Устройство для снижение пиковой нагрузки на сеть

Очень многие электроприборы в момент включения потребляют повышенный ток. Этот может быть ток зарядки конденсаторов импульсных источников питания современной аппаратуры. Но даже обычная лампа накаливания в момент включения потребляет повышенный ток, потому что холодная нить накала имеет значительно более низкое сопротивление, чем горячая. В общем, бытовом случае это не существенно, но если происходит одновременное включение множества нагрузок со значительным «пусковым током», например, на каком-то предприятии или учебном заведении, это может привести к перегрузке сети и даже срабатыванию предохранительных термовыключателей. Чтобы перегрузки не происходило нагрузки нужно включать последовательно одну за другой или небольшими группами, с достаточным для выхода на рабочий режим временным интервалом.


На рисунке ниже показана схема относительно несложного автомата, который может включать последовательно до 10-ти нагрузок (или групп нагрузок, например, до 10 учебных классов, оборудованных персональными компьютерами или телевизорами, другими приборами со значительными пусковыми токами). Схема использует принцип работы десятичного счетчика, управляющего триггерными схемами, способными сохранять свое состояние. В качестве триггерных схем и выходных узлов используются электромагнитные реле с двумя замыкающими группами контактов. При этом одна группа служит для самоблокировки реле, а вторая для включения нагрузки. Включение и выключение производится одним выключателем, подключающим схему к сети. Включение происходит последовательно, а выключение всех нагрузок одновременно.


Для включения нужно включить выключатель S1. Напряжение от электросети, при этом, поступает на трансформатор Т1 и почти одновременно, на первую нагрузку. Происходит это, потому что при подаче питания счетчик D2 устанавливается в нулевое положение цепочкой С2-R2, которая подает импульс на вход R счетчика. При этом на нулевом выходе счетчика устанавливается логическая единица (вывод 3), которая поступает на базу VT2 и открывает его. Через транзистор поступает ток на обмотку реле К1. Реле замыкает свои контакты и одновременно одной парой подключает нагрузку Н1 к сети, а второй парой замыкает участок коллектор-эмиттер транзистора VT2. Теперь даже если опустить напряжение на базе VT2 до нуля реле не выключится, потому что его обмотка будет питаться через его же собственные замкнутые контакты. После зарядки конденсатора С2 счетчик D2 начинает считать импульсы, которые вырабатывает мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2. Частота импульсов установлена цепью R1-C1 и при указанных на схеме параметрах составляет около 0,05 Гц, что соответствует 20 секундам. Поэтому состояние счетчика будет меняться через каждые 20 секунд. В реальной конструкции это время может существенно отличаться и быть нестабильным, так как параметры RC-цепи имеют разброс и могут изменяться под действием температуры. Далее, единица последовательно будет через каждые 20 секунд появляться на выходах счетчика и через 3 минуты процесс последовательного включения нагрузок завершится.

Каких-то мер, останавливающих счетчик после включения всех нагрузок нет. Так как в нем нет смысла. Пусть счетчик продолжает работать по-кольцу. Выключаются все нагрузки одновременно, - когда выключается питание схемы выключателем S1. Источник питания на силовом трансформаторе Т1 с переменным напряжением на вторичной обмотке 8,5V. На С5 после выпрямления получается около 11V. Здесь используются реле типа HJQ-13F с обмоткой на 12V и двумя группами контактов. Эти реле, да как и практически все рассчитанные на 12V, уверенно срабатывают уже при напряжении 8V на обмотке. Поэтому при 11V и даже при 9,5V, до которых «проседает» напряжение на выходе выпрямителя, когда все реле включены, схема работает надежно. Однако желательно использовать трансформатор со вторичной обмоткой на напряжение немного выше, так чтобы на выходе выпрямителя под полной нагрузкой было не ниже 11V. В то же время, и выше 15V на холостом ходу не надо, - все же обмотки реле на 12V рассчитаны.

Микросхемы питаются стабилизированным напряжением 6,5V от параметрического стабилизатора на транзисторе VT1 и стабилитроне VD2. В этом месте схемы можно бы использовать интегральный стабилизатор типа 78L06 или 78L08, но у автора данной микросхемы не оказалось, поэтому стабилизатор сделан на транзисторе. Вообще, такую схему стабилизатора можно применять и при ремонте аппаратуры, когда нет интегрального стабилизатора на нужное напряжение для замены. Трансформатор питания - готовый от универсального сетевого адаптера с выходными напряжениями 3V, 4,5V, 9V, 12V (на самом деле 11V). Используется вся вторичная обмотка (отводы не используются, потому и на схеме не показаны). Реле можно заменить любыми другими с обмотками на 12V и контактами на необходимую мощность нагрузки. С этими реле мощность каждой нагрузки может быть до 3000W. Если нагрузки не мощнее 200W можно использовать реле типа КУЦ от старых телевизоров (у них как раз две замыкающие контактные группы). Микросхему D1 можно заменить любой КМОП микросхемой, у которой есть не менее двух инверторов. Скорость включения можно изменить как в сторону увеличения, так и уменьшения подобрав параметры С1 и R1.