Comment prévenir les pertes de surtension dans un réseau électrique domestique - Examen d'un nouveau développement

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Quiconque connaît le prix de la réparation des appareils électroménagers, en particulier les téléviseurs modernes et autres équipements sophistiqués, a déjà installé un stabilisateur ou relais de tension au panneau d'alimentation (si les interruptions de tension sont accidentelles et à court terme). D'autres, surtout pas au courant du prix de l'affaire, utilisent calmement du matériel coûteux avec le risque de pertes importantes ("au hasard"). Le plus critique à cet égard est la situation dans les réseaux électriques de campagne-village (village), où, en plus des orages, il y a des "déséquilibres de phase" du transformateur d'alimentation commun, dans lesquels la tension sur la phase légèrement chargée peut augmenter jusqu'à 260-270 volts ou plus.

Qu'offre le marché?

Sur le marché moderne, il y a une abondance de stabilisateurs et de relais de tension (sous la forme d'un adaptateur "plug-socket" ou pour un panneau électrique pour tout l'appartement). Les grandes entreprises modernes produisent des dispositifs de protection (principalement des modèles de panneaux), - le regard sur Internet, qui ne permet pas, cependant, de protéger de manière fiable les équipements électroniques ménagers, présente certains inconvénients fonctionnels (voir ci-dessous). Je pense que ces produits sont largement fabriqués et annoncés avec brio, simplement sur la base d'un consommateur techniquement analphabète. À en juger par l'examen des offres du marché (sur plusieurs années), la plupart des fabricants ont cessé de développer leurs produits sur des solutions d'ingénierie et de structure vérifiées au fil des ans, qui sont économiquement avantageuses et attrayantes pour le grand public. Cependant, si vous regardez le problème de la protection contre montée subite d'un point de vue technique, on peut dire qu'une «prise» de haute qualité (dispositif de protection) devrait simplement fournir une tension de haute qualité, et cela ne dépend pas de son beau «visage», mais de son «esprit fonctionnel».

Un regard sur les dispositifs de protection industriels d'un point de vue technique (ingénierie)

Tout d'abord, nous notons que tous les appareils de chauffage simples n'ont pas peur des grands écarts de tension par rapport à la norme (l'écart peut aller jusqu'à +/- 40 Volts). Par conséquent, il est impossible de les inclure après le stabilisateur, en le chargeant inutilement. Le stabilisateur est nécessaire principalement pour le réfrigérateur, si la tension est continuellement réduite à 180-190 volts.

Dans tous les cas, la résolution des problèmes de stabilisation ou d'autres protections doit être gardée à l'esprit que:

• Les stabilisateurs ont le soi-disant "courant de circuit ouvert" (sans charge), qui est continuellement ajouté au courant de charge. Par conséquent, dans de nombreux cas, en particulier lors de l'alimentation d'équipements électroniques de faible puissance, la consommation totale d'énergie sera beaucoup plus importante (le stabilisateur, en règle générale, ne s'éteint pas et ne s'allume pas avec la charge).Tous les fabricants indiquent l'efficacité de la charge nominale.
• La plupart des stabilisateurs ne disposent pas de dispositifs de protection contre les surtensions en cas de foudre ou rupture d'un fil zéro "dans le réseau d'alimentation (ou avoir le plus simple, réglé en usine). En règle générale, le temps de réponse de la protection est supérieur à une demi-période de tension, ce qui est trop dangereux pour une surtension de plus de 300 V.Il convient de garder à l'esprit que la tension contrôlée par le stabilisateur et provoquant certaines commutations continue d'augmenter à l'entrée de l'alimentation du téléviseur ou d'un autre consommateur pendant toute la durée de l'opération de protection ( délestage), et ces lancers (impulsions) ont souvent un front raide.
• Selon leur principe de fonctionnement, les stabilisateurs émettent des impulsions de surtension courtes (jusqu'à plusieurs millisecondes), de sorte que la qualité de la tension de sortie est déterminée par un filtrage supplémentaire, qui peut être insuffisant pour certains équipements électroniques.
• La stabilisation de la tension lors de son déclin dans le réseau n'est pas nécessaire pour les consommateurs électroniques modernes, ils ont leur propre stabilisation dans cette zone.
• Les relais de tension installés dans le panneau ou sur la prise (comme un adaptateur) ont des réglages de relais pour déconnecter la charge lorsque la tension monte ou descend au-dessus des valeurs définies (réglable manuellement). Autrement dit, il existe une caractéristique fonctionnelle très désagréable et même nuisible pour le consommateur. Pour tous, en règle générale, pour des équipements coûteux, il est strictement nécessaire d'éviter les tensions supérieures à 250 V. Dans le même temps, dans de nombreux réseaux électriques, notamment dans le chalet d'été, cet excès est très probable. Ainsi, des arrêts fréquents du téléviseur et de tous les autres consommateurs se produisent, ce qui dérange et conduit rapidement à une surestimation des paramètres à 260 V et plus si l'utilisateur est techniquement analphabète. Le risque d'endommagement de l'équipement augmente fortement (il est nécessaire de prendre en compte l'ampleur du retard de fonctionnement, qui est également réglé manuellement et peut s'avérer dangereusement important). Pour réduire l'impact psychologique des pannes fréquentes, les développeurs ont effectué une restauration automatique du dispositif de protection avec un certain retard (personnalisable). Mais, dans de nombreux cas (surtout pour un ordinateur) cela ne permettra pas de calmer les utilisateurs de la technologie et surtout les fruits d'un long travail à l'ordinateur.
• La grande majorité des dispositifs de protection sous forme de séparateurs ou d'adaptateurs, disponibles dans le commerce, n'ont généralement pas la protection indiquée sur l'emballage brillant. Le plus souvent, ils n'ont qu'une faible puissance varistance, qui commence à éteindre en quelque sorte la tension (dans ses caractéristiques, en microsecondes) après environ 350 V. Mais, la même tension sera appliquée simultanément aux éléments d'entrée de l'alimentation de tout équipement électronique, avec une forte probabilité de leur panne et de leur épuisement!

Ainsi, la situation concernant la solution des problèmes de protection contre les surtensions n'est pas considérée comme satisfaisante comme sur les étagères des magasins et sur les sites des principaux fabricants.

Solution rationnelle possible aux problèmes de protection

Ma propre expérience dans le développement des dispositifs de protection les plus économiques et les plus prometteurs, à mon avis, a conduit à la solution suivante (qui a été testée avec succès sur des modèles expérimentaux, brevetable, ou qui fait l'objet d'un savoir-faire - en vertu de l'accord pertinent avec le fabricant intéressé).

Pour éliminer les inconvénients des stabilisateurs et des relais de tension, il est conseillé de mettre en œuvre une coupure d'amplitude de tension excessive dans la plage de 250-290 volts de la tension d'entrée (l'excès le plus probable) et une coupure instantanée à une tension plus élevée. Ceci est possible en introduisant un ballast actif dans le circuit de puissance avec un puissant transistor Darlington (ou deux simples). Pour augmenter la puissance admissible des consommateurs, il est possible d'installer un ventilateur miniature (12 V) avec une alimentation simple pour les chargeurs.Dans ce cas, la transition 12/5 Volts est très simple - en commutant une diode Zener supplémentaire dans le circuit du chargeur. Autrement dit, le dispositif de protection acquiert la fonction supplémentaire d'un chargeur.

La mise en œuvre d'un contrôle de ballast selon le principe évoqué ci-dessus (tranche d'amplitude synchrone, incluant toutes les impulsions) ne nécessite l'utilisation d'aucun contrôleur. De plus, dans un nouveau travail récent sur le circuit, il a été possible de se débarrasser du relais d'activation du mode de stabilisation d'amplitude et, par conséquent, du condensateur électrolytique (il n'y en a pas du tout), grâce au développement de la clé DC d'origine sur le thyristor (avec hystérésis), qui s'est avéré très efficace dans le circuit utilisé dispositifs de protection (à en juger par l'expérience de l'auteur et la recherche d'analogues, elle peut être considérée comme une invention).

En mode veille, la carte de commande consomme moins de 0,5 W (selon la tension). Pour la coupure instantanée (environ 1 ms), l'auteur a également développé et testé avec succès (sur plusieurs années, sur différents appareils) la conception d'un relais de déclenchement basé sur un disjoncteur thermique de type VK-1-10, largement utilisé dans les séparateurs de filtre réseau. Cependant, en raison de la coupure synchrone de l'amplitude au niveau de 250 V, jusqu'à 280–290 V de la tension secteur, la probabilité d'une surtension plus importante est considérablement réduite, il devient donc rationnel d'utiliser un simple fusible, qui est simplement grillé par un thyristor puissant (avec une limitation de courant) pendant suffisamment longtemps. pour cette impulsion de surtension (en tenant compte de la durée de la décroissance demi-onde de la tension du réseau). Il faut également tenir compte du fait que le courant traversant le fusible (de l'ordre de 20–40 A) «alimente» la tension du réseau (en raison de sa résistance).

Variantes de la mise en œuvre du schéma de limitation d'amplitude synchrone

Vous trouverez ci-dessous des photos de la carte de contrôle (le dernier développement, une option pour les tests), ainsi qu'une vidéo de test de l'appareil avec coupure instantanée (développement précédent, pour écouter le clic de coupure, vous devez augmenter le volume) et la vidéo de test de la "touche DC" (le premier test de l'idée, tension 24 V). Ce dernier, bien sûr, nécessite certaines explications, mais comme cet appareil est prévu d'être transféré aux fabricants intéressés en tant que «savoir-faire» (dans le cadre du contrat), il est possible de présenter ici uniquement une caractéristique I - V de haute qualité (expérimentale) du premier interrupteur basse puissance (l'interrupteur a déjà été testé pour la tension jusqu'à 400 V, avec hystérésis d'environ 10%).

Vidéo:

Je voudrais également parler d'une source de tension accrue pour la mise en place et le test d'un dispositif de protection. Au lieu du LATR bien connu, qui a une caractéristique de pas "approximative" et une tension insuffisamment élevée, il est conseillé d'utiliser un dispositif spécial basé sur deux transformateurs conventionnels avec un enroulement secondaire de 30–40 Volts. Ci-dessous un schéma utilisé par l'auteur (quelques modifications sont possibles).

La puissance du transformateur principal peut être de 50 à 100 W et de 15 à 30 supplémentaires. Dans le même temps, les dispositifs de protection sont testés pour une charge légère, jusqu'à 10-15 W (par exemple, une résistance avec un indicateur au néon ou une lampe à incandescence pour un réfrigérateur). Pour tester le ballast pour une charge puissante, il est possible d'alimenter le ballast directement à partir de la sortie, et la carte de commande via le dispositif d'augmentation de tension susmentionné (les tests de ballast pour une charge puissante sont, en fait, des tests thermiques).

Ceux qui souhaitent participer au développement de dessins industriels d'un nouveau dispositif de protection pour les équipements électroniques (modèles d'exposition) peuvent contacter l'administrateur avec des suggestions.