Схема защита от короткого замыкания: Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

Содержание

Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

Простейшая, надежная защита от короткого замыкания, без логической электроники, транзисторов и всего остального. Светодиоды используются только в качестве индикации.
Данное устройство можно применить в низковольтных схемах, где есть опасность замыкания контактов с выходным напряжением 6 — 18 В.

Понадобится

Реле 12 В.
Два резистора 10 кОм.
Два светодиода разного цвета.
Кнопка без фиксации.

Делаем простую защиту от короткого замыкания

Рассмотрим принципиальную схему устройства:

Работает оно следующим образом: При подаче питания, реле остается в неизменном состоянии, горит только красный светодиод. На выходи нет никакого потенциала. Чтобы запустить работу, необходимо кратковременно нажать на кнопку. После этого реле сменит свое состояние, замкнет паралельно контакты кнопки и будет удерживаться в таком состоянии до КЗ. Красный свет потухнет и загорится зеленый. На выходе появится напряжение для питания нагрузки.
Если случится КЗ, общее напряжение цепи упадет до нуля. Контакты реле отпустятся и отключат нагрузку. Чтобы возобновить подачу напряжения на выходе, необходимо будет опять нажать на кнопку однократным нажатием.

Спаяем устройство на универсальной плате:

Слева вход для источника питания, справа выход для нагрузки.

Работа

Подключаем питание. Светится красный светодиод.

В роли нагрузки используется небольшой электродвигатель на 12В. Нажимаем кнопку однократно: светодиод красный потух, загорелся зеленый.

Если мотор был подключен, то он будет работать. Если сейчас замкнуть выходные контакты, то зеленый светодиод потухнет, загорится красный. Питание на выходе пропадет до тех пор, пока повторно не будет нажата тактовая кнопка.

Вот и все! Невероятно простое и надежное в работе устройство. Оно также выключит нагрузку, если входящие питание от источника кратковременно пропадет. Эта функция тоже может быть весьма полезной.

Смотрите видео

Схема защиты по току. Защита от короткого замыкания схема

Интегральная микросхема (ИМС) КР142ЕН12А представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа в корпусе КТ-28-2, который позволяет питать устройства током до 1,5 А в диапазоне напряжений 1,2…37 В. Этот интегральный стабилизатор имеет термостабильную защиту по току и защиту выхода от короткого замыкания.

На основе ИМС КР142ЕН12А можно построить регулируемый блок питания, схема которого (без трансформатора и диодного моста) показана на рис.2
. Выпрямленное входное напряжение подается с диодного моста на конденсатор С1. Транзистор VT2 и микросхема DA1 должны располагаться на радиаторе.

Теплоотводящий фланец
DA1 электрически соединен с выводом 2, поэтому если DAT и транзистор VD2 расположены на одном радиаторе, то их нужно изолировать друг от друга.

В авторском варианте DA1 ус-тановлена на отдельном небольшом радиаторе, который гальванически не связан с радиатором и транзистором VT2. Мощность, рассеиваемая микросхемой с теплоотводом, не должна превышать 10 Вт. Резисторы R3 и R5 образуют делитель напряжения, входящий в измерительный элемент стабилизатора. На конденсатор С2 и резистор R2 (служит для подбора термостабильной точки VD1) подается стабилизированное отрицательное напряжение -5 В. В авторском варианте напряжение подается от диод-ного моста КЦ407А и стабилизатора79L05, питающихся от отдельной обмотки силового трансформатора.

Для защиты
от замыкания выходной цепи стабилизатора достаточно подключить параллельно резистору R3 электролитический конденсатор емкостью не менее 10 мкФ, а резистор R5 зашунтировать диодом КД521А. Расположение деталей некритично, но для хорошей температурной стабильности необходимо применить соответствующие типы резисторов. Их надо располагать как можно дальше от источников тепла. Общая стабильность выходного напряжения складывается из многих факторов и обычно не превышает 0,25% после прогрева.

После включения
и прогрева устройства минимальное выходное напряжение 0 В устанавливают резистором Rao6. Резисторы R2 (рис.2
) и резистор Rno6 (рис.3
) должны быть многооборотными подстроечными из серии СП5.

Возможности
по току у микросхемы КР142ЕН12А ограничены 1,5 А. В настоящее время в продаже имеются микросхемы с аналогичными параметрами, но рассчитанные на больший ток в нагрузке, например LM350 — на ток 3 A, LM338 — на ток 5 А. В последнее время в продаже появились импортные микросхемы из серии LOW DROP (SD, DV, LT1083/1084/1085). Эти микросхемы могут работать при пониженном напряжении между входом и выходом (до 1… 1,3 В) и обеспечивают на выходе стабилизированное напряжение в диапазоне 1,25…30 В при токе в нагрузке7,5/5/3 А соответственно. Ближайший по параметрам отечественный аналог типа КР142ЕН22 имеет максимальный ток стабилизации 7,5 А. При максимальном выходном токе, режим стабилизации гарантируется производителем при напряжении вход-выход не менее 1,5 В. Микросхемы также имеют встроенную защиту от превышения тока в нагрузке допустимой величины и тепловую защиту от перегрева корпуса. Данные стабилизаторы обеспечивают нестабильность выходного напряжения 0,05%/В, нестабильность выходного напряжения при изменении выходного тока от 10 мА до максимального значения не хуже 0,1%/В. На рис.4
показана схема БП для домашней лаборатории, позволяющая обойтись без транзисторов VT1 и VT2, показанных на рис.2.

Вместо микросхемы DA1 КР142ЕН12А применена микросхема КР142ЕН22А. Это регулируемый стабилизатор с малым падением напряжения, позволяющий получить в нагрузке ток до 7,5 А. Например, входное напряжение, подаваемое на микросхему, Uin=39 В, выходное напряжение на нагрузке Uout=30 В, ток на нагрузке louf=5 А, тогда максимальная рассеиваемая микросхемой мощность на нагрузке составляет 45 Вт. Электролитический конденсатор С7 применяется для снижения выходного импеданса на высоких частотах, а также понижает уровень напряжения шумов и улучшает сглаживание пульсаций. Если этот конденсатор танталовый, то его номинальная емкость должна быть не менее 22 мкФ, если алюминиевый — не менее 150 мкФ. При необходимости емкость конденсатора С7 можно увеличить. Если электролитический конденсатор С7 расположен на расстоянии более 155 мм и соединен с БП проводом сечением менее 1 мм, тогда на плате параллельно конденсатору С7, бли-же к самой микросхеме, устанавливают дополнительный электролитический конденсатор емкостью не менее 10мкФ. Емкость конденсатора фильтра С1 можно определить приближенно, из расчета 2000 мкФ на 1 А выходного тока (при напряжении не менее 50 В). Для снижения температурного дрейфа выходного напряжения резистор R8 должен быть либо проволочный, либо металлофольгированный с погрешностью не хуже 1%. Резистор R7 того же типа, что и R8. Если стабилитрона КС113А в наличии нет, можно применить узел, показанный на рис.3.
Схемное решение защиты, приведенное в , автора вполне устраивает, так как работает безотказно и проверено на практике. Можно использовать любые схемные решения защиты БП, например предложенные в . В авторском варианте при срабатывании реле К1 замыкаются контакты К 1.1, закорачивая резистор R7, и напряжение на выходе БП становится равным 0 В. Печатная плата БП и расположение элементов показаны на рис.5, внешний вид БП — на рис.6.

Представленные ниже радиолюбительские схемы защиты блоков питания или зарядных устройств могут совместно работать практически с любыми источниками — сетевыми, импульсными и аккумуляторными батареями. Схемотехническая реализация этих конструкция относительна проста и доступна для повторения даже начинающим радиолюбителем.

Силовая часть выполнена на мощном полевом транзистор. В процессе работы он не перегревается, поэтому теплоотвод можно не использовать. Устройство одновременно является отлично защитой от переплюсовки, перегрузки и короткого замыкания в выходной цепи, ток срабатывания можно подобрать подбором резистора шунта, в нашем случае он составляет 8 Ампер, использовано 6 параллельно подключенных сопротивлений мощностью 5 ватт 0,1 Ом. Шунт можно сделать также из сопротивления мощностью 1-3 ватт.

Более точно защиту можно подстроить путем регулировки сопротивления подстроечного резистора. При коротком замыкании и перегрузке на выходе, защита почти сразу сработает, отключив блок питания. О сработавшей защите подскажет светодиод. Даже при замыкании выхода на 30-40 секунд, полевик остается почти холодным. Его тип не критичен, подойдут практически любые силовые ключи с током 15-20 Ампер на рабочее напряжение 20-60 Вольт. Отлично подойдут транзисторы из серии IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные.

Данный вариант схемы будет полезен автолюбителям в роли защиты зарядного устройства для свинцовых аккумуляторов, если вдруг перепутаете полярность подсоединения, то с ЗУ ничего страшного не случится.

Благодаря быстрому срабатыванию защиты, ее можно отлично использовать для импульсных схем, при коротком замыкании защита сработает гораздо быстрее, чем перегорят силовые ключи импульсного БП. Конструкция подойдет также для импульсных инверторов, в роли токовой защиты.

Защита от короткого замыкания на MOSFET-транзисторе

Если в ваших блоках питания и ЗУ для переключения нагрузки используется полевой транзистор (MOSFET), то вы можете легко добавить в такую схему защиту от короткого замыкания или перегрузки. В данном примере мы будем применять внутреннее сопротивление RSD, на котором возникает падение напряжения, пропорциональное току, идущему через MOSFET.

Напряжение, следующее через внутренний резистор, может регистрироваться с помощью компаратора или даже транзистора, переключающегося при напряжении уровнем от 0.5 В, т.е, можно отказаться от применения токочувствительного сопротивления (шунта), на котором обычно возникает излишек напряжения. За компаратором можно следить с помощью микроконтроллера. В случае КЗ или перегрузки программно можно запустить ШИМ-регулирование, сигнализацию, аварийную остановку). Возможно также подсоединение выхода компаратора к затвору полевого транзистора, если при возникновении КЗ нужно сразу же отключить полевик.

Блок питания с системой защиты от КЗ

Короткие замыкания происходят в любых электроустановках, вне зависимости от их сложности. Даже если электропроводка новая, светильники и розетки исправны, а электрооборудование выпущено известными на весь мир производителями, от коротких замыканий не застрахован никто. И от них нужно защищаться.

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Предохранители – самые простые устройства защиты.
Раньше для ликвидации аварийных режимов в бытовых электропроводках применяли только их. В некоторых устройствах предохранители применяются и по сей день. Причина – они обладают высоким быстродействием и незаменимы для защиты полупроводниковых устройств.

После срабатывания предохранитель либо заменяется на новый, либо внутри него меняется плавкая вставка. Вставки для одного и того же корпуса предохранителя выпускаются на разные номиналы токов. Но необходимость держать на объекте или в квартире запас плавких вставок для оперативной замены является недостатком предохранителей.

Самым распространенным предохранителем в советское время была «пробка».

Предохранитель — «пробка»

На смену им пришли автоматические пробки типа ПАР
, выпускавшиеся на токи 10, 16 и 25 А. Они вворачивались на место пробок, были многоразового использования и имели два защитных элемента, называемых расцепителями. Один защищал от коротких замыканий
и срабатывал мгновенно, второй – от перегрузок и срабатывал с выдержкой времени.

Такие же расцепители имеют и все автоматические выключатели
, пришедшие на смену предохранителям. Мгновенный расцепитель называют электромагнитным
, потому что в основу его работу положен принцип втягивания штока катушки при превышении номинального тока. Шток ударяет по защелке и пружина размыкает контактную систему выключателя.

Расцепитель, действующий с выдержкой по времени называют тепловым.
Работает он по принципу терморегулятора в утюге или электронагревателе. Биметаллическая пластина при прохождении по ней тока нагревается и медленно изгибается в сторону. Чем больше ток через нее, тем быстрее происходит изгиб. Затем она действует на ту же защелку, и автомат отключается. Если воздействие тока прекратилось, пластина остывает, возвращается в исходное положение, и отключения не происходит.

В старых электрощитах еще сохранились автоматические выключатели в карболитовом корпусе типов А-63, А3161, или более современные АЕ1030. Но все они уже не удовлетворяют современным требованиям.

Они изношены, и их механическая часть либо заржавела, либо утратила быстродействие. И не в каждом из них есть мгновенная защита от короткого замыкания. В некоторых аппаратах устанавливался только тепловой расцепитель. Да и скорость срабатывания электромагнитного расцепителя у автоматов этих серий ниже, чем у модульных.

Поэтому такие защитные устройства нужно менять на современные, пока они своим бездействием не натворили дел.

Принципы построения защиты

В многоквартирных домах автоматы установлены в щитке на лестничной площадке. Для защиты квартир этого достаточно. Но если Вы при замене электропроводки установили у себя персональный щиток, то в нем на каждую группу потребителей лучше установить персональный автомат. Тому есть несколько причин.

При замене розетки вам не понадобится отключать свет в квартире и пользоваться фонариком.
Для защиты некоторых потребителей вы снизите номинальный ток автомата, что сделает их защиту чувствительнее.
При повреждениях в электропроводке можно оперативно отключить аварийный участок и оставить в работе остальное.

В частных домах в качестве вводных используются двухполюсные выключатели. Это необходимо для случая ошибочного переключения на подстанции или линии, в результате которого фаза окажется на месте нуля. Использование двух однополюсных выключателей для этой цели недопустимо, так как может отключится тот, что в нуле, а фаза останется.

Нецелесообразно использование трехполюсного выключателя в качестве эквивалента трех однополюсных. Снятие планки, объединяющей три полюса не поможет. Внутри выключателя есть тяги, отключающие оставшиеся полюса при срабатывании одного из них.

При применении УЗО обязательно защитить эту же линию и автоматическим выключателем. УЗО защищает от токов утечки, но не защищает от коротких замыканий и перегрузок. Функции защиты от утечки и аварийных режимов работы совмещены в дифференциальном автомате.

Выбор автоматических выключателей

При замене старого автоматического выключателя новый устанавливайте на тот же номинальный ток. По требованиям Энергосбыта номинальный ток выключателя принимается, исходя из максимально разрешенной нагрузки.

Распределительная сеть устроена таким образом, что с приближением к источнику электроснабжения номинальные токи аппаратов защиты увеличиваются. Если ваша квартира включена через однофазный автоматический выключатель на 16 А, то все квартиры в подъезде могут быть подключены к трехфазному автомату на 40 А и равномерно распределены по фазам. В случае, если при коротком замыкании ваш автомат не отключится, через некоторое время от перегрузки сработает защита у подъездного. Каждое последующее защитное устройство резервирует предыдущее.
Поэтому не стоит завышать значение номинального тока автоматического выключателя. Он может не сработать (не хватит тока) или отключится вместе с группой потребителей.

Современные модульные автоматические выключатели выпускаются с характеристиками «В», «С» и «D»
. Отличаются они кратностью токов срабатывания отсечки.

Будьте внимательны с применением автоматов с характеристиками «D» и «В».

И помните: если короткое замыкание не отключить, оно приведет к пожару. Позаботьтесь об исправности защиты, и живите спокойно.

Термином «короткое замыкание» в электротехнике называют аварийный режим работы источников напряжения. Он возникает при нарушениях технологических процессов передачи электроэнергии, когда на действующем генераторе или химическом элементе выходные клеммы замыкаются накоротко (закорачиваются).

При этом вся мощность источника мгновенно прикладывается к закоротке. Через нее протекают огромные токи, способные сжечь оборудование и нанести электрические травмы близкорасположенным людям. Для прекращения развития подобных аварий используются специальные защиты.

Какие бывают виды коротких замыканий

Природные электрические аномалии

Они проявляются во время грозовых разрядов, сопровождающихся .

Источниками их образования являются высокие потенциалы статического электричества различных знаков и величин, накопленные облаками при их перемещении ветром на огромные расстояния. В результате естественного охлаждения при подъеме на высоту пары влаги внутри облака конденсируются, образуя дождь.

Влажная среда обладает низким электрическим сопротивлением, которое создает пробой воздушной изоляции для прохождения тока в виде молнии.

Электрический разряд проскакивает между двумя объектами, обладающими разными потенциалами:

на приближающихся облаках;

между грозовой тучей и землей.

Первый вид молнии опасен для летательных аппаратов, а разряд на землю способен разрушить деревья, здания, промышленные объекты, воздушные линии электропередач. Для защиты от него устанавливают молниеотводы, которые последовательно выполняют функции:

1. приема, притяжения потенциала молнии на специальный улавливатель;

2. пропускания полученного тока по тоководу к контуру заземления здания;

3. отвода высоковольтного разряда этим контуром на потенциал земли.

Короткие замыкания в цепях постоянного тока

Гальванические источники напряжения либо выпрямители создают на выходных контактах разность положительных и отрицательных потенциалов, которые в нормальных условиях обеспечивают работу схемы, например, свечение лампочки от батарейки, как показано на рисунке ниже.

Электрические процессы, происходящие при этом описывает математическое выражение .

Электродвижущая сила источника распределяется на создание нагрузки во внутреннем и внешнем контурах за счет преодоления их сопротивлений «R» и «r».

В аварийном режиме между клеммами батарейки «+» и «-» возникает закоротка с очень низким электрическим сопротивлением, которая практически исключает протекание тока во внешней цепи, выводя эту часть схемы из работы. Поэтому по отношению к номинальному режиму можно считать, что R=0.

Весь ток циркулирует только во внутреннем контуре, обладающим маленьким сопротивлением, и определяется по формуле I=E/r .

Поскольку величина электродвижущей силы не изменилась, то значение тока очень резко возрастает. Такое короткое замыкание протекает по закорачиваемому проводнику и внутреннему контуру, вызывает внутри них огромное выделение тепла и последующее нарушение конструкции.

Короткие замыкания в цепях переменного тока

Все электрические процессы здесь тоже описываются действием закона Ома и происходят по аналогичному принципу. Особенности на их прохождение налагают:

применение схем однофазных или трехфазных сетей различной конфигурации;

наличие контура заземления.

Виды коротких замыканий в схемах переменного напряжения

Токи КЗ могут возникнуть между:

фазой и землей;

двумя разными фазами;

двумя разными фазами и землей;

тремя фазами;

тремя фазами и землей.

Для передачи электроэнергии по воздушным ЛЭП системы электроснабжения могут использовать разную схему подключения нейтрали:

1. изолированную;

2. глухозаземленную.

В каждом из этих случаев токи коротких замыканий будут формировать свой путь и иметь разную величину. Поэтому все перечисленные варианты сборки электрической схемы и возможности возникновения в них токов коротких замыканий учитываются в создании конфигурации токовых защит для них.

Внутри потребителей электроэнергии, например, электродвигателя тоже может возникнуть короткое замыкание. У однофазных конструкций потенциал фазы может пробить слой изоляции на корпус или нулевой проводник. В трехфазном электрооборудовании дополнительно может возникнуть неисправность между двумя или тремя фазами либо между их сочетаниями с корпусом/землей.

Во всех этих случаях, как и при КЗ в цепях постоянного тока, через образовавшуюся закоротку и всю подключенную к ней до генератора схему будет протекать ток короткого замыкания очень большой величины, вызывающий аварийный режим.

Для его предотвращения используют защиты, которые осуществляют автоматическое снятие напряжение с оборудования, подвергшегося действию повышенных токов.

Как выбирают границы срабатывания защиты от короткого замыкания

Все электрические приборы рассчитаны на потребление определенной величины электроэнергии в своем классе напряжения. Рабочую нагрузку принято оценивать не мощностью, а током. Его проще замерять, контролировать и создавать на нем защиты.

На картинке представлены графики токов, которые могут возникнуть в разных режимах работы оборудования. Под них подбираются параметры настройки и наладки защитных устройств.

На графике коричневым цветом показана синусоида номинального режима, который выбирается в качестве исходного при проектировании электрической схемы, учете мощности электропроводки, подборе токовых защитных устройств.

Частота промышленной синусоиды при этом режиме всегда стабильна, а период одного полного колебания происходит за время 0,02 секунды.

Синусоида рабочего режима на картинке показана синим цветом. Она обычно меньше номинальной гармоники. Люди редко полностью используют все резервы отведенной им мощности. Как пример, если в комнате висит пятирожковая люстра, то для освещения часто включают одну группу лампочек: две или три, а не все пять.

Чтобы электроприборы надежно работали при номинальной нагрузке, создают небольшой запас по току для настройки защит. Величину тока, на который их настраивают для отключения, называют уставкой. При ее достижении выключатели снимают напряжение с оборудования.

В интервале амплитуд синусоид между номинальным режимом и уставкой электросхема работает в режиме небольшого перегруза.

Возможная временна́я характеристика аварийного тока показана на графике черным цветом. У нее амплитуда превышает уставку защит, а частота колебаний резко изменилась. Обычно она имеет апериодический характер. Каждая полуволна изменяется по величине и частоте.

Любая защита от короткого замыкания включает в себя три основных этапа работы:

1. постоянное отслеживание состояния синусоиды контролируемого тока и определение момента возникновения неисправности;

2. анализ создавшейся ситуации и выдача логической частью команды на исполнительный орган;

3. снятие напряжения с оборудования коммутационными аппаратами.

Во многих устройствах используется еще один элемент — ввод задержки времени на срабатывание. Его используют для обеспечения принципа селективности в сложных, разветвленных схемах.

Поскольку синусоида достигает своей амплитуды за время 0,005 сек, то этого периода, как минимум, необходимо для ее замера защитами. Следующие два этапа работы тоже не совершаются мгновенно.

Общее время работы самых быстрых токовых защит по эти причинам чуть меньше периода одного колебания гармоники 0,02 сек.

Конструктивные особенности защит от короткого замыкания

Электрический ток, проходя по любому проводнику, вызывает:

термический нагрев токопровода;

наведение магнитного поля.

Эти два действия приняты за основу конструирования защитных аппаратов.

Защиты на основе принципа термического воздействия тока

Тепловое действие тока, описанное учеными Джоулем и Ленцем, используется для защиты предохранителями.

Защита предохранителями

Она основана на установке внутри пути тока плавкой вставки, которая оптимально выдерживает номинальную нагрузку, но перегорает при ее превышении, разрывая цепь.

Чем выше величина аварийного тока, тем быстрее создается разрыв схемы — снятие напряжения. При небольшом превышении тока отключение может произойти через длительный промежуток времени.

Предохранители успешно работают в электронных устройствах, электрооборудовании автомобилей, бытовой техники, промышленных устройствах до 1000 вольт. Отдельные их модели эксплуатируются в цепях высоковольтного оборудования.

Защиты на основе принципа электромагнитного воздействия тока

Принцип наведения магнитного поля вокруг проводника с током позволил создать огромный класс электромагнитных реле и защитных автоматов, использующих катушку отключения.

Ее обмотка расположена на сердечнике — магнитопроводе, в котором складываются магнитные потоки от каждого витка. Подвижный контакт механически связан с якорем, являющимся качающейся частью сердечника. Он прижимается к стационарно закрепленному контакту усилием пружины.

Ток номинальной величины, проходящий по виткам катушки отключения, создает магнитный поток, который не может преодолеть усилие пружины. Поэтому контакты постоянно находятся в замкнутом состоянии.

При возникновении аварийных токов якорь притягивается к стационарной части магнитопровода и разрывает цепь, созданную контактами.

Один из видов автоматических выключателей, работающих на основе электромагнитного снятия напряжения с защищаемой схемы, показан на картинке.

В нем используется:

автоматическое отключение аварийных режимов;

система гашения электрической дуги;

ручное или автоматическое включение в работу.

Цифровые защиты от короткого замыкания

Все рассмотренные выше защиты работают с аналоговыми величинами. Кроме них в последнее время в промышленности и особенно в энергетике начинают активно внедряются цифровые технологии на основе работы и статических реле. Такие же приборы с упрощенными функциями выпускаются для бытовых целей.

Замер величины и направления тока, проходящего по защищаемой схеме, выполняет встроенный понижающий трансформатор тока высокого класса точности. Замеренный им сигнал подвергается оцифровке посредством наложения по принципу амплитудной модуляции.

Затем он поступает на логическую часть микропроцессорной защиты, которая работает по определенному, заранее настроенному алгоритму. При возникновении аварийных ситуаций логика устройства выдает команду исполнительному отключающему механизму на снятие напряжения с сети.

Для работы защиты используется блок питания, берущий напряжение от сети или автономных источников.

Цифровые защиты от коротких замыканий обладают большим количеством функций, настроек и возможностей вплоть до регистрации предаварийного состояния сети и режима ее отключения.

Это невероятно полезное приспособление, которое защитит ваш дом от короткого замыкания при проверке каких-либо тестируемых приборов. Бывают случаи, когда необходимо проверить электроприбор на отсутствие КЗ, к примеру, после ремонта. И чтобы не подвергать свою сеть опасности, подстраховаться и избежать неприятных последствий, как раз и поможет это очень простое устройство.

Понадобится

Розетка накладная.
Выключатель клавишный, накладной.
Лампочка накаливания 40 — 100 Вт с патроном.
Провод двухжильный в двойной изоляции 1 метр.
Вилка разборная.
Саморезы.

Все детали будут крепиться к деревянному квадрату из ДСП или другого материала.

Патрон для лампочки лучше использовать настенный, но если у вас такого нет делаем скобу для обхвата из тонкой жести.

И вываливаем квадратик из толстой древесины.

Будет крепится так.

Сборка розетки с защитой от короткого замыкания

Схема всей установки.

Как видите, все элементы соединены последовательно.
Первым делом собираем вилку, подключая к ней провод.

Так как розетка и выключатель настенные, круглым напильником сбоку сделаем пропилы для провода. Это можно сделать острым ножом.

Приворачиваем деревянный квадратик к основанию саморезами. Подберите такие, чтобы они не прошли насквозь.

Приворачиваем патрон с лампой скобой к деревянному квадратику.

Разбираем розетку и выключатель. Приворачиваем саморезами к основанию.

Подключаем провода к патрону.

Для полной надежности все провода пропаяны. То есть: зачищаем, сгибаем колечко, пропаиваем паяльником с припоем и флюсом.

Провод питания фиксируем капроновыми стяжками.

Схема собрана, установка готова к проверке.

Для пробы в розетку вставляем зарядник от сотового телефона. Нажимаем выключатель — лампа не светит. Значит короткого замыкания нет.

Затем берем нагрузку помощнее: блок питания от компьютера. Включаем. Лампа накаливания в начале вспыхивает, а затем гаснет. Это нормально, так как в блоке имеются мощные конденсаторы, которые в начале заражаются.

Имитируем КЗ — вставляем в розетку пинцет. Включаем, лампа светит.

Вот такой замечательный и очень нужный прибор.

Такая установка подходит не только для маломощных приборов, но и для мощных. Конечно стиральная машинка или электрическая плитка не заработают, но по яркости свечения можно понять, что КЗ отсутствует.
Лично я, почти всю свою жизнь пользуюсь подобным девайсом, проверяя на ней все вновь собранные .

Защиты от короткого замыкания для любого бп. Защита от короткого замыкания схема

На создание данной статьи меня спровоцировал опыт создания блоков питания и зарядных устройств на основе простых импульсных блоков питания, которыми являются как иип на IR2153, так и переделанный различными способами под блок питания электронный трансформатор. Данные источники питания являются простыми, нестабилизированными импульсными блоками питания без каких-либо защит. Не смотря на данные недостатки, такие источники питания довольно просты в изготовлении,не требуют сложной настройки, времени на создание такого блока питания требуется меньше чем на полный ШИМ БП с узлами стабилизации и защиты.

Обьединив такой блок питания и простейший ШИМ- регулятор на NE555, получам регулируемый блок питания как для экспирементов, так и для зарядки АКБ. Радости нашей нет предела до того момента, пока данный девайс не попробовать на искру, или по ошибке, размышляя над созданием очередного аппарата перепутать полярность заряжаемого АКБ. Окрикивая громким хлопком и орошая едким дымом помещение,в котором произошол данный конфуз, изобретение сообщает нам, что простой импульсный блок питания, который собран по упрощённо-ознакомительной схеме не может быть надёжным.

Тут пришла мысль о том, чтобы найти не просто ввести тот или инной узел защиты в конкретный экземпляр блока питания, а найти или создать универсальную быстродействующую схему, которую можно внедрять в любой вторичный источник питания.

Требования к узлу защиты:

Минмиум деталей

Плата защиты должна занимать мало места

Работоспособной при больших токах нагрузки

Отсутствие реле

Высокая скорость срабатывания

Одним из заинтересовавших вариантов была такая схема, найденная в интерете:

При замыкании выхода данной схемы, разряжается ёмкость затвора VT1 через диод VD1, что приводит к закрытию VT1 и ток через транзистор не протекает, блок питания остаётся целым и невредимым. Но что же произойдёт если на выход данной схемы подключить нагрузку, в 300вт, когда наш иип может выдать всего 200вт? Не смотря на то что у нас присутствует схема защиты, замученный блок питания снова взрывается.

Недостатки данной схемы:

1. Необходимо точно подбирать сопротивление шунта, чтобы максимально допустимый ток блока питания создал такое падение напряжения на выбранном шунте, при котором VT2, открываясь полностью закроет VT1.

2. В данной схеме может наступить момент, когда ток проходящий через шунт, приоткроет VT2, вследствии чего VT1 начнёт закрываться и останется в таком состоянии, что будет недозакрыт, а учитывая что через VT1 протекает немалый ток, то данный линейный режим вызовет его сильный перегрев, врезультате которого VT1 будет пробит.

В блоке питания на IR2153 однажды применял триггерную защиту, остался доволен её работой. Прицепим к схеме триггерной защёлки на комплиментарной паре транзисторов шунт в качестве датчика тока и n-канальный транзистор в роли ключевого элемента получаем такую схему:

После подачи питания на схему, транзистор Q3, через светодиод и R4 открывается, стабилитрон D3 ограничивает напряжение на затворе полевого транзистора. D4 защищает Q3 от выбросов высокого напряжения, при подключении индуктивной нагрузки (электродвигатель). На паре транзисторов Q1, Q2 собран аналог тиристора. Ток, протекающий через шунт R1, вызывает падение напряжения, которое с движка переменного резистора R10, и цепочку R2, С2, поступает на базу транзистора Q2. Величину напряжения с шунта, которое пропорционально току, протекающему через этот шунт можно регулировать прерменным резистором R10. В момент, когда напряжение на базе Q2 станет больше 0.5-0.7в транзистор Q2 начнёт открываться, тем самым открывая Q1, в свою очередь транзистор Q1открываясь, будет открывать Q2. Данный процесс происходит очень быстро, за доли секунды транзисторы откроют друг друга и останутся в таком устойчивом состоянии. Через открытый аналог тиристора затвро Q3, а также резистор R4 окажутся подключены к общему проводнику схемы, что приведёт к закрытию Q3 и свечение светодиода D1 сообщит о том что сработала защита. Снять защиту можно как отключив кратковременно питание, так и кратковременным нажатием на кнопку S1.

Универсальная схема защиты была создана и проверена в работе, шунт R1 был составлен из двух резисторов 0.22 Ом 5Вт. Остался последний шаг — вводим в нвшу схему защиту от переполюсовки клемм АКБ.

Схема с защитой от переполюсовки:

Наша схема дополнилась диодом D2, резисторами R6, R5. Кнопка S1 была убрана из схемы по причине того, что при срабатывании защиты она не выводила схему из защиты, после доработки.

Токовая защита осталась без изменений, снять защиту можно отключив питание на 2-3 секунды. При подключении к выходу схемы АКБ, перепутав полярность, напряжение с АКБ через диод D2, резистор R6 поступает на базу Q2, срабатывает защита Q3 закрывается, светодиод D1 сигнализирует о срабатывании защиты.

На этой волне я заканчиваю поиски защиты для своих простых иип. Работой своих схем доволен, надеюсь они пригодятся и вам.

Приятных вам экспирементов!

ID: 2237

Как вам эта статья?

В качестве устройства электронной защиты источников питания можно использовать предлагаемый электронный предохранитель, включаемый между источниками и нагрузкой. Схема работает следующим образом. Когда ток нагрузки не превышает заранее установленного тока срабатывания, транзистор VT2 открыт, и падение напряжения на нем минимально. При увеличении тока нагрузки свыше заданного, увеличивается падение напряжения на транзисторе VT2, в связи с чем увеличивается напряжение, поступающее через R4 на базу VT1. Транзистор VT1 начинает открываться.

Процесс происходит лавинообразно благодаря наличию положительной обратной связи через резистор R4. В результате VT2 закрывается, и через нагрузку ток не протекает. Одновременно загорается сигнал о перегрузке. Приведенные на схеме номиналы резисторов соответствуют напряжению 9 В и току срабатывания 1 А. При необходимости изменить параметры предохранителя необходимо пересчитать величины сопротивлений R3 и R4.

Для питания собираемых конструкций радиолюбители нередко используют простейшие блоки, состоящие из понижающего трансформатора и выпрямителя с конденсатором фильтра. И, конечно, в таких блоках нет никакой защиты от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке, хотя оно подчас приводит к выходу из строя выпрямителя и даже трансформатора. Применять в таких блоках питания в качестве элемента защиты плавкий предохранитель не всегда удобно, да и, кроме того, быстродействие у него невысокое. Один из вариантов решения проблемы защиты от КЗ — включение последовательно с нагрузкой полевого транзистора средней мощности с встроенным каналом. Дело в том, что на вольт-амперной характеристике такого транзистора есть участок, на котором ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор работает как стабилизатор (ограничитель) тока.

Рис.1

Схема подключения транзистора к блоку питания приведена на рис.1, а вольт-амперные характеристики транзистора для различных сопротивлений резистора R1 — на рис.2. Работает защита так. Если сопротивление резистора равно нулю (т. е. исток соединен с затвором), а нагрузка потребляет ток около 0,25 А, то падение напряжения на полевом транзисторе не превышает 1,5 В, и практически на нагрузке будет все выпрямленное напряжение. При появлении же в цепи нагрузки КЗ ток через выпрямитель резко возрастает и при отсутствии транзистора может достичь нескольких ампер. Транзистор ограничивает ток короткого замыкания на уровне 0,45…0,5 А независимо от падения напряжения на нем. В этом случае выходное напряжение станет равным нулю, а все напряжение упадет на полевом транзисторе. Таким образом, в случае КЗ мощность, потребляемая от источника питания, увеличится в данном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на «здоровье» деталей блока питания.

О. СИДОРОВИЧ, г. Львов, Украина

Отличительная особенность предлагаемого устройства — малое падение напряжения в номинальном режиме. Кроме того, после устранения аварийной ситуации оно автоматически восстанавливает свою работоспособность.

Устройство предназначено для защиты от замыкания в нагрузке и перегрузки по току. Его включают между источником питания и нагрузкой. Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с описанным, например, в — малое падение напряжения в номинальном режиме, а также автоматический возврат в рабочее состояние после устранения причины аварии. Последнее особенно важно при кратковременных перегрузках.

Основные технические параметры

Напряжение питания, В……….12

Номинальный ток, А…………..1

Ток срабатывания защиты, А……1,2

Падение напряжения при номинальном токе, не более, В………………….0,6

Устройство содержит транзисторный коммутатор, узлы защиты и запуска. Основной элемент — коммутатор, выполненный на транзисторе VT5 (рис. 1).

Л. МОРОХИН, с. Макарова Московской обл.

Предлагаемое устройство целесообразно использовать совместно с регулируемым стабилизатором напряжения, не имеющим специальных узлов защиты.

Устройство предназначено для защиты регулирующего элемента стабилизатора напряжения от токовой и температурной перегрузок. Защита срабатывает при:

Превышении током нагрузки допустимого (установленного) значения;

Замыкании на выходе стабилизатора;

Превышении допустимой рассеиваемой мощности регулирующим элементом (нагрева его корпуса выше 50. ..70″С).

Датчик температуры — терморезистор RK1 (рис. 1), смонтированный непосредственно на регулирующем элементе стабилизатора. При увеличении напряжения на нем открывает транзистор, который, в свою очередь, включает тринистор VS1.

Кнопки SB1 и SB2 позволяют отключать и подключать нагрузку к источнику питания, что необходимо в процессе налаживания питаемого устройства. Если защита срабатывает в результате перегрева регулирующего элемента, нагрузка не будет подключена до тех пор, пока не уменьшится его температура, о чем судят по выключению светодиода HL1.

И. АЛЕКСАНДРОВ, г. Курск

При налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры желательно пользоваться блоком питания с встроенной и регулируемой электронной защитой по току нагрузки. Если имеющийся в вашем распоряжении блок не имеет такой защиты, ее можно выполнить в виде приставки, включаемой между выходными гнездами блока и нагрузкой. Таким образом, приставка-предохранитель в случае превышения заданного максимального тока нагрузки мгновенно отключит ее от блока питания.

Электронный предохранитель (см. рисунок) содержит мощный транзистор VT2, который включен в минусовый провод питания, два стабилизатора тока на полевых транзисторах — один регулируемый (на VT1), в другой — нерегулируемый (на VT3), и чувствительный элемент — тринистор VS1. Управляющее напряжение на тринистор поступает с датчика тока, в роли которого выступает резистор R1 весьма малого сопротивления (0,1 Ома), и с резистора R2. Данный тип тринистора включается при напряжении на управляющем электроде (относительно катода) 0,5…0,6 В.

Ток нагрузки создает падение напряжения на резисторе R1, которое для тринистора является открывающим. Кроме того, ток, протекающий через транзистор VT1 (его можно изменять переменным резистором R3), создает падение напряжения на резисторе R2, которое также будет открывающим для тринистора. Когда сумма этих напряжений достигнет определенного значения, тринистор откроется, напряжение на нем уменьшится до 0,7…0,8 В. Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об аварии. В то же время напряжение на светодиоде HL2 уменьшится настолько, что он погаснет. Транзистор VT2 закроется, и нагрузка окажется отключенной от блока питания.

Для защиты электродвигателей от перегрузок до последнего времени обычно применяют предохранители в сочетании с магнитными пускателями. Предохранители надежно защищают устройство от перегрузки по току, но нередко являются первопричиной другого вида повреждений — обрыва фазы.
Защиту от чрезмерно большого тока обеспечивают и тепловые реле магнитных пускателей, которые включают в цепь питания электродвигателя. Однако такое защитное устройство требует подстройки при изменении внешней температуры и подбора нагревательных элементов в соответствии с мощностью защищаемого электродвигателя.

Описываемое ниже автоматическое устройство позволяет защитить электродвигатель как от перегрузки по току, так и от обрыва фазы. Оно регистрирует ток в каждом фазном проводнике и сравнивает наибольшее из измеренных значений с установленным порогом срабатывания.

Схема защиты от переполюсовки. Схема предназначена для защиты от переполюсовки различных электронных устройств. Напряжение срабатывания реле должно быть меньше или равно рабочему напряжению устройства.

Добрый день. В этой заметке я хочу предложить вашему вниманию блок питания дополнительного усилителя мощности для портативной радиостанции «Веда-ЧМ» . Выходное напряжение блока питания 24В, номинальный ток нагрузки – 3,5А, порог тока срабатывания защиты от короткого замыкания – 5,5А, ток короткого замыкания – 0,06А.

Общий вид комплекта показан на фото 1.

Схема блока питания представлена на рисунке 1.

Силовой трансформатор блока – перемотанный сетевой трансформатор от старого телевизора ТС-90-1, в качестве первичной обмотки — используются все витки сетевой обмотки трансформатора. Новая вторичная обмотка содержит 2×65 витков провода ПЭТВ-2 диаметром 1,25мм. При отсутствии провода данного диаметра, можно на каждой из катушек намотать по 130 витков проводом диаметром 0,9мм. При этом катушки потом соединяют синфазно параллельно при сохранении схемы мостового выпрямителя. Если эти катушки соединить последовательно, то от двух диодов можно избавиться (Рис.2).

Схема стабилизатора собрана навесным монтажом (1 на фото 2). Конденсаторы С3 и С4 у меня находятся в корпусе усилителя мощности. Цифрой два обозначен дополнительный регулируемый стабилизатор напряжения для питания «Веда-ЧМ», собранного на микросхеме КРЕН12А. Меняя напряжение питания самой радиостанции, можно менять в некоторых пределах выходную мощность излучения усилителя. Схему этого стабилизатора можно найти в рубрике «Блоки питания» — «Стабилизатор напряжения на КР142ЕН12А». Индикатор перегрузки работает следующим образом. Напряжение на конденсаторах фильтра выпрямителя С1и С2 примерно равно 37 вольт, учитывая, что выходное напряжение – 24В, напряжение между точками 1 и 2 будет находиться в районе13 вольт, которого не хватит для пробоя стабилитронов VD5, VD6, так как их суммарное напряжение стабилизации равно 15В. При «коротыше» напряжение между этими точками возрастет, через стабилитроны потечет ток и светодиод HL1 загорится, а светодиод HL2 – погаснет. Обратите внимание на то, что на «земле» находятся коллектора мощных транзисторов, что, ну просто очень удобно, размещая транзисторы непосредственно на корпусе изделия. Блок питания и усилитель мощности висят на стене чердака под антенной, что значительно уменьшает потери мощности в кабеле. До свидания. К.В.Ю.

Данная схема представляет собой простейший блок питания на транзисторах, оборудованный защитой от короткого замыкания (КЗ). Его схема представлена на рисунке.

Основные параметры:

Выходное напряжение — 0..12В;
Максимальный выходной ток — 400 мА.

Схема работает следующим образом. Входное напряжение сети 220В преобразуется трансформатором в 16-17В, затем выпрямляется диодами VD1-VD4. Фильтрация пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется конденсатором С1. Далее выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6, который стабилизирует напряжение на своих выводах до 12В. Остаток напряжения гасится на резисторе R2. Далее осуществляется регулировка напряжения переменным резистором R3 до требуемого уровня в пределах 0-12В. Затем следует усилитель тока на транзисторах VT2 и VT3, который усиливает ток до уровня 400 мА. Нагрузкой усилителя тока служит резистор R5. Конденсатор С2 дополнительно фильтрует пульсации выходного напряжения.

Защита работает так. При отсутствии КЗ на выходе напряжение на выводах VT1 близко к нулю и транзистор закрыт. Цепь R1-VD5 обеспечивает смещение на его базе на уровне 0,4-0,7 В (падение напряжения на открытом p-n переходе диода). Этого смещения достаточно для открытия транзистора при определённом уровне напряжения коллектор-эмиттер. Как только на выходе происходит короткое замыкание, напряжение коллектор-эмиттер становится отличным от нулевого и равным напряжению на выходе блока. Транзистор VT1 открывается, и сопротивление его коллекторного перехода становится близким к нулю, а, значит, и на стабилитроне. Таким образом, на усилитель тока поступает нулевое входное напряжение, через транзисторы VT2, VT3 будет протекать очень маленький ток, и они не выйдут из строя. Защита отключается сразу же при устранении КЗ.

Детали

Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см 2 и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная — 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 — германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).

В заключение стоит заметить, что вместо указанных на схеме p-n-p транзисторов можно применять и аналогичные по параметрам транзисторы n-p-n (не вместо какого-либо из VT1-VT3, а вместо всех из них). Тогда нужно будет поменять полярности включения диодов, стабилитрона, конденсаторов, диодного моста. На выходе, соответственно, полярность напряжения будет другая.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
VT1, VT2	Биполярный транзистор	МП42Б	2	МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107	Поиск в Fivel	В блокнот
VT3	Биполярный транзистор	П213Б	1	П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818	Поиск в Fivel	В блокнот
VD1-VD4	Диод	Д242Б	4	Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л	Поиск в Fivel	В блокнот
VD5	Диод	КД226Б	1		Поиск в Fivel	В блокнот
VD6	Стабилитрон	Д814Д	1

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки
, которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

Итог

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Прикрепленные файлы:

Регулятор напряжения с защитой от короткого замыкания. Блок питания с защитой

Рис.1

О. СИДОРОВИЧ, г. Львов, Украина

Основные технические параметры

Напряжение питания, В……….12

Номинальный ток, А…………..1

Ток срабатывания защиты, А. …..1,2

Падение напряжения при номинальном токе, не более, В………………….0,6

Л. МОРОХИН, с. Макарова Московской обл.

Превышении током нагрузки допустимого (установленного) значения;

Замыкании на выходе стабилизатора;

Превышении допустимой рассеиваемой мощности регулирующим элементом (нагрева его корпуса выше 50…70″С).

И. АЛЕКСАНДРОВ, г. Курск

Какие бывают виды коротких замыканий

Природные электрические аномалии

Они проявляются во время грозовых разрядов, сопровождающихся .

Электрический разряд проскакивает между двумя объектами, обладающими разными потенциалами:

на приближающихся облаках;

между грозовой тучей и землей.

1. приема, притяжения потенциала молнии на специальный улавливатель;

2. пропускания полученного тока по тоководу к контуру заземления здания;

3. отвода высоковольтного разряда этим контуром на потенциал земли.

Короткие замыкания в цепях постоянного тока

Электрические процессы, происходящие при этом описывает математическое выражение .

Короткие замыкания в цепях переменного тока

применение схем однофазных или трехфазных сетей различной конфигурации;

наличие контура заземления.

Виды коротких замыканий в схемах переменного напряжения

Токи КЗ могут возникнуть между:

фазой и землей;

двумя разными фазами;

двумя разными фазами и землей;

тремя фазами;

тремя фазами и землей.

1. изолированную;

2. глухозаземленную.

Как выбирают границы срабатывания защиты от короткого замыкания

Любая защита от короткого замыкания включает в себя три основных этапа работы:

2. анализ создавшейся ситуации и выдача логической частью команды на исполнительный орган;

3. снятие напряжения с оборудования коммутационными аппаратами.

Конструктивные особенности защит от короткого замыкания

Электрический ток, проходя по любому проводнику, вызывает:

Эти два действия приняты за основу конструирования защитных аппаратов.

Защиты на основе принципа термического воздействия тока

Тепловое действие тока, описанное учеными Джоулем и Ленцем, используется для защиты предохранителями.

Защита предохранителями

Защиты на основе принципа электромагнитного воздействия тока

В нем используется:

автоматическое отключение аварийных режимов;

система гашения электрической дуги;

ручное или автоматическое включение в работу.

Цифровые защиты от короткого замыкания

Для работы защиты используется блок питания, берущий напряжение от сети или автономных источников.

Практически каждый в своей жизни сталкивался с коротким замыканием. Но чаще всего оно происходило так: вспышка, хлопок и всё. Так происходило лишь потому, что была защита от короткого замыкания.

Устройство защиты от короткого замыкания

Устройство может быть электронным, электромеханическим или простым предохранителем. Электронные устройства в основном применяются в сложных электронных приборах, и мы рассматривать в рамках этой статьи их не будем. Остановимся на предохранителях и электромеханических устройствах. Для защиты бытовой электросети сначала применялись предохранители. Мы привыкли их видеть в виде «пробок» в электрощите.

Их было несколько типов, но вся защита сводилась к тому, что внутри этой «пробки» находился тонкий медный проводок, который перегорал, когда происходило короткое замыкание. Нужно было бежать в магазин, покупать предохранитель или хранить дома, возможно, не скоро потребующийся запас предохранителей. Это было неудобно. И на свет появились автоматические выключатели, которые сначала выглядели тоже как «пробки».

Это был простейший электромеханический автоматический выключатель. Выпускались они на разные токи, но максимальным значением было 16 ампер. Вскоре потребовались более высокие значения, да и технический прогресс позволил выпускать автоматы такими, какими мы сейчас их видим в большинстве электрических щитков наших домов.

Как же нас защищает автомат?

В нем стоит два типа защиты. Один тип основан на индукции, второй на нагреве. Короткое замыкание характеризуется большим током, который протекает по короткозамкнутой цепи. Автомат устроен таким образом, что ток протекает через биметаллическую пластину и катушку индуктивности. Так вот, когда большой ток протекает через автомат, в катушке возникает сильный магнитный поток, который приводит в движение механизм расцепителя автомата. Ну а биметаллическая пластина предназначена для протекания номинального тока. Когда ток протекает по проводам, он всегда вызывает нагрев. Но мы часто этого не замечаем, потому что тепло успевает рассеяться и нам кажется, что провода не нагреваются. Биметаллическая пластина состоит из двух металлов с разными свойствами. При нагреве эти оба металла деформируются (расширяются), но поскольку один металл расширяется сильнее, чем другой, пластина начинает изгибаться. Пластина подбирается таким образом, чтобы при превышении номинального значения автомата, за счет изгиба, она приводила в действие механизм расцепителя. Таким образом, получается, что одна защита (индуктивная) работает на токи короткого замыкания, а вторая на токи, длительно протекающие по кабелю. Поскольку токи короткого замыкания носят стремительный характер и протекают в сети короткий промежуток времени, биметаллическая пластина не успевает нагреться до такой степени, чтобы деформироваться и отключить автомат.

Схема защиты от короткого замыкания

По сути, ничего сложного в этой схеме нет. В цепь устанавливается , который отключает либо фазный провод, либо сразу всю цепь. Но есть нюансы. Остановимся на них подробнее.

Нельзя ставить отдельные автоматы в цепь фазы и цепь нуля. По одной простой причине. Если вдруг при коротком замыкании отключится нулевой автомат, то вся электросеть будет под напряжением, потому что фазный автомат останется включенным.
Нельзя устанавливать провод меньшего сечения, чем позволяет автомат. Очень часто в квартирах со старой проводкой, чтобы увеличить мощность, ставят более мощные автоматы… Увы, это и является самой частой причиной коротких замыканий. Вот что происходит в таких случаях. Предположим, для наглядности, имеется провод, медный, сечением 1,5 кв.мм, который способен выдерживать ток до 16 А. На него ставится автомат 25А. К этой сети мы включаем нагрузку, скажем 4,5 кВт, по проводу потечет ток 20,5 ампер. Провод начнет сильно разогреваться, но автомат не отключит сеть. Как вы помните, у автомата два типа защиты. Защита от короткого замыкания еще не работает, потому что короткого замыкания нет, а защита по номинальному току сработает при значении, превышающем 25 ампер. Вот и получается, что провод сильно разогревается, начинает плавиться изоляция, но автомат не срабатывает. В конце концов, происходит пробой изоляции и появляется короткое замыкание и срабатывает, наконец-то автомат. Но что бы получаете? Линией больше пользоваться нельзя, ее необходимо заменить. Это несложно, если провода проложены открытым способом. Но если они скрыты в стене? Новый ремонт вам обеспечен.
Если алюминиевой проводке более 15, а медной более 25 лет, а вы собираетесь делать ремонт – однозначно меняйте на новую проводку. Несмотря на вложения это сэкономит вам деньги. Представьте, что вы уже сделали ремонт, а в какой-нибудь распаечной коробке оказался плохой контакт? Это если говорить о медном проводе (у которого, как правило, стареет только изоляция или места соединений со временем окисляются или ослабевают, затем начинают греться, что еще быстрее приводит к разрушению скрутки). Если же говорить об алюминиевом проводе, то все еще хуже. Алюминий очень пластичный металл. При колебаниях температур сжатие и расширение провода довольно значительны. И если в проводе была микротрещинка (заводской брак, технологический брак), то со временем она увеличивается, а когда она становится довольно большой, а значит провод в этом месте тоньше, то при протекании тока этот участок начинает разогреваться и остывать, что только ускоряет процесс. Поэтому, даже если вам кажется, что с проводкой все нормально: «Ведь работала же до этого!», — лучше, все таки поменять.
Распаечные коробки. Об этом есть статьи, но вкратце я здесь по ним пройдусь. НИКОГДА НЕ ДЕЛАЙТЕ СКРУТОК!!! Даже при условии, что вы хорошо их сделаете, это скрутка. Металл имеет свойство сжиматься и расширяться под воздействием температуры, и скрутка ослабевает. Старайтесь не использовать винтовые зажимы по той же причине. Винтовые зажимы можно использовать в открытой проводке. Тогда, по крайней мере, вы сможете периодически смотреть в коробки и проверять состояние проводки. Лучше всего подойдут для этой цели винтовые зажимы типа «СИЗ», или клеммные соединения типа «WAGO», для силовой проводки лучше всего подойдут винтовые зажимы типа «Орех» (у таких зажимов две пластины, которые стягиваются четырьмя винтами, посередине еще одна пластина, т.е. с помощью таких зажимов можно соединять медные и алюминиевые провода). Оставляйте запас зачищенного провода минимум 15 см. Это преследует две цели: если плохой контакт скрутки, провод успевает рассеивать тепло, ну и у вас есть возможность в случае чего переделать скрутку. Провода старайтесь располагать таким образом, чтобы между фазным и нулевым с заземляющим не было перехлестов. Провода могут перекрещиваться, но не лежать друг на друге. Старайтесь скрутки располагать таким образом, чтобы фазный провод был в одной стороне, а нулевой и заземляющий в другой.
Не соединяйте непосредственно медный и алюминиевый провода. Либо используйте клеммники «WAGO», либо сжимы «Орех». Это особенно актуально касается проводов, предназначенных для подключения электрических плит. Обычно, когда делают ремонт и переносят розетку для плит, наращивают кабель. Очень часто это алюминиевые провода, которые наращивают медным.
Немного особенный. Не экономьте на выключателях, розетках (особенно для электрических плит). Дело в том, что в нынешнее время найти хорошие розетки для электрических плит найти довольно сложно (я говорю о маленьких городах), поэтому лучше всего либо пользоваться сжимами «Орех» У739М, либо найти хорошую розетку.
При затягивании клемм на розетках, делайте это покрепче, но не сорвите резьбу, если же это произошло, лучше поменяйте розетку сразу, не надейтесь на «авось».
При укладке новой электрической трассы пользуйтесь нормативами: 10-15 см от углов, потолка, стен (по полу), косяков, оконных рам, пола (по стене). Этим вы себя обезопасите при установке, к примеру, подвесных потолков или плинтусов, которые крепят с помощью дюбелей, для которых надо пробить отверстие. Если же провод находится в углу между полом и стеной, очень легко попасть в провод. Все провода должны располагаться строго горизонтально или вертикально. Так вам будет проще понять, где можно продолбить новую дырку, если вдруг потребуется повесить полку или картину или телевизор.
Не соединяйте шлейфом (от одной к другой) более 4 розеток. На кухне вообще не рекомендую соединять больше двух, особенно там, где планируется в одном месте пользование духовым шкафом, чайником, посудомоечной машиной и микроволновкой.
На духовой шкаф лучше всего прокладывать отдельную линию или подключать его к линии, от которой питается варочная поверхность (ибо очень часто они потребляют около 3 кВт.) Не каждая розетка способна выдержать такую нагрузку, да если еще к ней будет подключен еще один мощный потребитель (например, чайник), вы рискуете получить короткое замыкание из-за сильного нагрева соединения в розетке шлейфом.
Старайтесь не использовать удлинители для включения мощных электроприборов, как например масляные обогреватели, или используйте удлинители известных производителей, а не китайских «no name». Внимательно читайте, какую мощность способен запитать данный удлинитель, и не используйте его, если на нем стоит меньшая мощность, чем вам нужно запитать. При использовании удлинителя, старайтесь избегать скрученного в моток провода. Если провод просто лежит, то успевает рассеять тепло. Если же провод скрутить, то тепло не успевает рассеяться и провод начинает ощутимо нагреваться, что тоже может привести к короткому замыканию.
Не включайте в одну розетку (через тройник или удлинитель с несколькими розетками) сразу несколько сильных потребителей. На хорошую розетку допускается включить нагрузку 3,5 кВт, на не очень хорошую до 2 кВт. В домах с алюминиевой проводкой в любую розетку не более 2 кВт, а еще лучше на группу розеток, питающихся от одного автомата не включать более 2 кВт.
Прежде, чем ставить в каждую комнату по обогревателю, убедитесь, что комнаты запитаны от разных автоматов. Как говорится: «И палка иногда может выстрелить», — так же и с автоматами: «И автомат иногда может не сработать», — и последствия этого довольно жестоки. Поэтому обезопасьте себя и близких.
Внимательно обращайтесь с нагревательными приборами, следите, чтобы провод не попал на нагревательные элементы.

Автомат защиты от короткого замыкания

Почему я вынес это отдельным пунктом? Все просто. Именно автомат обеспечивает защиту от короткого замыкания. Если вы установите , то обязательно, следом нужно поставить автомат, или поставить сразу (это устройство два в одном: УЗО и автомат). Такое устройство отключает сеть и при коротком замыкании, и при превышении номинального значения тока, и при токе утечки, когда, к примеру, вы оказались под напряжением, и через вас стал протекать электрический ток. Напомню еще раз: УЗО НЕ ЗАЩИЩАЕТ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, УЗО защищает вас от поражения электрическим током. Конечно, может быть и такое, что УЗО отключит сеть при коротком замыкании, но оно для этого не предназначено. Срабатывание УЗО при коротком замыкании носит абсолютно случайный характер. И может сгореть вся проводка, может быть все в пламени, а УЗО не отключит сеть.

Защита бп от кз на реле. Самодельный блок питания с системой защиты от коротких замыканий. Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Практически каждый начинающий радиолюбитель стремится вначале своего творчества сконструировать сетевой блок питания, чтобы впоследствии использовать его для питания различных экспериментальных устройств. И конечно, хотелось бы, чтобы этот блок питания «подсказывал» об опасности выхода из строя отдельных узлов при ошибках или неисправностях монтажа.

На сегодняшний день существует множество схем, в том числе и с индикацией короткого замыкания на выходе. Подобным индикатором в большинстве случаев обычно служит лампа накаливания, включенная в разрыв нагрузки. Но подобным включением мы увеличиваем входное сопротивление источника питания или, проще говоря, ограничиваем ток, что в большинстве случаев, конечно, допустимо, но совсем не желательно.

Схема, изображенная на рис.1, не только сигнализирует о коротком замыкании, абсолютно не влияя на выходное сопротивление устройства, но и автоматически отключает нагрузку при закорачивании выхода. Кроме того, светодиод HL1 напоминает, что устройство включено в сеть, a HL2 светится при перегорании плавкого предохранителя FU1, указывая на необходимость его замены.

Электрическая принципиальная схема самодельного блока питания с защитой от коротких замыканий

Рассмотрим работу самодельного блока питания
. Переменное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки Т1, выпрямляется диодами VD1…VD4, собранными по мостовой схеме. Конденсатеры С1 и С2 препятствуют проникновению в сети высокочастотных помех, а оксидный конденсатор С3 сглаживает пульсации напряжения, поступающего на вход компенсационного стабилизатора, собранного на VD6, VT2, VT3 и обеспечивающего на выходе стабильное напряжение 9 В.

Напряжение стабилизации можно изменить, подбирая стабилитрон VD6, например, при КС156А оно составит 5 В, при Д814А — 6 В, при ДВ14Б — В В, при ДВ14Г -10 В, при ДВ14Д -12 В. При желании выходное напряжение можно сделать регулируемым, для этого между анодом и катодом VD6 включают переменный резистор сопротивлением 3-5 кОм, а базу VT2 подключают к движку этого резистора.

Рассмотрим работу защитного устройстваблока питания
. Узел защиты от КЗ в нагрузке состоит из германиевого п-р-п транзистора VT1, электромагнитного реле К1, резистора R3 и диода VD5. Последний в данном случае выполняет функцию стабистора, поддерживающего на базе VT1 неизменное напряжение около 0,6 — 0,7 В относительно общего.

В обычном режиме работы стабилизатора транзистор узла защиты надежно закрыт, так как напряжение на его базе относительно эмиттера отрицательное. При возникновении короткого замыкания эмиттер VT1, как и эмиттер регулирующего VT3, оказывается соединенным с общим минусовым проводом выпрямителя.

Другими словами, напряжение на его базе относительно эмиттера становится положительным, вследствие чего VT1 открывается, срабатывает К1 и своими контактами отключает нагрузку, светится светодиод HL3. После устранения короткого замыкания напряжение смещения на эмиттерном переходе VT1 снова становится отрицательным и он закрывается, реле К1 обесточивается, подключая нагрузку к выходу стабилизатора.

Детали для изготовления блока питания.
Электромагнитное реле любое с возможно меньшим напряжением срабатывания. В любом случае должно соблюдаться одно непременное условие: вторичная обмотка Т1 должна выдавать напряжение, равное сумме напряжений стабилизации и срабатывания реле, т.е. если напряжение стабилизации, как в данном случае 9 В, а U
сраб реле 6 В, то на вторичной обмотке должно быть не менее 15 В, но и не превышать допустимое на коллекторе-эмиттере применяемого транзистора. В качестве Т1 на опытном образце автор использовал ТВК-110Л2. Печатная плата устройства изображена на рис. 2.

Печатная плата блока питания

У каждого радиолюбителя, регулярно занимающегося конструированием электронных устройств, думаю, имеется дома регулируемый блок питания. Штука действительно удобная и полезная, без которого, испробовав его в действии, обходиться становится трудно. Действительно, нужно ли нам проверить, например светодиод, то потребуется точно выставлять его рабочее напряжение, так как при значительном превышении подаваемого напряжения на светодиод, последний может просто сгореть. Также и с цифровыми схемами, выставляем выходное напряжение по мультиметру 5 вольт, или любое другое нужное нам и вперед.

Многие начинающие радиолюбители, сначала собирают простой регулируемый блок питания, без регулировки выходного тока и защиты от короткого замыкания. Так было и со мной, лет 5 назад собрал простой БП с регулировкой только выходного напряжения от 0,6 до 11 вольт. Его схема приведена на рисунке ниже:

Но несколько месяцев назад решил провести апгрейд этого блока питания и дополнить его схему небольшой схемкой защиты от короткого замыкания. Эту схему нашел в одном из номеров журнала Радио. При более детальном изучении выяснилось, что схема во многом напоминает приведенную выше принципиальную схему, собранного мной ранее блока питания. При коротком замыкании в питаемой схеме светодиод индикации КЗ гаснет, сигнализируя об этом, и выходной ток становится равен 30 миллиампер. Было решено, взяв часть этой схемы дополнить свою, что и сделал. Оригинал, схему из журнала Радио, в которую входит дополнение, привожу на рисунке ниже:

На следующем рисунке показывается часть этой схемы, которую нужно будет собрать.

Номинал некоторых деталей, в частности резисторов R1 и R2, нужно пересчитать в сторону увеличения. Если у кого-то остались вопросы, куда подсоединять выходящие провода с этой схемы, приведу следующий рисунок:

Еще дополню, что в собираемой схеме, вне зависимости, будет это первая схема, или схема из журнала Радио необходимо поставить на выходе, между плюсом и минусом резистор 1 кОм. На схеме из журнала Радио это резистор R6. Дальше осталось протравить плату и собрать все вместе в корпусе блока питания. Зеркалить платы в программе Sprint Layout
не нужно. Рисунок печатной платы защиты от короткого замыкания:

Примерно месяц назад мне попалась на глаза схема приставки регулятора выходного тока, которую можно было использовать совместно с этим блоком питания. Схему взял с этого сайта. Тогда собрал эту приставку в отдельном корпусе и решил подключать её по мере необходимости для зарядки аккумуляторов и тому подобных действий, где важен контроль выходного тока. Привожу схему приставки, транзистор кт3107 в ней заменил на кт361.

Но впоследствии пришла в голову мысль соединить, для удобства, все это в одном корпусе. Открыл корпус блока питания и посмотрел, места осталось маловато, переменный резистор не поместится. В схеме регулятора тока используется мощный переменный резистор, имеющий довольно большие габариты. Вот как он выглядит:

Тогда решил просто соединить оба корпуса на винты, сделав соединение между платами проводами. Также поставил тумблер на два положения: выход с регулируемым током и нерегулируемым. В первом случае, выход с основной платы блока питания соединялся с входом регулятора тока, а выход регулятора тока шел на зажимы на корпусе блока питания, а во втором случае, зажимы соединялись напрямую с выходом с основной платы блока питания. Коммутировалось все это шести контактным тумблером на 2 положения. Привожу рисунок печатной платы регулятора тока:

На рисунке печатной платы, R3.1 и R3.3 обозначены выводы переменного резистора первый и третий, считая слева. Если кто-то захочет повторить, привожу схему подключения тумблера для коммутации:

Печатные платы блока питания, схемы защиты и схемы регулировки тока прикрепил в архиве . Материал подготовил AKV.

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Самым распространенным предохранителем в советское время была «пробка».

Предохранитель — «пробка»

Принципы построения защиты

При замене розетки вам не понадобится отключать свет в квартире и пользоваться фонариком.
Для защиты некоторых потребителей вы снизите номинальный ток автомата, что сделает их защиту чувствительнее.
При повреждениях в электропроводке можно оперативно отключить аварийный участок и оставить в работе остальное.

Выбор автоматических выключателей

Будьте внимательны с применением автоматов с характеристиками «D» и «В».

Устройств необходим блок питания (БП), в котором имеется регулировка выходного напряжения и возможность регулирования уровня срабатывания защиты от превышения по току в широких пределах. При срабатывании защиты, нагрузка (подключенное устройство) должна автоматически отключаться.

Поиск в интернете дал несколько подходящих схем блоков питания. Остановился на одной из них. Схема проста в изготовлении и наладке, состоит из доступных деталей, выполняет заявленные требования.

Предлагаемый к изготовлению блок питания выполнен на базе операционного усилителя LM358 и имеет следующие характеристики
:
Входное напряжение, В — 24…29
Выходное стабилизированное напряжение, В — 1…20 (27)
Ток срабатывания защиты, А — 0,03…2,0

Фото 2. Схема БП

Описание работы БП

Регулируемый стабилизатор напряжения собран на операционном усилителе DA1. 1. На вход усилителя (вывод 3) поступает образцовое напряжение с движка переменного резистора R2, за стабильность которого отвечает стабилитрон VD1, а на инвертирующий вход (вывод 2) напряжение поступает с эмиттера транзистора VT1 через делитель напряжения R10R7. С помощью переменного резистора R2, можно изменять выходное напряжение БП.
Блок защиты от перегрузок по току выполнен на операционном усилителе DA1.2, он сравнивает напряжения на входах ОУ. На вход 5 через резистор R14 поступает напряжение с датчика тока нагрузки — резистора R13. На инвертирующий вход (вывод 6) поступает образцовое напряжение, за стабильность которого отвечает диод VD2 с напряжением стабилизации около 0,6 в.

Пока падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R13, меньше образцового, напряжение на выходе (вывод 7) ОУ DA1.2 близко к нулю. В том случае, если ток нагрузки превысит допустимый установленный уровень, увеличится напряжение на датчике тока и напряжение на выходе ОУ DA1.2 возрастет практически до напряжения питания. При этом включится светодиод HL1, сигнализируя о превышении, откроется транзистор VT2, шунтируя стабилитрон VD1 резистором R12. Вследствие чего, транзистор VT1 закроется, выходное напряжение БП уменьшится практически до нуля и нагрузка отключится. Для включения нагрузки нужно нажать на кнопку SА1. Регулировка уровня защиты выполняется с помощью переменного резистора R5.

Изготовление БП

1. Основу блока питания, его выходные характеристики определяет источник тока – применяемый трансформатор. В моем случае нашел применение тороидальный трансформатор от стиральной машины. Трансформатор имеет две выходные обмотки на 8в и 15в. Соединив обе обмотки последовательно и добавив выпрямительный мост на имеющихся под рукой диодах средней мощности КД202М, получил источник постоянного напряжения 23в, 2а для БП.

Фото 3. Трансформатор и выпрямительный мост.

2. Другой определяющей частью БП является корпус прибора. В данном случае нашел применение детский диапроектор мешающийся в гараже . Удалив лишнее и обработав в передней части отверстия для установки показывающего микроамперметра, получилась заготовка корпуса БП.

Фото 4. Заготовка корпуса БП

3. Монтаж электронной схемы выполнен на универсальной монтажной плате размером 45 х 65 мм. Компоновка деталей на плате зависит от размеров, найденных в хозяйстве компонентов. Вместо резисторов R6 (настройка тока срабатывания) и R10 (ограничение максимального напряжения на выходе) на плате установлены подстроечные резисторы с увеличенным в 1,5 раза номиналом. По окончании настройки БП их можно заменить на постоянные.

Фото 5. Монтажная плата

4. Сборка платы и выносных элементов электронной схемы в полном объеме для испытания, настройки и регулировки выходных параметров.

Фото 6. Узел управления БП

5. Изготовление и подгонка шунта и дополнительного сопротивления для использования микроамперметра в качестве амперметра или вольтметра БП. Дополнительное сопротивление состоит из последовательно соединенных постоянного и подстроечного резисторов (на фото сверху). Шунт (на фото ниже) включается в основную цепь тока и состоит из провода с малым сопротивлением. Сечение провода определяется максимальным выходным током. При измерении силы тока, прибор подключается параллельно шунту.

Фото 7. Микроамперметр, шунт и дополнительное сопротивление

Подгонка длины шунта и величины дополнительного сопротивления производится при соответствующем подключении к прибору с контролем на соответствие по мультиметру. Переключение прибора в режим Амперметр/Вольтметр выполняется тумблером в соответствии со схемой:

Фото 8. Схема переключения режима контроля

6. Разметка и обработка лицевой панели БП, монтаж выносных деталей. В данном варианте на лицевую панель вынесен микроамперметр (тумблер переключения режима контроля A/V справа от прибора), выходные клеммы, регуляторы напряжения и тока, индикаторы режима работы. Для уменьшения потерь и в связи с частым использованием, дополнительно выведен отдельный стабилизированный выход 5 в. Для чего напряжение, от обмотки трансформатора на 8в, подается на второй выпрямительный мост и типовую схему на 7805 имеющую встроенную защиту.

Фото 9. Лицевая панель

7. Сборка БП. Все элементы БП устанавливаются в корпус. В данном варианте, радиатором управляющего транзистора VT1 служит алюминиевая пластина толщиной 5 мм, закрепленная в верхней части крышки корпуса, служащего дополнительным радиатором. Транзистор закреплен на радиаторе через электроизолирующую прокладку.

Защита от короткого замыкания на MOSFET-транзисторе

Блок питания с системой защиты от КЗ

Реализация аппаратной защиты по току / Хабр

Сегодня моя статья будет носить исключительно теоретический характер, вернее в ней не будет «железа» как в предыдущих статьях, но не расстраивайтесь — менее полезной она не стала. Дело в том, что проблема защиты электронных узлов напрямую влияет на надежность устройств, их ресурс, а значит и на ваше важное конкурентное преимущество —

возможность давать длительную гарантию на продукцию

. Реализация защиты касается не только моей излюбленной силовой электроники, но и любого устройства в принципе, поэтому даже если вы проектируете IoT-поделки и у вас скромные 100 мА — вам все равно нужно понимать как обеспечить безотказную работу своего устройства.

Защита по току или защита от короткого замыкания (КЗ) — наверное самый распространенный вид защиты потому, что пренебрежение в данном вопросе вызывает разрушительные последствия в прямом смысле. Для примера предлагаю посмотреть на стабилизатор напряжения, которому стало грустно от возникшего КЗ:

Диагноз тут простой — в стабилизаторе возникла ошибка и в цепи начали протекать сверхвысокие токи, по хорошему защита должна была отключить устройство, но что-то пошло не так. После ознакомления со статьей мне кажется вы и сами сможете предположить в чем могла быть проблема.

Что касается самой нагрузки… Если у вас электронное устройство размером со спичечный коробок, нет таких токов, то не думайте, что вам не может стать так же грустно, как стабилизатору. Наверняка вам не хочется сжигать пачками микросхемы по 10-1000$? Если так, то приглашаю к ознакомлению с принципами и методами борьбы с короткими замыканиями!

Цель статьи

Свою статью я ориентирую на людей для которых электроника это хобби и начинающих разработчиков, поэтому все будет рассказываться «на пальцах» для более осмысленного понимания происходящего. Для тех, кому хочется академичности — идем и читаем любой ВУЗовский учебники по электротехники + «классику» Хоровица, Хилла «Искусство схемотехники».

Отдельно хотелось сказать о том, что все решения будут аппаратными, то есть без микроконтроллеров и прочих извращений. В последние годы стало совсем модно программировать там где надо и не надо. Часто наблюдаю «защиту» по току, которая реализуется банальным измерением напряжения АЦП какой-нибудь arduino или микроконтроллером, а потом устройства все равно выходят из строя. Я настоятельно не советую вам делать так же! Про эту проблему я еще дальше расскажу более подробно.

Немного о токах короткого замыкания

Для того, чтобы начать придумывать методы защиты, нужно сначала понять с чем мы вообще боремся. Что же такое «короткое замыкание»? Тут нам поможет любимый закон Ома, рассмотрим идеальный случай:

Просто? Собственно данная схема является эквивалентной схемой практически любого электронного устройства, то есть есть источник энергии, который отдает ее в нагрузку, а та греется и что-то еще делает или не делает.

Условимся, что мощность источника позволяет напряжению быть постоянным, то есть «не проседать» под любой нагрузкой. При нормальной работе ток, действующий в цепи, будет равен:

Теперь представим, что дядя Вася уронил гаечный ключ на провода идущие к лампочке и наша нагрузка уменьшилась в 100 раз, то есть вместо R она стала 0,01*R и с помощью нехитрых вычислений мы получаем ток в 100 раз больше. Если лампочка потребляла 5А, то теперь ток от нагрузки будет отбираться около 500А, чего вполне хватит чтобы расплавить ключ дяди Васи. Теперь небольшой вывод…

Короткое замыкание — значительное уменьшение сопротивления нагрузки, которое ведет к значительному увеличению тока в цепи.

Стоит понимать, что токи КЗ обычно в сотни и тысячи раз больше, чем ток номинальный и даже короткого промежутка времени хватает, чтобы устройство вышло из строя. Тут наверняка многие вспомнят о электромеханических устройствах защиты («автоматы» и прочие), но тут все весьма прозаично… Обычно розетка бытовая защищена автоматом с номинальным током 16А, то есть отключение произойдет при 6-7 кратном токе, что уже около 100А. Блок питания ноутбука имеет мощность около 100 Вт, то есть ток нем менее 1А. Даже если произойдет КЗ, то автомат долго будет этого не замечать и отключит нагрузку, только когда все уже сгорит. Это скорее защита от пожара, а не защита техники.

Теперь давайте рассмотрим еще один, часто встречающийся случай — сквозной ток. Покажу я его на примере dc/dc преобразователя с топологией синхронный buck, все MPPT контроллеры, многие LED-драйвера и мощные DC/DC преобразователи на платах построены именно по ней. Смотрим на схему преобразователя:

На схеме обозначены два варианта превышения тока: зеленый путь для «классического» КЗ, когда произошло уменьшение сопротивления нагрузки («сопля» между дорог после пайки, например) и оранжевый путь. Когда ток может протекать по оранжевому пути? Я думаю многие знают, что сопротивление открытого канала полевого транзистора очень небольшое, у современных низковольтных транзисторов оно составляет 1-10 мОм. Теперь представим, что на ключи одновременно пришел ШИМ с высоким уровнем, то есть оба ключа открылись, для источника «VCCIN — GND» это равносильно подключению нагрузки сопротивлением около 2-20 мОм! Применим великий и могучий закон Ома и получим даже при питании 5В значение тока более 250А! Хотя не переживайте, такого тока не будет — компоненты и проводники на печатной плате сгорят раньше и разорвут цепь.

Данная ошибка очень часто возникает в системе питания и особенно в силовой электронике. Она может возникать по разным причинам, например, из-за ошибки управления или длительных переходных процессах. В последнем случае не спасет даже «мертвое время» (deadtime) в вашем преобразователе.

Думаю проблема понятна и многим из вас знакома, теперь понятно с чем нужно бороться и осталось лишь придумать КАК. Об этом и пойдет дальнейший рассказ.

Принцип работы защиты по току

Тут необходимо применить обычную логику и увидеть причинно-следственную связь:

1) Основная проблема — большое значения тока в цепи;

2) Как понять какое значение тока? -> Измерить его;

3) Измерили и получили значение -> Сравниваем его с заданным допустимым значением;

4) Если превысили значение -> Отключаем нагрузку от источника тока.

Измерить ток -> Узнать превысили ли допустимый ток -> Отключить нагрузку

Абсолютно любая защита, не только по току, строится именно так. В зависимости от физической величины по которой строится защита, будут возникать на пути реализации разные технические проблемы и методы их решения, но суть неизменна.

Теперь предлагаю по порядку пройти по всей цепочки построения защиты и решить все возникающие технические проблемы. Хорошая защита — это защита, которую предусмотрели заранее и она работает. Значит без моделирования нам не обойтись, я буду использовать популярный и бесплатный MultiSIM Blue, который активно продвигается Mouser-ом. Скачать его можно там же — ссылка. Также заранее скажу, что в рамках данной статьи я не буду углубляться в схемотехнические изыски и забивать вам голову лишними на данном этапе вещами, просто знайте, что все немного сложнее в реальном железе будет.

Измерение тока

Это первый пункт в нашей цепочке и наверное самый простой для понимания. Измерить ток в цепи можно несколькими способами и у каждого есть свои достоинства и недостатки, какой из них применить конкретно в вашей задаче — решать только вам. Я же расскажу, опираясь на свой опыт, о этих самых достоинствах и недостатках. Часть из них «общепринятые», а часть мои мироощущения, прошу заметить, что как какую-то истину даже не пытаюсь претендовать.

1) Токовый шунт. Основа основ, «работает» все на том же великом и могучем законе Ома. Самый простой, самый дешевый, самый быстрый и вообще самый самый способ, но с рядом недостатков:

а) Отсутствие гальванической развязки. Ее вам придется реализовывать отдельно, например, с помощью быстродействующего оптрона. Реализовать это не сложно, но требует дополнительного места на плате, развязанного dc/dc и прочие компоненты, которые стоят денег и добавляют габаритных размеров. Хотя гальваническая развязка нужна далеко не всегда, разумеется.

б) На больших токах ускоряет глобальное потепление. Как я ранее писал, «работает» это все на законе Ома, а значит греется и греет атмосферу. Это приводит к уменьшению КПД и необходимости охлаждать шунт. Есть способ минимизировать этот недостаток — уменьшить сопротивления шунта. К сожалению бесконечно уменьшать его нельзя и вообще я бы не рекомендовал уменьшать его менее 1 мОм, если у вас пока еще мало опыта, ибо возникает необходимость борьбы с помехами и повышаются требования к этапу конструирования печатной платы.

В своих устройствах я люблю использовать вот такие шунты PA2512FKF7W0R002E:

Измерение тока происходит путем измерения падения напряжения на шунте, например, при протекании тока 30А на шунте будет падение:

То есть, когда мы получим на шунте падение 60 мВ — это будет означать, что мы достигли предела и если падение увеличится еще, то нужно будет отключать наше устройство или нагрузку. Теперь давайте посчитаем сколько тепла выделится на нашем шунте:

Не мало, правда? Этот момент надо учитывать, т.к. предельная мощность моего шунта составляет 2 Вт и превышать ее нельзя, так же не стоит припаивать шунты легкоплавким припоем — отпаяться может, видел и такое.

Рекомендации по использованию:

Используйте шунты, когда у вас большое напряжение и не сильно большие токи

Следите за количеством выделяемого на шунте тепла

Используйте шунты там, где нужно максимальное быстродействие

Используйте шунты только из специальным материалов: константана, манганина и подобных

Датчики тока на эффекте Холла

. Тут я допущу себе собственную классификацию, которая вполне себе отражает суть различных решений на данном эффекте, а именно:

дешевые

дорогие

а) Дешевые, например, ACS712 и подобные. Из плюсов могу отметить простоту использования и наличия гальванической развязки, на этом плюсы кончаются. Основным недостатком является крайне нестабильное поведение под воздействием ВЧ помех. Любой dc/dc или мощная реактивная нагрузка — это помехи, то есть в 90% случаев данные датчики бесполезны, ибо «сходят с ума» и показывают скорее погоду на Марсе. Но не зря же их делают?

Они имеют гальваническую развязку и могут измерять большие токи? Да. Не любят помехи? Тоже да. Куда же их поставить? Правильно, в систему мониторинга с низкой ответственностью и для измерения тока потребления с аккумуляторов. У меня они стоят в инверторах для СЭС и ВЭС для качественной оценки тока потребления с АКБ, что позволяет продлить жизненный цикл аккумуляторов. Выглядят данные датчики вот так:

б) Дорогие. Имеют все плюсы дешевых, но не имеют их минусов. Пример такого датчика LEM LTS 15-NP:

Что мы имеем в итоге:

1) Высокое быстродействие;

2) Гальваническую развязку;

3) Удобство использования;

4) Большие измеряемые токи независимо от напряжения;

5) Высокая точность измерения;

6) Даже «злые» ЭМИ не мешают работе и не; влияют на точность.

Но в чем тогда минус? Те, кто открывали ссылку выше однозначно его увидели — это цена. 18$, Карл! И даже на серии 1000+ штук цена не упадет ниже 10$, а реальная закупка будет по 12-13$. В БП за пару баксов такое не поставить, а как хотелось бы… Подведем итог:

а) Это лучшее решение в принципе для измерения тока, но дорогое;

б) Применяйте данные датчики в тяжелых условиях эксплуатации;

в) Применяете эти датчики в ответственных узлах;

г) Применяйте их если ваше устройство стоит очень много денег, например, ИБП на 5-10 кВт, там он себя однозначно оправдает, ведь цена устройства будет несколько тысяч $.

3) Трансформатор тока. Стандартное решение во многих устройствах. Минуса два — не работают с постоянным током и имеют нелинейные характеристики. Плюсы — дешево, надежно и можно измерять просто огромнейшие токи. Именно на трансформаторах тока построены системы автоматики и защиты в РУ-0.4, 6, 10, 35 кВ на предприятиях, а там тысячи ампер вполне себе нормальное явление.

Честно говоря, я стараюсь их не использовать, ибо не люблю, но в различных шкафах управления и прочих системах на переменном токе все таки ставлю, т.к. стоят они пару $ и дают гальваническую развязку, а не 15-20$ как LEM-ы и свою задачу в сети 50 Гц отлично выполняют. Выглядят обычно вот так, но бывают и на всяких EFD сердечниках:

Пожалуй с методами измерения тока можно закончить. Я рассказал об основных, но разумеется не обо всех. Для расширения собственного кругозора и знаний, советую дополнительно хотя бы погуглить да посмотреть различные датчики на том же digikey.

Усиление измеренного падения напряжения

Дальнейшее построение системы защиты пойдет на базе шунта в роли датчика тока. Давайте строить систему с ранее озвученным значением тока в 30А. На шунте мы получаем падение 60 мВ и тут возникают 2 технические проблемы:

а) Измерять и сравнивать сигнал с амплитудой 60 мВ неудобно. АЦП имеют обычно диапазон измерений 3.3В, то есть при 12 битах разрядности мы получаем шаг квантования:

Это означает, что на диапазон 0-60 мВ, который соответствует 0-30А мы получим небольшое количество шагов:

Получаем, что разрядность измерения будет всего лишь:

Стоит понимать, что это идеализированная цифра и в реальности они будет в разы хуже, т.к. АЦП сам по себе имеет погрешность, особенно в районе нуля. Конечно АЦП для защиты мы использовать не будем, но измерять ток с этого же шунта для построения системы управления придется. Тут задача была наглядно объяснить, но это так же актуально и для компараторов, которые в районе потенциала земли (0В обычно) работают весьма нестабильно, даже rail-to-rail.

б) Если мы захотим протащить по плате сигнал с амплитудой 60 мВ, то через 5-10 см от него ничего не останется из-за помех, а в момент КЗ рассчитывать на него точно не придется, т. к. ЭМИ дополнительно возрастут. Конечно можно схему защиты повесить прямо на ногу шунта, но от первой проблемы мы не избавимся.

Для решения данных проблем нам понадобится операционный усилитель (ОУ). Рассказывать о том, как он работает не буду — тема отлично гуглится, а вот о критичных параметрах и выборе ОУ мы поговорим. Для начала давайте определимся со схемой. Я говорил, что особых изяществ тут не будет, поэтому охватим ОУ отрицательной обратной связью (ООС) и получим усилитель с известным коэффициентов усиления. Данное действия я смоделирую в MultiSIM (картинка кликабельна):

Скачать файл для симуляции у себя можно — тут.

Источник напряжения V2 выполняет роль нашего шунта, вернее он симулирует падение напряжения на нем. Для наглядности я выбрал значение падения равное 100 мВ, теперь нам нужно усилить сигнал так, чтобы перенести его в более удобное напряжение, обычно между 1/2 и 2/3 V_ref. Это позволит получить большое количество шагов квантования в диапазон токов + оставить запас на измерения, чтобы оценить насколько все плохо и посчитать время нарастания тока, это важно в сложных системах управления реактивной нагрузкой. Коэффициент усиления в данном случае равен:

Таким образом мы имеем возможность усилить сигнал наш сигнал до требуемого уровня. Теперь рассмотрим на какие параметры стоит обратить внимание:

ОУ должен быть rail-to-rail, чтобы адекватно работать с сигналами около потенциала земли (GND)

Стоит выбирать ОУ с высокой скоростью нарастания выходного сигнала. У моего любимого OPA376 этот параметр равен 2В/мкс, что позволяет достигать максимальное выходное значение ОУ равное VCC 3.3В всего за 2 мкс. Этого быстродействия вполне достаточно, чтобы спасти любой преобразователь или нагрузку с частотами до 200 кГц. Данные параметры стоит понимать и включать голову при выборе ОУ, иначе есть шанс поставить ОУ за 10$ там, где хватило бы и усилителя за 1$

Полоса пропускания, выбираемого ОУ, должна быть как минимум в 10 раз больше, чем максимальная частота коммутации нагрузки. Опять же ищите «золотую середину» в соотношение «цена/ТТХ», все хорошо в меру

В большинстве своих проектов я использую ОУ от Texas Instruments — OPA376, его ТТХ хватает для реализации защиты в большинстве задач и ценник в 1$ вполне себе хорош. Если вам необходимо дешевле, то смотрите на решения от ST, а если еще дешевле, то на Microchip и Micrel. Я по религиозным соображениям использую только TI и Linear, ибо оно мне нравится и сплю так спокойнее.

Добавляем реализм в систему защиты

Давайте теперь в симуляторе добавим шунт, нагрузку, источник питания и прочие атрибуты, которые приблизят нашу модель к реальности. Полученный результат выглядит следующим образом (картинка кликабельная):

Скачать файл симуляции для MultiSIM можно — тут.

Тут уже мы видим наш шунт R1 с сопротивлением все те же 2 мОм, источник питания я выбрал 310В (выпрямленная сеть) и нагрузкой для него является резистор 10.2 Ом, что опять по закону Ома дает нам ток:

На шунте как видите падают, ранее посчитанные, 60 мВ и их мы усиливаем с коэффициентом усиления:

На выходе мы получаем усиленный сигнал с амплитудой 3.1В. Согласитесь, его уже и на АЦП можно подать, и на компаратор и протащить по плате 20-40 мм без каких либо опасений и ухудшения стабильности работы. С этим сигналом мы и будем далее работать.

Сравнение сигналов с помощью компаратора

Компаратор — это схема, которая принимает на вход 2 сигнала и в случае если амплитуда сигнала на прямом входе (+) больше, чем на инверсном (-), то на выходе появляется лог. 1 (VCC). В противном случае лог. 0 (GND).

Формально любой ОУ можно включить как компаратор, но такое решение по ТТХ будет уступать компаратору по быстродействию и соотношению «цена/результат». В нашем случае, чем выше быстродействие, тем выше вероятность, что защита успеет отработать и спасти устройство. Я люблю применять компаратор, опять же от Texas Instrumets —

LMV7271

. На что стоит обратить внимание:

Задержка срабатывания, по факту это основной ограничитель быстродействия. У указанного выше компаратора это время около 880 нс, что достаточно быстро и во многих задачах несколько избыточно по цене в 2$ и вы можете подобрать более оптимальный компаратор

Опять же — советую использовать rail-to-rail компаратор, иначе на выходе у вас будет не 5В, а меньше. Убедиться в этом вам поможет симулятор, выберите что-то не rail-to-rail и поэкспериментируйте. Сигнал с компаратора обычно подается на вход аварии драйверов (SD) и хорошо бы иметь там устойчивый TTL сигнал

Выбирайте компаратор с выходом push-pull, а не open-drain и другие. Это удобно и имеем прогнозируемые ТТХ по выходу

Теперь давайте добавим компаратор в наш проект в симуляторе и посмотрим на его работу в режиме, когда защита не сработала и ток не превышает аварийный (кликабельная картинка):

Скачать файл для симуляции в MultiSIM можно — тут.

Что нам нужно… Нужно в случае превышения тока более 30А, чтобы на выходе компаратора был лог. 0 (GND), этот сигнал будет подавать на вход SD или EN драйвера и выключать его. В нормальном состоянии на выходе должна быть лог. 1 (5В TTL) и включать работу драйвера силового ключа (например, «народный» IR2110 и менее древние).

Возвращаемся к нашей логике:

1) Измерили ток на шунте и получили 56. 4 мВ;

2) Усилили наш сигнал с коэффициентом 50.78 и получили на выходе ОУ 2.88В;

3) На прямой вход компаратора подаем опорный сигнал с которым будем сравнивать. Его задаем с помощью делителя на R2 и выставляет 3.1В — это соответствует току примерно в 30А. Данным резистором регулируется порог срабатывания защиты!

4) Теперь сигнал с выхода ОУ подаем на инверсный и сравниваем два сигнала: 3.1В > 2.88В. На прямом входу (+) напряжение выше, чем на инверсном входе (-), значит ток не превышен и на выходе лог. 1 — драйвера работают, а наш светодиод LED1 не горит.

Теперь увеличиваем ток до значения >30А (крутим R8 и уменьшаем сопротивление) и смотрим на результат (кликабельная картинка):

Давайте пересмотри пункты из нашей «логики»:

1) Измерили ток на шунте и получили 68.9 мВ;

2) Усилили наш сигнал с коэффициентом 50.78 и получили на выходе ОУ 3.4В;

4) Теперь сигнал с выхода ОУ подаем на инверсный и сравниваем два сигнала: 3. 1В < 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 — драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.

Почему аппаратная?

Ответ на этот вопрос простой — любое программируемое решение на МК, с внешним АЦП и прочее, могут попросту «зависнуть» и даже если вы достаточно грамотный софтописатель и включили сторожевой таймер и прочие защиты от зависания — пока оно все обработается ваше устройство сгорит.

Аппаратная защита позволяет реализовать систему с быстродействием в пределах нескольких микросекунд, а если бюджет позволяет, то в пределах 100-200 нс, чего достаточно вообще для любой задачи. Также аппаратная защита не сможет «зависнуть» и спасет устройство, даже если по каким-то причинам ваш управляющий микроконтроллер или DSP «зависли». Защита отключит драйвер, ваша управляющая схема спокойно перезапустится, протестирует аппаратную часть и либо подаст ошибку, например, в Modbus или запустится если все хорошо.

Тут стоит отметить, что в специализированных контроллерах для построения силовых преобразователей есть специальные входы, которые позволяют аппаратно отключить генерацию ШИМ сигнала. Например, у всеми любимого STM32 для этого есть вход BKIN.

Отдельно стоит сказать еще про такую вещь как CPLD. По сути это набор высокоскоростной логики и по надежности оно сопоставимо с аппаратным решением. Вполне здравым смыслом будет поставить на плату мелкую CPLD и реализовать в ней и аппаратные защиты, и deadtime и прочие прелести, если мы говорим о dc/dc или каких-то шкафах управления. CPLD позволяет сделать такое решение очень гибким и удобным.

Эпилог

На этом пожалуй и все. Надеюсь вам было интересно читать данную статью и она даст вам какие-то новые знания или освежит старые. Всегда старайтесь заранее думать какие модули в вашем устройстве стоит реализовать аппаратно, а какие программно. Часто реализация аппаратная на порядки проще реализации программной, а это ведет с экономии времени на разработке и соответственно ее стоимости.

Формат статьи без «железа» для меня новый и попрошу высказать ваше мнение в опросе.

Схема защиты блока питания от короткового замыкания » Паятель.Ру

Большинство самодельных лабораторных источников питания с регулируемым напряжением обеспечивают регулировку напряжения начиная с 23V. При замыкании на нагрузке, естественно, напряжение падает до нуля, каким бы ни было оно установлено. В связи с этими обстоятельствами хочу предложить схему электронного предохранителя (защиты от КЗ на выходе блока питания), в основе которой свойство светодиода светиться при напряжении на нем не ниже 1,5-1,8V.

Схема довольно проста и состоит из оптотранзисторной оптопары. транзисторного ключа и реле с контактами достаточной мощности. Детали VD1-VD4 и С1, — это детали выпрямителя источника питания, поэтому на данной схеме их параметры не приводятся.

Обратите внимание, контакты реле включаются сразу после выпрямителя, но до стабилизатора. Кнопка S1, без фиксации, она служит для запуска источника питания (после включения питания её нужно нажать и отпустить), а так же. для возобновления работы после устранения короткого замыкания в нагрузке.

Питание на светодиод оптопары поступает с выхода стабилизатора, через токоограничительное сопротивление R1. Величина этого сопротивления должна быть такой, чтобы при максимальном выходном напряжении ток через светодиод оптопары не превышал допустимого максимума, а при минимальном напряжении не было самопроизвольного срабатывания защиты.

После включения источника питания контакты реле разомкнуты, и питание на стабилизатор не поступает. Чтобы начать работу нужно нажать пусковую кнопку S1. Ток через неё поступит на стабилизатор, и на его выходе появится некоторое напряжение (не менее 2V).

Этого напряжения будет достаточно для зажигания светодиода опотопары. Её транзистор откроется, а вслед за ним откроется ключ VT1, который пропустит ток на обмотку реле К1. Контакты реле замкнутся. После этого можно отпустить кнопку S1, — ток на стабилизатор теперь будет поступать через контакты реле.

При возникновении короткого замыкания в нагрузке напряжение на выходе источника, естественно, упадет ниже 1,5V. Светодиод оптопары погаснет (либо его яркость свечения станет недостаточной), и транзистор оптопары, а также транзистор VT1, закроются.

Контакты реле разомкнутся и отключат стабилизатор от выпрямителя. После устранения короткого замыкания восстановить работу источника можно нажатием пусковой кнопки S1.

Реле следует выбирать исходя из максимального тока в нагрузке, а мощность ключевого транзистора, — исходя из номинального тока обмотки реле.

Полное руководство по электронным схемам защиты

Все электронные устройства нуждаются в схемах защиты. Они используются, как следует из названия, либо для защиты источника питания от вынужденной подачи чрезмерного тока при перегрузке или коротком замыкании, либо для защиты подключенной цепи от обратного подключения источника питания или напряжения, превышающего расчетное напряжение схемы. Их можно классифицировать следующим образом:

Защита от перенапряжения

Схема «ломика» (показана на рис. 1) может защитить ваше устройство от перенапряжения.При нормальном использовании питание 12 В поступает на выход через диод обратной защиты и предохранитель. Стабилитрон выбран чуть выше; в данном случае 15В. Когда входное напряжение достигает 15 В, стабилитрон проводит ток, создавая напряжение на резисторе R2. Когда оно достигает напряжения срабатывания SCR (менее 1 В), SCR срабатывает, создавая короткое замыкание на входе, что приводит к перегоранию предохранителя. C1 гарантирует, что пики, вызванные переходными процессами переключения, не вызовут срабатывание SCR. SCR и стабилитрон должны выдерживать внезапный пусковой ток до тех пор, пока не перегорит предохранитель.

Рисунок 1: Защита от перенапряжения Crowbar

Плата вышеуказанной схемы

На рис. 2 показана почти такая же схема, за исключением того, что стабилитрон был заменен программируемым стабилитроном (U1), который называется Precision Programmable Reference TL431. Изменяя напряжение на его входе с помощью R6, вы можете установить напряжение запуска, обеспечивая гораздо большую гибкость. Наконец, на рис. 3 показана та же схема, добавленная к регулятору напряжения и индикатору перегоревшего предохранителя, а также изображение завершенного проекта.

Рисунок 2: Программируемая защита от перенапряжения Рисунок 3: Проект регулятора с защитой от перенапряжения
Готовая печатная плата для вышеуказанной схемы

Другой формой перенапряжения является кратковременный скачок напряжения в линии электропередачи. Скорее всего, это проблема на конце блока питания переменного тока. Часто используемое решение состоит в том, чтобы подключить к источнику питания варистор на основе оксида металла (MOV). MOV подобен высокомощному резистору (несколько сотен кОм), который очень быстро реагирует на повышение напряжения.Во время переходных падений его сопротивление достаточно низкое, чтобы избежать всплеска. См. рис. 4 ниже.

Рисунок 4: Защита MOV

Защита от перегрузки по току

В предыдущей статье мы рассмотрели регуляторы напряжения и способы ограничения электрического тока. Давайте еще раз посмотрим на это сейчас.

На рис. 5 транзистор Q8 является основным проходным транзистором, регулируемым транзисторами Q10 и D8. Часть перегрузки по току — R19 и Q9. Если напряжение между базой и эмиттером Q9 достигает 0.6V, Q9 начинает включаться. Затем это «отнимает» ток у основания Q8, заставляя его начать отключаться. Хитрость заключается в том, чтобы спроектировать резистор R19 таким образом, чтобы при токе отсечки падение напряжения составляло 0,6 В. Так что, если мы хотим отсечь при 2 А, R=V/I = 0,6/2 = 0,3 или 0,33 Ом. Поскольку он несет полный ток нагрузки, он должен потреблять его, возможно, типа 5 Вт.

Обратите внимание, что вы должны оставить длину выводов на компонентах, которые, как ожидается, будут немного нагреваться, и увеличить площадь контакта с печатной платой. Кроме того, припаяйте его, чтобы значительно увеличить их способность рассеивать тепло (но не делайте этого с ВЧ-компонентами!).

Рисунок 5: Регулятор с защитой от перегрузки по току

Другая защита от перегрузки по току

Конечно, есть и другие устройства перегрузки по току, такие как предохранители и автоматические выключатели для больших токов переменного тока, возможно, в вашем домашнем электроснабжении.

Предохранители — это просто специальная тонкая проволока, которая быстро нагревается и плавится. К ним были добавлены различные устройства, такие как натяжные пружины, чтобы замедлить их срабатывание, и порошок, окружающий плавкий предохранитель, чтобы предотвратить разбивание стекла при срабатывании.Предохранители обычно выбираются с номиналом 150% нормального тока. Здесь есть хорошая статья о предохранителях.

Автоматические выключатели

— отдельная тема. Но проще говоря, это простые выключатели, у которых есть механизм их срабатывания. В обычном автоматическом выключателе это биметаллическая полоса, по которой протекает ток и изгибается при нагреве. Затем он механически прикрепляется к расцепляющему механизму и срабатывает при определенном токе. Автоматические выключатели также имеют небольшой индуктивный компонент, поэтому выключатель можно настроить на медленное срабатывание при перегрузке или очень быстрое срабатывание при коротком замыкании.Вот отличное видео, показывающее замедленное отключение.

Обратная полярность Защита

Защиту от обратной полярности реализовать проще всего. Подойдет простой диод на пути входящего питания. Но это должно иметь соответствующий текущий рейтинг. На рисунке 6 1N4006 имеет номинальный ток 1 А и PIV (пиковое обратное напряжение) 800 В, так что этого должно быть достаточно для большинства проектов. Диод вызовет постоянное падение напряжения от 0,6 до 0,7 В, но это не должно быть проблемой.Однако, если у вас есть схема, которая должна работать при очень низком напряжении, падение 0,6 В на последовательном диоде может стать проблемой. В этом случае на рис. 6 (справа) показан шунтирующий диод.

При обратном входном напряжении диод открывается, что приводит к перегоранию предохранителя. Это работает, но есть некоторые вещи, о которых следует знать, например, диод должен выдерживать полную мощность источника питания в течение времени, необходимого для срабатывания предохранителя. Это будет существенно, и необходим диод, по крайней мере, от 5 до 10 А.

Рисунок 6: Защита от обратного напряжения

Защита от обратной полярности обратной ЭДС

Существует еще одна форма обратной полярности, которая возникает, когда вы этого не ожидаете. Каждый раз, когда индуктивность, по которой течет ток, отключается, магнитное поле, хранящееся в катушке индуктивности, должно разрушиться, и он попытается сделать это в обратном направлении через свои клеммы. Мало того, это могут быть сотни вольт. (Вот как работают старые автоматические свечи зажигания.) Вы также можете защитить свое устройство от этой обратной ЭДС, используя перевернутый диод на индуктивности, как показано на рисунке 7.Обратите внимание, что диод должен иметь высокий номинал PIV, и 1N4006 будет достаточно.

Рисунок 7: Защита от обратной ЭДС

Наконец, помните, что плавкие предохранители работают медленно. Есть шутка, в которой говорится, что транзистор за 50 долларов часто перегорает первым, чтобы защитить предохранитель за 10 центов! Не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, если у вас есть вопрос…

Защита от короткого замыкания

Основным недостатком последовательного регулятора является то, что проходной транзистор включен последовательно.
с нагрузкой.Если в нагрузке возникнет короткое замыкание, в цепи будет протекать большой ток.
цепь регулятора. Этот чрезмерный ток может повредить проходной транзистор. Ты
можно поставить предохранитель в цепь, но во многих случаях транзистор будет поврежден
до того, как перегорит предохранитель. Лучший способ защитить эту цепь — ограничить ток
автоматически до безопасного значения. Показан последовательный регулятор со схемой ограничения тока.
на рисунке 4-50. Вы должны помнить, что для того, чтобы кремниевый NPN-транзистор проводил ток,
основание должно быть между 0.6 вольт на 0,7 вольт больше положительного, чем эмиттер. Резистор R4
будет развивать падение напряжения 0,6 вольта, когда ток нагрузки достигает 600 миллиампер.
Это проиллюстрировано с помощью закона Ома:

Рис. 4-50. — Серийный регулятор с ограничением тока.

Когда ток нагрузки ниже 600 мА, напряжение база-эмиттер на Q2 не
достаточно высока, чтобы позволить Q2 проводить. С отключенным Q2 схема работает как серия
регулятор.

При увеличении тока нагрузки выше 600 мА падение напряжения на резисторе R4
возрастает до более чем 0,6 вольта. Это заставляет Q2 проводить через резистор R2, тем самым
уменьшение напряжения на базе проходного транзистора Q1. Это действие заставляет Q1 проводить
меньше. Поэтому ток не может превышать 600-700 миллиампер.

Увеличивая номинал R4, можно ограничить ток практически до любого значения.За
Например, резистор сопротивлением 100 Ом развивает падение напряжения 0,6 вольта при токе 6 миллиампер.
Текущий. Вы можете столкнуться с более сложными схемами ограничения тока, но
теория работы всегда одна и та же. Если вы понимаете эту схему, у вас не должно быть
проблема с остальными.

ПОИСК И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПИТАНИЯ

Всякий раз, когда вы работаете с электричеством, надлежащее использование мер предосторожности
крайне важно помнить. Перед всеми электронными техническими руководствами вы
всегда найдете раздел по технике безопасности. Также размещены на каждой единице оборудования
должен быть знак, в котором перечислены конкретные меры предосторожности для этого оборудования. Одна область, которая
иногда упускают из виду и представляет опасность, особенно на борту корабля, метод, при котором
оборудование заземлено. Путем заземления обратной стороны силового трансформатора на металл
шасси, нагрузка, питаемая от источника питания, может быть подключена непосредственно к металлу
шасси.Таким образом, отпадает необходимость подключения непосредственно к обратной стороне трансформатора.
устранено. Этот метод экономит провода и снижает стоимость изготовления оборудования, а также
в то время как он решает одну из проблем производителя, он создает проблему для вас,
техник. Если шасси физически не заземлено на землю корабля (корпус),
шасси может быть заряжено (или может плавать) на несколько сотен вольт над землей корабля. если ты
соприкасайтесь с металлическим шасси в то же время, когда вы соприкасаетесь с корпусом корабля.
корпус, ток от шасси может использовать ваше тело как путь с низким сопротивлением обратно к
судовые генераторы переменного тока.В лучшем случае это может быть неприятным опытом; в худшем случае может быть
фатальный. По этой причине электронное оборудование ВМФ всегда заземлено на корпус корабля.
во всех помещениях, где имеется электронное оборудование, требуются утвержденные резиновые коврики.
Поэтому, прежде чем приступить к работе с любым электронным или электрическим оборудованием, ВСЕГДА
УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ОБОРУДОВАНИЕ И ЛЮБОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ВАМИ, НАДЛЕЖАЩИМ ОБРАЗОМ ЗАЗЕМЛЕНО И
ЧТО РЕЗИНОВЫЙ КОВРИК, НА КОТОРОМ ВЫ СТОИТЕ, В ХОРОШЕМ СОСТОЯНИИ.Пока вы следуете этим
простых правил, вы должны быть в состоянии избежать возможности стать электриком
проводник.

ТЕСТИРОВАНИЕ

При тестировании электронного оборудования широко используются две проверки: ВИЗУАЛЬНАЯ и СИГНАЛЬНАЯ.
ОТСЛЕЖИВАНИЕ. Не следует недооценивать важность визуальной проверки, поскольку многие
технические специалисты сразу обнаруживают дефекты, просто выискивая их. Визуальный контроль не
займет много времени.На самом деле, вы должны быть в состоянии легко увидеть проблему, если это тип
проблема, которую можно увидеть. Вы должны изучить следующую процедуру. Вы можете найти
сами используете его довольно часто. Эта процедура касается не только источников питания, но и
любой тип электронного оборудования, которое вы можете устранить. (Поскольку диод и транзистор
тестирование было рассмотрено в главах 1 и 2 этого модуля, здесь оно обсуждаться не будет.
время. Если у вас есть проблемы в этой области, обратитесь к главе 1 для диодов или к главе 2 для
транзисторы.)

КОПИЛЬНЫЕ ЧАСТИ — Если какая-либо часть дымит или если вы слышите кипение или шипение
звуков, немедленно отключите питание. У вас где-то короткое замыкание
пропустили при первом осмотре. Используйте любой омметр, чтобы проверить деталь еще раз. Начинать
окрестности курительной части. ИСКРЫ — Постучите или встряхните шасси. если ты
Вы видите или слышите искрение, значит, вы обнаружили ненадежное соединение или короткое замыкание. Проверить и отремонтировать.

Если вы обнаружите и устраните любой из дефектов, перечисленных при визуальной проверке, запишите
того, что вы обнаружите, и что вы сделаете, чтобы исправить это. Вполне вероятно, что вы нашли
беда. Однако хороший специалист ничего не принимает на веру. Вы должны доказать себе
что оборудование работает нормально и что других неполадок не существует.

Если вы не обнаружите ни одного из дефектов, перечисленных при визуальной проверке, продолжайте подавать сигнал
процедура розыска.Беда, вероятно, такого характера, что ее нельзя увидеть
непосредственно — это можно увидеть только с помощью осциллографа.

Отслеживание сигнала переменного тока через оборудование является наиболее быстрым и точным методом
обнаружение неисправности, которую нельзя обнаружить при визуальном осмотре, а также служит для проверки
любой ремонт, который вы, возможно, сделали. Идея состоит в том, чтобы отслеживать переменное напряжение от трансформатора,
чтобы увидеть, как он меняется на пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, а затем увидеть пульсации
сглаживается фильтром.Точка, в которой сигнал останавливается или искажается, называется
место искать неприятности. Если у вас нет выходного напряжения постоянного тока, вы должны искать обрыв
или короткое замыкание в трассировке сигнала. Если у вас низкое напряжение постоянного тока, вам следует искать
неисправную часть и следите за местом, где сигнал искажается.

Отслеживание сигнала — это один из методов, используемых для локализации неисправности в цепи. Это делается
наблюдение за формой сигнала на входе и выходе каждой части схемы.

Давайте рассмотрим, что каждая часть хорошего источника питания делает с сигналом, как показано на рисунке.
4-51. Переменное напряжение подается от линии электропередач с помощью сетевого шнура. Этот
напряжение подключается к первичной обмотке трансформатора через выключатель ВКЛ-ВЫКЛ (S1). В
вторичная обмотка трансформатора (точки 1 и 2), прицел показывает вам картинку
повышенного напряжения, развиваемого на каждой половине вторичной обмотки — картина
представляет собой полную синусоиду.Каждое из двух повышенных напряжений подключено между
заземление и один из двух анодов диодов выпрямителя. На двух анодах выпрямителя
(точки 4 и 5) по-прежнему не происходит изменения формы ступенчатого напряжения —
изображение прицела по-прежнему показывает полную синусоиду.

Рис. 4-51. — Полный блок питания (без регулятора).

Однако, если посмотреть на схему осциллографа для точки 6 (напряжение на выпрямителе
катоды), вы видите форму пульсирующего постоянного тока.Этот пульсирующий постоянный ток питается
через первый дроссель (L1) и фильтрующий конденсатор (C1), которые удаляют большую часть
пульсация или «гул», как показано на графике для точки 7. Наконец, напряжение постоянного тока
подается через второй дроссель (L2) и фильтрующий конденсатор (C2), которые удаляют почти все
оставшаяся пульсация. (См. осциллограмму для точки 8, которая почти не показывает видимых
пульсация.) Теперь у вас почти чистый постоянный ток.

Независимо от того, какие блоки питания вы будете использовать в будущем, все они делают одно и то же —
преобразовать переменное напряжение в постоянное напряжение.

Проблемы с компонентами

Следующие абзацы дадут вам представление о проблемах, возникающих со многими
различные компоненты электронной схемы.

ПРОБЛЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРА И ДРОССЕЛЯ. — Как вы уже должны знать, трансформатор и
дроссель очень похож по конструкции. Точно так же основные проблемы, которые они могут
развиваются сопоставимы.

Обмотка может разомкнуться.
Два и более витка одной обмотки могут быть короткозамкнуты.
Обмотка может замыкаться на корпус, который обычно заземлен.
Две обмотки (первичная и вторичная) могут замкнуться накоротко.
Эта беда возможна, конечно, только в трансформаторах.

Когда вы решили, какая из этих четырех возможных проблем может быть причиной
симптомы, вам нужно предпринять определенные шаги. Если вы предполагаете, что есть открытая обмотка,
или обмотки закорочены друг на друга или на землю, проверка целостности омметром обнаружит
беда.Если витки обмотки закорочены, вы не сможете обнаружить
разница в сопротивлении обмоток. Поэтому вам нужно подключить хороший трансформатор в
место старого и посмотреть, устранены ли симптомы. Имейте в виду, что
трансформаторы трудно заменить. Убедитесь, что проблема не
в другом месте цепи, прежде чем менять трансформатор.

Иногда короткое замыкание появляется только при подаче рабочего напряжения на
трансформатор.В этом случае у вас могут возникнуть проблемы с мегомметром — прибором, который
подает высокое напряжение по мере считывания сопротивления.

ПРОБЛЕМЫ С КОНДЕНСАТОРОМ И РЕЗИСТОРОМ. — С конденсатором может случиться только две вещи:

Он может открыться, полностью удалив конденсатор из цепи.
Это может привести к внутреннему короткому замыканию.Это означает, что он начинает пропускать ток как
хоть бы это был резистор или прямое замыкание.

Вы можете проверить конденсатор, который подозревается в обрыве, отключив его от цепи.
и проверить его с помощью анализатора конденсаторов.Вы можете проверить конденсатор, подозреваемый в
негерметичный с помощью омметра; если он показывает менее 500 кОм, это, скорее всего, плохо.
Тем не менее, неисправности конденсатора трудно обнаружить, поскольку они могут возникать периодически или периодически.
только при рабочем напряжении. Поэтому лучшая проверка неисправного конденсатора — это
замените его на заведомо исправный. Если это восстановит нормальную работу, неисправность была в
конденсатор.

Проблемы с резистором самые простые.Однако, как и другие, их необходимо учитывать.

Резистор может открыться.
Резистор может увеличить значение.
Резистор может уменьшить значение.

Вы уже знаете, как проверить возможные неисправности резистора. Просто используйте омметр после
убедитесь, что к резистору, который вы хотите измерить, не подключена параллельная цепь. Когда
вы знаете, что параллельная цепь подключена к резистору или когда вы сомневаетесь
отсоедините один конец резистора перед измерением.Проверка омметром обычно
адекватный. Тем не менее, никогда не забывайте, что периодические неполадки могут возникать в
резисторов, а также в любых других электронных компонентах.

Несмотря на то, что вы можете столкнуться с проблемами, не описанными специально в этом
главы, вы должны были получить достаточно знаний, чтобы локализовать и устранить любую проблему, которая
может возникнуть.

Q.41 Что важно помнить при устранении неполадок?
В.42 Какова основная причина заземления обратной стороны трансформатора на
шасси?
Q.43 Какие два типа проверок используются при поиске и устранении неисправностей источников питания?

Защита от короткого замыкания — обзор

8.6.4 Неблагоприятные нагрузки, низкие нагрузки и короткое замыкание

Способность многих профессиональных усилителей мощности к защите от короткого замыкания была театрально продемонстрирована путем прижатия 6-дюймового гвоздя к выходным клеммам или вставки закорачивающая вилка.Хотя это драматично, это не то, что происходит на практике. В действительности короткое замыкание, скорее всего, будет:

i): тонкие усы на клеммах с обоих концов, иногда короткое замыкание или искрение.
ii): Штекер XLR или EP вставлен небрежно или небрежно, что на мгновение замкнуло контакт(ы) под напряжением на шасси – если это ведет к заземлению усилителя.
iii): Повреждение На расстоянии фута (метра) от изоляции кабеля динамика, иногда проводники соприкасаются.
iv): Работа цепи защиты громкоговорителя.
v): Подключение «отремонтированного» громкоговорителя, неправильное подключение и короткое замыкание.

Эти условия можно проверить тремя тестами с относительно длинным, скажем, 5-метровым кабелем динамика. Для тестирования наихудших условий необходимо использовать кабель с наибольшей емкостью (на метр) и с наименьшей индуктивностью, с которым усилитель может стабильно работать с кабелем, подключенным к репрезентативной или наихудшей фиктивной нагрузке динамика, и с AUT, управляемым с помощью AES/EIA. динамик тестирует розовый шум.

Затем применяются короткие замыкания (i) на выходных клеммах, (ii) на 1/10 длины кабеля и (iii) на конце кабеля. Контролируемое тестирование может быть выполнено с помощью ряда закорачивающих устройств, но для единообразия времени выбор сводится к симистору или другому полупроводниковому переключателю типа «ломик» [7] или реле. Первое реально, когда приходится управлять динамиками, содержащими защиту от лома. Схема ломика динамиков может быть воспроизведена как тестовое приспособление и запущена внешним источником постоянного тока.Скорость короткого замыкания симистора (или SCR) из-за отсутствия дребезга контактов намного острее и быстрее, чем короткое замыкание, применяемое механически. Таким образом, противоЭДС, вызванные симисторами или тринисторами, могут быть разрушительными до степени, непохожей на обычные короткие замыкания.

На рис. 8.5 показан простой тестовый таймер, использующий моностабильное управляемое реле для создания короткого замыкания на заданный период от 5 до 15 секунд. Замыкание инициируется кнопкой пуска. Светодиод и зуммер указывают на тайм-аут. Реле должно иметь низкое контактное сопротивление и быть рассчитано на то, чтобы выдерживать и «переключать» до 100 ампер без сварки.

Рисунок 8.5. Моностабильное тестирование короткого замыкания.

Мало кто знает, что даже при отсутствии музыкального сигнала большинство полупроводниковых усилителей мощности могут подвергаться нагрузке из-за (почти) жесткого замыкания их выхода. Это связано с тем, что в большинстве конструкций постоянное напряжение смещения обеспечивает «сигнал». Например, если на выходе есть +50 мВ постоянного тока, а импеданс источника на выходе составляет 2 мОм, а «короткое замыкание» составляет 35 мОм на некотором расстоянии от провода, то

I=V/R={50 м/37 м}=1,35 Течет

.В то же время половина OPS поддерживает всю шину питания, за вычетом 0,05 В, поэтому остается постоянно рассеивать (скажем)

(90 В × 1,35 А) = 121,5 Вт.

В то время как правильно спроектированный усилитель выдержит это, ясно, что даже при умеренно «жестких» коротких замыканиях требуется не так уж много милливольт сигнала или постоянного тока, в частности, для нагрузки выходного каскада в наиболее уязвимой зоне и проверки система защиты усилителя. Например, если смещение по постоянному току подползло до 0,7В, а сопротивление короткого замыкания составило 30 мОм, то I = 23А.На 90v это становится серьезно. Поэтому полезно независимо доказать защиту от короткого замыкания при самом высоком уровне смещения постоянного тока, который разумно ожидается или оправдан из-за дрейфа, неправильной настройки, новых деталей и т. д.

Профессиональные усилители мощности, особенно любые, используемые для гастроли PA, как правило, должны выдержать все такие испытания.

Цепь защиты от короткого замыкания

Цепь защиты от короткого замыкания:

Источники питания, используемые в лабораториях, подвержены перегрузкам и коротким замыканиям.В таком оборудовании необходима схема защиты от короткого замыкания с помощью цепей ограничения тока, чтобы предотвратить разрушение компонентов при перегрузке. Транзистор Q ₇ и резистор R ₁₀ на рис. 17-13(a) составляют схему ограничения тока .

Когда ток нагрузки (I _L ), протекающий через резистор R ₁₀, ниже нормального максимального уровня, падение напряжения V _R10 недостаточно велико для прямого смещения перехода база-эмиттер транзистора Q _7. В этом случае Q ₇ не влияет на работу регулятора.

Когда ток нагрузки достигает выбранного максимума (I _L(max) ), V _R10 смещает Q ₇. Ток I _C7 затем создает падение напряжения на резисторе R ₁, которое снижает выходное напряжение почти до нуля.

Характеристика напряжения/тока регулятора показана на рис. 17-13(b). Видно, что выходное напряжение остается постоянным при увеличении тока нагрузки до I _L(max) .За пределами I _L(max) , V _o падает до нуля, и на выходе протекает ток короткого замыкания (I _SC ), немного превышающий I _L(max) .

В этом случае последовательный транзистор Q ₁ проводит весь ток короткого замыкания, и практически все напряжение питания создается на его клеммах.

Итак, мощность рассеивания в Q ₁ составляет,

Очевидно, что Q ₁ должен быть выбран, чтобы выдержать это рассеивание мощности.

Конструкция схемы ограничения тока на рис. 17-13 очень проста. Предполагая, что Q ₇ является кремниевым транзистором, он должен начать проводить, когда V _R10 ≈ 0,5 В. Следовательно, R ₁₀ рассчитывается как,

Регулятор напряжения серии транзисторов с защитой от перегрузки и короткого замыкания

Хотите узнать о работе цепи питания? Я люблю это. Ты такой же, как я? Я расскажу вам о транзисторном последовательном стабилизаторе напряжения с защитой от короткого замыкания.

Думаю, вы понимаете основы. И читайте соответствующий контент ранее.

Готовы начать?

Как работают фильтры пульсации

Представьте, что у нас есть нерегулируемые источники питания 20 вольт постоянного тока. Но для нашей нагрузки требуется регулируемое напряжение 12 В постоянного тока.
Итак, нам нужно использовать серийный регулятор напряжения. См. блок-схему.

Мы знаем, что вам не нравятся никакие пульсации напряжения на блоке питания.

Из других предыдущих статей мы обнаружили, что на входе 20 В появляются пульсации.Оно будет расти вместе с входным напряжением, 20,1 В или 20,4 В.

Это повышенное напряжение не влияет на диод Зенера. Потому что у него фиксированное напряжение пробоя 12В. Итак, стабилитрон — это наше базовое опорное напряжение.

Затем транзистор ошибки Q2 действует как датчик этого повышенного напряжения.

Как это работает

Я расстроен, потому что не могу объяснить вам это простым языком. Но я постараюсь сделать все возможное. Вот шаг за шагом процесс. Посмотрите на схему выше.

Предположим, что пульсации 0,1 В или 0,4 В проходят через Q1. Затем его выходное напряжение составляет от 12,1 до 12,4 В. Из-за 12,0 В + 0,1 В или 12,0 В + 0,4 В.

Затем потенциометр R2 измеряет выходное напряжение. И он будет настроен на частичное включение Q2. Это делает схему дает исходный баланс 12,0 В.

На выходе возникают пульсации 0,1 В более сложными. Напряжение на коллекторе снизится. И это очень немного повернет Q2. Эмиттер будет следовать базовому напряжению.Но это примерно на 0,6 В меньше.

Работает очень быстро и может следовать пульсациям довольно высокой частоты. Таким образом, это снижает выход сглаживания на меньшую пульсацию.

Если есть пульсации типа 2V p-p. Это может улучшить его до 20 мВ при полной нагрузке. Это хороший звук? Что больше?

Если мы обратимся к новой цепи. Он похож на форму эмиттерного повторителя. Посмотрите:

Эмиттер Q1 всегда будет примерно на 0,6 В меньше, чем база.

На этой схеме хорошо видно, как Q2 работает как переменный резистор между коллектором и эмиттером.Чтобы обеспечить базовое напряжение для Q1.

Когда Q2 действует как низкоомный резистор. База Q1 подключается к катоду стабилитрона 12 В.

Затем он обеспечивает выходное напряжение 12В-0,6В = 11,4В. Когда Q2 имеет высокое сопротивление, база Q1 подключается к входу 20 В. А на выходе 19,4В.

В реальной работе Q2 не работает в таком широком диапазоне.

Но у этой схемы есть один небольшой недостаток. Он не имеет защиты от перегрузок и защиты от короткого замыкания.

В следующей схеме мы попытаемся выполнить эти условия.

УЗНАТЬ: Связь между током и напряжением

Регулятор серии с защитой от короткого замыкания

Эта схема обеспечивает защиту от короткого замыкания. Если выход замкнут на землю. Регулятор отключится, оставив R4 единственным источником питания.

В этом состоянии ток не будет протекать через R1, R2 и R3. Значит напряжения на них нет. И нет тока на базу транзистора Q3. Он не проводит токи. И, наконец, Q2 и Q1 тоже не выполняются.

По этой причине мы должны использовать резистор R4 в качестве проволочного резистора мощностью 5 Вт. Хотя он не подает ток, блок питания работает правильно.

В другой раз R4 нужен только для того, чтобы смотреть вверх. Он должен обеспечить около 1 В на выходе для запуска схемы.

Установленный выходной потенциометр (R2) обнаруживает, что около 50% выходного напряжения начинает включать Q3.

Затем включится транзистор Q2 драйвера мощности. И он включит транзистор Q1 регулятора мощности.

Это состояние увеличится и стабилизируется при выходе на уровне 12 В. И ток нагрузки около 100мА.

Далее при увеличении нагрузки до 1А выходное напряжение снижается до 11,9В. Это эффективно увеличивает напряжение база-эмиттер Q1 до 0,7 В, чтобы включить его сильнее.

Входное напряжение может уменьшиться примерно на 2 В. Но базовое напряжение Q1 останется стабильным на уровне 12,6В.

Детали, которые вам понадобятся

Q1: 2N3055, 100 В, 15 А, NPN-транзистор
Q2, Q3: BC548 или аналогичный, 45 В, 100 мА, NPN-транзистор
R1, R5: 1K, 0.5 Вт резисторы
R2: 3,3K до 5K горшок (потенциометр)
R3: 6.8k, 0,5 Вт резисторы
R4: 1K 5Watts резисторы
R6: 18K 0,5 Вт резисторы

Защита от перегрузки

Два предыдущих цепей имеют преимущества около двух третей хорошего источника питания.

Обеспечивают сглаживание и регулирование. А 2-я цепь тоже имеет защиту от короткого замыкания.

Также давайте посмотрим 3-й контур. Важной особенностью встроенного блока питания является защита от перегрузок.

Теперь мы изучим функцию, ограничивающую максимальный номинальный ток силового трансформатора и силового транзистора.

Через короткое время выходной ток будет в 10 раз превышать нормальный ток. Это приводит к перегреву и повреждению многих компонентов.

Защита от перегрузки всегда должна быть в источниках питания, выдающих ток более 1 А.

Мало того, что это также предотвращает возможный риск возгорания и уменьшает дальнейшее повреждение поставляемого оборудования.

Мы можем представить их в двух различных формах.

Предохранитель и автоматический выключатель
Самый простой способ — использовать автоматический выключатель или предохранитель (дешевый) на выходе. Это сработает, когда ток поднимется примерно на 30% по сравнению с рекомендованным макс.
Когда он работает, схема не сбрасывается. Нужен ручной сброс или замена предохранителя.
Очевидным недостатком этого является неудобство физической замены предохранителя.
Другой способ использования электронной перегрузки — лучший.
Электронная защита от перегрузки
Подробнее см. ниже:

Защита от перегрузки с использованием диодов

Для защиты последовательного регулятора от чрезмерной перегрузки по току. Мы можем добавить 3 показанных компонента:

Резистор 1 Ом включен последовательно с выходом. Чтобы весь ток проходил через него. По мере увеличения тока напряжение на резисторе будет изменяться по закону Ома.

Перевернув схему, можно легко понять защиту от перегрузки следующим образом:

Выходной ток при 100 мА, напряжение 11,99 В.
Напряжение на базе транзистора 12,6В.
А напряжение эмиттера 12В.

Посмотрите на точку A-B. И самый важный момент, который нужно знать, это то, что диод в ситуации прямого смещения будет падать максимум на 0,6 В.

Диоды поддерживают стабильное напряжение

Максимальное напряжение, которое они позволяют развивать на двух диодах, равно 1.2 вольта.

Это означает, что максимальное напряжение между точками A и B будет составлять 1,2 вольта.

Вы понимаете? Если бы вы сказали НЕТ. Прочитайте больше примеров, это поможет вам лучше понять.

Увеличим ток до 500 мА:

Похоже на предыдущий. Выходное напряжение ниже нагрузки 200 мА. Это 11,5В.

Почему?

Изменяется падение напряжения на резисторе 1 Ом.

VR1 = I x R
= 0,5 А x 1 Ом
= 0,5 В

Посмотрите на принципиальную схему.Его выходной ток увеличился при несколько сниженном напряжении.

При 500 мА напряжение между точками A и B увеличилось до 12,6-11,5=1,1 вольт.

Это все еще ниже 1,2 В, поэтому диоды не действуют при таком токе.

550 мА Ток для снижения выходного напряжения

Когда мы используем ток нагрузки 550 мА. Уровни напряжения показаны на диаграмме ниже.

Транзистор включается немного сильнее, чтобы обеспечить ток. и это произвело разницу напряжений 12.7-11,45 = 1,25 вольта.

Теперь эти диоды ограничивают увеличение тока, что автоматически снижает выходную мощность. Вы видите, что диоды помогают, так как напряжение на них не превышает 1,2 вольта.

Разница напряжений между двумя точками (A-B) не может превышать 1,2 вольта. Из-за зажимного эффекта двух диодов (D1, D2).

Любое увеличение тока приведет к снижению выходного напряжения (из-за падения напряжения на резисторе 1 Ом).

Но это напряжение будет возвращаться обратно на базу через диоды.И это отключит транзистор. Это даст более низкое выходное напряжение.

В результате выходное напряжение снизится. чтобы максимальный ток не превышал 550 мА.

Как вы знаете закон Ома. Меньшее напряжение, подаваемое на нагрузку, приведет к меньшему току.

Защита от короткого замыкания с использованием диодов

Давайте рассмотрим случай короткого замыкания:

Знаете ли вы, в чем главный недостаток предыдущей защиты от перегрузки? Да, мы можем видеть.Некоторое падение напряжения необходимо для работы схемы датчика. От холостого хода до полной нагрузки уменьшите напряжение до 0,5 В.

Посмотрите на схему. В этой точке А будет 1,2 В. И эмиттер появится на 0,6В. В точке B 0В. Ток короткого замыкания составит 550 мА.

Мы увидим, что это легко. Но его стабильность недостаточно хороша для некоторого оборудования.

Например, телевизор. Для некоторых комплектов требуется напряжение питания всего 11 вольт. Даже изменение на 0,2 вольта приведет к недостатку ширины или высоты.Итак, представьте себе действие 0,5 вольта. Как это?

Прочее: серийный регулятор напряжения с защитой от короткого замыкания

При изменении уровня яркости потребуется также переменный ток и изменение напряжения.

Как улучшить?

Защита от перегрузки с помощью транзистора

Вы когда-нибудь узнавали о схеме ограничения тока?
Да, я говорил вам:

Мы можем разместить его на входе проходного транзистора. Где это окажет наименьшее влияние на выходное напряжение.

Посмотрите на следующую схему, показывающую эту схему:

Это 13,8 В 2 А схема регулятора напряжения с использованием транзистора

Q1 — транзистор последовательного прохода.
Q2 — усилитель датчика
Q3 — датчик перегрузки.

Даже если схема выглядит просто. Но понять это — проблема.

Сначала на вход R1 поступает стабилитрон, опорное напряжение. И ток отбора (об этом см. предыдущую презентацию).

Затем Q2 служит для усиления напряжения. Он определяет на своей базе подачу требуемого тока на Q1. Потому что Q1 потребуется не менее 20 мА базового тока и, возможно, более 50 мА.

См. также:

Это позволяет стабилитрону иметь меньший ток утечки.

В нормальных условиях Q3 отключается и не участвует в работе схемы.

Посмотрите на схему Q3 в увеличенном масштабе.

4 резистора по 1 Ом, соединенные параллельно, образуют 0.Резистор 25 Ом.

И когда ток приближается к 2 амперам. Напряжение 0,25 х 2 = 0,5 вольт будет развиваться через комбинацию.

Это начинает включать Q3, и если ток еще увеличится, Q3 включится полностью. Это приведет к короткому замыканию большей части напряжения стабилитрона.

Затем на базе транзистора Q2 появится напряжение от 3 до 4 вольт. Эмиттер Q2 последует за этим падением с напряжением на его эмиттере от 2,4 до 3,4 вольта. Выход Q1 уменьшится с 1,8 до 2.6 вольт.

Если это может поддерживать низкое напряжение в условиях короткого замыкания. Цепь останется в этом выключенном режиме. Это может защитить оборудование.

Конечно, эта схема не лучшая. Мы можем улучшить его, узнав больше.

Детали, которые вам понадобятся

0,25 Вт Резисторы, допуск: 5 %

R1: 470 Ом
R2: 150 Ом
От R3 до R6: 1 Ом 1 Вт. Резисторы

Q1: 2N3055, 100 В 15 А, транзистор NPN
Q1-Q2: BC5487 или аналогичный, 45 В 100 мА Транзистор NPN
ZD1: 15 В 1 Вт Стабилитрон

1 Они узнали, как работает электроника.8 Большое спасибо.

Потери мощности в последовательном регуляторе

В последовательном транзисторном регуляторе. Силовой транзистор Q1 чувствует себя сильно пострадавшим. Мы можем помочь ему стать здоровее. Потому что там еще много деталей. Если вам это интересно, читайте дальше.

Ознакомьтесь также с этими статьями по теме:

ПОЛУЧИТЕ ОБНОВЛЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь, чтобы электроника Обучение было легким .

Защита от короткого замыкания в конструкции печатной платы

Привет,

Есть много способов сделать то, что вы хотите, я думаю, вы изначально не хотели, чтобы он отключался, но вы хотели, чтобы «защита от короткого замыкания» отводила избыточный ток от сенсорная линия — это правильно? Если это так, вы можете возиться с любой из этих схем, которые есть / были в таблице данных ST LM78xx в разделе приложений:

Схема отключения при перегрузке по току была бы совершенно другой, и я бы сразу подумал пропускное устройство PMOS после регулятора, а не реле; как вы управляете затвором MOSFET — это другой вопрос, который я не продумал — может быть, компаратор (с опорным напряжением), управляемый операционным усилителем, используемый для определения тока, проходящего к датчику, я думаю, что это — недостаток — больше деталей, но — Плюс — менее запутан, чем полагаться на случайные напряжения включения BJT Vbe, и меньше зависит от температуры.В ПОС есть компараторы, может быть, для экономии на одной детали?

Если вам нужно маленькое, готовое и экономящее время решение, посмотрите — кажется, они называются — микросхемы powerpath и тому подобное.

— — — Обновлено — — —

…На рис. 13 ток пропорционально разделен между регулятором и транзистором, т.е. 10% через первое и 90% через второе — возможно, это можно использовать для шунтирования избыточного тока на землю через резистор (вместо того, чтобы передавать его на нагрузку), не уверен, что это все еще будет работать, «хотя вам нужно будет проверить эту теорию.

Рис. 14 аналогичен рис. 13 и отключает Q1, когда ток на резисторе Rsc создает достаточное падение напряжения для включения Q2. Боюсь, я не могу вспомнить, что он делает с регулятором. Надеюсь, другой участник сможет объяснить эту часть.

— — — Обновлено — — —

14 выглядит так, как будто работает режим икоты, пока не исчезнет проблема/ток короткого замыкания или не будет отключено питание, возможно, это не то, что вы ищете… Чем больше ржавого ментального винтики жужжат, тем более я думаю, что это схема ограничения тока.

Определение значений короткого замыкания для автоматических выключателей

Автоматические выключатели

защищают электрооборудование от повреждений, которые могут возникнуть в результате токов короткого замыкания. Однако «ток короткого замыкания» может варьироваться в зависимости от применения. Как стандарты IEC и EN помогают разработчикам правильно определить защиту от перегрузки по току в электрооборудовании?

_{Йоахим Беккер ABB Stotz-Kontakt GmbH, Гейдельберг, Германия, йоахим[email protected]}

В любом современном обществе постоянная доступность электроэнергии жизненно важна. Без электричества большинство жилых домов, коммерческих предприятий и промышленных предприятий были бы парализованы. Эта электроэнергия должна быть безопасно и надежно доставлена конечному потребителю, и именно здесь распределительное распределительное устройство играет главную роль. Из-за очевидных опасностей такое распределительное устройство или местный распределительный щит должны быть спроектированы таким образом, чтобы защитить установку от неисправностей путем отключения неисправной цепи и одновременно гарантировать непрерывную работу неповрежденных цепей.

Типы прерывателей
Короткое замыкание подвергает оборудование большой нагрузке. Поэтому при проектировании распределительного устройства или распределительного щита необходимо учитывать тепловые и динамические нагрузки, вызванные максимальным током короткого замыкания в точке подключения на месте. Для предотвращения повреждения установки (или персонала) используются устройства защиты от короткого замыкания, отключающие ток короткого замыкания в точке подключения →1.

01 Различные автоматические выключатели используются для защиты электрооборудования при возникновении условий тока короткого замыкания.Широкий ассортимент автоматических выключателей АББ охватывает практически все значения напряжения и тока. Показан главный автоматический выключатель ABB S753DR-E63.

Чаще всего для этой коммутационной задачи используются автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) →2, миниатюрные автоматические выключатели (MCB), выключатели дифференциального тока (RCCB) и автоматические выключатели дифференциального тока с защитой от перегрузки по току (RCBO). Эти устройства имеют маркировку максимальной способности к короткому замыканию, чтобы изготовитель панели мог выбрать правильный продукт для применения.Такие выключатели подходят для разъединения, но обычно также устанавливаются выключатели-разъединители, чтобы оборудование можно было полностью обесточить для обслуживания или ремонта.

02 Низковольтный автоматический выключатель в литом корпусе типоразмера ABB A1 (соответствует IEC/EN 60947-2).

Непрерывный ток короткого замыкания
Низковольтные установки обычно питаются от трансформаторов. В такой низковольтной сети непрерывный ток короткого замыкания (I _к ) рассчитывается по номинальному напряжению и сопротивлению переменному току (полному сопротивлению) короткого замыкания.Также существует наложенная постоянная составляющая, которая медленно спадает до нуля →3. Пиковое значение I _k является важным значением для определений короткого замыкания в стандартах.

03 Характеристики тока короткого замыкания.

Стандарты, относящиеся к автоматическим выключателям
В зависимости от конкретного применения, при выборе разработчиком автоматических выключателей или сопутствующего оборудования для защиты силовых сетей могут использоваться разные стандарты:
• Стандарт IEC/EN 60898-1 применяется к автоматическим выключателям. для защиты от перегрузки по току в домашних хозяйствах и подобных установках, например, в магазинах, офисах, школах и небольших коммерческих зданиях.Эти выключатели предназначены для эксплуатации непроинструктированными людьми и не требуют технического обслуживания.
• Стандарт IEC/EN 60947-2 применяется к автоматическим выключателям, используемым в основном в промышленности, где доступ к ним имеют только проинструктированные лица.
• Выключатели-разъединители испытаны на соответствие стандарту IEC/EN 60947-3.
• Распределительные устройства или распределительные щиты тестируются на соответствие стандарту IEC/EN 61439.

Из-за разного охвата стандартов в некоторых случаях для одного и того же электрического процесса используются разные определения.Поэтому инженер должен убедиться, что он полностью понимает, какое конкретное определение, скажем, емкости короткого замыкания, применимо к проекту, над которым он работает.

Автоматические выключатели и IEC/EN 60898-1
IEC/EN 60898-1 определяет номинальную мощность короткого замыкания (I _cn) как отключающую способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний не включает в себя способность автоматического выключателя выдерживать 85 % своего неотключающего тока в течение заданного условного времени.Эксплуатационная отключающая способность при коротком замыкании (I _cs) — это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая не включает способность автоматического выключателя выдерживать 85 % неотключающего тока в течение заданного времени.

IEC/EN 60898-1 определяет фиксированные значения отношения I _cs к I _cn. Значения I _cs и I _cn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания.

Чтобы соответствовать требованиям стандарта для обеих этих характеристик короткого замыкания, необходимо проверить операции размыкания/замыкания каждого из трех автоматических выключателей.Для работы в разомкнутом состоянии ток короткого замыкания инициируется при заданном фазовом угле по отношению к форме волны напряжения. Три автоматических выключателя испытываются под разными углами. Последовательность испытаний для I _cn представляет собой «O — t — CO», где «O» — операция размыкания, а «CO» — операция включения-размыкания, что означает, что испытуемый выключатель включается и подвергается короткому замыканию. -ток цепи в течение определенной продолжительности. Время «t» между операциями 3 мин. Для I _cs последовательность испытаний следующая: «O-t-O-t-CO» для однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей и «O-t-CO-t-CO» для трехполюсных и четырехполюсных выключателей. -полюсные автоматические выключатели.Способ срабатывания тока короткого замыкания, указанный в стандарте, означает, что, по крайней мере, один испытуемый автоматический выключатель должен отключиться при наиболее серьезном фазовом сдвиге напряжения.

Автоматические выключатели и IEC/EN 60947-2
IEC/EN 60947-2 определяет предельную отключающую способность при коротком замыкании (I _cu), также известную как отключающая способность, в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний включает проверку расцепителя перегрузки автоматического выключателя.В IEC/EN 60947-2 I _cs — это отключающая способность в соответствии с определенной последовательностью испытаний, которая включает проверку работоспособности выключателя при номинальном токе, испытание на повышение температуры и проверку расцепителя при перегрузке. IEC/EN 60947-2 определяет значения от 25 до 100 процентов для отношения I _cs к I _cn. Опять же, значения I _cs и I _cn выражаются как среднеквадратичные значения ожидаемых токов короткого замыкания.Чтобы соответствовать требованиям стандарта, каждый из двух автоматических выключателей должен быть испытан на обе мощности короткого замыкания. Как и в IEC/EN 60898-1, ток короткого замыкания инициируется при заданном фазовом угле по отношению к форме волны напряжения для отключения, но здесь два автоматических выключателя испытываются под одним и тем же углом. Последовательность испытаний для I _cu: «O-t-CO» и «O-t-CO-t-CO» для I _cs. Время «t» между операциями снова составляет 3 минуты, и для размыкания ток короткого замыкания инициируется при определенном фазовом угле напряжения, определяемом как угол, при котором достигается пиковый ток.Этот пиковый ток одновременно представляет собой номинальную включающую способность при коротком замыкании (I _см ) и выражается как номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании, умноженная на коэффициент, определенный в IEC 60947-2.

Выключатели-разъединители и IEC/EN 60947-3
Если в конструкцию включены выключатели, разъединители, выключатели-разъединители или блоки предохранителей, используется стандарт IEC/EN 60947-3. Выключатель-разъединитель способен включать и выключать ток при заданных условиях.В разомкнутом положении выключатель-разъединитель выполняет функцию отключения.

Поскольку выключатель нагрузки не оборудован расцепителем максимального тока, он должен быть защищен автоматическим выключателем, автоматическим выключателем или предохранителем. Допустимая мощность короткого замыкания комбинации выключателя и автоматического выключателя определяется как номинальный условный ток короткого замыкания. Он выражается как значение предполагаемого тока короткого замыкания, которое может выдержать выключатель-разъединитель, защищенный устройством защиты от короткого замыкания (УЗКЗ).Важно иметь в виду, что выключатель-разъединитель должен выдерживать ток, ограниченный УЗКЗ.

Этот подход также действителен для ВДТ, т. е. ток короткого замыкания, указанный на устройстве, является номинальным условным током короткого замыкания комбинации ВДТ с УЗКЗ.

Еще одним значением тока короткого замыкания, определенным как в IEC/EN 60947-3, так и в IEC/EN 60947-2, является номинальный кратковременно выдерживаемый ток (I _cw). Это значение может относиться к выключателям (например, к выключателю-разъединителю), автоматическим выключателям, таким как MCCB или воздушный автоматический выключатель (ACB), и сборным шинам.I _cw — значение тока, которое оборудование может выдержать в течение заданного времени без повреждения. IEC/EN 60947-2 определяет предпочтительные значения этого времени 0,05, 0,1, 0,25, 0,5 и 1 с; IEC/EN 60947-3 определяет 1 с. Для переменного тока I _cw является среднеквадратичным значением тока.

Значение I _cw важно для КРУ с последовательно включенным оборудованием, где селективность между защитными устройствами реализуется за счет выдержки времени. Например, если фидерная цепь оборудована автоматическим выключателем, а нисходящие ответвления защищены автоматическими выключателями, то для достижения селективности устанавливается временная задержка для отключения автоматического выключателя.Установка между автоматическим выключателем и автоматическим выключателем должна выдерживать указанный ток короткого замыкания в течение времени выдержки времени автоматического выключателя.

Низковольтное распределительное устройство и IEC/EN 61439-1
IEC/EN 61439-1 применяется к низковольтным распределительным устройствам и устройствам управления. Для сборок с УЗКЗ в вводном блоке изготовитель должен указывать максимальный предполагаемый ток короткого замыкания на входном зажиме сборки. Для защиты сборки ток короткого замыкания I _cu или I _cn УЗКЗ должен быть равен или выше ожидаемого тока короткого замыкания.Если в качестве УЗКЗ используется автоматический выключатель с выдержкой времени или в сборку не включено УЗКЗ, необходимо указать I _cw с максимальной выдержкой времени.

Пример применения: завод по производству меди и медных сплавов
Предположим, что медный завод питается от сети среднего напряжения 20 кВ с помощью понижающего трансформатора 20 кВ/400 В. Номинальная мощность трансформатора S _r составляет 1600 кВА, а номинальное полное сопротивление напряжения U _kr составляет 6 процентов.Для распределительных трансформаторов мощностью до 3150 кВА импедансом сети обычно можно пренебречь. Сопротивление короткого замыкания трансформатора ограничивает ток короткого замыкания, который выражается как:

→4 показана принципиальная схема блока питания.

04 Пример конфигурации устройства защиты для такого применения, как медный завод.

Для входного питания используется выключатель ABB Emax E2 с номинальным током 2500 А. Уровень распределения защищен автоматическим выключателем ABB 250 A Tmax XT4S.Конечные цепи оснащены автоматическими выключателями ABB S800C и S200P.

Для обеспечения правильного каскадирования производится следующий расчет: I _cw Emax E2 (версия B) составляет 42 кА. Временная задержка установлена на 0,1 с. Следовательно, Emax может выдерживать ток короткого замыкания. На уровне распределения I _cu Tmax XT4S составляет 50 кА. Кабель между Tmax и сборной шиной для ответвления имеет поперечное сечение 95 мм ² и длину 15 м.Сопротивление кабеля можно найти в технических справочниках как 0,246 Ом/км.

Сопротивление трансформатора 0,00597 Ом. Тогда ток короткого замыкания на распределительном щите составит:

При использовании автоматических выключателей S800C и S200P резервная защита не требуется, поскольку предельная мощность короткого замыкания этих устройств составляет 25 кА. Суммарная селективность между Tmax XT4S и S800C, S200P указана.

Пример применения: распределение электроэнергии в большом офисном здании
Если офисное здание питается от сети среднего напряжения 20 кВ с помощью трансформатора 20 кВ/400 В, с S _r на 630 кВА и au _kr 4 процента, полное сопротивление короткого замыкания трансформатора еще раз ограничивает ток короткого замыкания, который составляет:

→5 показана принципиальная схема блока питания.

05 Пример схемы защиты для большого офисного здания.

I _cu выключателя Tmax XT4 (версия N) 36 кА. I _cu селективного главного автоматического выключателя ABB S750DR составляет 25 кА. Следовательно, Tmax и S750DR способны отключать ток короткого замыкания. Кабель между S750DR и распределительной сетью имеет сечение 16 мм2 и длину 10 м. Сопротивление кабеля можно найти в технических справочниках и оно равно 1,32 Ом/км.Сопротивление трансформатора 0,01012 Ом.

Ток короткого замыкания на уровне подраспределения можно рассчитать как:

При использовании автоматического выключателя S200M резервная защита не требуется, так как предельная мощность короткого замыкания составляет 15 кА. Указана общая селективность между S750DR и S200M.

Для автоматического выключателя SD200, показанного на →5, важен номинальный условный ток короткого замыкания. Значение для комбинации SD200/S750DR составляет 10 кА. Следовательно, SD200 защищен S750DR, так как максимальный ток короткого замыкания в этой точке равен 9.

Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

Понадобится

Делаем простую защиту от короткого замыкания

Работа

Смотрите видео

Схема защиты по току. Защита от короткого замыкания схема

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Принципы построения защиты

Выбор автоматических выключателей

Понадобится

Сборка розетки с защитой от короткого замыкания

Защиты от короткого замыкания для любого бп. Защита от короткого замыкания схема

Список радиоэлементов

Вариант 1

Итог

Регулятор напряжения с защитой от короткого замыкания. Блок питания с защитой

Устройство защиты от короткого замыкания

Как же нас защищает автомат?

Схема защиты от короткого замыкания

Автомат защиты от короткого замыкания

Защита бп от кз на реле. Самодельный блок питания с системой защиты от коротких замыканий. Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Принципы построения защиты

Выбор автоматических выключателей

Реализация аппаратной защиты по току / Хабр

Цель статьи

Немного о токах короткого замыкания

Принцип работы защиты по току

Измерение тока

Усиление измеренного падения напряжения

Добавляем реализм в систему защиты

Сравнение сигналов с помощью компаратора

Почему аппаратная?

Эпилог

Схема защиты блока питания от короткового замыкания » Паятель.Ру

Полное руководство по электронным схемам защиты

Защита от перенапряжения

Защита от перегрузки по току

Другая защита от перегрузки по току

Защита от обратной полярности обратной ЭДС

Защита от короткого замыкания

Защита от короткого замыкания — обзор

8.6.4 Неблагоприятные нагрузки, низкие нагрузки и короткое замыкание

Цепь защиты от короткого замыкания

Регулятор напряжения серии транзисторов с защитой от перегрузки и короткого замыкания

Как работают фильтры пульсации

Как это работает

Регулятор серии с защитой от короткого замыкания

Детали, которые вам понадобятся

Защита от перегрузки

Защита от перегрузки с использованием диодов

Диоды поддерживают стабильное напряжение

550 мА Ток для снижения выходного напряжения

Защита от короткого замыкания с использованием диодов

Защита от перегрузки с помощью транзистора

Детали, которые вам понадобятся

Потери мощности в последовательном регуляторе

Защита от короткого замыкания в конструкции печатной платы

Определение значений короткого замыкания для автоматических выключателей

alexxlab

Вам также может понравиться

Электромонтажные работы это что такое: Что такое электромонтаж?

Как правильно штробить стены: Штробление стен под проводку своими руками: видео, фото, советы

Стабилизатор напряжения на даче: Статьи о стабилизаторах напряжения, ИБП и другой продукции ГК «Штиль»

Добавить комментарий Отменить ответ