Защита от помех пусковых токов электродвигателей

При включении в сеть бытовых электроприборов на экране телевизоров и мониторов компьютеров иногда просматриваются импульсные помехи, снижающие ка­чество и устойчивость изображения.

Импульсные помехи, возникающие в момент замы­кания контактов пусковых реле или выключателей элек­тродвигателей, амплитудой в несколько тысяч вольт, при пятикратным пусковым токе длительностью в не­сколько миллисекунд, беспрепятственно проникают в цепи питания радиоэлектронной аппаратуры, выводя их из строя. Входные фильтры бытовой радиоэлектро­ники не всегда могут защитить электронные компонен­ты радиоаппаратуры.

В продаже имеются специальные ограничители, ос­нащенные схемой защиты от импульсных помех, но и они не всегда успешно защищают бытовую радиоэлек­тронику от проникновения импульсных помех и пере­напряжений.

Желательно создать препятствие для выхода им­пульсных перенапряжений из бытовых электроприбо­ров, оснащенных мощными электродвигателями. При пониженном, в момент запуска электродвигателя, се­тевом напряжении пусковой ток нагрузки снизится до рабочего состояния, что предотвратит возникновение радиопомех и перенапряжений в электросети.

Убавить пусковой ток можно несколькими метода­ми: понизить мощность нагрузки, уменьшить напряже­ние на контактах пускового реле в момент размыка­ния, или выполнить начальный разгон оборотов элект­родвигателя током меньше пускового, перевести его из статического в динамический режим — уровень помех будет незначитель­ным. Вариант элект­ронного устройства по снижению импуль­сных помех выполнен на рис.1.

Защита от помех

Электронная схе­ма имеет цепи отри­цательной обратной связи для стаби­лизации выходного напряжения.

Характеристики устройства

Схема состоит из входного и выходного сетевых фильт­ров, состоящих из LC-цепей, ограничителя импульсных пе­ренапряжений на светодиоде HL2, программируемом тай­мере пуска электродвигателя DA1 и ключевом регуляторе тока на тиристоре VS1. Устройство работает в автоматичес­ком режиме.

Таймер включается только в момент появления нагрузки на выводах ХЗ, Х4. Падение сетевого напряжения на диод­ном мосте VD1 включит в работу трансформатор Т1, вып­рямленное диодным мостом VD2 вторичное напряжение по­ступит через ограничительный резистор R 4 на питание тай­мера DA1 .Стабилитрон VD3 поддерживает напряжение на уровне 13 В.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения установлен конденсатор С5, светодиод HL1 указывают на наличие питающего напряжения.

Питание цепей оптопары U1 выполнено нестабилизированным напряжением непосредственно с диодного моста VD2.

Работой всего устройства управляет программируемый таймер на микросхеме DA1 типа NE555P, назначение его:

генерирование прямоугольных импульсов управления клю­чевым устройством на тиристоре VS1, включение устрой­ства с задержкой времени от начала замыкания контак­тов пускового реле нагрузки и подача напряжения по экс­поненте с повышением до номинального значения, стаби­лизация напряжения на нагрузке. Резистором R15 уста­навливается при необходимости скважность импульса, а R12 — время задержки включения.

Генератор прямоугольных импульсов, созданный на таймере DA1, выдает прямоугольные импульсы с изменя­емой скважностью в зависимости от номиналов RC-цепи: R14, R15, С8.

Конденсатор С7, подключенный к выводу 4 DA1 — сбро­са таймера, позволяет через 5…30 мс поднять напряже­ние на нагрузке, через ключевой транзисторVT1, по экс­поненте, до номинального значения, управляя через тири- сторную оптопару U1, углом отпирания силового тиристо­ра VS1. Плавный рост напряжения от нулевого до макси­мального значения устраняет возможность создания на контактах пускового реле нагрузки электродуги с после­дующими радиопомехами и перенапряжениями в элект­росети.

В то же время происходит сброс напряжения на выхо­де 3 DA1 в нулевое состояние, независимо от состояния других выходов.

Повышение напряжения ошибки, созданной при повы­шении входного сетевого напряжения на вторичной обмот­ке трансформатора Т1, приводит к открытию транзистора VT2 — обратной связи, напряжение на выводе 5 DA1 — мо­дификации схемы таймера уменьшается, что повлияет на скважность. Частота импульсов на выходе 3 DA1 возрас­тет из-за уменьшения время паузы в цикле импульсного напряжения генератора.

Напряжение на нагрузке несколько снизится, что ком­пенсирует повышение входного сетевого напряжения.

Провалы сетевого напряжения длительностью менее 5 мс не повлияют на работу цепей стабилизации.

Для создания начального напряжения в цепях нагруз­ки транзистор VT1 — ключевого регулятора напряжения, открывает тиристор VS1 не с нулевого уровня, а с больше­го значения, определяемого значением сопротивления ре­зистором R9 — смещения напряжения базы.

В силовой цепи питания нагрузки установлен сетевой фильтр, состоящий из индуктивностей L1, L2 и конденса­торов С1, С2, СЗ, С6 для ограничения импульсных помех преобразования от проникновения в сеть, их частичного гашения и снятия импульсных перенапряжений. Фильтр на­грузки представляет собой трансформатор Т2 со встреч­но- параллельными обмотками и конденсатором Сб. Пре­дохранители FU1, FU2 защищают линию электросети от случайных коротких замыканий в нагрузке.

Конденсатор С4 устраняет помехи от переключений ди­одов моста VD1.

Резистор R1 параллельной цепи сетевого диодного мо­ста VD1 облегчает переключение тиристора VS1 под на­грузкой.

Ограничение импульсных перенапряжений происходит при разрядке импульсной помехи через двухполярный

светодиод HL2 на резистор R16. Лабораторные исследова­ния показали, что импульсные перенапряжения величиной в 1500…2000 В, длительностью несколько миллисекунд, сни­жаются в 30…40 раз, при использовании такой защиты.

Детали

Незначительные изменения номиналов элементов не влияют на работу устройства.

Тиристор желательно установить на радиатор размером 50*50 мм.

Силовой трансформатор Т1 может применен от сетевого адаптера мощностью до 15 Вт, со вторичным напряжением 13…15В.

Сетевой фильтр выполнен по рекомендации в [1]. Катуш­ки L1,12 по 6 витков провода диаметром 0,8 мм, 12 — по 10 витков того же провода на катушке диаметром 10 мм, подхо­дят двухобмогочные трансформаторы из сетевых фильтров блоков питания мониторов и компьютеров.

Аналогом интегрального таймера является микросхема КР10068И1.

Резисторы типа МЛТ-0,12, R1 -2 Вт.

Электролитические конденсаторы К50-35 или TAICON», остальные — КМ.

Конденсаторы фильтра С4, С6 — вьюоковолычые типа К73-2 или К73-17 на напряжение не ниже 600 В.

Тиристор установлен плоского исполнения типа КУ202Е1, MCR-106, но при наличии свободного места в корпусе мож­но установить и КУ202Н с бюджетным радиатором.

Трансформатор Т1 типа ТП112-7, ТП121-7 с выходным напряжением 12,6 В при токе 500 мА.

Регулировка

При проверке устройства вместо нагрузки можно подклю- чить электролампу 220 В 100 Вт, включить блок в электро­сеть и замерить напряжение на выводах ХЗ и Х4, оно не дол­жно быть ниже сетевого более чем на 5 В. в ином случае заменить тиристор или изменить скважность импульса под­строенным резистором R15.

Испытания защитного устройства при работе бытовых электроприборов показали, что время пуска электродвига­телей несколько увеличилось на доли секунды, но на рабо­чий режим это не отразилось.

Помехи с экрана телевизора и монитора компьютера пол­ностью исчезли, уменьшилось падение сетевого напряже­ния от мощных пусковых токов.

Схема устройства защиты смонтирована в пластмассо­вом корпусе типа БП-1. На верхней крышке установлены светодиоды и гнездо для нагрузки, принципиальная схема собрана на печатной плате, часть радиокомпонентов уста­новлены навесным монтажом.

Метки: , , , .


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic