Меню

Автоматическое отключение питания при достижении определенного напряжения

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Включение или отключение по достижению напряжения

Если вы читаете этот материал, значит вам понадобилось устройство для включения или отключения нагрузки по достижению определенного напряжения. Не важно для чего – отключить заряд аккумулятора от ЗУ по предельному вольтажу, подключить резервное питание при снижении основного источника или чего-там ещё. Все эти функции может сделать простая и 100 раз проверенная схема на операционном усилителе (ОУ) LM358 плюс реле. С их помощью соберем эту схему, а также подробно рассмотрим принцип действия, чтоб вы смогли адаптировать её под свои нужды.

Схема простого тестера аккумуляторов

Для начала задействуем модуль как LED тестер аккумуляторов.

Схема питается от 12 В. За аккумулятором находится стабилизатор напряжения, благодаря которому на чип LM358 поступает питание 5 В. Напомним, что контакт 3 – это так называемый вход неинвертирующий In (+), а контакт 2 – это вход, инвертирующий In (-). Если напряжение при In (+) > In (-) на выходе, то получим напряжение, близкое к напряжению подаваемому на усилитель, и загорится красный светодиод. В противном случае, то есть когда In (+) меньше или равно In (-), выходное напряжение близко к 0 В, светодиод не загорится.

Ножка 3 ОУ будет подключена к одному из полюсов аккумулятора. Второй вывод подключается к земле и источнику питания через потенциометр 10 кОм. Резистор 1 МОм и конденсатор 100 нФ предотвращают возбуждение схемы. При сборке поместите микросхему на макетную плату, а затем отрегулируйте ручку потенциометра так, чтобы напряжение вольтметра было 1,45 В. Почему такое значение? Просто будем тестировать обычные пальчиковые батареи с номинальным напряжением 1,5 В. Когда они новые, их напряжение составляет около 1,6 В, когда они разряжены, их напряжение будет например 1,2 В или меньше. Напряжение 1,45 В означает, что аккумулятор еще для чего-то годен.

Если подключим к схеме новую исправную батарею, напряжение на In (+) будет, например, 1,6 В и будет больше, чем напряжение на In (-), которое будет 1,45 В. In (+) > In (-), значит светодиод горит. В данном случае имеем свежий элемент с напряжением 1,57 В.

Если подключим подуставшую батарею к схеме, напряжение на In (+) будет, например, 1,2 В, и значит ниже, чем напряжение на In (-), которое выставили на 1,45 В. Имеется In (+) Электромагнитные реле: а) 12 В, b) 5 В

Реле – это электромеханический элемент, внутри которого есть переключаемые контакты, а также катушка, которая генерирует магнитное поле.

Ток, протекающий через катушку реле (намотанные витки провода), создает магнитное поле, которое притягивает железный якорь, что, в свою очередь, вызывает замыкание или размыкание соответствующих контактов.

В зависимости от типа реле: 5 В или 12 В или другое какое напряжение, соберите схему на рисунке а или б. В этой схеме использовали реле на напряжение 12 В.

Как проверить реле о котором ничего не знаем и хотим узнать, для каких клемм используются подключения?

Мультиметр будет полезен в этой задаче. Настроим его на измерение сопротивления в диапазоне, например, 2 кОм, а затем приложим щупы к отдельным парам контактов реле, проверив, какое сопротивление будет между ними. Таким образом нужно найти пару контактов, между которыми сопротивление будет большим (например более 100 Ом), и пару контактов, между которыми сопротивление будет наименьшим (порядка 1 Ом).

Читайте также:  Что называется напряжением полным нормальным касательным

Высокое сопротивление покажет, что нашли катушку, создающую магнитное поле. Если подадим напряжение на клеммы с высоким сопротивлением, ток будет течь через катушку и контакты, в зависимости от типа реле замкнутся или разомкнуться (нормально открытое и нормально закрытое реле).

Низкое сопротивление будет означать, что мы обнаружили замкнутые контакты реле. В случае нормально разомкнутых реле между двумя контактами вообще не будет сопротивления, потому что когда через реле не протекает ток, они остаются разомкнутыми.

Принципиальная схема автомата с реле: а) на 5 В, b) на 12 В

Далее вид на собранную плату с реле и дополнительным светодиодом в цепи контактов реле.

Если напряжение поступающее на неинвертирующий вход LM358, больше, чем на инвертирующем входе, то есть In (+) > In (-), то получим напряжение на выходе, которое вызовет протекание тока в базовой цепи и таким образом включит транзистор. Через катушку реле и транзистор (в цепи коллектор-эмиттер) будет протекать ток, который создаст магнитное поле, что приведет к замыканию контакта и протеканию тока через светодиод или другую нагрузку, которую вам надо подключить.

Если напряжение на входах операционного усилителя изменится и In (+) меньше или равно In (-), на выходе получим напряжение, близкое к нулю, которое будет слишком низким, чтобы заставить ток течь в цепи базы – транзистор будет выключенный. Как следствие, ток тоже перестанет течь через реле. Но на сердечнике, на котором намотана катушка, сохраненная энергия останется и ее нужно куда-то девать, поэтому в цепи, близкой к катушке реле, есть быстрый диод 1N4148. Если забыть об этом диоде при проектировании схемы (что является довольно частой ошибкой начинающих электронщиков), энергия от сердечника реле создаст высокое напряжение на выводах катушки, что приведет к повреждению транзистора!

Для чего используются реле тут? Благодаря им небольшой ток, протекающий от низковольтной схемы, активирует мощную нагрузку, например мотор с питанием 220 В или автомобильный аккумулятор с током в несколько ампер. Просто выставьте напряжение срабатывания и подключитесь к нужным контактам реле – на отключение или включение устройства при достижении заданного напряжения. Успехов в бою!

Источник

Защитное отключение в электроустановках

Под защитным отключением понимают быстрое, за время не более 200 мс, автоматическое отсоединение от источника питания всех фаз потребителя или части электропроводки в случае если повреждена изоляция или имеет место иная аварийная ситуация, угрожающая человеку поражением электрическим током.

Защитное автоматическое отключение питания – автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное отключение может быть как единственной и главной мерой защиты, так и дополнительной мерой к сетям заземления и зануления применительно к электроустановкам с рабочим напряжением до 1000 вольт.

Назначение защитного отключения – обеспечение электробезопасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека.

Защитное отключение – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть при:

замыкании фазы на корпус электрооборудования;

при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела;

Читайте также:  Человек паук высокой напряжение трейлер

появлении в сети более высокого напряжения;

прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением.

В этих случаях в сети происходит изменение некоторых электрических параметров: например, могут измениться напряжение корпуса относительно земли, напряжение фаз относительно земли, напряжение нулевой последовательности и др. Любой из этих параметров, а точнее говоря – изменение его до определенного предела, при котором возникает опасность поражения человека током, может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитно-отключающегося устройства, т. е. автоматическое отключение опасного участка сети.

По настоящее время устройства защитного отключения обычно применя лись на электроустановках четырех видов:

Передвижные установки с изолированной нейтралью (в таких условиях в принципе возведение полноценного заземляющего устройства проблематично). Защитное отключение применяется тогда либо совместно с заземлением, либо как самостоятельная защитная мера.

Стационарные установки с изолированной нейтралью (где необходима защита электрических машин, с которыми работают люди).

Мобильные и стационарные установки с нейтралью любого типа, когда имеет место высокая степень угрозы поражения электрическим током, или если установка функционирует во взрывоопасных условиях.

Стационарные установки с глухозаземленной нейтралью на некоторых потребителях большой мощности и на удаленных потребителях, где зануления недостаточно для защиты или где оно в качестве защитной меры не вполне эффективно, не дает достаточной кратности тока замыкания фазы на землю.

Для реализации функции защитного отключения применя ли специальные устройства защитного отключения. Их схемы могут отличаться, конструкции зависят от особенностей защищаемой электроустановки, от характера нагрузки, от режима заземления нейтрали и т. д.

Прибор защитного отключения – совокупность отдельных элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение автоматического выключателя. Устройство защитного отключения в зависимости от параметра, на который оно реагирует, можно отнести к тому или иному типу, в том числе к типам устройств, реагирующих на напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности, оперативный ток и др.

Здесь может быть применено специально установленное реле защиты, которое устроено так же, как и высокочувствительные реле напряжения с размыкающимися контактами, которые включаются в цепь питания магнитного пускателя, скажем, электродвигателя.

Назначение защитного отключения заключается в том, чтобы одним прибором осуществлять совокупность защиты либо некоторые из следующих ее видов:

от однофазных замыканий на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от напряжения;

от не полных замыканий, когда снижение изоляции одной из фаз создает опасность поражения человека;

от поражения при прикосновении человека к одной из фаз электрооборудования, если прикосновение произошло в зоне действия защиты прибора.

В качестве примера можно привести простое устройство защитного отключения на базе реле напряжения. Обмотка реле включается между корпусом защищаемого оборудования и заземлителем.

В условиях, когда обмотка реле имеет сопротивление сильно превосходящее таковое у вспомогательного заземлителя, вынесенного за пределы зоны растекания заземления защиты, — обмотка реле К1 окажется под напряжением корпуса относительно земли.

Тогда в момент аварийного пробоя на корпус, напряжение это будет больше напряжения срабатывания реле и реле сработает, замкнув цепь отключения автоматического выключателя Q1 или разомкнув своим срабатыванием цепь питания обмотки магнитного пускателя Q2.

Другой вариант простого устройства защитного отключения для электроустановок — это токовое реле (реле максимального тока). Его обмотка включается в разрыв провода зануления, благодаря чему контакты аналогичным образом разомкнут цепь питания обмотки магнитного пускателя если замкнут цепь питания обмотки автоматического выключателя. Вместо обмотки реле, кстати, иногда можно использовать обмотку выключателя — расцепителя в качестве реле максимального тока.

Читайте также:  Напряжение в яйцах у мужчин

Когда устройство защитного отключения вводится в эксплуатацию, его обязательно проверяют: проводятся плановые полные и частичные проверки, чтобы убедиться, что устройство работает надежно, что отключения когда нужно происходят.

Раз в три года проводят полную плановую проверку, зачастую вместе с ремонтом сопряженных цепей электроустановок. В проверку входят также испытания изоляции, проверка уставок защиты, тесты устройств защиты и общий осмотр аппаратуры и всех соединений.

Что касается частичных проверок, то их проводят время от времени в зависимости от частных условий, однако в них входят: проверка изоляции, общий осмотр, тесты защиты в действии. Если защитное устройство работает не вполне корректно, проводят более глубокую проверку по специальному алгоритму.

В наше время наибольшее распространение защитное отключение получило в электроустановках, используемых в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью.

Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN. Для защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания.

При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ. При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.

Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует условия поражения человека электрическим током.

УЗО применяют в электроустановках до 1 кВ:

в передвижных эл. установках с изолированной нейтралью (особенно если затруднено создание заземляющего устройства. Может применяться как в виде самостоятельной защиты, так и в сочетании с заземлением);

в стационарных электроустановках с изолированной нейтралью для защиты ручных электрических машин в качестве единственной защиты, и в дополнение к другим;

в условиях повышенной опасности поражения электрическим то- ком и взрывоопасности в стационарных и передвижных электроустановках с различными режимами нейтрали;

в стационарных электроустановках с глухозаземленной нейтралью на отдельных удаленных потребителях электрической энергии и потребителя большой номинальной мощности, на которых защита занулением не достаточно эффективна.

Принцип работы УЗО состоит в том, что оно постоянно контролирует входной сигнал и сравнивает его с наперед заданной величиной (уставкой). Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищенную электроустановку от сети. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, которые несут в себе информацию об условиях поражения человека электрическим током.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Adblock
detector