Устранение перегрузки домашней электропроводки

Внутренние электролинии питания бытовых электроприборов квартир и частных домов выполнены из расчёта на потребление электроэнергии электроприборами, разработанными более полувека назад. В настоящее время в связи с ростом мощности бытовых потребителей и их количества сечение проводов линии недостаточно, что приводит к перегоранию предохранителей, выходу из строя автоматов защиты линии от перегрузки. Возможные возгорания электропроводки от перегрева приводят к частым пожарам в бытовых и жилых помещениях.

Количество используемых электроприборов в квартирах возросло, а установленная мощность превышает критическую, токи нагрузки возросли в 3-5 раз. Для примера: мощность стиральной машины возросла с 300 ватт до 2,2 квт, чайника с 500 ватт до 2,5 квт.
Простая замена автомата на электрощите с 10 на 30 Ампер без замены электропроводки не даст желаемых результатов. Перегрузки в линии суммируются и приводят к отключению энергосистемы. Снять перегрузку в линии невозможно простым отключением потребителей без контроля нагрузки.

Перегрузки в линии можно предупредить понижением мощности энергопотребления бытовыми электроприборами, временное снижение напряжения на которых не повлияет, К ним относятся элекронагреватели, элекрочайники, тостеры и тому подобное, к примеру: не столь важно через какое время подогреется электрочайник, если мы мощность уменьшим вдвое.

Кроме временного снижения напряжения на нагревательных элементах возможно использовать второй вариант - поочередное включение мощных энергопотребителей: к примеру насос подкачки воды из скважины автоматически включится в ночное время, когда нагрузка в линии ниже чем днём или водоподогреватель максимально нагружен в ночное время, а в дневное время поддерживается подогрев минимальной мощностью. Если провести замену многих ламп освещения на газосветные и не готовить пищу на электропечах в сосудах без крышек, то без снижения комфорта появляется экономия электроэнергии почти в два раза.

Аварийное отключение электроэнергии от перегрузки приводит к ещё одной неприятности - отключению компьютеров и потери информации. Во время аварийного отключения многие файлы теряют свою целостность и их обрывки «гуляют» по компьютеру, мешают нормальной загрузке, создают хаос в работе процессора. Можно использовать бесперебойник, но аккумулятор установленный для поддержания работоспособности компьютера при отсутствии сетевого напряжения рассчитаны на несколько минут рабочего состояния. Вторая причина – загрузка в момент отключения, если она была максимальной, то и ток потребления от аккумулятора будет максимальным, что ускорит его разрядку, третья неприятность – много времени у компьютера уходит на сохранение файлов при отключении, если ёмкости аккумулятора будет недостаточно, то большее количество файлов не сохранятся. Подключение более мощного аккумулятора потребует изменений в зарядном устройстве, увеличении размеров и веса корпуса.

Выход из положения один: оперативное снижение потребляемого сетевыми нагрузками тока, до наступления аварийного состояния в линии.
При росте потребляемой мощности устройство ограничения мощности потребителей автоматически снижает напряжение на одной из мощных нагрузок и аварийное отключение в сети не произойдёт. После снятия режима перегрузки в линии напряжение на приборах электроподогрева автоматически восстанавливается до рабочего состояния.

На мощные нагрузки в виде электропечей и водоподогревателей линия питания проведена отдельно от других потребителей и напряжение на ней удобно варьировать без значительного ухудшения технологических процессов.
Устройство ограничения мощности представляет собой небольшой прибор в состав которого входит: выносной датчик тока, корпус в котором установлена плата схемы устройства и трансформатор питания. Световой индикатор перегрузки закреплен на верхней крышке корпуса с предохранителем. Выключатели, указанные на схеме SA1,SA2 входят в комплект защиты и расположены со счётчиком на электрощите. Датчик тока установлен в линии, после счётчика.

Принципиальная схема состоит из ждущего мультивибратора прямоугольных импульсов на аналоговом программируемом таймере DA1, который управляет работой регулятора напряжения на симисторе VS1.
Порог включения таймера зависит от тока нагрузки в линии, датчик тока Т2 контролирует максимальный ток и через оптопару U1 управляет работой таймера DA1. Для поддержания в нагрузке напряжения «подогрева», имеется узел предварительной установки мощности нагрузки на резисторе R13.
Для защиты от напряжения электросети схема устройства гальванически разделена оптопарами U1 и U2 и трансформатором Т1.

Питание электронной схемы выполнено от сетевого трансформатора Т1 с выпрямителем на диоде VD5 с фильтром на электролитическом конденсаторе C5. Таймер и цепи формирования прямоугольных импульсов - резисторы R5,R6,R7 и конденсатор С2 питаются от параметрического стабилизатора на диоде VD1. Импульсные помехи в сети при работе симисторного регулятора устраняются конденсаторами С6,С7.
Напряжение с электролинии поступает на штатный электросчётчик, и через отсечной автомат SA1 распределяется на автоматы отходящей линии - SA2, питания телерадиоаппаратуры.
Питание активных нагрузок выполнено непосредственно от счётчика через регулятор мощности на симисторе VS1.

Ток проходящий по одной из главных цепей питания нагрузок создаёт на обмотке датчика тока Т2 напряжение, которое после выпрямления диодным мостом VD3 формирует на установочном резисторе R4 падение напряжения. Стабилитрон VD2 ограничивает максимальную амплитуду для защиты от перегрузки оптопары U1, конденсатор С3 сглаживает пульсации и устраняет срабатывание схемы при кратковременных критических превышениях нагрузки, к примеру: в момент включения холодильника с большим пусковым током электродвигателя. Резистор R8 ограничивает ток стабилизации диода VD2, R10 является нагрузкой датчика тока. Резистор R1 ограничивает ток через светодиод оптопары U1 при верхнем положении движка резистор R4, который позволяет установить максимальное значение тока нагрузки, при ограничении мощности. Порог срабатывания таймера DA1 зависит от значения делителя на резисторах R2,R3. Ток проходящий через светодиод оптопары U1 открывает её транзистор и напряжение смещения через ограничительный резистор R2 с положительной шины стабилизированного питания почти полностью поступит на вход (2) аналогового таймера DA1 и переключит его из рабочего состояния в состояние когда на выходе (3) DA1 уровень будет равен нулю. Светодиод HL1 выключится.

Отсутствие импульсного напряжения на выходе таймера приведёт к снижению напряжения на нагрузке в цепи симистора. Для поддержания уровня напряжения в режиме подогрева транзистор VT1 приоткрыт небольшим напряжением смещения через резисторы R13,R14.
Частота и скважность импульсов тока таймера зависят от параметров RC –цепи: резисторов R5,R6,R7 и конденсатора C2.
При снижении напряжения на входе (2) таймера DA1 ниже 1/3 Uп на выходе (3) вновь появится импульсное напряжение и мощность на нагрузке установится в начальных значениях.
Резисторы R16,R18 защищают элементы оптопары U2 от перегрузок и выхода из строя.

Наладка принципиальной схемы устройства ограничения мощности состоит в предварительной установке резистором R13 половины напряжения на нагрузке симистора при среднем положении резистора R6 - установки частоты генератора на таймере DA1. Один из выводов резистора R4 от схемы временно отключить. Вместо нагрузки можно подключить электролампу на 220 вольт и по её накалу можно судить о работоспособности схемы устройства. По окончанию регулировок резистор R4 установить по схеме - накал лампы нагрузки возрастёт до максимальной яркости, при отсутствии напряжения с датчика тока. Следует соблюдать технику безопасности при работе в электросетях и по возможности во время испытаний использовать переходной трансформатор 220/220 В 200 Ватт.

Имитируя нагрузку в цепи датчика тока на диод VD3 с плюса цепи питания подать через ограничительный резистор в 1к2 постоянное напряжение а резистор R4 выставить порог срабатывания по входу (2) DA1 нижнего компаратора аналогового таймера. Яркость лампы (ТЭН) в этом состоянии должна понизится наполовину - при необходимости установить резистором R6. Чувствительность устройства дополнительно следует скорректировать при включении датчика тока в цепь нагрузки сети.

В схеме отсутствуют дефицитные радиодетали. Резистора типа МЛТ -0,125, R18 – МЛТ-0,5. Конденсаторы типа КМ и К50. Аналог таймера -555 или 7555.
Трансформатор Т1 типа ТН или ТПП на вторичное напряжение 10-12 вольт и ток до 500 мА. Выбор симистора зависит от максимальной нагрузки - типа ТС122,ТС132 на напряжение не ниже 600 вольт и ток в 1,5 раза больше тока в линии. Симистор должен иметь стандартный радиатор.

Датчик тока выполнен на трансформаторе от трансляционного приёмника, вторичная обмотка удаляется, а в свободное пространство наматывается два витка медного изолированного провода сечением 3-4 мм. Устройство ограничения мощности потребителей устанавливается рядом с электрощитом.

Теги:

• Sprint-Layout