Във всяка електрическа верига, където няма стабилизиращи и защитни вериги, може да възникне нежелано увеличаване на тока. Това може да бъде резултат от природни явления (мълния близо до електропровод) или резултат от късо съединение (късо съединение) или пускови токове. За да избегнете всички тези случаи, правилното решение е да инсталирате ограничително устройство в мрежата или локалната верига.
Какво е токов ограничител?
Устройство, чиято верига е изградена по такъв начин, че предотвратява възможността за увеличаване на силата на електричеството над определените или допустими граници на амплитудата, се нарича ограничител на ток. Наличието на мрежова защита с монтиран в нея ограничител на тока дава възможност да се намалят изискванията към последния по отношение на динамична и термична стабилност в случай на късо съединение.
При високоволтови линии с напрежение до 35 kV, ограничаването на късото съединение се постига чрез използване на електрически реактори, в някои случаи предпазители, направени от фино-зърнести пълнители. Също така, веригите, захранвани от високо и ниско напрежение, са защитени от вериги, сглобени на основата:
- тиристорни превключватели;
- реактори от нелинеен и линеен тип, шунтирани с бързодействащи полупроводникови превключватели;
- нелинейни пристрастни реактори.
Принципът на ограничителя
Основният принцип зад веригите за ограничаване на тока е да се гаси излишния ток върху елемент, който може да преобразува енергията си в друга форма, като топлина. Това ясно се вижда в работата на ограничителя на тока, където термистор или тиристор се използва като разсейващ елемент.
Друг метод за защита, който също често се използва, е да се откъсне натоварването от линията, в която е настъпил удар на електричество. Тези типове превключватели могат да бъдат автоматични, с възможност за самонулиране, след като заплахата изчезне, или да изискват смяна на реагиращ защитен елемент, какъвто е случаят с предпазител.
Най-усъвършенстваните са електронните схеми на ограничители, които работят на принципа на затваряне на канала за преминаване на електричеството, когато се увеличава. В този случай се използват специални преминаващи елементи (например транзистори), които се управляват от сензори.
Модерните комбинирани системи комбинират функцията на ограничители на тока за определени претоварвания и защитна опция с изключване на товара при токове на късо съединение. Обикновено такива системи работят в мрежи с високо напрежение.
Вига за ограничаване на тока
В примераС най-простата схема на устройство за ограничаване на тока можете да разберете как работи "електронният предпазител". Схемата е сглобена на два биполярни транзистора и ви позволява да регулирате силата на електричеството в захранвания с ниско напрежение.
Присвояване на компонентите на веригата:
- VT1 - проходен транзистор;
- VT2 - усилвател на сигнал за управление на транзистор;
- Rs – сензор за текущо ниво (резистор с ниско съпротивление);
- R – резистор за ограничаване на тока.
Потокът на ток във веригата с приемлива стойност е придружен от спад на напрежението в Rs, чиято стойност след усилване на VT2 поддържа проходния транзистор в напълно отворено състояние. Веднага след като силата на електричеството надхвърли праговата граница, преходът на транзистора VT1 започва да се крие пропорционално на увеличаването на електричеството. Отличителна черта на този дизайн на устройството са големите загуби (спад на напрежението до 1,6 V) на сензора и преминаващия елемент, което е нежелателно за захранване на устройства с ниско напрежение.
Аналог на схемата, описана по-горе, е по-съвършен, при който намаляването на спада на напрежението в кръстовището се постига чрез замяна на пропускателния елемент от биполярен с полеви транзистор с ниско съпротивление на кръстовището. На терена загубите са само 0,1 V.
Ограничител на пусковия ток
Оборудването от този тип е предназначено да предпазва индуктивни и капацитивни товари (с различен капацитет) от пренапрежения призапочвам. Инсталира се в системи за автоматизация. Най-вече асинхронните двигатели, трансформаторите, LED лампите са подложени на такива токови претоварвания. Последицата от използването на ограничител на тока на натоварване в този случай е увеличаване на експлоатационния живот и надеждността на устройствата, разтоварване на електрически мрежи.
Устройството ROPT-20-1 може да служи като пример за модерен модел на еднофазен ограничител на ток. Той е универсален и съдържа както ограничител на пусковия ток, така и реле за управление на напрежението. Веригата се управлява от микропроцесор, който автоматично потиска стартовия удар и може да изключи товара, ако напрежението в мрежата се повиши над допустимото ниво.
Устройството е включено в прекъсването на захранващите и товарните линии, работи по следния начин:
- При подаване на напрежение микроконтролерът се включва, което проверява за наличието на фазово напрежение и неговата стойност.
- Ако проблеми не бъдат открити през един период, товарът се свързва, което се сигнализира от зеления светодиод "Мрежа".
- Извършва се обратно отброяване от 40 милисекунди и релето шунтира демпферния резистор.
- Когато напрежението се отклони от нормата или не успее, релето прекъсва товара, което се сигнализира от червения светодиод "Авариен".
- Когато мрежовите параметри (ток, напрежение) бъдат възстановени, системата се връща в първоначалното си състояние.
Ограничение на тока на генератора
В автомобилните генератори е важно да се контролира не само количеството на изходното напрежение, но и изходав тока на натоварване. Ако превишаването на първото може да доведе до повреда на осветително оборудване, тънки намотки на устройства, както и до презареждане на батерията, то второто може да повреди намотката на самия генератор.
Изходният ток нараства толкова повече, колкото повече товар е свързан на изхода на генератора (чрез намаляване на общото съпротивление). За да се предотврати това, се използва електромагнитен ограничител на тока. Принципът му на действие се основава на включването на допълнително съпротивление във веригата на възбуждащата намотка на генератора в случай на увеличаване на електричеството.
Ограничение на тока на късо съединение
За защита на електроцентралите и големите фабрики от пренапрежение, понякога се използват ограничители на тока от превключващ тип (експлозивно действие). Те се състоят от:
- изключете устройството;
- предпазител;
- чип блок;
- трансформатор.
Като контролира количеството електричество, логическата верига изпраща сигнал към детонатора (след 80 микросекунди), когато възникне късо съединение. Последният взривява шината вътре в патрона и токът се пренасочва към предпазителя.
Характеристики на различни ограничители на тока
Всеки тип ограничително устройство е предназначено за конкретни задачи и има определени свойства:
- предпазител - бързодействащ, но трябва да бъде сменен;
- реактори - ефективно устояват на токове на късо съединение, но имат значителни загуби и спад на напрежението върху тях;
- електронни вериги и бързодействащи прекъсвачи - имат ниски загуби, но малка защита срещу ударни токове;
- електромагнитни релета - състоят се от движещи се контакти, които се износват с течение на времето.
Ето защо, избирайки коя верига да приложите във вашия дом, трябва да проучите целия набор от фактори, специфични за конкретна електрическа верига.
Заключение
Трябва да се помни, че достъпът до електрически мрежи изисква определени познания по електричество и трудов опит. Ето защо, когато инсталирате такова оборудване, е важно да спазвате мерките за безопасност. Но най-добре е, разбира се, да поверите такава работа на квалифициран специалист.
