Компромиссная защита дома от импульсных перенапряжений

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Как бы характеристику импульса тока диктует гроза, а грозовые перенапряжения бывают разные. И схема УЗИП на неё повлиять особо не в силах.


Так и да, симисторы бывают разные. Я заглянул на сайт Самарского завода, да, они выпускают симисторы, которые выдерживаю ударный ток КЗ 8..12 кА (10 мс). Вероятно на них можно попытаться построить даже очень, очень, крутой УЗИП вплоть до 30..50 кА (10/350), естественно с защитой вплоть до gG 600.

Что неудивительно, варистор - полупроводниковый резистор, симистор - полупроводниковый управляемый разрядник. Возможно, эти УЗИП даже будут обладать некоторыми уникальными свойствами, типа встроенного быстродействующего реле напряжения, почему нет?

Заполните кружок с «?» на схеме, пожалуйста.

 

Вполне возможно...

 

Я в общем-то не возражаю против "счастья для всех и даром", только в чудеса НЕ ВЕРЮ, как нас учил Станиславский
Как вариант, хороши конечно таблеточные тиристоры из видео, только дорогие они обычно.
Для ширпотреба подошли бы скорее дешёвые тиристоры/симисторы в пластиковых корпусах, при необходимости соединяемые в параллель с выравнивающими резисторами, сделанными скажем из стальной ленты или тросика, с коэффициентом загрузки 70% по импульсному току. Дешевле и компактнее получилось бы.

 

Начинается интересная дискуссия на тему тиристорных УЗИП. Правда, Базелян, не вдаваясь в детали, затрагивал УЗИП на полупроводниковых элементах и говорил о их малой перегрузочной способности. Также, вырисовывается и еще один недостаток: необходимость иметь схему управления на их ключом основе по сравнению с варистором и разрядником, которые вообще ни в каких дополнительных элементах (кроме плавкой вставки) не нуждаются. Но интереснее было бы рассмотреть схему защиты электрических цепей не за счет короткого замыкания, а за счет быстрого отключения защищаемой цепи полупроводниковым ключом. Придется как-то преодолеть две очевидные проблемы: падение напряжения на открытом ключе с его нагревом и пробой (и выход из строя) полупроводникового ключа импульсом перенапряжения. Поэтому, вероятно, что удовлетворительного решения здесь может не найтись…

Но пока вернемся к нашей тестовой схеме. Пора остановиться на каком-то варианте, а мне дозаказать для нее радиоэлементы. Вот на такой схеме мы можем остановиться?

В ней я использую 4 20-амперных и 6 10-амперных диодов. Начальная зарядка батареи из четырех последовательно соединенных электролитических конденсаторов мы доверим двум керамическим конденсаторам по 3 мкФ. Ничего, что они зарядят нашу батарею до 1250В не мгновенно, а за несколько секунд. В момент КЗ они вообще выключаются из работы, и ток идет через диоды.

 

Еще одна интересная деталь: снижение емкости конденсаторов С1 и С2 позволит обойтись без 4-х защитных диодов на выходе схемы. Так, что схему можно упростить без потери надежности:

 

Моделирование показало еще одну особенность: если остановимся на этой схеме, надо будет докупить еще конденсатор. Последовательная цепочка из конденсаторов разной емкости приводи к неравномерному их заряду и пернапряжению на меньшем из них.

 

А вот тут я смоделировал пробой варистора 14D431Kпри помощи эквивалентной схемы с виртуальным источником напряжения. Собственно и удвоитель справится с задачей его разогрева не ограниченной по длительности мощностью 690 Вт после первого пробоя с разрядом конденсаторов. У десятиграммовой детальки нет шансов не взорваться от такой мощи. Тогда какие преимущества у более сложного учетверителя?

 

Существуют рассуждения "сами по себе" и реальные технические проекты, решающие конкретные задачи, в которых решения вырабатываются на основе тщательного анализа "деталей".
Конечно, можно по собственному желанию устанавливать дополнительные условия, чтобы например схема состояла из 3, 7 или 21 элемента, чтобы они обязательно были круглыми и розового цвета, и т. д. и т. п.
Но это уже задачи не инженерного, а эстетического или другого плана. Дело добровольное.

 

Кстати, существуют запираемые тиристоры, но широкого распространения они не получили из-за сложности управления.
Для управления мощными нагрузками используют и силовые биполярные и МОП-транзисторы, с соответствующими схемами управления, но чаще всего в трактах с высокочастотными преобразователями.
Использовать такие приборы вместо коммутатора бытовой сети 50 Герц смысла не вижу, потому что через них должен постоянно протекать весь ток нагрузки, отсюда потребность в больших теплоотводах, солидные габариты коммутатора, высокая общая стоимость.
Теоретически можно собрать матрицу из десятков или сотен МОП-транзисторов, падение напряжения на которых будет менее 1 вольта при 40 амперах, но цена этого ключа получится конская и непонятно, для чего ?

 

@Думающий, Да когда же Вы перейдете к делу. И всем докажете на примере, что предохранитель 10А сгорает, а тиристор взрывается, а Ваша защитная титановая коробка осталась цела и не сгорело всё вокруг в доме. Я уже заждался Ваших практических опытов. 38 стр. и более 2-х мес. все о теории. А посылки из далекого Китая (откуда ждем пяток деталей для грандиозного опыта) все нет и нет...

 

Подождать придется. Из Китая детали идут в среднем два месяца. Некоторые пришли быстро, некоторые могут и дольше ползти почтой России. Обычно, именно на границе с нашим отечеством трек отслеживания прерывается и дальнейшее прибытие непредсказуемо. Если нового ничего не заказывать, то в среднем ждать еще месяца два. Почему бы и не обсудить в это время свежие идеи?

 

Я в этой теме взял на себя (с оговоркой, что быстрого результата не ждите) попытку сделать устройство защиты именно с функцией отключения. Т. к. мне неизвестно реализуемых на практике способов отключения мощной нагрузки за микросекунду при действии перенапряжения в киловольты и токах в килоамперы, то я предложил сделать схему отключения электропитания дома в связке с индикатором приближения грозы. Использовать профилактику там, где невозможно «лечение на лету». Вижу, что Вы разбираетесь в электронике. Если есть желание, приглашаю в компанию по разработке этой темы.

 

А как Вы относитесь к этому варианту? http://uspice.ru/index.html
Как и LTSpice полностью бесплатна, не требует установки, но еще и на русском языке с пакетом отечественных радиоэлементов и графикой в стандарте ЕСКД. Я пока пытаюсь попробовать их все.

 

Бумага и карандаш надежнее.

 

Благодарю за приглашение, но сейчас участвовать в дополнительных проектах нет ни желания, ни возможности. Отдельные комментарии возможно, но вряд ли от них много пользы.

Небольшой обзор силовых вентилей с функцией запирания,
Современные силовые запираемые тиристоры (и не только тиристоры):
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/igbt/tiristor.htm