Уявімо собі ситуацію: звичайна міська квартира. Пробки або головний автомат - на 16 А; більше не дозволяє ліміт споживаної потужності. Є електробойлер. Господиня включає праска і приймається за прасування; в цей момент автоматично включається на підігрів остиглий бойлер. Струм споживання перевищує норму, пробки або автомат вибивають, квартира знеструмлюється. Прикро, та на комп'ютері пропала важлива інформація.
А тепер уявімо собі іншу ситуацію: біля лічильника на стіні висить коробочка трохи більше сигаретної пачки. «Відчувши», що загальний струм споживання зріс і залишку на водонагрівач вже не вистачить, вона розриває ланцюг електроживлення Тена, а коли все випрасуваний і праска вимкнена, відновлює її, і бойлер з деяким запізненням продовжує гріти.
Більш того, коробочка миттєво вмикає і вимикає бойлер згідно включенню / вимикання терморегулятора праски: вона не містить електромеханічних комутаційних пристроїв, спрацьовує не повільніше ніж за 10 мс (електромеханічний контактор - не швидше 20 мс) і квартирний автомат «не бачить» перемикання споживачів. Скільки б не тривала прасування, бойлер не встигне сильно охолонути, і загальна витрата електроенергії не збільшиться.
Така ось «коробочка» - пристрій автоматичного відключення бойлера - і описана далі в статті.
Принцип дії
Схема пристрою наведена на малюнку. Його основа - вимірювальний трансформатор типу ТТН (трансформатор струм - напруга) ТМ1. Первинна обмотка ТМ1 (W1) - виток або півтора емальованому міді великого перерізу - включена в розрив фазного проводу L. Її індуктивність і активний опір незначні і не мають жодного впливу на електропостачання квартири. Вторинна обмотка W2 - багато витків тонкого дроту. Ті, хто знає електродинаміку, відразу зрозуміють, що при наявності феромагнітного магнітопроводу НАПРУГУ U на вторинній обмотці буде прямо пропорційно ТОКУ I первинної, і по його величині можна судити про величину струму в вимірюваної ланцюга.
Електрична принципова схема пристрою автоматичного відключення електробойлера
Випрямний діод VD1 і накопичувальний конденсатор С1 спільно з ТМ1 складають вимірювальний вузол. Коефіцієнт перетворення обраний 1: 1,5, тобто при струмі в вимірюваної ланцюга 30 А напруга на С1 складе 45 В. Такий, досить високий, коефіцієнт перетворення обраний для усунення гистерезиса пристрою по току. Якщо взяти його, скажімо, 5: 1 (6 У на С1 при 30 А вимірюваних), то при налаштуванні пристрою на 6 А зворотне відновлення вторинної ланцюга відбувається при 5,7 А. 0,3 А різниці при 220 В це 66 Вт, тобто одна-дві лампи освітлення можуть «збити з пантелику» пристрій.
Обмежувальний резистор R1, регулювальний потенціометр R2, стабілітрон VD2, світлодіод LED1, шунт витоку R3 і транзистор VT1 складають вузол управління і індикації спрацьовування. Принцип його роботи очевидний: R2 налаштовують пристрій на потрібний струм. Коли напруга на його движку перевищить напруга пробою стабілітрона плюс 2 В (падіння напруги на світлодіоді), VT1 відкривається, замикаючи на загальний провід ланцюг керуючого електрода тиристора VS1, той закривається і розмикає ланцюг харчування бойлера. LED1 при цьому загоряється за рахунок струму бази VT1, сигналізуючи про спрацювання пристрою.
Діодний міст VD2-VD6, дільник напруги R5 / R4 і тиристор VS1 складають вузол комутації. Він зібраний за звичайною схемою з шунтуванням діагоналі діодного моста. При цьому через ТЕН бойлера і тиристор протікають синусоїдальні однополярні імпульси струму з частотою 100 Гц. Через R5 / R4 на початку кожного імпульсу (коли напруга досягне приблизно 2 В) тиристор відкривається і пропускає струм. При падінні напруги до приблизно 0,5 В тиристор закривається і «чекає» наступного імпульсу.
При спрацьовуванні вузла управління відкривають імпульси через відкритий VT1 «йдуть в землю», після закінчення чергової напівхвилі 220 В 100 Гц тиристор закривається, а Ñ
