Um dispositivo de corte alto / baixo da rede elétrica CA cortará ou desconectará a alimentação da rede elétrica residencial sempre que for detectada uma situação de alta ou baixa tensão. Desta forma, ele garante total segurança para a fiação e aparelhos domésticos de incêndio elétrico devido a sobretensões anormais ou brown out baixas tensões.

O artigo descreve 3 circuitos de corte automáticos precisos de sobretensão e subtensão que podem ser feitos em casa para proteger os aparelhos domésticos de influxos súbitos e perigosos de alta e baixa tensão. O primeiro projeto explica um circuito baseado em transformador LM324, o segundo circuito usa uma versão sem transformador, ou seja, funciona sem um transformador, enquanto o terceiro conceito explica um circuito de corte baseado em transistor, todos os quais podem ser instalados em casa para controlar mais e menos proteção contra corte de tensão.

Visão geral

O circuito de corte de alta e baixa tensão da rede CA explicado neste artigo é muito fácil de construir e ainda assim muito confiável e preciso. O circuito utiliza um único IC LM 324 para a detecção necessária e comuta instantaneamente os relés relevantes de modo que as cargas conectadas sejam isoladas das entradas perigosas.

O circuito também fornece indicações visuais dos respectivos níveis de tensão durante qualquer instante.

O circuito a seguir utiliza um transformador para alimentar o circuito

Diagrama de circuito

Lista de peças para o circuito protetor de alta e baixa tensão da rede proposto.

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
P1, P2, P3, P4 = 10 K predefinições
C1 = 1000 uF / 25 V,
OP1, OP2 = MCT 2E, opto acoplador
Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 Volts, 400 mW,
D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N4148,
T1, T2 = BC547B,
LED = VERMELHO, VERDE como preferido,
Transformador = 0 - 12 V, 500 mA
Relé = SPDT, 12 Volts, 400 Ohm

Operação de Circuito

Em um dos meus posts anteriores, vimos um design muito simples, mas eficaz de um circuito de corte de sobretensão e baixa tensão, que é capaz de desligar e impedir que a energia elétrica alcance os aparelhos conectados uma vez que a tensão de entrada cruze ou abaixo dos limites perigosos.

No entanto, devido à simplicidade do projeto, envolvendo apenas um par de transistores, o circuito tem suas próprias limitações, a principal limitação sendo menos precisão e histerese considerável, resultando em alta lacuna de limite de mais de 60 volts entre os limites alto e baixo.

O projeto atual de um circuito de corte de alta e baixa tensão não é apenas altamente preciso, mas também fornece indicações visuais sobre as tensões do peito do pé relevantes. A precisão é tão alta que virtualmente os limites podem ser separados e detectados na faixa de 5 volts.

A incorporação de opamps no circuito o equipa com o recurso acima e, portanto, toda a ideia se torna muito confiável.

Vamos entender o circuito em detalhes:

Como os opamps operam como comparadores

Os opamps, A1, A2, A3, A4 são obtidos a partir de um único IC 324, que é um quad opamp IC, o meio consiste em quatro blocos opamp em um pacote.

“como a corrente CA é gerada ”

O IC é excepcionalmente confiável e fácil de configurar e dificilmente representa um problema com seu funcionamento, em suma, tem especificações robustas e é muito flexível com a maioria das configurações.

Os quatro opamps são manipulados como comparadores de tensão. As entradas de inversão de todos os opamps são fixadas a um valor de referência fixo de 6 volts que é feito por meio de uma rede de resistência / zener para ech dos opamps discretamente.

As entradas não inversoras de A1 a A4 são conectadas à alimentação do circuito por meio de uma rede divisora de tensão formada pelos presets P1, P2, P3 e P4 respectivamente.

Os presets podem ser ajustados conforme desejado para inverter as saídas dos respectivos opamps quando o nível de entrada relevante cruza o nível de referência definido sobre as entradas de inversão dos respectivos opamps.

As saídas de A1 a A4 são integradas aos indicadores LED de uma forma bastante especial. Aqui, em vez de seguir o método convencional de conectar os cátodos de LED ao solo, ele é conectado à saída da saída do amplificador operacional anterior.

Este arranjo especial garante que apenas um LED relevante seja ligado em resposta aos níveis de tensão crescente ou decrescente dos opamps.

Como funcionam os optoacopladores

Dois acopladores opt são introduzidos em série com os LEDs superiores e inferiores para que os optos também conduzam com os LEDs relevantes durante os níveis de alta e baixa tensão, especificados como limites perigosos.

A condução dos optoacopladores comuta instantaneamente o transistor interno que, por sua vez, alterna o respectivo relé.

Os pólos dos dois relés e os pólos dos relés são conectados em série antes de fornecer a saída através deles para a carga.

A ligação em série dos contactos garante que se algum dos relés conduzir, corte a alimentação da rede para a carga ou para o aparelho ligado.

Por que os comparadores OPAMP são organizados em série

Em níveis normais opamp A1, A2 ou mesmo A3 podem ser condutores porque todos eles estão dispostos em uma ordem incremental e continuam comutando em sequência em resposta a tensões crescentes gradualmente e vice-versa.

Suponha que em certos níveis normais A1, A2 e A3 são todos condutores (saídas altas), e A4 não condutores, neste ponto apenas o LED conectado a R7 acenderia, porque seu cátodo recebe o negativo necessário da saída de A4, enquanto o cátodos dos LEDs inferiores são todos altos por causa dos altos potenciais dos opamps acima.

O LED conectado ao R8 também permanece desligado porque a saída de A4 está baixa.

“diferença entre a potência de 2 e 3 fases ”

Os resultados acima influenciam apropriadamente os respectivos acopladores opt e os relés, de modo que os relés conduzam apenas durante baixas perigosas ou níveis perigosos de alta tensão detectado por apenas A1 e A4, respectivamente.

Usando Triac em vez de Relés para o corte

Depois de algumas análises, percebi que o circuito protetor de corte de tensão alta e baixa acima poderia ser simplificado em uma versão muito mais fácil usando um único triac. Consulte o diagrama abaixo, que é autoexplicativo e muito simples de entender.

No entanto, se você tiver problemas para entender, envie-me um comentário.

Usando Triac em vez de Relés para o corte

Modificando o projeto para uma versão sem transformador

A versão do circuito de corte de alta baixa tensão da rede elétrica sem transformador do projeto explicado acima pode ser visualizada no diagrama a seguir:

Aviso: O circuito mostrado abaixo não está isolado da rede elétrica CA. Manuseie com muito cuidado para evitar um acidente fatal.

Se um único relé se destina a ser usado em vez de um triac, o projeto pode ser modificado conforme mostrado na figura a seguir:

Use um capacitor 22uF / 25V na base do transistor e no aterramento, apenas para garantir que o relé não gagueje durante os períodos de mudança ...

Usando o driver de retransmissão PNP

Conforme mostrado na alta CA da rede fornecida, circuito protetor de baixa tensão , podemos ver dois opamps do IC LM 324 são usados para a detecção necessária.

O amplificador operacional superior tem sua entrada não invertida ligada a um pré-ajuste e é finalizado com a tensão DC de alimentação, pino # 2 aqui é fornecido com um nível de referência, de modo que assim que o potencial no pino # 3 ficar acima do limite definido (por P1), a saída do opamp vai alta.

De forma bastante semelhante, o opamp inferior também está configurado para alguma detecção de limite de tensão, no entanto, aqui os pinos são apenas invertidos, fazendo a saída do opamp ficar alta com detecção de entrada de baixa tensão.

Portanto, o opamp superior responde ao limite de alta tensão e o opamp inferior ao limiar de baixa tensão. Para ambas as detecções, a saída do respectivo opamp torna-se alta.

Os diodos D5 e D7 certificam-se de que sua junção produz uma saída comum dos pinos de saída do amp op. Assim, sempre que qualquer uma das saídas opamp vai alta, ela é produzida na junção dos cátodos D5, D7.

A base do transistor T1 está conectada à junção de diodo acima, e enquanto a saída dos opamps permanecer baixa, T1 pode conduzir obtendo a tensão de polarização através de R3.

No entanto, no momento em que qualquer saída do amplificador operacional fica alta (o que pode acontecer durante condições de tensão anormais), a junção do diodo também se torna alta, impedindo T1 de conduzir.

O relé R1 desliga instantaneamente a si mesmo e a carga conectada. Assim, a carga conectada permanece ON enquanto as saídas opamp são baixas, o que por sua vez só pode acontecer quando a rede de entrada está dentro do nível da janela de segurança, conforme ajustado por P1 e P2. P1 é definido para detectar níveis de alta tensão, enquanto P2 para o nível de tensão inseguro inferior.

Circuito de corte de tensão alta e baixa, usando IC 741

Detalhes do pino de IC LM 324

Lista de peças para o circuito protetor de alta e baixa tensão da rede elétrica acima

R1, R2, R3 = 2K2,
P1 e P2 = predefinição de 10K,
C1 = 220uF / 25V
Todos os diodos são = 1N4007,
T1 = BC557,
Relé = 12 V, 400 ohms, SPDT,
opamps = 2 opamps do IC LM 324
Zeners = 4,7 volts, 400mW,
Transformador = 12V, 500mA

Layout PCB

Layout da placa de circuito de corte de alta tensão da rede elétrica

Até agora nós aprendemos uma versão IC do circuito, agora vamos ver como um circuito de proteção de 220V ou 120V operado com sobretensão e subtensão pode ser construído usando apenas alguns transistores.

Um circuito muito simples apresentado quando instalado na casa elétrica pode ajudar a restringir o problema em grande medida.

Aqui, aprenderemos dois projetos de circuitos de sobretensão e subtensão, o primeiro baseado em transistores e o outro usando um amp op.

Circuito de corte de sobretensão / subtensão usando transistores

Você ficará surpreso em saber que um pequeno circuito agradável para as ditas proteções pode ser construído usando apenas alguns transistores e alguns outros componentes passivos.

Olhando para a figura, podemos ver um arranjo muito simples, onde T1 e T2 são fixos como uma configuração de inversor, o que significa que T2 responde de forma oposta a T1. Consulte o diagrama do circuito.

Em palavras simples, quando T1 conduz, T2 DESLIGA e vice-versa. A tensão de detecção que é derivada da própria tensão de alimentação CC é fornecida à base de T1 por meio de P1 predefinido.

O pré-ajuste é usado para que os limites de trip possam ser determinados com precisão e o circuito entenda quando executar as ações de controle.

Como definir a predefinição para corte automático

P1 é definido para detectar limites de alta tensão. Inicialmente quando a tensão está dentro da janela de segurança, T1 permanece DESLIGADO e isso permite que a tensão de polarização necessária passe por P2 e alcance T2, mantendo-a LIGADA.

Portanto, o relé também é mantido ativado e a carga conectada recebe a tensão CA necessária.

No entanto, suponha que a tensão da rede exceda o limite seguro, a tensão da amostra de detecção na base de T1 também sobe acima do limite definido, T1 imediatamente conduz e aterra a base de T2. Isso resulta no desligamento de T2 e também no relé e na carga correspondente.

“diferentes tipos de processadores em computadores ”

O sistema, portanto, restringe a tensão perigosa de atingir a carga e a protege como esperado dela.

Agora suponha que a tensão da rede esteja muito baixa, T1 já está DESLIGADO e nesta situação T2 também para de conduzir devido às configurações de P2, que é definido para que T2 pare de conduzir quando a entrada de rede ficar abaixo de um determinado nível inseguro.

Assim, o relé é novamente desligado, cortando a alimentação da carga e solicitando as medidas de segurança necessárias.

Embora o circuito seja razoavelmente preciso, o limite da janela é muito amplo, o que significa que o circuito dispara apenas para níveis de tensão acima de 260 V e abaixo de 200 V, ou acima de 130 V e abaixo de 100 V para entradas de alimentação normais de 120 V.

Portanto, o circuito pode não ser muito útil para pessoas que procuram pontos de disparo e controles absolutamente precisos que podem ser otimizados de acordo com suas preferências pessoais.

Para tornar isso possível, pode ser necessário incluir alguns opamps em vez de transistores.