Анализ схемы электрической принципиальной

Введение

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

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

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

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

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

Анализ технического задания

Назначение и общие характеристики устройства

Устройство защиты от помех пусковых токов предназначено для уменьшения воздействия импульсных помех на радиоаппаратуру.

Характеристики устройства:

- напряжение электросети, В___________________ 190…230;

- мощность нагрузки, Вт___________________________1000;

- время пуска, мс________________________________5…30;

- потребляемая мощность, Вт________________________10;

- уровень помех, %__________________________________5;

- амплитуда помех максимальная, В___________________50;

- напряжение на нагрузке, В____________________210…220.

Требования по устойчивости к внешним воздействиям

Условия эксплуатации для устройства защиты от помех пусковых токов:

- рабочая температура_______________0…+30 °С;

- влажность__________________________60-70%;

- частота воздействующих вибраций_______50 Гц;

- вероятность безотказной работы­­­____не менее 0,9.

Требования к надежности

Время наработки на отказ должно быть не менее 10 000 ч.

Анализ схемы электрической принципиальной

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

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

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

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

Работой всего устройства управляет программируемый таймер на микросхеме DA1 типа NE555P, назначение его: генерирование прямоугольных импульсов управления клю­чевым устройством на тиристоре VS1, включение устрой­ства с задержкой времени от начала замыкания контак­тов пускового реле нагрузки и подача напряжения по экс­поненте с повышением до номинального значения, стаби­лизация напряжения на нагрузке. Резистором R15 уста­навливается при необходимости скважность импульса, а R12 — время задержки включения.

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

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

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

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

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

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

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

В силовой цепи питания нагрузки установлен сетевой фильтр, состоящий из индуктивностей L1, L2 и конденса­торов С1, С2, СЗ, С6 для ограничения импульсных помех преобразования от проникновения в сеть, их частичного гашения и снятия импульсных перенапряжений. Фильтр на­грузки представляет собой трансформатор Т2 со встреч­но- параллельными обмотками и конденсатором Сб. Пре­дохранители FU1, FU2 защищают линию электросети от случайных коротких замыканий в нагрузке. Конденсатор С4 устраняет помехи от переключений ди­одов моста VD1.

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

Ограничение импульсных перенапряжений происходит при разрядке импульсной помехи через двух полярный светодиод HL2 на резистор R16. Лабораторные исследова­ния показали, что импульсные перенапряжения величиной в 1500…2000 В, длительностью несколько миллисекунд, сни­жаются в 30…40 раз, при использовании такой защиты.