Extension cable with a voltmeter and protection

Имеющиеся в продаже удлинители-разветви­тели сети 220 / 50 Гц обычно либо не имеют ка­ких-либо защитных узлов, либо содержат такие уз­лы, выполненные по весьма примитивным схемам из низкокачественных комплектующих и, как след­ствие, не способные реально защитить от ано­мальных напряжений подключенную к ним нагруз­ку. Чтобы не доверять свою судьбу и судьбу вашей техники современным скаредным производите­лям электроарматуры, надёжный удлинитель для сети 220 В можно изготовить самостоятельно.

Принципиальная схема одного из возможных вариантов самодельного удлинителя сети 220 В / 50 Гц представлена на Figure. Удлинитель рассчи­тан на подключение нагрузок общей мощностью до 1000 Вт. Устройство имеет выключатель питания, LC помехоподавляющий фильтр и вольтметр с рас­тянутой шкалой. Плавкий предохранитель защища­ет сеть и подключенные к удлинителю устройства от перегрузки. Напряжение сети поступает на на­грузку через плавкий предохранитель FU1, замкну­тые контакты выключателя SA1 и помехоподавляю­щий дроссель L1. Конденсаторы СЗ, С4, С5 и дроссель снижают уровень помех, как поступающих в подключенные потребители тока из сети 220 В, так и поступающие в сеть, которые активно созда­ют некоторые устройства, например, пылесосы, электрокофемолки, энергосберегающие лампы. Варисторы RU1, RU2 гасят высоковольтные вспле­ски напряжения сети, например, во время грозы или создаваемые мощными индуктивными на­грузками, например, сварочным трансформато­ром, компрессором холодильника. При появлении в сети аномально высокого напряжения, например, 380 В из-за обрыва «нулевого» провода, суммар­ный ток через варисторы возрастает примерно до 30…40 А, что приводит к перегоранию плавкого предохранителя FU1. После такой перегрузки ва­ристоры могут оказаться повреждёнными, поэто­му при изготовлении устройства следует предус­мотреть их быструю замену.

На элементах R1, R2, R4, R5, С2, VD1-VD4, VT1, РА1 построен вольтметр напряжения переменно­го тока с растянутой шкалой. Резистор R4 ограничивает ток. Мощность этого резистора выбрана, исходя из возможности работы удлинителя при на­пряжении сети 400 В. Диоды VD1 – VD4 выпрямля­ют напряжение переменного тока, пульсации кото­рого сглаживает оксидный конденсатор С2. Работу вольтметра в режиме растянутой шкалы обеспечи­вает биполярный транзистор VT1. Пока напряжение на обкладках конденсатора С2 меньше напря­жения обратимого лавинного пробоя эмиттерного перехода этого транзистора, ток через него ни­чтожно мал, стрелка микроамперметра лежит в на­чале шкалы. При росте напряжения сети растёт и напряжение на С2, когда напряжение на нём ста­нет превышать напряжение обратимого лавинно­го пробоя VT1, работающего в качестве микромощного стабилитрона, через эмиттерный переход VT1 потечёт ток, достаточный для отклонения стрелки РА1. Чем больше напряжение сети, тем сильнее будет отклоняться стрелка. Чувствитель­ность вольтметра зависит от сопротивления рези­стора R1. Подстроечным резистором R5 регулиру­ют «растянутость» шкалы. Если подвижный контакт подстроечного резистора находится в правом по схеме положении, то на шкале микроамперметра можно уместить больший диапазон напряжений. Резистор R2 примерно на 20 В сжимает шкалу при­бора. При использовании на месте VT1 отечествен­ного транзистора, например, КТ315 этот резистор можно не устанавливать. При точном повторении узла вольтметра с использованием указанных на схеме компонентов, стрелка микроамперметра перемещается от начала шкалы в её конец при из­менении напряжения сети от 170 до 270 В.

На сверхъярких светодиодах HL1, HL2 конден­саторе С1 и токоограничительном резисторе R3 собран узел подсветки шкалы микроамперметра. Светодиоды включены встречно-параллельно, поэтому выпрямитель для работы этого узла не требуется.

The design and details

Схема устройства достаточно проста, но его из­готовление требует определённых навыков изго­товления относительно высоковольтных сильноточных узлов. Узел вольтметра изготовлен на небольшой плате. Всё устройство смонти­ровано в корпусе цифрового мультиметра М830, у которого заменена верхняя крышка на крышку из полистирола без отверстий. Для фикса­ции элементов к корпусу используется небольшое количество термоклея и полимерного клея «Квинтол». Окончательное закрепление элементов осу­ществляют с помощью разведённого в ацетоне до состояния густой сметаны полистирола. При этом надо следить, чтобы между клеем и корпусом уд­линителя не оставалось воздушных пустот. Эле­менты соединяют между собой в соответствии с принципиальной схемой многожильным монтаж­ным проводом в ПВХ изоляции.

Постоянные резисторы можно применить ти­пов МЛТ, С1-4, С2-23, РПМ и другие аналогичные. Подстроенный резистор R5 — импортный малога­баритный. Варисторы FNR-20K431 можно заменить MYG20-431, TNR20G431K. Чтобы исключить неприятные последствия от возгорания варисторов в тесном корпусе, их помещают в чехол из плотной асбестовой бумаги, плотной стеклоткани без эпоксидной пропитки или плотной латунной фольги. Фольгу изолируют от корпуса варисторов одним слоем скотча.

Конденсаторы СЗ, С4 — керамические высоко­вольтные К15-5. Конденсатор С1 — К73-17 или другой аналогичный на рабочее напряжение по­стоянного тока не ниже 630 В. Конденсатор С5 — импортный плёночный на рабочее напряжение пе­ременного тока 275 В или выше. Оксидный кон­денсатор С2 типа К50-68 или аналог.

Диоды 1N4148 можно заменить любыми из се­рий КД521, КД102, КД209, КД243, 1N914. Вместо светодиодов RL30WH744D белого цвета свечения подойдут любые сверхъяркие подходящих габари­тов, формы и цвета, например, синие RL30-CB744D, красные RL30-PR244S, зелёные RL30-GH744D, фиолетовые RL30-UV744D и другие непрерывного свечения. При монтаже сверхъярких светодиодов следует предпринимать меры по предотвращению их перегрева и пробоя статиче­ским электричеством.

Маломощный кремниевый транзистор 2SC1685 можно заменить любым из серий SS9014, КТ312, КТ315, КТ3102, КТ645. Следует обращать внима­ние на различия в их цоколёвке и типе корпуса. Микроамперметр подойдёт любой с током полно­го отклонения 30…300 мкА, например, типов М68501, М4587, М4476 от индикатора уровня за­писи/воспроизведения аудиомагнитофона.

Дроссель L1 содержит 35 витков литцендрата ПЭВТ-2 10×0,23 мм, намотанных на каркасе, наде­том на П-образный сердечник из низкочастотно­го феррита. П-образный сердечник изготовлен из Ш-образного от катушки коррекции растра цветного телевизора серии УЛПЦТИ. Между слоями обмотки дросселя прокладывают слой тонкой двусторонней липкой ленты. Половин­ки ферритового сердечника склеивают клеем БФ с зазором около 0,1 мм. Дополнительно сердечник стягивают ПВХ изоляционной лен­той или термоусадочной трубкой.

В качестве выключателя может быть тумблер или кнопка с бездребезговым замыканием/раз­мыканием контактов, например, KDC-A04-7. Кон­такты выключателя должны быть рассчитаны на рабочий ток не менее 5 А. Держатель для плав­кого предохранителя типа ДВП-4, ДВП-7 или аналогичный в зависимости от типоразмера плавкого предохранителя. Розетка для подключе­ния нагрузок – сдвоенная универсальная, пред­почтительнее применить розетку с керамичес­ким основанием. Розетки, в которых основание термопластичное (полистирол, полиэтилен и т.п.) применять недопустимо. Для подключения удлинителя к сетевой розетке используется дву­жильный шнур с двойной изоляцией с сечением проводников по меди не менее 0,75 мм². Макси­мальная мощность подключаемых нагрузок огра­ничена особенностями конструкции дросселя L1, особенностями корпуса устройства из термо­плавкой пластмассы, применёнными предохрани­телем, выключателем и розеткой.

Literature

1. Бутов А.Л. Самодельный удлинитель сети 220 В // Электрик. – 2009. – №10. – С.40-42.

Author: Andrey Butov, S. Kurba, Yaroslavl region.