Схема защиты от перенапряжения в сети 220 в: как защитить электроприборы дома самостоятельно?

как защитить электроприборы дома самостоятельно?

Хотя подача электроэнергии в квартиры и дома регулируется законом, жители не должны полностью полагаться на соответствующие услуги для обеспечения необходимого качества электроэнергии. Если дорогие электроприборы выйдут из строя из-за скачков напряжения на линии, получить компенсацию будет практически невозможно. А поскольку неисправности на линиях электропередач не редкость, стоит самостоятельно принять меры, которые помогут уберечь бытовую технику от поломок. Для этого требуется защита от перенапряжения, которую можно обеспечить, установив в сети соответствующее устройство — реле защиты, датчик с УЗО или стабилизатор напряжения.

Содержание

1. Допустимые электрические параметры
2. Разнообразие перенапряжения
3. Перенапряжение из-за переключения
4. Опасность перенапряжения
5. Какие устройства обеспечивают защиту от перенапряжения в сети?
6. Принцип работы защитных устройств
7. Длительное перенапряжение
8. Отсутствие напряжения (провал)
9. Заключение

Допустимые электрические параметры

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Напряжение, указанное на всех приборах, составляет 220 В, но в реальной жизни это значение далеко не стабильное. Это учитывается при изготовлении современных устройств, и они могут стабильно работать при колебаниях напряжения от 209 до 231 В и даже выдерживать диапазон от 198 до 242 В. Если конструкция бытовой техники не предусматривала небольших перепадов потенциалов, он будет постоянно выходить из строя. Большие отклонения приводят к перегрузке сети, а это сокращает срок службы оборудования.

Чтобы сгладить колебания напряжения и обеспечить сохранность устройств, достаточно установить стабилизатор. Для электротехники гораздо опаснее перенапряжение (так называется резкий скачок разности потенциалов).

Разнообразие перенапряжения

Всплеск может длиться как коротким, так и достаточно продолжительным. Это может быть вызвано ударами молнии во время грозы или переключением, вызванным неисправностью подстанции. Для их защиты к сети 220 или 380 В (бытовой или промышленной) подключается УЗИП (устройство защиты от перенапряжения). Его автоматическая работа помогает защитить линию при воздействии, например, мощного разряда молнии, от которого стабилизатор напряжения не спасет.

Визуально по СПД на видео:

Молния приводит к появлению мощного электромагнитного импульса, под действием которого в проводниках, расположенных вблизи места разряда, возникают электрические потенциалы и происходит резкое повышение напряжения. Он длится всего около 0,1 с, но разность потенциалов в этом случае составляет тысячи вольт.

понятно, что при попадании такого напряжения в бытовые и промышленные сети последствия могут быть очень серьезными.

Перенапряжение из-за переключения

Это явление может происходить при включении или выключении устройств, которые обеспечивают высокую индуктивную нагрузку. К ним относятся источники питания, электродвигатели и мощные сетевые инструменты.

Этот эффект связан с законами переключения. Не может быть мгновенного изменения величины тока в соленоиде, а также разности потенциалов на конденсаторе. Когда цепь с такой нагрузкой подключается или размыкается, в точке контакта отмечается появление электрического потенциала, вызванного процессами самоиндукции и переключения.

Смирнов Константин Юрьевич

Мастер участка электросетей, ООО «Петроэнергоспецмонтаж»

Задать вопрос

Переходный процесс всегда сопровождается увеличением напряжения, полярность которого противоположна входному. Малая емкость проводников в сети вызывает кратковременный резонанс и вызывает высокочастотные колебания. В конце преходящего они распадаются.

Как долго продлится перенапряжение и какой будет его величина, зависит от следующих показателей:

• Индуктивность нагрузки.
• Мгновенное значение разности потенциалов при переключении.

• Возможность подключения электрических кабелей.
• Реактивная сила.

Опасность перенапряжения

Поскольку изоляция проводов рассчитана на значение напряжения значительно выше номинального, обрыва обычно не бывает. Если электрический импульс действует непродолжительное время, то напряжение на выходе блоков питания со стабилизатором не успевает повыситься до критического показателя. То же касается и обычных лампочек: если сильно повышенное напряжение быстро нормализуется, спираль не успевает не только перегореть, но и перегреться.

Если изолирующий слой не выдерживает повышенного напряжения и происходит его пробой, возникает электрическая дуга. В этом случае поток электронов проникает через микротрещины, образовавшиеся в изоляции, и проходит через газы, заполняющие образовавшиеся пустоты меньшего размера. А большое количество тепла, выделяемого дугой, способствует расширению проводящего канала. В результате ток постепенно нарастает, и автоматический выключатель срабатывает с определенной задержкой. И даже если это займет всего несколько минут, этого достаточно, чтобы проводка вышла из строя.

Какие устройства обеспечивают защиту от перенапряжения в сети?

Схема защиты линии электропередач от перенапряжения может включать:

• Система молниезащиты.
• Регулятор напряжения.
• Датчик перенапряжения (устанавливается вместе с УЗО).
• Реле максимального напряжения.

Отдельно следует сказать об источниках бесперебойного питания, с помощью которых компьютеры часто подключаются к домашним сетям. Это оборудование не предназначено для защиты сети от перенапряжения. Его функция иная: когда свет внезапно гаснет, он работает как батарея, позволяя пользователю сохранять информацию и бесшумно выключать ПК. Поэтому не следует путать его с регулятором напряжения.

Принцип работы защитных устройств

Для защиты от электрических импульсов от молнии вместе с УЗИП устанавливается громоотвод. А для защиты линии от потока электронов, параметры которых не соответствуют рабочим характеристикам сети, можно использовать специальные датчики и реле перенапряжения.

Следует сказать, что и ДПН, и реле отличаются от стабилизатора принципом действия и назначением.

Задача этих элементов — отключить подачу электроэнергии в случае, если величина разницы превышает максимальный порог, указанный в техническом паспорте защитных устройств или установленный регулятором.

После того, как параметры ЛЭП были нормализованы, реле срабатывает самостоятельно. DPN для защиты линии следует устанавливать только в сочетании с устройством защитного отключения. Его задача — при обнаружении неисправностей вызвать ток утечки, под действием которого сработает УЗО.

Визуально по реле напряжения на видео:

Недостатком такой схемы является необходимость включения ее вручную после нормализации напряжения. В этом плане регулятор напряжения выгодно отличается. Это устройство обеспечивает регулируемую задержку протекания тока при срабатывании чрезмерного напряжения. Стабилизатор часто используется для подключения кондиционеров и холодильников.

Длительное перенапряжение

Очень часто длительные перенапряжения возникают из-за обрыва нейтрального проводника. Неравномерность нагрузки на фазные проводники становится причиной дисбаланса фаз — смещения разности потенциалов на проводнике с наибольшей нагрузкой.

Другими словами, под действием нерегулярного трехфазного электрического тока напряжение начинает накапливаться на нулевом проводе, не имеющем заземления. Ситуация не вернется в норму до тех пор, пока повторная авария не приведет к необратимому выходу из строя линии или пока специалист не устранит неисправность.

Белухин Сергей Геннадьевич

Электромеханик 4 разряда ООО «Петроэнергоспецмонтаж»

Задать вопрос

Если нейтральный провод в электрической розетке сломан, напряжение изменится в зависимости от нагрузки, которую пользователи, не знакомые с проблемами, будут подключать к разным фазам. Использовать неисправную схему практически невозможно, даже если в линию питания включен хороший стабилизатор. Дело в том, что параметры сети, регулярно выходящие за пределы стабилизации, приведут к постоянному отключению устройства.

Наглядно про нулевой разрыв и что нужно делать при этом — в видео:

Отсутствие напряжения (провал)

Это явление особенно хорошо знакомо людям, живущим в деревнях и городах. Провал (проседание) — это падение напряжения ниже допустимого предела.

Опасность проседания заключается в том, что конструкция многих бытовых приборов включает в себя несколько блоков питания, а отсутствие напряжения приведет к тому, что один из них на короткое время отключится. Устройство отреагирует на это, выдав ошибку на дисплее и прервав операцию.

Если речь идет о отопительном котле, а неисправность произошла зимой, то дом останется без отопления. Подключение стабилизатора поможет избежать такой ситуации. Это устройство после устранения проседания увеличит значение напряжения до номинального значения. Стабилизатор может спасти положение, даже если напряжение в сети снизилось из-за поломки трансформаторной подстанции.

Заключение

В этой статье мы объяснили вам, зачем нужна защита от перенапряжения в сети, какие устройства предусмотрены и как их правильно использовать. Эти рекомендации помогут читателям разобраться в причинах пропадания сетевого напряжения, а также выбрать и установить устройство защиты сети.

Автомат защиты от перенапряжения для сети 220В

Не секрет, что сетевое напряжение порою «скачет» столь высоко, что не всякий электро- или радиоприбор его выдерживает. Отсюда и растущие горы аппаратуры в мастерских. Причем замечено, что особая зона нестабильности напряжения — сельская местность.

Можно воспользоваться электронной автоматикой, скажем, в виде предлагаемого устройства защиты, «срабатывающего» при повышении сетевого напряжения более допустимого (либо установленного владельцем для данного прибора) и отключающего нагрузку от сети до тех пор, пока напряжение не опустится до безопасного.

Принципиальная схема

Схема автомата приведена на рисунке 1. Он содержит выпрямитель-стабилизатор на деталях С4, VD4…VD7, C3, пороговый элемент на динисторе VS1, электронный ключ на транзисторах VT1, VT2 и исполнительный элемент на электромагнитном реле К1. Работает устройство так.

В дежурном режиме, когда сетевое напряжение не превышает допустимого значения, динистор закрыт, конденсатор С2 разряжен, транзистор VT1 открыт. Поскольку напряжение на стоке полевого транзистора мало, транзистор VT2 закрыт, реле К1 обесточено — через его контакты К 1.1 нагрузка включена в сеть (через розетку XS1).

Как только сетевое напряжение повысится до определенного значения, возрастет и постоянное напряжение на конденсаторе С1 — оно станет достаточным для пробоя динистора.

Конденсатор С1 разряжается и подзаряжает конденсатор С2. Но в какой-то момент тока через динистор оказывается недостаточно для удержания динистора в открытом состоянии. Конденсатор С1 начинает заряжаться и как только напряжение на нем достигнет напряжений пробоя динистора, процесс повторится.

При этом конденсатор С2 подзаряжается до напряжения, ограниченного напряжением стабилизации стабилитрона VD2. Но транзистор VT1 в этом случае окажется закрытым, a VT2 — открытым. Сработает реле и контактами К 1.1 отключит нагрузку от сети.

Если этот режим работы автомата необходимо индицировать, последовательно с обмоткой реле можно включить светодиод HL1 (показан на схеме штриховой линией) — АЛ307Б или аналогичный. Рабочий ток реле не должен превышать прямого тока светодиода, иначе параллельно светодиоду придется включить резистор соответствующего сопротивления.

После того как сетевое напряжение уменьшится до допустимого уровня, динистор перестанет открываться, конденсатор С2 за несколько секунд разрядится, транзистор VT1 откроется, a VD2 закроется. Реле обесточится и контактами К1.1 подключит нагрузку к сети. Для повышения помехоустойчивости в характеристику устройства введен гистерезис — оно срабатывает при одном напряжении, а возвращается в исходное состояние при меньшем на 10…20 В. Это достигается тем, что при срабатывании устройства резистор R5 замыкается и напряжение на динисторе увеличивается. Поэтому для возвращения устройства в исходное состояние сетевое напряжение должно снизиться на величину падения напряжения на резисторе R5.

Рис. 1. Принципиальная схема защиты от перенапряжения по сети 220В.

Резистор R6 служит для ограничения тока зарядки конденсатора С4 при первом включении устройства.

Детали и печатная плата

Детали автомата, кроме реле и светодиода (если его решили ввести), размещают на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита. Она рассчитана на установку конденсаторов МБМ (CI), К50-24 (С2, C3), МБГО (С4), резисторов СПО, СП4 (R1), МЛТ-0,5 (R2), MJlT-0,125 (остальные).

Кроме указанных на схеме, подойдут VD1, VD6, VD7 — Д226Б или аналогичные; VD2 — КС168А, Д814А; VD3 — любой выпрямительный; VD4, VD5 — Д814В…Д814Д; VS1 — КН102Ж, КН102И; VT1 — КП303Г…КП303Е; VT2 -КТ315В…КТ315И.

Реле К1 должно быть с током срабатывания не более 15 мА, в зависимости от его напряжения срабатывания следует выбирать стабилитроны VD4 и VD5.

Рис. 2. Печатная плата сдля схемы зажиты от перенапряжения в сети 220В.

Так, если напряжение срабатывания реле составляет 15 В, суммарное напряжение стабилизации стабилитронов должно быть на 5…6 В больше. На такое же напряжение (или большее) должен быть рассчитан конденсатор C3. Конечно, контакты реле должны обеспечивать коммутацию подключаемой нагрузки.

Автор использовал реле РКМ1 (паспорт РС4.503.835) с включенными последовательно обмотками. Можно применить реле и с большим током срабатывания, но в этом случае необходимо увеличить емкость конденсатора С4.

Налаживание

Собранный автомат регулируют так. Установив на его входе с помощью JIATPa напряжение, соответствующее максимальному рабочему для данного прибора, и переместив движок резистора R1 в верхнее по схеме положение (автомат сработает), плавно перемещают движок резистора R1 вниз до тех пор, пока реле не обесточится.

Далее подбором резистора R5 добиваются нужного гистерезиса, т.е. разности напряжения сети, при котором проис ходит срабатывание автомата и его возвращение в исходное состояние.

Источник: неизвестен.

Защита от перенапряжения 220 вольт

Хотя подача электроэнергии в квартиры и дома регулируется законодательством, жители не должны полностью полагаться на соответствующие службы для обеспечения необходимого качества электроэнергии. Если из-за скачков напряжения выйдут из строя дорогие электроприборы, получить компенсацию будет практически невозможно. А так как неполадки на линиях электропередач не редкость, стоит самостоятельно принять меры, которые помогут уберечь бытовую технику от поломки. Для этого необходима защита от перенапряжения, которую можно обеспечить установкой в ​​сети соответствующего устройства – защитного реле, датчика с УЗО или стабилизатора напряжения.

Содержание

• Допустимые параметры электричества
• Разновидности перенапряжения
• Перенапряжение при коммутации
• Опасность перенапряжения
• Какие устройства обеспечивают защиту от перенапряжения в сети?
• Принцип действия защитных устройств
• Длительное перенапряжение
• Отсутствие напряжения (провал)
• Заключение

Допустимые параметры электричества

Номинальное напряжение, указанное на всех бытовых электроприборах, равно 220В, но в реальной жизни это значение далеко не всегда стабильно. Это учитывается при изготовлении современных устройств, и они могут стабильно работать при колебаниях напряжения от 209до 231В, а также допускают диапазон от 198 до 242В. Если бы небольшие перепады потенциала не были предусмотрены конструкцией бытовой техники, она бы постоянно ломалась. Большие отклонения приводят к перегрузке сети, а это снижает срок службы оборудования.

Для сглаживания колебаний напряжения и обеспечения безопасности устройств достаточно установить стабилизатор. Гораздо опаснее для электротехники перенапряжение (так называется резкий скачок разности потенциалов).

Разновидности перенапряжения

Перенапряжение может длиться как кратковременно, так и достаточно долго. Оно может быть вызвано ударом молнии во время грозы или переключением, вызванным неисправностью подстанции. Для защиты от них к сети 220 или 380 Вольт (бытовой или промышленной) подключается УЗИП (устройство защиты от перенапряжения). Его автоматическая работа помогает обезопасить линию при воздействии, например, мощного грозового разряда, от которого стабилизатор напряжения спасти не может.

Наглядно об УЗИП в видео:

Удар молнии приводит к возникновению мощного электромагнитного импульса, под действием которого в проводниках, расположенных вблизи места разряда, возникают электрические потенциалы, и происходит резкий скачок напряжения. Он длится всего около 0,1 с, а разность потенциалов составляет тысячи вольт.

Понятно, что при попадании такого напряжения в бытовые и промышленные сети последствия могут быть очень серьезными.

Перенапряжение из-за коммутации

Это явление может возникать при включении или выключении устройств, дающих высокую индуктивную нагрузку. К ним относятся источники питания, электродвигатели и мощные инструменты с питанием от сети.

Этот эффект обусловлен законами коммутации. Мгновенного изменения величины тока в соленоиде, как и разности потенциалов на конденсаторе, произойти не может. При включении или размыкании цепи с такой нагрузкой в ​​месте контакта отмечается появление электрического потенциала, обусловленного процессами самоиндукции и переключения.

Переходный процесс всегда сопровождается всплеском напряжения, имеющего противоположную полярность входному напряжению. Малая емкость проводников в сети вызывает резонанс, длящийся короткое время и вызывающий высокочастотные колебания. В конце переходного процесса они распадаются.

Как долго продлится перенапряжение и какой будет его величина, зависит от следующих показателей:

• Индуктивность нагрузки.
• Мгновенное значение разности потенциалов при переключении.

• Емкость соединительных электрических кабелей.
• Реактивная мощность.

Опасность перенапряжения

Поскольку изоляция проводов рассчитана на значение напряжения, значительно превышающее номинальное, пробоя обычно не происходит. Если электрический импульс действует кратковременно, то напряжение на выходе блоков питания со стабилизатором не успевает возрасти до критического показателя. То же самое касается и обычных лампочек – если резко повышенное напряжение быстро нормализуется, то спираль не успевает не то что перегореть, но даже перегреться.

Если изолирующий слой не выдерживает повышенного напряжения и происходит его пробой, то возникает электрическая дуга. При этом поток электронов проникает через микротрещины, возникшие в изоляции, и идет через газы, заполняющие образовавшиеся мельчайшие пустоты. А большое количество выделяемого дугой тепла способствует расширению токопроводящего канала. В результате ток нарастает постепенно, и автоматический выключатель срабатывает с некоторой задержкой. И хотя это занимает всего несколько мгновений, их вполне достаточно, чтобы проводка вышла из строя.

Какие устройства обеспечивают защиту от перенапряжения в сети?

Цепь защиты от перенапряжения электрической линии может включать:

• Система молниезащиты.
• Регулятор напряжения.
• Датчик перенапряжения (устанавливается вместе с УЗО).
• Реле перенапряжения.

Отдельно нужно сказать об источниках бесперебойного питания, через которые чаще всего подключаются компьютеры в домашние сети. Этот прибор не предназначен для защиты от перенапряжения в сети. Его функция иная: когда свет внезапно выключается, он работает как батарейка, позволяя пользователю сохранить информацию и незаметно выключить ПК. Поэтому его не следует путать с регулятором напряжения.

Принцип действия защитных устройств

Для защиты от электрических импульсов, генерируемых молнией, вместе с УЗИП устанавливается грозовой разрядник. А для защиты линии от потока электронов, параметры которых не соответствуют рабочим характеристикам сети, можно использовать специальные датчики, а также реле перенапряжения.

Следует сказать, что и ДПН, и реле отличаются от стабилизатора принципом действия и назначением.

Задача этих элементов – прекратить подачу электроэнергии в случае, если значение разницы превысит максимальный порог, указанный в техническом паспорте средства защиты или установленный регулятором.

После нормализации параметров электрической линии реле включается самостоятельно. ДПН для защиты линии следует устанавливать только в паре с устройством защитного отключения. Его задача вызвать ток утечки при обнаружении неисправности, под действием которого УЗО сработает.

Наглядно о реле напряжения в видео:

Недостатком такой схемы является необходимость ручного включения после нормализации напряжения. В этом плане регулятор напряжения выгодно отличается от него. Это устройство обеспечивает регулируемую временную задержку для протекания тока, если оно срабатывает из-за чрезмерного напряжения. Стабилизатор часто используется для подключения кондиционеров и холодильников.

Длительное перенапряжение

Очень часто возникают длительные перенапряжения из-за обрыва нулевого проводника. Причиной перекоса фаз становится неравномерная нагрузка на фазные проводники — смещение разности потенциалов на проводник с наибольшей нагрузкой.

Другими словами, под действием неравномерного трехфазного электрического тока на нулевом кабеле, не имеющем заземления, начинает накапливаться напряжение. Ситуация не нормализуется до тех пор, пока повторная авария окончательно не разрушит линию или специалист не устранит неисправность.

При обрыве нулевого провода в электрической розетке напряжение изменится в соответствии с нагрузкой, которую пользователи, не знающие о проблемах, подключат к разным фазам. Использовать неисправную схему практически невозможно, даже если в линию питания включен исправный стабилизатор. Дело в том, что параметры сети, регулярно выходящие за пределы стабилизации, приведут к постоянному отключению устройства.

Наглядно про обрыв нуля и что при этом нужно сделать — в видео:

Отсутствие напряжения (провал)

Это явление особенно знакомо людям, живущим в деревнях и деревнях. Провал (проседание) – это падение напряжения ниже допустимого предела.

Опасность проседания заключается в том, что в конструкцию многих бытовых приборов входит несколько блоков питания, и отсутствие напряжения приведет к тому, что один из них отключится на короткое время. Устройство отреагирует на это выдачей ошибки на дисплей и прекращением работы.

Если речь идет о котле отопления, а неисправность произошла зимой, то дом останется без отопления. Подключение стабилизатора поможет избежать этой ситуации. Это устройство, зафиксировав просадку, повысит значение напряжения до номинального значения. Стабилизатор может спасти положение, даже если напряжение в сети упало по вине трансформаторной подстанции.

Заключение

В этой статье мы рассказали, зачем нужна защита от перенапряжения в сети, для каких устройств она предусмотрена и как их правильно использовать. Приведенные рекомендации помогут читателям разобраться в причинах пропадания сетевого напряжения, а также выбрать и установить устройство защиты электросети.

Схема защиты сети переменного тока 230 В от перенапряжения

Большинство современных источников питания очень надежны благодаря развитию технологий и лучшим конструктивным предпочтениям, но всегда есть вероятность выхода из строя из-за производственного дефекта или это может быть основным переключающий транзистор или МОП-транзистор выходит из строя. Также существует вероятность того, что он может выйти из строя из-за перенапряжения на входе , несмотря на наличие защитных устройств, таких как металлооксидный варистор (MOV) можно использовать для защиты входа, но как только MOV срабатывает, устройство становится бесполезным.

Чтобы решить эту проблему, мы собираемся построить устройство защиты от перенапряжения с операционным усилителем , которое может обнаруживать высокое напряжение и отключать входную мощность за доли секунды, защищая устройство от перенапряжения высокого напряжения . Кроме того, будет проведен подробный тест схемы, чтобы проверить наш дизайн и работу схемы. Следующее исследование дает вам представление о процессе сборки и тестирования этой схемы. Если вы занимаетесь проектированием SMPS, вы можете ознакомиться с нашими предыдущими статьями о советах по проектированию печатных плат SMPS и методах снижения электромагнитных помех SMPS.

Что такое защита от перенапряжения и почему она так важна?

Существует много причин отказа цепи питания, один из них из-за перенапряжения . В предыдущей статье мы сделали схему защиты от перенапряжения для цепи постоянного тока, вы можете проверить это, если это вас интересует. Защиту от перенапряжения можно проиллюстрировать как функцию, при которой блок питания отключается при возникновении условия перенапряжения, хотя ситуация перенапряжения возникает реже, когда это происходит, блок питания становится бесполезным. Кроме того, воздействие состояния перенапряжения может распространяться от источника питания на основную цепь, когда это произойдет, вы получите не только неисправный источник питания, но и разорванную цепь. вот почему схема защиты от перенапряжения становится важной в любой электронной конструкции.

Итак, чтобы спроектировать схему защиты от перенапряжения, нам нужно разобраться в основах защиты от перенапряжения. В наших предыдущих руководствах по схемам защиты мы разработали множество базовых схем защиты, которые можно адаптировать к вашей схеме, а именно: защита от перенапряжения, защита от короткого замыкания, защита от обратной полярности, защита от перегрузки по току и т. д.

В этой статье мы сконцентрируйтесь только на одном, а именно на создании схемы защиты входной сети от перенапряжения, чтобы предотвратить ее выход из строя.

Необходимые компоненты

Схема защиты сети переменного тока от перенапряжения

Полная принципиальная схема нашей защиты от перенапряжения сети приведена ниже. Работа схемы обсуждается ниже.

Как работает схема защиты от перенапряжения в сети 230 В?

Чтобы понять основы схемы защиты от перенапряжения, давайте разберем схему, чтобы понять основной принцип работы каждой части схемы.

Сердцем этой схемы является операционный усилитель, сконфигурированный как компаратор . На схеме у нас есть базовый операционный усилитель LM358, а на его выводе 6 у нас есть опорное напряжение .0148, который генерируется стабилизатором напряжения LM7812 IC , а на контакте 5 у нас есть входное напряжение, которое поступает от основного напряжения питания. В этой ситуации, если входное напряжение превышает опорное напряжение, выход операционного усилителя станет высоким, и с этим высоким сигналом мы можем управлять транзистором, который включает реле, но в этой схеме кроется огромная проблема. , Из-за шума во входном сигнале операционный усилитель будет колебаться много раз, прежде чем стабилизироваться,

Решение заключается в добавлении гистерезиса действия триггера Шмитта на вход. Ранее мы создали такие схемы, как счетчик частоты с использованием Arduino и измеритель емкости с использованием Arduino, обе из которых используют Schmitt триггер входы , если вы хотите узнать больше об этих проектах, ознакомьтесь с ними. Конфигурируя операционный усилитель с положительной обратной связью, мы можем расширить запас на входе в соответствии с нашими потребностями. Как вы можете видеть на изображении выше, мы предоставили обратную связь с помощью R18 и R19 Таким образом, мы практически добавили два пороговых напряжения, одно из которых является верхним пороговым напряжением , а другое — нижним пороговым напряжением .  

Расчет значений компонентов для защиты от перенапряжения

Если мы посмотрим на схему, то у нас есть сетевой ввод, который мы выпрямляем с помощью моста выпрямителя 8, выпрямителя пропустите его через делитель напряжения, который сделан с R9, R11 и R10, то фильтруем через конденсатор 22 мкФ 63В .

После расчета делителя напряжения мы получим выходное напряжение 3,17 В , теперь нам нужно рассчитать верхнее и нижнее пороговые напряжения. Предположим, мы хотим отключить питание, когда входное напряжение достигает 270 В. . Теперь, если мы снова выполним расчет делителя напряжения, мы получим выходное напряжение 3,56 В, , которое является нашим верхним порогом. Наш нижний порог остается на уровне 3,17 В, так как мы заземлили операционный усилитель.

Теперь, с помощью простой формулы делителя напряжения, мы можем легко рассчитать верхнее и нижнее пороговые напряжения. Принимая схему за основу, расчет показан ниже,

  UT = R18 / (R18+R19) * Vвых = 62K / (1,5M + 62K) = 0,47В 
  LT = R18 / (R18+R19) * -Vвых = 62К / (1,5М + 62К) = 0В триггерный уровень с помощью положительной обратной связи.
  Примечание:  Обратите внимание, что наши практические значения будут немного отличаться от наших расчетных значений из-за допусков резисторов.
 Конструкция печатной платы схемы защиты сети от перенапряжения 
 Печатная плата нашей схемы защиты сети от перенапряжения предназначена для одной боковой платы. Я использовал Eagle для проектирования своей печатной платы, но вы можете использовать любое программное обеспечение для проектирования по вашему выбору. 2D-изображение моей платы показано ниже.
 Достаточный диаметр дорожки используется для того, чтобы силовые дорожки могли пропускать ток через печатную плату. Вход сети переменного тока и секция входа трансформатора расположены слева, а выход — снизу для удобства использования. Полный файл дизайна для Eagle вместе с Gerber можно скачать по ссылке ниже.
  GERBER для цепи защиты от перенапряжения 
 Теперь, когда наш дизайн готов, самое время припаять плату. После травления, сверления и пайки плата выглядит так, как показано на рисунке ниже.
 Проверка цепи защиты от перенапряжения и тока 
 Для демонстрации используется следующее оборудование
 Мультиметр Meco 108B+TRMS
Мультиметр Meco 450B+TRMS
 Осциллограф Hantek 6022BE
 Трансформатор 9-0-9
 Лампа накаливания 40 Вт (тестовая нагрузка)
 Как видно из изображения выше, я подготовил эту тестовую установку для проверки этой схемы, я припаял два провода к контактам 5 и 6 операционного усилителя, и мультиметр meco 108B+ показывает входное напряжение и мультиметр meco 450B+ показывает опорное напряжение.
 В этой схеме трансформатор питается от сети 230В, а оттуда питание подается на вход схемы выпрямителя, выход с трансформатора также подается на плату, так как он обеспечивает питание и  опорное напряжение на цепь  .
 Как видно из изображения выше, цепь включена, а входное напряжение мультиметра meco 450B+ меньше опорного напряжения, что означает, что выход включен.
 Теперь, чтобы смоделировать ситуацию, если мы уменьшим опорное напряжение, выход выключится, обнаружив состояние перенапряжения, а также загорится красный светодиод на плате, вы можете наблюдать это на изображении ниже.
 Дополнительные усовершенствования 
 Для демонстрации схема построена на печатной плате с помощью схемы, эту схему можно легко изменить для улучшения ее характеристик, например, резисторы , которые я использовал, все имеют допуски 5% ,  с использованием Резисторы  номиналом 1% могут повысить точность схемы.