαφος?

τρεις φάσεις?

τρεις φάσεις και γη.

Για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω εναέριων γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας, τα συστήματα τροφοδοσίας μπορούν να χρησιμοποιούν διαφορετικά σχήματα ουδέτερης σύνδεσης:

1. απομονωμένος?

2. σταθερά γειωμένος.

Σε κάθε μία από αυτές τις περιπτώσεις, τα ρεύματα βραχυκυκλώματος θα σχηματίσουν τη δική τους διαδρομή και θα έχουν διαφορετικά μεγέθη. Επομένως, όλες οι παρατιθέμενες επιλογές για τη συναρμολόγηση ενός ηλεκτρικού κυκλώματος και η πιθανότητα εμφάνισης ρευμάτων βραχυκυκλώματος σε αυτά λαμβάνονται υπόψη κατά τη δημιουργία μιας ρύθμισης προστασίας ρεύματος για αυτά.

Ένα βραχυκύκλωμα μπορεί επίσης να συμβεί μέσα σε ηλεκτρικούς καταναλωτές, όπως έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Σε μονοφασικές κατασκευές, το δυναμικό φάσης μπορεί να διαπεράσει το στρώμα μόνωσης στο περίβλημα ή στον ουδέτερο αγωγό. Σε τριφασικό ηλεκτρικό εξοπλισμό, μπορεί επιπλέον να προκύψει σφάλμα μεταξύ δύο ή τριών φάσεων ή μεταξύ των συνδυασμών τους με το πλαίσιο/γείωση.

Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, όπως και με ένα βραχυκύκλωμα σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, ένα πολύ μεγάλο ρεύμα βραχυκυκλώματος θα ρέει μέσω του βραχυκυκλώματος που προκύπτει και ολόκληρο το κύκλωμα θα είναι συνδεδεμένο σε αυτό μέχρι τη γεννήτρια, προκαλώντας λειτουργία έκτακτης ανάγκης.

Για την αποτροπή του, χρησιμοποιείται προστασία που αφαιρεί αυτόματα την τάση από εξοπλισμό που εκτίθεται σε υψηλά ρεύματα.

Πώς να επιλέξετε τα όρια λειτουργίας της προστασίας από βραχυκύκλωμα

Όλες οι ηλεκτρικές συσκευές έχουν σχεδιαστεί για να καταναλώνουν μια ορισμένη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας στην κατηγορία τάσης τους. Είναι σύνηθες να αξιολογείται ο φόρτος εργασίας όχι από την ισχύ, αλλά από το ρεύμα. Είναι πιο εύκολο να μετρήσετε, να ελέγξετε και να δημιουργήσετε προστασία σε αυτό.

Η εικόνα δείχνει γραφήματα των ρευμάτων που μπορεί να προκύψουν σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας του εξοπλισμού. Για αυτές επιλέγονται οι παράμετροι για τη ρύθμιση και τη ρύθμιση των προστατευτικών συσκευών.

Το γράφημα με καφέ χρώμα δείχνει το ημιτονοειδές κύμα της ονομαστικής λειτουργίας, το οποίο επιλέγεται ως αρχικό κατά το σχεδιασμό ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, λαμβάνοντας υπόψη την ισχύ της ηλεκτρικής καλωδίωσης και την επιλογή των προστατευτικών συσκευών ρεύματος.

Η συχνότητα ενός βιομηχανικού ημιτονοειδούς σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας είναι πάντα σταθερή και η περίοδος μιας πλήρους ταλάντωσης εμφανίζεται σε 0,02 δευτερόλεπτα.

Το ημιτονοειδές κύμα τρόπου λειτουργίας στην εικόνα εμφανίζεται με μπλε χρώμα. Συνήθως είναι μικρότερη από την ονομαστική αρμονική. Οι άνθρωποι σπάνια χρησιμοποιούν πλήρως όλα τα αποθέματα εξουσίας που τους διατίθενται. Για παράδειγμα, εάν σε ένα δωμάτιο κρέμεται ένας πολυέλαιος πέντε βραχιόνων, τότε για φωτισμό συχνά ανάβουν μια ομάδα λαμπτήρων: δύο ή τρεις και όχι και οι πέντε.

Προκειμένου οι ηλεκτρικές συσκευές να λειτουργούν αξιόπιστα με ονομαστικό φορτίο, δημιουργείται ένα μικρό απόθεμα ρεύματος για τη ρύθμιση των προστασιών. Η ποσότητα ρεύματος στην οποία έχουν ρυθμιστεί να απενεργοποιούνται ονομάζεται ρύθμιση. Όταν επιτευχθεί, οι διακόπτες αφαιρούν την τάση από τον εξοπλισμό.

Στο εύρος των ημιτονοειδών πλατών μεταξύ της ονομαστικής λειτουργίας και του σημείου ρύθμισης, το ηλεκτρικό κύκλωμα λειτουργεί σε κατάσταση ελαφριάς υπερφόρτωσης.

Το πιθανό χρονικό χαρακτηριστικό του ρεύματος σφάλματος εμφανίζεται με μαύρο χρώμα στο γράφημα. Το πλάτος του υπερβαίνει τη ρύθμιση προστασίας και η συχνότητα ταλάντωσης έχει αλλάξει απότομα. Συνήθως είναι απεριοδικής φύσης. Κάθε μισό κύμα ποικίλλει σε μέγεθος και συχνότητα.

Οποιαδήποτε προστασία από βραχυκύκλωμα περιλαμβάνει τρία κύρια στάδια λειτουργίας:

1. συνεχής παρακολούθηση της κατάστασης του ημιτονοειδούς ελεγχόμενου ρεύματος και προσδιορισμός της στιγμής που παρουσιάζεται δυσλειτουργία.

2. Ανάλυση της τρέχουσας κατάστασης και έκδοση εντολής από το λογικό μέρος προς το εκτελεστικό όργανο.

3. Εκτονώστε την τάση από τον εξοπλισμό χρησιμοποιώντας συσκευές μεταγωγής.

Πολλές συσκευές χρησιμοποιούν ένα άλλο στοιχείο - εισάγοντας μια χρονική καθυστέρηση για τη λειτουργία. Χρησιμοποιείται για τη διασφάλιση της αρχής της επιλεκτικότητας σε πολύπλοκα, διακλαδισμένα κυκλώματα.

Εφόσον το ημιτονοειδές φτάνει το πλάτος του σε 0,005 δευτερόλεπτα, τουλάχιστον αυτή η περίοδος είναι απαραίτητη για τη μέτρησή του με προστασίες. Τα επόμενα δύο στάδια εργασίας επίσης δεν συμβαίνουν αμέσως.

Για αυτούς τους λόγους, ο συνολικός χρόνος λειτουργίας των πιο γρήγορου ρεύματος προστασίας είναι ελαφρώς μικρότερος από την περίοδο μιας αρμονικής ταλάντωσης 0,02 δευτερολέπτων.

Χαρακτηριστικά σχεδιασμού προστασίας από βραχυκύκλωμα

Το ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από οποιονδήποτε αγωγό προκαλεί:

θερμική θέρμανση του αγωγού.

επαγωγή μαγνητικού πεδίου.

Αυτές οι δύο ενέργειες λαμβάνονται ως βάση για το σχεδιασμό των προστατευτικών διατάξεων.

Προστασία με βάση την αρχή της θερμικής επίδρασης του ρεύματος

Η θερμική επίδραση του ρεύματος, που περιγράφεται από τους επιστήμονες Joule και Lenz, χρησιμοποιείται για προστασία από ασφάλειες.

Προστασία ασφαλειών

Βασίζεται στην εγκατάσταση μιας ασφαλειο-σύνδεσης μέσα στη διαδρομή ρεύματος, η οποία αντέχει βέλτιστα το ονομαστικό φορτίο, αλλά καίγεται όταν ξεπεραστεί, σπάζοντας το κύκλωμα.

Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του ρεύματος έκτακτης ανάγκης, τόσο πιο γρήγορα δημιουργείται μια διακοπή κυκλώματος - ανακούφιση τάσης. Εάν το ρεύμα ξεπεραστεί ελαφρά, μπορεί να συμβεί τερματισμός λειτουργίας μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι ασφάλειες λειτουργούν με επιτυχία σε ηλεκτρονικές συσκευές, ηλεκτρικό εξοπλισμό αυτοκινήτων, οικιακές συσκευές και βιομηχανικές συσκευές έως 1000 βολτ. Μερικά από τα μοντέλα τους χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα εξοπλισμού υψηλής τάσης.

Προστασία με βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επίδρασης του ρεύματος

Η αρχή της επαγωγής ενός μαγνητικού πεδίου γύρω από έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα κατέστησε δυνατή τη δημιουργία μιας τεράστιας κατηγορίας ηλεκτρομαγνητικών ρελέ και διακοπτών κυκλώματος που χρησιμοποιούν πηνίο διακοπής.

Η περιέλιξή του βρίσκεται σε έναν πυρήνα - ένα μαγνητικό κύκλωμα, στο οποίο προστίθενται οι μαγνητικές ροές από κάθε στροφή. Η κινούμενη επαφή συνδέεται μηχανικά με τον οπλισμό, ο οποίος είναι το αιωρούμενο τμήμα του πυρήνα. Πιέζεται σε μια μόνιμα σταθερή επαφή με δύναμη ελατηρίου.

Ένα ονομαστικό ρεύμα που διέρχεται από τις στροφές του πηνίου διακοπής δημιουργεί μια μαγνητική ροή που δεν μπορεί να υπερνικήσει τη δύναμη του ελατηρίου. Επομένως, οι επαφές βρίσκονται συνεχώς σε κλειστή κατάσταση.

Όταν συμβαίνουν ρεύματα έκτακτης ανάγκης, ο οπλισμός έλκεται από το ακίνητο τμήμα του μαγνητικού κυκλώματος και διακόπτει το κύκλωμα που δημιουργείται από τις επαφές.

Ένας από τους τύπους διακοπτών κυκλώματος που λειτουργούν με βάση την ηλεκτρομαγνητική αφαίρεση τάσης από το προστατευμένο κύκλωμα φαίνεται στην εικόνα.

Χρησιμοποιεί:

Αυτόματος τερματισμός λειτουργίας έκτακτης ανάγκης.

σύστημα πυρόσβεσης ηλεκτρικού τόξου.

χειροκίνητη ή αυτόματη ενεργοποίηση.

Ψηφιακή προστασία από βραχυκύκλωμα

Όλες οι προστασίες που συζητήθηκαν παραπάνω λειτουργούν με αναλογικές τιμές. Εκτός από αυτές, ψηφιακές τεχνολογίες που βασίζονται στη λειτουργία στατικών ρελέ άρχισαν πρόσφατα να εισάγονται ενεργά στη βιομηχανία και ιδιαίτερα στον ενεργειακό τομέα. Οι ίδιες συσκευές με απλοποιημένες λειτουργίες παράγονται για οικιακούς σκοπούς.

Το μέγεθος και η κατεύθυνση του ρεύματος που διέρχεται από το προστατευμένο κύκλωμα μετράται από έναν ενσωματωμένο μετασχηματιστή ρεύματος χαμηλής τάξης υψηλής ακρίβειας. Το σήμα που μετράται από αυτό ψηφιοποιείται με υπέρθεση χρησιμοποιώντας την αρχή της διαμόρφωσης πλάτους.

Στη συνέχεια πηγαίνει στο λογικό μέρος της προστασίας του μικροεπεξεργαστή, το οποίο λειτουργεί σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο, προδιαμορφωμένο αλγόριθμο. Όταν συμβαίνουν καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, η λογική της συσκευής εκδίδει μια εντολή στον ενεργοποιητή για την αφαίρεση της τάσης από το δίκτυο.

Για τη λειτουργία της προστασίας χρησιμοποιείται τροφοδοτικό που λαμβάνει τάση από το δίκτυο ή από αυτόνομες πηγές.

Η ψηφιακή προστασία βραχυκυκλώματος έχει μεγάλο αριθμό λειτουργιών, ρυθμίσεων και δυνατοτήτων, συμπεριλαμβανομένης της καταγραφής της κατάστασης προ-έκτακτης ανάγκης του δικτύου και της λειτουργίας τερματισμού λειτουργίας του.

Οι συσκευές απαιτούν μονάδα τροφοδοσίας (PSU), η οποία έχει ρυθμιζόμενη τάση εξόδου και δυνατότητα ρύθμισης του επιπέδου προστασίας από υπερένταση σε μεγάλο εύρος. Όταν ενεργοποιείται η προστασία, το φορτίο (συνδεδεμένη συσκευή) θα πρέπει να απενεργοποιείται αυτόματα.

Μια αναζήτηση στο Διαδίκτυο έδωσε αρκετά κατάλληλα κυκλώματα τροφοδοσίας. Συμφώνησα σε ένα από αυτά. Το κύκλωμα είναι εύκολο στην κατασκευή και τη ρύθμιση, αποτελείται από προσβάσιμα μέρη και πληροί τις αναφερόμενες απαιτήσεις.

Το τροφοδοτικό που προτείνεται για κατασκευή βασίζεται στον λειτουργικό ενισχυτή LM358 και έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Τάση εισόδου, V - 24...29
Σταθεροποιημένη τάση εξόδου, V - 1...20 (27)
Ρεύμα λειτουργίας προστασίας, A - 0,03...2,0

Φωτογραφία 2. Κύκλωμα τροφοδοσίας

Περιγραφή του τροφοδοτικού

Ο ρυθμιζόμενος σταθεροποιητής τάσης συναρμολογείται στον λειτουργικό ενισχυτή DA1.1. Η είσοδος του ενισχυτή (ακίδα 3) λαμβάνει μια τάση αναφοράς από τον κινητήρα της μεταβλητής αντίστασης R2, η σταθερότητα της οποίας εξασφαλίζεται από τη δίοδο zener VD1 και η είσοδος αναστροφής (ακίδα 2) λαμβάνει την τάση από τον πομπό του τρανζίστορ VT1 μέσω του διαιρέτη τάσης R10R7. Χρησιμοποιώντας τη μεταβλητή αντίσταση R2, μπορείτε να αλλάξετε την τάση εξόδου του τροφοδοτικού.
Η μονάδα προστασίας από υπερένταση κατασκευάζεται στον λειτουργικό ενισχυτή DA1.2 και συγκρίνει τις τάσεις στις εισόδους op-amp. Η είσοδος 5 μέσω της αντίστασης R14 λαμβάνει τάση από τον αισθητήρα ρεύματος φορτίου - αντίσταση R13. Η είσοδος αναστροφής (ακίδα 6) λαμβάνει μια τάση αναφοράς, η σταθερότητα της οποίας εξασφαλίζεται από τη δίοδο VD2 με τάση σταθεροποίησης περίπου 0,6 V.

Εφόσον η πτώση τάσης που δημιουργείται από το ρεύμα φορτίου στην αντίσταση R13 είναι μικρότερη από την υποδειγματική τιμή, η τάση στην έξοδο (ακίδα 7) του op-amp DA1.2 είναι κοντά στο μηδέν. Εάν το ρεύμα φορτίου υπερβεί το επιτρεπόμενο ρυθμισμένο επίπεδο, η τάση στον αισθητήρα ρεύματος θα αυξηθεί και η τάση στην έξοδο του op-amp DA1.2 θα αυξηθεί σχεδόν στην τάση τροφοδοσίας. Ταυτόχρονα, το LED HL1 θα ανάψει, σηματοδοτώντας μια περίσσεια και το τρανζίστορ VT2 θα ανοίξει, κλείνοντας τη δίοδο zener VD1 με την αντίσταση R12. Ως αποτέλεσμα, το τρανζίστορ VT1 θα κλείσει, η τάση εξόδου του τροφοδοτικού θα μειωθεί σχεδόν στο μηδέν και το φορτίο θα σβήσει. Για να ενεργοποιήσετε το φορτίο πρέπει να πατήσετε το κουμπί SA1. Το επίπεδο προστασίας ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας μεταβλητή αντίσταση R5.

Κατασκευή PSU

1. Η βάση του τροφοδοτικού και τα χαρακτηριστικά εξόδου του καθορίζονται από την πηγή ρεύματος - τον μετασχηματιστή που χρησιμοποιείται. Στην περίπτωσή μου χρησιμοποιήθηκε σπειροειδής μετασχηματιστής από πλυντήριο. Ο μετασχηματιστής έχει δύο περιελίξεις εξόδου για 8V και 15V. Συνδέοντας και τις δύο περιελίξεις σε σειρά και προσθέτοντας μια ανορθωτική γέφυρα χρησιμοποιώντας τις διαθέσιμες διόδους μέσης ισχύος KD202M, έλαβα μια πηγή σταθερής τάσης 23V, 2A για την παροχή ρεύματος.

Φωτογραφία 3. Γέφυρα μετασχηματιστή και ανορθωτή.

2. Ένα άλλο καθοριστικό μέρος του τροφοδοτικού είναι το σώμα της συσκευής. Σε αυτήν την περίπτωση, βρήκε χρήση ένας παιδικός προβολέας διαφανειών που κρεμόταν στο γκαράζ. Με την αφαίρεση της περίσσειας και την επεξεργασία των οπών στο μπροστινό μέρος για την εγκατάσταση ενός μικροαμπερόμετρου ένδειξης, ελήφθη ένα κενό περίβλημα τροφοδοσίας.

Φωτογραφία 4. Κενό σώμα PSU

3. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα είναι τοποθετημένο σε μια γενική πλάκα στήριξης διαστάσεων 45 x 65 mm. Η διάταξη των εξαρτημάτων στον πίνακα εξαρτάται από τα μεγέθη των εξαρτημάτων που βρίσκονται στο αγρόκτημα. Αντί για τις αντιστάσεις R6 (ρυθμίζοντας το ρεύμα λειτουργίας) και R10 (περιορίζοντας τη μέγιστη τάση εξόδου), τοποθετούνται στην πλακέτα αντιστάσεις κοπής με τιμή αυξημένη κατά 1,5 φορές. Μετά τη ρύθμιση του τροφοδοτικού, μπορούν να αντικατασταθούν με μόνιμα.

Φωτογραφία 5. Πίνακας κυκλώματος

4. Πλήρης συναρμολόγηση της πλακέτας και των απομακρυσμένων στοιχείων του ηλεκτρονικού κυκλώματος για δοκιμή, ρύθμιση και ρύθμιση των παραμέτρων εξόδου.

Φωτογραφία 6. Μονάδα ελέγχου τροφοδοσίας

5. Κατασκευή και ρύθμιση διακλάδωσης και πρόσθετης αντίστασης για χρήση μικροαμπερόμετρου ως αμπερόμετρο ή βολτόμετρο τροφοδοσίας. Η πρόσθετη αντίσταση αποτελείται από μόνιμες αντιστάσεις και αντιστάσεις κοπής συνδεδεμένες σε σειρά (εικόνα παραπάνω). Η διακλάδωση (απεικονίζεται παρακάτω) περιλαμβάνεται στο κύριο κύκλωμα ρεύματος και αποτελείται από ένα καλώδιο με χαμηλή αντίσταση. Το μέγεθος του καλωδίου καθορίζεται από το μέγιστο ρεύμα εξόδου. Κατά τη μέτρηση του ρεύματος, η συσκευή συνδέεται παράλληλα με τη διακλάδωση.

Φωτογραφία 7. Μικροαμπερόμετρο, διακλάδωση και πρόσθετη αντίσταση

Η ρύθμιση του μήκους της διακλάδωσης και της τιμής της πρόσθετης αντίστασης πραγματοποιείται με την κατάλληλη σύνδεση στη συσκευή με έλεγχο συμμόρφωσης χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο. Η συσκευή μεταβαίνει στη λειτουργία Αμπερόμετρο/Βολτόμετρο χρησιμοποιώντας διακόπτη εναλλαγής σύμφωνα με το διάγραμμα:

Φωτογραφία 8. Διάγραμμα εναλλαγής λειτουργίας ελέγχου

6. Σήμανση και επεξεργασία του μπροστινού πίνακα της μονάδας τροφοδοσίας, τοποθέτηση απομακρυσμένων εξαρτημάτων. Σε αυτήν την έκδοση, ο μπροστινός πίνακας περιλαμβάνει ένα μικροαμπερόμετρο (διακόπτης εναλλαγής για εναλλαγή της λειτουργίας ελέγχου A/V στα δεξιά της συσκευής), ακροδέκτες εξόδου, ρυθμιστές τάσης και ρεύματος και ενδείξεις τρόπου λειτουργίας. Για τη μείωση των απωλειών και λόγω συχνής χρήσης, παρέχεται επιπλέον ξεχωριστή σταθεροποιημένη έξοδος 5 V. Γιατί η τάση από την περιέλιξη του μετασχηματιστή 8V παρέχεται στη δεύτερη γέφυρα ανορθωτή και σε ένα τυπικό κύκλωμα 7805 με ενσωματωμένη προστασία.

Φωτογραφία 9. Μπροστινό πάνελ

7. Συναρμολόγηση PSU. Όλα τα στοιχεία τροφοδοσίας είναι εγκατεστημένα στο περίβλημα. Σε αυτήν την υλοποίηση, το ψυγείο του τρανζίστορ ελέγχου VT1 είναι μια πλάκα αλουμινίου πάχους 5 mm, στερεωμένη στο πάνω μέρος του καλύμματος του περιβλήματος, η οποία χρησιμεύει ως πρόσθετο ψυγείο. Το τρανζίστορ είναι στερεωμένο στο ψυγείο μέσω μιας ηλεκτρικά μονωτικής φλάντζας.

Κύκλωμα προστασίας τροφοδοσίας

Πολλές οικιακές μονάδες έχουν το μειονέκτημα της έλλειψης προστασίας έναντι της αντίστροφης πολικότητας ισχύος. Ακόμη και ένας έμπειρος μπορεί να μπερδέψει ακούσια την πολικότητα του τροφοδοτικού. Και υπάρχει μεγάλη πιθανότητα μετά από αυτό ο φορτιστής να καταστεί άχρηστος.

Αυτό το άρθρο θα συζητήσει 3 επιλογές για προστασία αντίστροφης πολικότητας, τα οποία λειτουργούν άψογα και δεν απαιτούν καμία ρύθμιση.

Επιλογή 1

Αυτή η προστασία είναι η απλούστερη και διαφέρει από παρόμοια στο ότι δεν χρησιμοποιεί τρανζίστορ ή μικροκυκλώματα. Ρελέ, απομόνωση διόδου - αυτά είναι όλα τα εξαρτήματά του.

Το σχήμα λειτουργεί ως εξής. Το μείον στο κύκλωμα είναι κοινό, επομένως θα ληφθεί υπόψη το θετικό κύκλωμα.

Εάν δεν υπάρχει μπαταρία συνδεδεμένη στην είσοδο, το ρελέ βρίσκεται σε ανοιχτή κατάσταση. Όταν συνδεθεί η μπαταρία, το συν τροφοδοτείται μέσω της διόδου VD2 στην περιέλιξη του ρελέ, ως αποτέλεσμα της οποίας η επαφή του ρελέ κλείνει και το κύριο ρεύμα φόρτισης ρέει στην μπαταρία.

Ταυτόχρονα, ανάβει η πράσινη ένδειξη LED, υποδεικνύοντας ότι η σύνδεση είναι σωστή.

Και αν αφαιρέσετε τώρα την μπαταρία, τότε θα υπάρχει τάση στην έξοδο του κυκλώματος, καθώς το ρεύμα από τον φορτιστή θα συνεχίσει να ρέει μέσω της διόδου VD2 στην περιέλιξη του ρελέ.

Εάν αντιστραφεί η πολικότητα σύνδεσης, η δίοδος VD2 θα κλειδώσει και δεν θα τροφοδοτηθεί ρεύμα στην περιέλιξη του ρελέ. Το ρελέ δεν θα λειτουργήσει.

Σε αυτήν την περίπτωση, το κόκκινο LED θα ανάψει, το οποίο είναι εσκεμμένα συνδεδεμένο εσφαλμένα. Θα δείξει ότι η πολικότητα της σύνδεσης της μπαταρίας δεν είναι σωστή.

Η δίοδος VD1 προστατεύει το κύκλωμα από αυτοεπαγωγή που συμβαίνει όταν το ρελέ είναι απενεργοποιημένο.

Εάν εισαχθεί τέτοια προστασία , αξίζει να πάρετε ένα ρελέ 12 V. Το επιτρεπόμενο ρεύμα του ρελέ εξαρτάται μόνο από την ισχύ . Κατά μέσο όρο, αξίζει να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ 15-20 A.

Αυτό το σύστημα δεν έχει ακόμη ανάλογα από πολλές απόψεις. Προστατεύει ταυτόχρονα από αναστροφή ρεύματος και βραχυκύκλωμα.

Η αρχή λειτουργίας αυτού του συστήματος είναι η εξής. Κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, το συν από την πηγή ισχύος μέσω του LED και της αντίστασης R9 ανοίγει το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και το μείον μέσω της ανοιχτής διασταύρωσης του "διακόπτη πεδίου" πηγαίνει στην έξοδο του κυκλώματος στην μπαταρία.

Όταν συμβαίνει αντιστροφή πολικότητας ή βραχυκύκλωμα, το ρεύμα στο κύκλωμα αυξάνεται απότομα, με αποτέλεσμα μια πτώση τάσης στον «διακόπτη πεδίου» και σε όλη τη διακλάδωση. Αυτή η πτώση τάσης είναι αρκετή για να ενεργοποιήσει το τρανζίστορ χαμηλής ισχύος VT2. Ανοίγοντας, το τελευταίο κλείνει το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, κλείνοντας την πύλη στο έδαφος. Ταυτόχρονα, το LED ανάβει, καθώς η ισχύς του παρέχεται από την ανοιχτή διασταύρωση του τρανζίστορ VT2.

Λόγω της υψηλής ταχύτητας απόκρισής του, αυτό το κύκλωμα είναι εγγυημένη προστασία για οποιοδήποτε πρόβλημα στην έξοδο.

Το κύκλωμα είναι πολύ αξιόπιστο στη λειτουργία και μπορεί να παραμείνει σε προστατευμένη κατάσταση επ' αόριστον.

Πρόκειται για ένα ιδιαίτερα απλό κύκλωμα, το οποίο δύσκολα μπορεί να ονομαστεί κύκλωμα, αφού χρησιμοποιεί μόνο 2 εξαρτήματα. Αυτή είναι μια ισχυρή δίοδος και ασφάλεια. Αυτή η επιλογή είναι αρκετά βιώσιμη και χρησιμοποιείται ακόμη και σε βιομηχανική κλίμακα.

Η ισχύς από το φορτιστή παρέχεται στην μπαταρία μέσω της ασφάλειας. Η ασφάλεια επιλέγεται με βάση το μέγιστο ρεύμα φόρτισης. Για παράδειγμα, εάν το ρεύμα είναι 10 A, τότε χρειάζεται μια ασφάλεια 12-15 A.

Η δίοδος συνδέεται παράλληλα και κλείνει κατά την κανονική λειτουργία. Αν όμως αντιστραφεί η πολικότητα, η δίοδος θα ανοίξει και θα προκύψει βραχυκύκλωμα.

Και η ασφάλεια είναι ο αδύναμος κρίκος σε αυτό το κύκλωμα, που θα καεί την ίδια στιγμή. Μετά από αυτό θα πρέπει να το αλλάξετε.

Η δίοδος πρέπει να επιλεγεί σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων με βάση το γεγονός ότι το μέγιστο βραχυπρόθεσμο ρεύμα της ήταν αρκετές φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα καύσης της ασφάλειας.

Αυτό το σύστημα δεν παρέχει 100% προστασία, καθώς υπήρξαν περιπτώσεις που ο φορτιστής κάηκε πιο γρήγορα από την ασφάλεια.

Συμπέρασμα

Από την άποψη της αποτελεσματικότητας, το πρώτο σχήμα είναι καλύτερο από τα άλλα. Αλλά από την άποψη της ευελιξίας και της ταχύτητας απόκρισης, η καλύτερη επιλογή είναι το σχήμα 2. Λοιπόν, η τρίτη επιλογή χρησιμοποιείται συχνά σε βιομηχανική κλίμακα. Αυτός ο τύπος προστασίας μπορεί να δει κανείς, για παράδειγμα, σε οποιοδήποτε ραδιόφωνο αυτοκινήτου.

Όλα τα κυκλώματα, εκτός από το τελευταίο, έχουν λειτουργία αυτο-ίασης, δηλαδή, η λειτουργία θα αποκατασταθεί μόλις αφαιρεθεί το βραχυκύκλωμα ή αλλάξει η πολικότητα της σύνδεσης της μπαταρίας.

Συνημμένα αρχεία:

Πώς να φτιάξετε ένα απλό Power Bank με τα χέρια σας: διάγραμμα ενός σπιτικού power bank