Сигнализатор перекоса фаз

"Перекос" фаз, т. е. неравенство фазных напряжений или отклонение фазового сдвига между ними от номинальных 120° - неисправность трехфазной электросети, способная привести не только к снижению мощности подключенного к ней электродвигателя, но и к его опасному перегреву. Вовремя обнаружить такую неисправность поможет прибор, описанный в статье.
Большинство описанных в литературе устройств защиты нагрузки от "перекоса" фаз содержат три (по числу фаз) довольно сложных канала контроля за напряжением и логический узел, вырабатывающий сигнал тревоги. Между тем существует очень простой способ не только обнаружить "перекос", но и измерить его величину. Достаточно по схеме, показанной на рис, 1, соединить три резистора и вольтметр переменного тока.

При равенстве сопротивлений резисторов R1-R3 вольтметр PV1, подключенный между точкой их соединения D и нейтралью трехфазной сети, покажет напряжение UD = тиф/3, где иф - номинальное фазное напряжение; т - относительное отклонение напряжения одной из фаз от номинального значения (предполагается, что два остальных в точности равны номинальному). Справедливость формулы сохранится и в том случае, если m - выраженное в радианах отклонение разности фаз от 120°, правда, лишь при его значении, не превышающем по абсолютной величине 20...300.
При замене вольтметра PV1 (миллиамперметром переменного тока показания последнего будут равны
ID = mUф/R,
где R=R1=R2=R3.
Интересно, что обе формулы остаются правильными, если заменить резисторы конденсаторами одинаковой емкости или катушками одинаковой индуктивности. Нужно лишь при вычислении тока вместо активного сопротивления R подставлять реактивное емкостное Хс = 1 /2ℼfC или индуктивное XL = 2ℼfL, где f - частота переменного тока.
Схема сигнализатора перекоса фаз, построенного по описанному принципу, изображена на рис. 2.

Здесь каждый из показанных на рис. 1 резисторов составлен из двух: основного (R1-R3) и дополнительного (R4-R6). Для правильной работы необходимо выполнить равенство R1+R4=R2+R5=R3+R6, поэтому резисторы (особенно R1-R3) должны быть с минимальным (не более ±1%) допускаемым отклонением сопротивления от номинального значения или подобраны с такой точностью. Параллельно дополнительным резисторам подключены контакты кнопок SB1-SB3. Нажатие любой из них имитирует "перекос" фазы величиной m = R4/(R1+R4), m = R5/(R2+R5) или m = R6/(R3+R6). Этим пользуются, чтобы проверить исправность прибора или установить с помощью подстроечного резистора R7 порог его срабатывания.
Выпрямитель VD1VD2C2 превращает переменное напряжение "перекоса" в постоянное. Стабилитрон VD1 ограничивает выпрямленное напряжение при большом "перекосе". Напряжение с выхода выпрямителя поступает на собственно сигнализатор - два мультивибратора на элементах микросхемы DD1 Если оно превысило некоторый минимум, первый мультивибратор (DD1.1, DD1.2) начинает генерировать импульсы с частотой повторения приблизительно 1 Гц, управляющие работой второго (DD1.3, DD1.4), генерирующего пачки импульсов с частотой следования 2...3 кГц. Из пьезоизлучателя НА1 звучит прерывистый сигнал. Частота последнего зависит от номиналов элементов СЗ, R9, а частота повторения пачек - от С1 и R8.
Светодиодная матрица HG1 - индикатор наличия напряжения в сети. Дело в том, что при его полном отсутствии прибор не подает никакого звукового сигнала, и о такой ситуации можно судить лишь по погасшим светодиодам. Они же позволяют быстро найти неисправную фазу, например, в случае обрыва фазного провода. На рис. 3 показано, какие светодиоды матрицы (подключенные в соответствии с рис. 2) соответствуют фазам А, В и С. Матрица изображена со стороны светодиодов (ее выводы 1-12 находятся с обратной стороны).

Сигнализатор собирают на печатной плате (рис. 4). Кнопочные выключатели SB1-SB3 - П2К без фиксации в нажатом положении, резисторы - МЛТ, конденсаторы - К10-17-16 (С1, СЗ) и К50-35 (С2).
Звукоизлучатепь НА1 - любой пьезоэлектрический, например, ЗП-5. Поскольку резонансная частота таких излучателей может быть различной, рекомендуется изменением емкости конденсатора СЗ подобрать частоту генерируемого сигнала по максимальной громкости.

Резисторы R1-R3 устанавливают на монтажных планках в непосредственной близости от контролируемого электроприбора и соединяют с платой сигнализатора четырехпроводным кабелем.
Вместо К561ЛА7 можно использовать микросхему К561ЛЕ5. Светодиодная матрица DLC/6SGD заменима модификацией DLA/6SGD и матрицами этих же серий другого цвета свечения. Подойдут и отечественные КИПМ20Г-6Л-12-1 или КИПМ20Е-6К1-12 (соответственно зеленого и красного цвета свечения). В крайнем случае можно применить три пары соединенных встречно-параллельно одиночных светодиодов.