|
Гораздо более эффективным средством защиты являются электронные предохранители. В интернете представлено множество схем, часть из которых совершенно бесполезны, другие не удовлетворяют необходимым требованиям,
Поскольку главным плюсом электронной защиты является высокое быстродействие, то прежде, чем переходить к обсуждению разнообразных схем,
Начнём с простой, а потому популярной среди радиолюбителей схемы регулируемого электронного предохранителя, опубликованной в журнале
Регулируемый электронный предохранитель
Это устройство предназначено для защиты цепей постоянного тока от перегрузки по току и замыканий цепи нагрузки. Его включают
Предохранитель выполнен в виде двухполюсника и может работать совместно с блоком питания с регулируемым выходным напряжением в
В рабочем режиме тринистор VS1 закрыт, а электронный ключ на транзисторах VT1, VT2 открыт током, протекающим через резистор R1 в базу
При перегрузке падение напряжения на цепи резисторов R3-R6, R8 достигает значения, достаточного для открывания тринистора VS1 по
Для того чтобы восстановить рабочий режим после устранения причины перегрузки, нужно на короткое время нажать на кнопку SB1 и отпустить.
На очереди следующая схема под авторством Игоря Нечаева (Журнал «Радио» №6 2005 г). Электронный предохранитель
Предохранитель включают между источником питания (выключателем) и нагрузкой. Устройство работоспособно при напряжении от 5 до 20 В и
Для запуска устройства служит кнопка SB1, при кратковременном замыкании которой напряжение питания через диод VD2 и резистор R4 поступит
Особенность электронного предохранителя — использование сопротивления канала полевого транзистора в качестве датчика тока.
Ток срабатывания предохранителя устанавливают подстроечным резистором R1. Если напряжение питания стабильно, микросхему DA2 и
Похожие схемы электронных предохранителей (с теми или иными вариациями) можно встретить и в зарубежных источниках. Причём применение они
Рис.3 При прохождении тока через обмотку, намотанную поверх датчика (Рис.3), внутри неё возникает магнитное поле, которое приводит к замыканию
Схема, приведённая на Рис.4, довольно универсальна и позволяет осуществлять защиту устройтв от перегрузки в широком диапазоне
Приведённая выше схема электронного предохранителя с герконовым датчиком хороша при высоких токах работы устройства,
На элементах Т1 и Т2 выполнен транзисторный аналог тиристора со стабильным напряжением срабатывания ~ 0,6В. Ток срабатывания
|
Как сделать электронный предохранитель своими руками
Было бы преступлением не упомянуть здесь плавкие предохранители. Как и другие типы предохранительных устройств они призваны защищать участок цепи от губительных перепадов питающего тока.
Плавкие предохранители
Отличительная особенность таких предохранителей — их очевидная простота. Устройство представляет собой не что иное, как участок проволоки небольшого диаметра. Последняя легко плавится при превышении силы тока сверх заданного порога.
Конечно, у такого метода защиты есть очевидный недостаток – время реакции (плавление проволоки не происходит мгновенно). То есть от кратковременных, но от этого не менее губительных, импульсов тока он не спасет. Зато он очень эффективен при коротких замыканиях в сети или при превышении допустимой нагрузки.
Принцип работы основывается на тепловой работе, которую совершает ток при прохождении через проводники (и напряжение здесь не имеет особого значения).
Расчет:
Сила тока = Максимально допустимая мощность цепи / Напряжение
То есть максимальная сила тока, которую должен выдерживать плавкий предохранитель в цепи питания 220 В при максимальной нагрузке в 3 кВт – около 15 А.
Ввиду того, что плавкость зависит от множества факторов (диаметр проволоки, теплоотводящая способность окружающей среды, материал, из которого изготовлена проволока, и т.п.), то чаще всего сгоревший элемент меняют согласно готовым расчетам из таблицы ниже (для наиболее популярных металлов).
Таблица 1
Предохранители на реле
Как и было сказано выше, плавкие предохранители имеют серьезный недостаток – время реакции. Кроме того, сгоревший элемент необходимо полностью менять (требуется замена проволоки или всего предохранителя).
В качестве альтернативы можно рассмотреть реле.
Один из примеров реализации такой схемы ниже.
Рис. 1. Схема реле
При коротком замыкании в питаемой цепи резко возрастает ток, вследствие чего составной транзистор (VT1 VT2) запирается и всё напряжение прикладывается к первому реле, которое, в результате срабатывания, размыкает второе реле и ток остается только на закрытом составном транзисторе.
Обозначенный блок рассчитан только на цепи, ток питания которых не превышает 1,6А, что может быть неудобно для разных задач.
Её можно немного переделать так.
Рис. 2. Переделанная схема реле
Номинал R4 не прописан специально, так как он требует расчета в зависимости от параметров питаемой цепи.
В качестве основы можно использовать готовые показатели в таблице ниже.
Таблица 2
R4, Ом | 1,6 | 0,82 | 0,6 | 0,39 | 0,22 |
Сила тока срабатывания предохранителя, А | 0,9 | 1,3 | 1,7 | 2,0 | 2,4 |
Обе приведенные схемы рассчитаны на работу только в цепях питания 12 В.
Электронные предохранители без реле
Если ваша схема питается током до 5 А и напряжением до 25 В, то вам определенно понравится схема ниже. Порог срабатывания может быть настроен подстроечным резистором, а время реакции можно задать с помощью конденсатора.
Рис. 3. Схема предохранителя без реле
Ввиду того, что под постоянной нагрузкой транзистор может греться, его лучше всего разместить на теплоотводе.
В качестве альтернативной реализации, но с тем же принципом.
Рис. 4. Схема предохранителя без реле
Еще более простой электронный предохранитель с минимумом деталей на схеме ниже.
Рис. 5. Схема электронного предохранителя с минимумом деталей
При возникновении короткого замыкания транзистор блокируется на непродолжительное время. Если блокировка будет снята, а короткое замыкание останется, то «предохранитель» снова сработает и так до тех пор, пока в питаемой цепи не будет устранена проблема. То есть такой предохранитель не требует включения или выключения. Единственный его недостаток – постоянное включение прямой нагрузки в цепи в виде резистора R3.
Электронный предохранитель для 220 В
Схемы электронных предохранителей, приведенные выше, могут работать только в цепях с постоянным питанием. Но что, если вам нужен быстродействующий предохранитель для защиты питания в цепях с переменным током 220 В?
Можно использовать схему блока защиты от перегрузок ниже.
Рис. 6. Схема блока защиты от перегрузок
Максимальный ток срабатывания этой схемы, выполненной на стабилизаторе 7906 – 2А.
T1 – транзистор TIC225M, а
T2 — BTA12-600CW (замена не допустима).
В качестве более простых альтернатив для цепей с переменным током могут выступать следующие.
Рис. 7. Схемы для цепей с переменным током
Автор: RadioRadar
Электронные автоматические выключатели (ECB) — больше безопасности с EPSITRON®
Высокая мощность включения сочетается с электронным реле. Компактные ECB
WAGO вступают в игру, когда основное внимание уделяется как безопасности, так и превосходному соотношению цены и качества.
ECB семейства EPSITRON ® могут многое предложить:
- Они обеспечивают надежную защиту от перегрузки и короткого замыкания.
- Они также позволяют активировать нагрузки большой емкости от 50 000 мкФ и выше без необходимости увеличения номинального тока.
- Одно-, двух-, четырех- и восьмиканальные модели с номинальным током от 0,5 до 12 А обеспечивают гибкость, необходимую для настройки номинального тока в соответствии с вашими индивидуальными требованиями.
- При максимальной ширине 45 мм (1,772 дюйма) эти ECB отличаются высокой плотностью каналов для экономии места в шкафу управления.
- Некоторые устройства также доступны с активным ограничением тока, предотвращающим перегрузку блока питания при коротком замыкании.
Одноканальные электронные автоматические выключатели (ECB)
Новые модули имеют ширину всего 6 мм (0,236 дюйма), что делает их самыми тонкими электронными платами, доступными в настоящее время. Они примерно на 66 % меньше миниатюрных автоматических выключателей, что позволяет экономить еще больше места, особенно при использовании в шкафах управления. Эти ECB позволяют включать нагрузки большой емкости, превышающие 50 000 мкФ, что помогает снизить количество ложных срабатываний из-за пусковых токов.
Преимущества:
- 24 В пост. тока, доступны шесть версий для номинального тока от 1 до 8 А
- С устройствами, имеющими цветовую кодировку в соответствии с номинальным током
- Чрезвычайно тонкая конструкция
- Включающая способность: >50 000 мкФ
- Широкий диапазон температур окружающего воздуха: −25 … +70°C (−13 … +158°F)
- Сброс, включение/выключение непосредственно на модуле или дистанционно с помощью цифрового входного сигнала
- Инициированный выходной сигнал также может быть объединен в групповой сигнал до 30 устройств
- Сертификаты: CE, UL 61010, UL 2367
Показать список продуктов
2-, 4- и 8-канальные ЭАВ
Компактные автоматические автоматические выключатели WAGO обеспечивают надежную защиту с превосходным соотношением цены и качества. Они обладают как выдающимися характеристиками, так и надежной защитой от перегрузок и коротких замыканий. При максимальной ширине 45 мм (1,772 дюйма) эти ECB отличаются высокой плотностью каналов для экономии места в шкафу управления.
Преимущества:
- Двух-, четырех- и восьмиканальный защитный выключатель с регулируемым током от 0,5 до 12 А
- Высокая емкость включения: > 50 000 мкФ
- Коммуникационные возможности: удаленный мониторинг и сброс
- Опциональное активное ограничение тока
- Сертификаты: CE, UL 60950, UL 2367, GL
Показать список продуктов
Преимущества ECB WAGO для вас
6
—
Простое подключение: Мостовой сигнальный выход и общий сброс до 30 устройств
7
—
Множество вариантов конфигурации:
Опциональная настройка номинального тока от 1 до 8 А и семь различных вариантов конфигурации для цифрового измерительного выхода
8
—
Поворотный переключатель: Номинальный ток можно отрегулировать в шесть шагов для каждого канала отдельно; прозрачная, пломбируемая и маркируемая крышка
9
—
Связь: Быстрая и надежная связь по протоколу IO-Link, сигнальному контакту, беспотенциальному сигналу или манчестерскому протоколу
10
—
Экономия места в шкафу управления:
До восьми каналов в модуле шириной всего 42 мм (1,653 дюйма)
Зачем нужна защита вторичного предохранителя?
На вторичной стороне импульсные источники питания обеспечивают напряжение постоянного тока для нагрузок цепей управления (например, контроллеров, панелей управления, дисплеев и вспомогательных реле). Эти цепи управления также требуют защиты проводки, а если у нагрузки нет собственного защитного блока, защиты устройства. Кроме того, директива по машинному оборудованию EN 60204 требует обнаружения опасных замыканий на землю в цепях управления и их отключения в течение пяти секунд.
Защита от перегрузки по току в первичных импульсных источниках питания очень быстро реагирует на перегрузку по току на стороне выхода. Селективная защита отдельных токовых цепей во вторичной цепи с помощью предохранителей или обычных автоматических выключателей часто оказывается неэффективной, если источник питания не может обеспечить кратковременную перегрузку по току.
Какие типы предохранителей существуют?
Термальный
Возможное применение:
- Низковольтные, мощные предохранители и предохранители DP
- Для быстрого отключения требуются большие токи
Объяснение:
- В примере: десятикратная перегрузка по току (относительно номинального тока предохранителя): отключение в диапазоне 30 мс (наилучший случай) или 200 мс (наихудший случай)
- Только двукратная перегрузка по току: отключение в пределах 2 с (наилучший случай) или >100 с (наихудший случай).
Тепловые и магнитные
Возможное применение:
- В автоматических выключателях или выключателях защиты двигателя
- Для быстрого отключения требуются большие токи
Пояснение:
- В примере: трех-пятикратная перегрузка по току для характеристики B и работы на переменном токе, дополнительный коэффициент безопасности: 1,2 или 1,5
- Таким образом, в худшем случае сценарий необходим ток отключения в 7,5 раз больше номинального тока.
Электронный
Возможные области применения:
- Возможности точной настройки
- Реагирование в течение короткого времени – даже при малых перегрузках по току
- Возможна защита длинных и малых сечений кабеля
Пояснение: Автоматические автоматические выключатели
обеспечивают надежную защиту даже при малых перегрузках по току и при большой длине кабеля.
Как работает ЕЦБ?
ECB проверяет, превышает ли выходной ток номинальный ток. Как только выходной ток превышает номинальный ток, выход автоматически отключается полупроводниковым переключателем. Время срабатывания зависит от величины перегрузки по току. Измерение выходного тока, обработка и расчет времени срабатывания, а также срабатывание полупроводникового переключателя выполняются микропроцессором, который контролирует один или несколько выходных каналов. Соответствующее время срабатывания можно найти на графике справа.
Преимущества ECB
- Отключение перегрузки по току и короткого замыкания на вторичной стороне – даже при длинных кабелях и малых поперечных сечениях – с точностью, скоростью и повторяемостью
- Селективность, особенно с автоматическими выключателями с активным ограничением тока
- Дистанционное управление через цифровой вход и выход
- Быстрая и надежная связь по протоколу IO-Link, сигнальному контакту, беспотенциальному сигналу или манчестерскому протоколу
- Выгодные установочные размеры и ширина, например, восемь выходных каналов всего на 42 мм (1,653 дюйма), что экономит более 70 % монтажного пространства по сравнению с миниатюрными автоматическими выключателями
- Номинальный ток, назначаемый для каждого канала
- Соответствует EN 60204 -1 требования к надежному отключению замыкания на землю через пять секунд
Видео продукта
Функции ECB WAGO
Электронные автоматические выключатели (ECB)
Зачем использовать ECB WAGO?
Руководство
Конфигурация одноканальных ECB (787-2861/0108-0020)
Как я могу сделать светодиодную схему индикации перегорания предохранителя с переменным входным напряжением?
Задавать вопрос
спросил
Изменено
6 лет, 11 месяцев назад
Просмотрено
3к раз
\$\начало группы\$
Я создаю блок питания с входным предохранителем и выходным предохранителем, и я хотел бы иметь индикаторы перегоревших предохранителей. Однако схемы, которые я нашел, обычно имеют заданное напряжение и, следовательно, устанавливают резисторы, которые давали мне разные уровни яркости или не работали вообще. Я использую держатели предохранителей на шасси.
Входной предохранитель: переменный от 12 до 24 В, но хотелось бы, чтобы яркость была одинаковой независимо от напряжения. Если есть такая вещь, как драйвер светодиода постоянного тока, который не очень сложен, это может сработать — на нем всегда будет 12–24 В, когда я ожидаю, что светодиод загорится, если предохранитель перегорел.
Выходной предохранитель: переменный от 0 В до 20 В, и я бы хотел, чтобы светодиод показывал перегорание, даже если выходное напряжение равно 0 В, но не хотел бы, чтобы это напряжение или ток влияли на нагрузку (или требовали, чтобы они были).
У меня есть микроконтроллер на плате, и я мог бы управлять светодиодами с помощью цифровых выходных контактов, но предпочел бы решение, в котором он не используется. Возможна ли такая схема?
По сути, хотелось бы запитать светодиоды заданным напряжением (у меня 5В и 12В), независимо от напряжения на самих предохранителях.
- светодиод
- предохранители
- постоянный ток
- схема
\$\конечная группа\$
8
\$\начало группы\$
смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab
Что касается входного предохранителя, как вы относитесь к еще паре компонентов? R2 и D1 образуют дешевый стабилизатор на 5,1 В для светодиода, обеспечивающий более постоянную яркость.
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Существуют диоды постоянного тока, такие как AL5809, созданные для этой цели. AL5809 можно заказать в вариантах 15 мА, 20 мА, 30 мА, 40 мА, 50 мА, 60 мА, 90 мА, 120 мА или 150 мА, а также дополнительно подключить параллельно.