Пристрій призначений для швидкого відключення споживачів енергії від мережі, якщо струм в ланцюзі перевищить допустиму величину. У порівнянні з плавкими запобіжниками та електромеханічними електронний має значно більшу швидкодію. Крім того даний пристрій можна легко і точно налаштувати на спрацьовування при будь-якому струмі в діапазоні 0,1 … 10 А.

Наведена схема, рис. 1.9, в порівнянні з аналогічними описаними в літературі [ЛЗ] простіше у виготовленні і містить менше деталей.

Живиться пристрій захисту безпосередньо від мережі по бестрансформаторних схемою. Комутацію навантаження виконує електронний ключ – сімістор VS1. Для його відкриття на керуючий електрод через трансформатор Т2 надходять короткі імпульси. Ці імпульси в нормальному режимі формуються автогенераторів, виконаним на одноперехідному транзисторі VT1. Використання автогенератора дозволяє забезпечити економічність роботи схеми.

Для відкривання сімістора необхідний струм через керуючий електрод до 100 мА. Цей струм забезпечується в імпульсному режимі. Необхідна енергія в генераторі накопичується на конденсаторі С2 при його заряді від джерела живлення (через резистор R2). Як тільки напруга на ньому досягне порогу відкривання транзистора VT1 – конденсатор С2 розряджається по ланцюгу перехід емітер-база VT1-Т2 / 1. Процес цей повторюється з частотою, обумовленою величиною номіналів елементів R2-C2 (приблизно 1,5 … 2 кГц).

Так як частота проходження імпульсів автогенератора значно більше, ніж мережева (50 Гц), то сімістор відкривається практично на початку кожного напівперіод мережевої напруги.

Датчиком струму в ланцюзі навантаження є струмовий трансформатор Т1. При протіканні в навантаженні струму він проходить і через первинну обмотку Т1. У вторинній обмотці (3-4) виділяється підвищена

 

 

напруга, пропорційне току в навантаженні. Ця напруга випрямляється доданими мостом (VD1) і надходить через резистор R5 на керуючий електрод тиристора VS2. Якщо дана напруга досягне рівня, необхідного для спрацювання тиристора VS2, він відкриється. У цьому випадку VS2 через діод VD2 закорачівает ланцюг заряду конденсатора С2 і автогенератор перестане працювати. Коли імпульси, керуючі комутатором VS1, пропадуть – навантаження відключиться і почне світитися індикатор (HL1) роботи захисту.

У цьому стані схема може перебувати довгий час і щоб повернути її у вихідне, необхідно натиснути кнопку SB1. А за допомогою кнопки SB2 навантаження можна при необхідності відключити вручну. Загальним вимикачем є також SA1.

Чутливість спрацьовування схеми можна плавно регулювати за допомогою резистора R3. Конденсатор С1 оберігає від спрацювання захисту при короткочасних перешкоди в мережі.

 

 

Струмовий трансформатор Т1 потрібно виготовити самостійно. Для намотування зручно використовувати каркас і магнітопровода від будь-якого трансформатора, застосовуваного в старих вітчизняних телефонах. Підійде магнітопровід з заліза або фериту М2000НМ типорозміру Ш5х5 (у місці розташування котушки у нього перетин 5×5 мм). При цьому обмотка 3-4 виконується проводом ПЕЛ діаметром 0,08 мм і містить 3000 … 3400 витків. Останньою намотується обмотка 1-2 проводом ПЕЛ-2 діаметром 0,82 … 1,0 мм – 30 … 46 витків.

Імпульсний трансформатор Т2 виконаний усередині броньового магнитопровода типорозміру Б14 з фериту з магнітною проникністю М2000НМ. Його конструкція показана на рис. 1.43. У центрі сердечника необхідно забезпечити зазор 0,1 … 0,2 мм, що виключить його намагнічування в процесі роботи. Обмотка 1 містить 80 витків, 2 – 40 витків проводом ПЕЛШО діаметром 0,1 … 0,12 мм.

У схемі використані деталі: підстроєні резистор R3 типу СПЗ-19а, решта резистори будь-якого типу; конденсатори С1, СЗ типу К50-35 на 25 В; С2 і С4 – К73-17В на робочу напругу не менше 63 і 400 В відповідно. Кнопки SB1, SB2 і світлодіод HL1 підійдуть будь-які мініатюрні.

Налаштування схеми краще починати з перевірки роботи автогенератора зібраного на транзисторі VT1. Для цього зручно харчування подавати не від мережі, а використовувати зовнішнє джерело постійного напруги 15 … 20 В, підключивши його в точки а-б.

При роботі автогенератора на конденсаторі С2 має бути напруга, форма якого показана на рис. 1.10. Якщо таких імпульсів немає, то може знадобитися підбір номіналу резистора R2.

Спрацювання тиристора VS2 при натисканні на кнопку SB2 має фіксуватися. Якщо світлодіод HL1 постійно не світиться

 

 

після відпускання кнопки – треба зменшити номінал резистора R4 для збільшення струму, необхідного, щоб утримувати VS2 у відкритому стані.

Перевірити роботу пристрою можна, підключивши до гнізд XS1 лампу і стрілочний вольтметр. Перш за все необхідно переконатися в тому, що сімістор VS1 повністю відкривається (вимірявши напругу на лампі). Якщо це не так, то потрібно поміняти місцями висновки у кожній із обмоток імпульсного трансформатора Т2.

Схему електронного запобіжника можна спростити, прибравши струмовий трансформатор Т1, а замість його обмотки 1-2 використовувати резистор (R10) з маленьким опором (0,2 … 0,3 Ом) і діод, рис. 1.11. Величина опору R10 підбирається під потрібний струм захисту. Але в цьому випадку схема захисту буде працювати на одній напівхвилі мережевої напруги, що, природно, може знизити швидкодію при відключенні навантаження.

При використанні схеми слід враховувати, що деякі споживачі енергії, наприклад лампи, імпульсні джерела живлення, електромотори і деякі інші, в момент включення дають Оросок струму. У цьому випадку поріг спрацьовування захисту треба збільшувати або, що буде значно краще, вжити заходів щодо зменшення кидка струму в навантаженні. Наприклад, для лампи освітлення можна забезпечити режим плавного збільшення напруги при включенні. 🙂 То не тільки продовжить її термін служби, а й зменшить перешкоди в мережі.

Найпростіший спосіб зменшення кидка струму при включенні пампи – застосування захисних терморезисторов з негативним

температурним коефіцієнтом опору. В даний час такі резистори, наприклад з серії ТР-15, випускає вітчизняна промисловість. Ці резистори дозволяють згладжувати пускові кидки струму в лампах розжарювання, кінескопах, імпульсних джерелах живлення, електромоторах та інших пристроях в 5 … 10 разів. У робочому режимі терморезистори нагріваються пройшли них струмом до температури 150 … 200 ° С. При цьому вони зменшують свій опір більш ніж в 100 разів.

Так, наприклад, для захисту ламп розжарювання потужністю 100 … 200 Вт підійде терморезистор типу ТР-15-470-1, 6 (номінальний опір при 25 ° С – 470 Ом, а в прогрітому стані 4,3 Ом). Для потужності лампи 25 … 100 Вт – ТР-15-1000-1, 6 (номінальний опір при 25 ° С – 1000 Ом, в прогрітому стані 9,2 Ом).

Література:
І.П. Шелестов – Радіоаматорам корисні схеми, книга 3.