Конструктивні особливості та переваги ОНБ

Всі, хто читав попередні повідомлення про принципово новий пристрій захисту від підвищеної напруги, – про синхронний обмежувачі, і особливо ті, хто добре знайомий з імпульсними джерелами живлення сучасної комп’ютерної та іншої апаратури, відразу ж подумали, очевидно, про двох головних труднощі, що не так то просто подолати. Це дуже високий імпульс струму при включенні харчування, особливо якщо до онсу підключено кілька апаратів (а це, як правило, так і є), і, по-друге, тепловиділення на баласті, по асоціації з звичайним баластовим резистором (з досвіду багатьох), бачаться такими, що ставлять під сумнів саму ідею такого обмеження напруги.

З питання тепловиділень розробник вже навів деякі роз’яснення в попередній статті, зараз доповнить їх такими зауваженнями. Якщо розглянути класичний автотрансформатор, то і в ньому ж є тепловиділення, та ще й такі недоліки (в порівнянні з ОНС) як вага і можливий гул при роботі. Якщо розглянути сучасний стабілізатор на 500 вт (мінімальний рівень потужності), то по ККД, – яке в середньому 97%, можна обчислити потужність, що розсіюється на трансформаторі, – і вона виявляється близько 15 Вт при номінальному навантаженні і головне при нормальній напрузі (!) . У Онсе ж, на баласті, при такому навантаженні і мережевій напрузі порядку 255 в (ОНБ починає зрізати амплітуду починаючи з 245 в чинного напруги) по приблизних розрахунку, який автор пояснював раніше (з урахуванням скважности імпульсів – шматків «зайвої амплітуди»), буде виділятися близько 10 пн. Це порівняння він навів лише для того, щоб дещо розвіяти сумніви щодо раціональності використання активного баласту для синхронного обмеження напруги. Порівнювати класичний принцип з пропонованим потрібно звичайно для конкретного місця застосування. Все ж визначається самою мережею, її нестабільністю, характером навантажень, постійних і випадкових, і вимогами по напрузі на споживачах, іншими факторами. Тому розглянемо далі питання пускового струму.

У перших дослідних зразках розробник використав для баласту транзистор КТ818БМ, і він витримував пусковий струм двох телевізорів до 100 Вт сумарної потужності. В подальшому автор став застосовувати транзистор Дарлінгтона на 8-10 А в корпусі ТО-220 (для малогабаритних корпусів), в тому числі з паралельним включенням. Завдання досягнення максимального пускового струму він тоді не ставив, оскільки був етап відпрацювання схеми з інших питань, в тому числі з управління релейного отсечкой і відсіченням за допомогою керованого брейкера (з кнопкою включення). До кінця минулого року розробнику вдалося зробити схему з поверненням реле в робоче (відключене) стан при зниженні напруги до норми. Такий обмежувач був представлений в минулій статті. Потім до представленого корпусу був доданий такий же корпус, але вже з кольором і трансформатором струму (від якого живиться кулер) і проведені температурні випробування. Вони показали, що ОНС, орієнтовно розрахований на 250 вт навантаження при частих перенапруженнях до 250-255 в, відповідає цьому і може витримувати (по теплу) короткочасні перенапруги такого рівня і при більшій потужності навантаження, – до 400-500 пн. Думаю багатьом зрозуміло, що температура нагріву радіатора, а отже і гранична потужність, що виділяється на баласті (як частина потужності навантаження) визначається ефективною площею радіатора, продуктивністю кулера і вентиляційними характеристиками самого корпусу обмежувача. Тому автор і не призводить тут конкретні результати теплових випробувань (як це прийнято в описі якого-небудь виробу такого роду). Представляємо лише графік, який ілюструє основну характеристику Онсала для потужності навантаження близько 10 вт:

Для більшої потужності потрібен потужний регулятор вхідного напруги. Але, це робити зовсім нема чого, тому що всім має бути зрозуміло, що на великих токах регулювальна характеристика транзистора баласту буде більш крутий, тобто верхня частина графіка буде більш пологою.

Але, повернемося ж до пускового току. Після теплових випробувань розробник, особливо не замислюючись, включив через ОНБ адаптер нетбука, що відрізняється як раз «жорстким» пуском (що запам’яталося раніше за сильного іскріння в розетці). Наступний тест баласту (мікро кнопкою) показав, що транзистор (в ТО-220) не витримав. Замір імпульсу струму спеціальним пристосуванням показав величину порядку 20 А (врахуйте це в своїй практиці!). Тоді і прийшло рішення захищати транзистор, а заодно і контакти реле і термо-реле шунтувальним симистором (того ж виконання). Схема проста, між катодом і керуючим електродом включається потужний резистор близько 0,47 Ом. При пусковому струмі, який триває близько 5 мс, симистор відкриється і буде пропускати більшу частину струму через себе. Але, головне що це забезпечить і надійність зазначених вище контактів. Справа в тому, що контакти реле хоча і розраховані на 10-16 А, але все реле мають властивість повільно «відпускати» при знеструмленні, тобто контакти будуть неодмінно іскрити (як іскрить розетка) і можуть навіть приварити один до одного. Контакти термореле ще слабкіше в цьому відношенні, – в найбільш зручною моделі вони розраховані на 5 А.

Таким чином, схема Онсала остаточно (мабуть) утвердилася в рішенні всіх основних особливостей її застосування. Як уже зазначалося, варіант з мініатюрним реле, яке може тепер повертатися у вихідне чергове стан, найбільш складний в схемном плані і має той істотний недолік, що реле необхідно утримувати у включеному стані невизначено довгий час. Багато хто знає, що ймовірний випадок обриву нуля і появи в квартирній мережі напруги понад 300, а то і всіх 380 вольт (найімовірніше, звичайно, при серйозних аваріях і стихійних лихах в районі вашої підстанції або на довгої відкритої лінії). Хоча релейний схема Онсала за розрахунком і повинна витримати таке перенапруження, не допускаючи його в навантаження, але тепловий режим елементів живлення реле буде при цьому досить напружений .. Тому автор розробки все ж схилився до варіанту з керованим брейкером, коротко – з брейк-реле ( реле – расцепителем). Справа в тому, що схема в цьому варіанті простіше і не має елементів з тепловим навантаженням, а брейк-реле управляється тиристором в корпусі ТО-92. Сам термо-брейкер має надійні контакти, які завдяки особливій конструкції розмикаються і замикаються (через зовнішню кнопку) з великою швидкістю. Це виріб якраз і створено (солідними фірмами) для надійної роботи в якості расцепителя ліній живлення. Все зазначене вище і позитивний досвід доопрацювання брейкера для забезпечення зовнішнього управління тепер надихнули розробника на подальше вдосконалення цього дуже зручного для Онсала вироби, – на створення повноцінного брейк-реле, з керуванням на відключення і включення. За результатами, які вже бачаться позитивними (з досвіду) автор обов’язково зробить чергове повідомлення. Ну, а на закінчення надаємо деякі результати, додатково ілюструють переваги Онсала. У конструктивному плані, як видно нижче, перевагою є і те, що його можна вбудовувати в більшість наявних корпусів, тобто немає особливого сенсу виготовляти спеціальний корпус (з привабливими «штучками»). Як було показано раніше, ОНБ може вбудовуватися в сполучні коробки, навіть для прихованої установки. Почнемо ілюстрацію з останнього випробуваного комплекту, ось він:

У нижньому відсіку знаходиться кулер з трансформатором струму, конденсатор (можуть бути і варистори) і шунтирующий симистор. Конструкція ця зроблена тільки для випробувань і особистого використання в подальшому. Для широкого споживача вона повинна бути звичайно інший. Наприклад, верхні гнізда повинні бути виключені, так як вони небезпечні для дітей. Ніколи не робіть подібне в своїх творчих майстерень! 

А ось відео, що показує зручність кнопкових тестів, особливо перед передачею (продажем) вироби споживачеві:

кнопковий тест

А ось відео, яке демонструє зручність «плавного» тесту в одній з моїх перших конструкцій з брейк-реле:

плавний тест

Тепер подивіться, як можна вбудувати ОНБ в корпус 9-ти розеточного фільтра-розгалуджувача, що випускається російською фірмою “V.I.-TOK”, – для трьох відокремлених розеток:

І навіть в такій корпус (смугові радіатори з транзисторами, включеними паралельно, розташовуються з боків):

А ось як може бути скомпонований ОНБ в коробочці під подвійний розеткою, з кулером 40х10 мм, для прихованої установки в негорючої стіни:

Всі електронні плати розробник робив, звичайно, з об’ємним монтажем, без смд-елементів, тому при нормальному сучасному монтажі можливості компоновки будуть, звичайно, ще вище.

Ну, а тепер ділимося попутним досвідом, який буде корисний багатьом. Розробник користується мультиметром DT-838, оскільки він вимірює і температуру, за допомогою малоінерційний термопари, – дуже зручною для його випробувань. Так ось, ще раніше часто барахлить перемикач, потім взагалі перестав відключати прилад, хоча міряв нормально. Це змусило поставити мініатюрний моторний вимикач в ланцюг харчування. А зовсім недавно (в запалі випробувань) автор розробки встромив прилад в 220 в, вимірявши перед цим резистор на межі 2000. Вчасно схаменувся за допомогою бігу цифр, але вимірювання опорів пропали. На інших межах нічого не порушилося (на превеликий подив). Після розтину був знайдений зруйнований смд-резистор (R15), поползать по форумам і дізнався орієнтовний номінал – 1,5 до, знайшовся лише 1,87 (прецезіонного), запаяв і тут же заміряв такий же – відхилення менше 0,01. Перевірив всі інші межі і здивувався ще більше – яка ж приголомшлива живучість (термін з теорії надійності!). До Вашої уваги наочний зразок:

Так що намагайтеся частіше вимірювати на межах 2000 (про всяк випадок)! Якщо Вас зацікавив ОНБ, можете звернутися за додатковою інформацією по електронній пошті phil2007@list.ru (Олександр Васильєв, інженер-розробник).

Ссылка на основную публикацию