Minden olyan elektromos áramkörben, ahol nincsenek stabilizáló és védőáramkörök, nem kívánt áramnövekedés léphet fel. Ez lehet természeti jelenség (villanóvezeték közelében villámlás) vagy rövidzárlat (zárlat) vagy bekapcsolási áram eredménye. Mindezen esetek elkerülése érdekében a helyes megoldás egy korlátozó eszköz telepítése a hálózatba vagy a helyi áramkörbe.
Mi az áramkorlátozó?
Áramkorlátozónak nevezzük azt a készüléket, amelynek áramköre úgy van megépítve, hogy megakadályozza az elektromosság erősségének a megadott vagy megengedett amplitúdóhatárok fölé történő növekedését. A hálózati védelem jelenléte áramkorlátozóval lehetővé teszi, hogy rövidzárlat esetén csökkentsék a dinamikus és hőstabilitási követelményeket.
A 35 kV-ig terjedő feszültségű nagyfeszültségű vezetékekben a rövidzárlat korlátozását elektromos reaktorok, esetenként finomszemcsés töltőanyagokból készült biztosítékok alkalmazásával érik el. Ezenkívül a magas és alacsony feszültséggel táplált áramköröket az alapra szerelt áramkörök védik:
- tirisztoros kapcsolók;
- nemlineáris és lineáris típusú reaktorok, gyors működésű félvezető kapcsolókkal söntölve;
- nemlineáris torzított reaktorok.
A korlátozó elve
Az áramkorlátozó áramkörök mögött meghúzódó alapelv az, hogy a felesleges áramot el kell oltani egy olyan elemen, amely energiáját más formává, például hővé alakíthatja. Ez jól látható az áramkorlátozó működésén, ahol egy termisztort vagy tirisztort használnak disszipáló elemként.
Egy másik védelmi módszer, amelyet szintén gyakran használnak, az, hogy levágják a terhelést arról a vezetékről, amelyben az elektromos túlfeszültség keletkezett. Az ilyen típusú kapcsolók lehetnek automatikusak, és a fenyegetés eltűnése után képesek ön-visszaállításra, vagy szükség van egy reagáló védőelem cseréjére, mint a biztosíték esetében.
A legfejlettebbek a korlátozók elektronikus áramkörei, amelyek azon az elven működnek, hogy az elektromosság áramlásának növekedése esetén lezárják a csatornát. Ebben az esetben speciális áteresztő elemeket (például tranzisztorokat) használnak, amelyeket érzékelők vezérelnek.
A modern kombinált rendszerek egyesítik az áramkorlátozó funkciót bizonyos túlterhelések esetén, valamint egy védelmi opciót a terhelés leállításával rövidzárlati áramok esetén. Az ilyen rendszerek jellemzően nagyfeszültségű hálózatokban működnek.
Áramkorlátozó áramkör
A példánAz áramkorlátozó eszköz legegyszerűbb áramkörével megértheti, hogyan működik az "elektronikus biztosíték". Az áramkör két bipoláris tranzisztorra van felszerelve, és lehetővé teszi az elektromos áram erősségének beállítását kisfeszültségű tápegységekben.
Az áramköri komponensek hozzárendelése:
- VT1 - áteresztő tranzisztor;
- VT2 - áteresztő tranzisztoros vezérlőjel-erősítő;
- Rs – áramszint-érzékelő (alacsony ellenállású ellenállás);
- R – áramkorlátozó ellenállás.
Az áramkörben az elfogadható értékű áram áramlását Rs feszültségesés kíséri, amelynek értéke a VT2-n történő erősítés után az áteresztő tranzisztort teljesen nyitott állapotban tartja. Amint az elektromosság erőssége meghaladja a küszöbértéket, a VT1 tranzisztor átmenete az elektromosság növekedésével arányosan elrejtőzik. Az eszköz ezen kialakításának megkülönböztető jellemzője a nagy veszteségek (1,6 V-ig terjedő feszültségesés) az érzékelőn és az átmenő elemen, ami nem kívánatos kisfeszültségű eszközök táplálásához.
A fent leírt áramkör egy analógja egy tökéletesebb, ahol a feszültségesés csökkentését a csomópontnál úgy érik el, hogy az áteresztő elemet bipolárisról kis átmeneti ellenállású térhatású tranzisztorra cserélik. A pályán a veszteségek csak 0,1 V.
Inrush Current Limiter
Az ilyen típusú berendezéseket úgy tervezték, hogy megvédjék a (különböző kapacitású) induktív és kapacitív terheléseket a túlfeszültségtőlüzembe helyezés. Automatizálási rendszerekbe van beépítve. Leginkább az aszinkron motorok, transzformátorok, LED lámpák vannak kitéve ilyen áramtúlterhelésnek. A terhelési áramkorlátozó használatának következménye ebben az esetben az eszközök élettartamának és megbízhatóságának növekedése, az elektromos hálózatok tehermentesítése.
A ROPT-20-1 készülék példaként szolgálhat az egyfázisú áramkorlátozó modern modelljére. Univerzális, és tartalmaz egy bekapcsolási áramkorlátozót és egy relét a feszültségszabályozáshoz. Az áramkört egy mikroprocesszor vezérli, amely automatikusan csillapítja az indítási túlfeszültséget, és le tudja kapcsolni a terhelést, ha a hálózat feszültsége a megengedett szint fölé emelkedik.
Az eszköz benne van a táp- és terhelési vezetékek megszakításában, a következőképpen működik:
- Feszültség rákapcsolásakor a mikrokontroller bekapcsol, amely ellenőrzi a fázisfeszültség meglétét és annak értékét.
- Ha egy időszak alatt nem észlelnek problémákat, akkor a terhelés csatlakoztatva van, amit a zöld "Network" LED jelez.
- A 40 ezredmásodperces visszaszámlálás megtörténik, és a relé söntöli a csillapító ellenállást.
- Amikor a feszültség eltér a normától, vagy meghibásodik, a relé megszakítja a terhelést, amit a piros "Vészhelyzet" LED jelez.
- Amikor a hálózati paraméterek (áram, feszültség) visszaállnak, a rendszer visszatér eredeti állapotába.
Generátor áramkorlátja
Az autós generátoroknál fontos, hogy ne csak a kimeneti feszültség mértékét, hanem a kimenetet is szabályozzuka terhelési áramba. Ha az első túllépése a világítóberendezések meghibásodásához, az eszközök vékony tekercseléséhez, valamint az akkumulátor újratöltéséhez vezethet, akkor a második károsíthatja magát a generátor tekercsét.
A kimenő áram minél jobban nő, annál nagyobb terhelés kapcsolódik a generátor kimenetére (a teljes ellenállás csökkentésével). Ennek megakadályozására elektromágneses áramkorlátozót használnak. Működési elve azon alapul, hogy az elektromosság növekedése esetén a generátor gerjesztő tekercsének áramkörébe további ellenállást kell beépíteni.
Zárlati áramkorlát
Az erőművek és a nagy gyárak túlfeszültség elleni védelmére néha kapcsoló típusú áramkorlátozókat (robbanásveszélyes) használnak. A következőkből állnak:
- csatlakoztassa le az eszközt;
- biztosíték;
- chip blokk;
- transformer.
Az elektromos áram mennyiségének szabályozásával a logikai áramkör rövidzárlat esetén jelet küld a detonátornak (80 mikroszekundum után). Ez utóbbi felrobbantja a patronban lévő buszt, és az áramot a biztosítékhoz irányítják.
Különböző áramkorlátozók jellemzői
Minden típusú korlátozó eszközt meghatározott feladatokra terveztek, és rendelkeznek bizonyos tulajdonságokkal:
- biztosíték - gyorsan működik, de ki kell cserélni;
- reaktorok – hatékonyan ellenállnak a rövidzárlati áramoknak, de jelentős veszteséggel és feszültségeséssel rendelkeznek;
- elektronikus áramkörök és gyors működésű megszakítók – alacsony veszteséggel, de csekély védelmet nyújtanak a túlfeszültség ellen;
- elektromágneses relék – mozgó érintkezőkből állnak, amelyek idővel elhasználódnak.
Ezért, ha kiválasztja, melyik áramkört alkalmazza otthonában, tanulmányoznia kell az adott elektromos áramkörre jellemző tényezők teljes körét.
Következtetés
Ne feledje, hogy az elektromos hálózatokhoz való hozzáférés bizonyos elektromos ismereteket és munkatapasztalatot igényel. Ezért az ilyen berendezések telepítésekor fontos betartani a biztonsági óvintézkedéseket. De a legjobb természetesen az ilyen munkát képzett szakemberre bízni.
