Современная электроника №3/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 48 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2025 Дроссели 1–3 позволяют ограничить скорость нарастания ударных токов при коротком замыкании и тем самым снижают вероятность разрушения и оплавления токоведущих жил, а также предотвращают ложные выключения устройства мониторинга изза воздей­ ствия кратковременных импульсных помех и пусковых токов при включе­ нии электроинструмента. Рассмотрим физический механизм работы дросселей на примере. Пусть шлейф электропровод­ ки содержит проводники сечени­ ем 1,5 мм 2 (диаметр 0,7 мм). В этом случае его погонная индуктивность составляет 1,6 мкГн/м. Оценку прове­ дём для длины шлейфа, равной 30 м. Предположим, что при КЗ сопротив­ ление нагрузки снизилось до 0,5 Ом, а напряжение электропитания пода­ ётся на изначально короткозамкну­ тый шлейф. Начальная фаза подачи напряжения равна 0. Численные оценки характеристики переходного процесса для тока были выполнены в среде MicroCap 12. С учётом суммарного L = 48 мкГн за интервал выключения оптореле 5 мс ток в цепи достигнет максималь­ ной амплитудной величины 620 А. При последовательном включении в линию дросселя величиной 5 мГн за это же время ток достигнет величины порядка 270 А. Индуктивность дрос­ селя выбиралась из компромиссных соображений: ограничение нараста­ ния сверхтока при КЗ и минимальное влияние на характеристики нагрузок электрооборудования. Таким образом, при наличии защит­ ного дросселя на электропроводку при КЗ воздействует значительно мень­ ший сверхток, что снижает риски повреждения электропроводки и элек­ трооборудования. Для подавления индуктивных выбросов при выключении оптореле в схеме устройства по входу и выходу предусмотрены быстродействующие (время срабатывания порядка 1 нс) двуполярные защитные диоды D1–D4. Главными отличительными осо­ бенностями представляемого устрой­ ства от аналогичных по назначению являются анализ производной токо­ вой характеристики и применение защитного дросселя. В устройстве так­ же предусмотрена светодиодная инди­ кация состояния шлейфов: индикатор синего цвета – «норма», индикатор красного цвета – «авария». Для минимизации ложной диа­ гностики состояния КЗ при подклю­ чении сильноточных нагрузок, име­ ющих значительные пусковые токи (свыше 30 А), например, мощного электроинструмента, предусмотрен режим блокирования мониторинга КЗ. Этот режим запускается пользо­ вателем с помощью подачи специ­ альной команды. При работе в этом режиме с частотой 1 Гц мигает инди­ катор синего цвета. Элементная база контроллера В изделии применены следующие широкодоступные и недорогие ком­ поненты: ● микроконтроллер STM32F103C8T6; ● быстродействующие оптосимистор­ ные реле переменного тока SSR60DA с временем выключения не более 10 мс; ● бесконтактные датчики тока CSCT.60, имеющие диапазон измере­ ний –60...+60 А и чувствительность 0,033 В/А. Преимуществами данного датчика на основе электромагнит­ ной индукции перед интегральны­ ми токовыми сенсорами на эффек­ те Холла являются: бесконтактность, надёжность, простота монтажа, от­ сутствие электропитания; ● температурные сенсоры MF52A103F3950 10k – 1%. Темпера­ турный диапазон –55...+125°С; ● быстродействующие двуполярные защитные диоды 1.5КЕ440СА. Взаимодействие с пользователем Как было сказано выше, контроллер мониторинга может быть интегриро­ ван в систему Умный дом, Интернет вещей по интерфейсу WiFi. С этой целью в нём предусмотрен модуль Рис. 3. Отображение результата мониторинга электропроводки в рабочем режиме Рис. 4. Отображение результата мониторинга электропроводки при КЗ