Автомат защиты холодильника

Автомат защиты холодильника

Автомат отключает холодильник от сети в случае выхода напряжения за установленные пределы (185...250 В), обеспечивает пятиминутную задержку включения после нормализации сетевого напряжения, а также аварийную токовую защиту, отключающую холодильник от сети, если в течение нескольких секунд после включения запустить двигатель компрессора не удалось. Последняя функция дублирует работу пускозащитного реле холодильника, повышая надежность защиты. Применив в качестве коммутирующего элемента симистор вместо реле и бестрансформаторное питание, удалось сделать автомат легким и малогабаритным.

Схема устройства приведена на рис. 1. Напряжение питания на все его узлы поступает от однополупериодного выпрямителя на диоде VD3 с гасящим конденсатором С1. Стабилитрон VD2 пропускает положительные полупериоды тока гасящего конденсатора и стабилизирует выходное напряжение в отрицательных полупериодах.

Блок контроля сетевого напряжения собран на сдвоенном ОУ DA1, элементы которого работают в режиме компараторов. Измерительный выпрямитель на диоде VD1 формирует пропорциональное средневыпрямленному значению переменного сетевого постоянное напряжение. Оно поступает на входы ОУ микросхемы DA1 с движков подстроечных резисторов R2 и R6. Ими регулируют соответственно верхнюю и нижнюю границы допустимого интервала изменения сетевого напряжения. На вторые входы ОУ со стабилитрона VD4 подано образцовое напряжение. Специализированная "часовая" микросхема DD1 отсчитывает пятиминутный интервал задержки включения холодильника. Нужную для этого частоту ее задающего генератора (2,12 кГц) устанавливают подборкой резистора R11. Импульсы этой же частоты использованы для управления симистором VS1. Светодиод HL1, включенный в эмиттерную цепь транзистора VT2, служит индикатором режима работы устройства. Узел токовой защиты состоит из датчика тока — резистора R13, усилителя на транзисторе VT1, накопительного конденсатора С5 с цепью зарядки VD8R21, элементов DD2.3, DD2.4, диода VD9.

Если напряжение в сети вышло за установленные пределы, уровень на одном из выходов DA1 станет высоким (относительно минусового вывода конденсатора СЗ). Поступив через диод VD5 или VD6 на вход R (выв. 9) счетчика-делителя на 60 микросхемы DD1, этот уровень запрещает работу счетчика, на выходе М которого будет установлен низкий уровень. В результате импульсы с выхода элемента DD2.1 не проходят на выход элемента DD2.2. Симистор VS1, на управляющий электрод которого не поступают открывающие импульсы, закрыт и холодильник, подключенный к розетке XS1, обесточен. Транзистор VT2 открыт, светодиод HL1 включен и сигнализирует о временной блокировке. Как только напряжение сети придет в норму, на обоих выходах DA1 будет установлен низкий уровень. Так как конденсатор С5 разряжен, уровень на выходе элемента DD2.4 тоже низкий. Таким же, благодаря связи через резистор R24, станет и уровень на входе R счетчика-делителя на 60. Счетчик заработает и через 5 мин, низкий уровень на его выходе М сменится высоким. Дальнейшее поступление импульсов с выхода S2 микросхемы DD1 на вход С счетчика будет заблокировано открывшимся диодом VD7, и счетчик останется в этом состоянии, пока не будет возвращен в исходное высоким уровнем на входе R.

Высокий уровень на выходе М разрешает прохождение импульсов частотой 2,12 кГц через элемент DD2.2. Продифференцированные цепью C6R22 и усиленные транзистором VT3, эти импульсы открывают симистор VS1. Холодильник работает, а светодиод HL1 погашен. Перемычку S1 устанавливают при налаживании устройства или в других случаях, когда задержка включения нагрузки не требуется. За счет увеличения частоты импульсов, поступающих на счетный вход счетчика-делителя на 60, продолжительность задержки сокращается приблизительно до 20 мс, что равносильно ее отсутствию.

Рассмотрим работу узла аварийной защиты. Рабочий ток двигателя холодильного агрегата (приблизительно 1 А) вызывает падение напряжения на резисторе R13, недостаточное для открывания транзистора VT1. Но в момент пуска двигателя ток достигает 5 А, и в результате периодического (с частотой сети) открывания транзистора VT1 на резисторе R9 формируются импульсы амплитудой около 9 В. Через диод VD8 и подстроечный резистор R21 они заряжают конденсатор С5. В нормальных условиях продолжительность протекания повышенного пускового тока не превышает долей секунды и конденсатор С5 не успев зарядиться до порога переключения элемента DD2.3, разряжается до нуля через резистор R19. Если же пуск по какой-нибудь причине затянулся, напряжение на выв. 2 элемента DD2.3 достигнет уровня переключения и импульсы с выхода ТЗ микросхемы DD1 (частотой приблизительно 8 Гц) пройдут на выход элемента OD2.3 и далее на выход элемента DD2.4. Это приведет, во-первых, к отключению холодильника от сети благодаря высокому уровню, поступившему на выв. 9 микросхемы DD1 через резистор R24. Во-вторых, зти импульсы через диод VD9 подзаряжают конденсатор С5, что не позволяет устройству вернуться в исходное состояние после выключения холодильника и не дает возможности включить его вновь. Светодиод HL1 в этом режиме мигает, так как на базу транзистора VT2 через резистор R20 поступают импульсы с выхода элемента DD2.3. Вывести автомат из защитного состояния можно только отключением его от сети. Естественно, вновь включают холодильник лишь после выяснения и устранения причины аварийного отключения.

Детали автомата смонтированы на односторонней печатной плате, чертеж которой приведен на рис. 2. Светодиод HL1 и диоды VD1, VD3 находятся со стороны печатных проводников. Плата установлена в пластмассовый корпус глубиной не менее 40 мм и закреплена в нем отрезком алюминиевого уголка 20x20 мм длиной 100 мм. Одна из полок уголка прижата винтами к боковой стенке корпуса. Плату крепят к другой полке, укороченной до 20 мм. Ее контур показан на рис. 2 штрихпунктирной линией. Крепежный уголок служит и теплоотводом для симистора VS1, который фиксируют винтом, крепящим плату. Не забудьте изолировать симистор от уголка слюдяной прокладкой, а винт — изоляционными втулкой и шайбой. На одной из торцевых стенок корпуса находится розетка XS1 для подключения холодильника. За состоянием светодиода HL1 наблюдают через отверстие в передней панели корпуса. Конденсатор С1 — К73-17, С4 и С6 — любого типа. Оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные. Подстроечные резисторы — СПЗ-386. Замена симистора ВТ137-600 — ТС106-10 на напряжение не ниже 600 В. Вместо К157УД2 подойдет и другой сдвоенный ОУ, а стабилитрон КС133Г можно заменить любым малогабаритным на напряжение 3...3.6 В. Резистор R13 — самодельный. Он изготовлен из отрезка нихромового провода диаметром не менее 0,5 мм, длину которого можно рассчитать по известным формулам либо подобрать экспериментально, измеряя сопротивление. Провод свернут в спираль диаметром 4...5 мм, а на его концы плотно, виток к витку намотан тонкий медный провод, например, жила от многожильного монтажного провода. Длина намотки — приблизительно 10 мм. Обмотанные концы перед установкой резистора на плату тщательно залуживают.

Налаживая автомат, устанавливают требуемую задержку включения холодильника, пороги срабатывания узла контроля сетевого напряжения и время срабатывания токовой защиты. Как уже сказано, для получения пятиминутной задержки частота импульсов на выходе элемента DD2.1 должна быть равна 2,12 кГц. Ее устанавливают подборкой резистора R11. В отсутствие частотомера можно определить фактическую продолжительность задержки секундомером и изменить суммарное сопротивление резисторов R10 и R11 обратно пропорционально отношению ее измеренного значения к заданному. Для установки порогов срабатывания потребуется регулируемый автотрансформатор (ЛАТР). Вместо него можно воспользоваться маломощным понижающим трансформатором, включая его вторичные обмотки последовательно с первичной. Синфазное и противофазное соединение обмоток позволит получить повышенное и пониженное напряжение. На время регулировки порогов рекомендуется отключить задержку, установив перемычку S1 из изолированного монтажного провода, как показано на рис. 2 штриховой линией. Подав на автомат переменное напряжение 185 В, установите движок подстроечного резистора R2 в положение, соответствующее границе включения светодиода HL1. Затем, увеличив напряжение до 250 В, повторите процедуру, вращая на этот раз движок подстроечного резистора R6. Для регулировки узла токовой защиты потребуется нагрузка, потребляющая ток 5 А, например, утюг мощностью 1 кВт. Перемычку S1 временно замените кнопкой с нормально разомкнутыми контактами. Включите утюг в розетку XS1 и подайте на автомат номинальное сетевое напряжение. Кратковременным нажатием на кнопку погасите светодиод HL1, одновременно запустив секундомер. Засеките время, спустя которое, утюг будет автоматически выключен, а светодиод начнет мигать. Разблокируйте автомат, отключив его на некоторое время от сети. Повторяя описанную процедуру, установите подстроечным резистором R21 время срабатывания токовой защиты 3...4 с. Закончив регулировку, удалите кнопку. При пониженном сетевом напряжении и плохом качестве электропроводки возможны ложные срабатывания автомата в моменты пуска двигателя холодильного агрегата. Увеличением емкости конденсатора С2 до 100...220 мкФ их удается устранить.

С. Безюлев, г. Шебекино Белгородской области
Радио-07-2005






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.