U svakom električnom kolu kojem nedostaju stabilizirajuća i zaštitna kola, može doći do neželjenog povećanja struje. To može biti posljedica prirodnih pojava (udar groma u blizini dalekovoda) ili rezultat kratkog spoja (SC) ili udarnih struja. Da biste izbjegli sve ove slučajeve, ispravno rješenje bi bilo instaliranje ograničavajućeg uređaja u mrežu ili lokalno kolo.

Šta je strujni limiter?

Uređaj čije je strujno kolo konstruisano tako da sprečava mogućnost povećanja snage električne energije iznad određenih ili dozvoljenih granica amplitude naziva se strujni limiter. Prisutnost graničnika struje ugrađenog u njega omogućava smanjenje zahtjeva za potonjim u pogledu dinamičke i toplinske stabilnosti u slučaju kratkog spoja.

U visokonaponskim vodovima napona do 35 kV, ograničenje kratkog spoja postiže se korištenjem električnih prigušnica, au nekim slučajevima i osigurača napravljenih na bazi finozrnatih punila. Također, kola napajana visokim i niskim naponom zaštićena su strujnim krugovima sastavljenim na osnovu:

• Tiristorski prekidači;
• reaktori nelinearnog i linearnog tipa, sa ranžiranjem poluvodičkim prekidačima za rad;
• nelinearni reaktori sa magnetizacijom.

Princip rada limitera

Osnovni princip koji je svojstven strujnim strujnim krugovima je gašenje viška struje na elementu koji može pretvoriti svoju energiju u drugi oblik, na primjer, toplinski. To se jasno vidi u radu graničnika struje, gdje se kao disipirajući element koristi termistor ili tiristor.

Drugi način zaštite, koji se također često koristi, je odsjecanje opterećenja s linije u kojoj je došlo do strujnog udara. Ovi tipovi prekidača mogu biti automatski, sa mogućnošću da se sami resetuju nakon što prijetnja nestane, ili zahtijevaju zamjenu zaštitnog elementa koji reagira, kao što je slučaj sa osiguračem.

Najsavršeniji se smatraju elektronska kola limiteri koji rade na principu zatvaranja kanala za prolaz struje kada se ona povećava. U ovom slučaju koriste se posebni elementi za prolaz (na primjer, tranzistori), koji se kontroliraju senzorima.

Moderni kombinovani sistemi kombinuju funkciju ograničavača struje za određena preopterećenja i zaštitnu opciju sa isključenjem opterećenja tokom struja kratkog spoja. Obično takvi sistemi rade u visokonaponskim mrežama.

Krug ograničavača struje

Koristeći primjer najjednostavnija šema uređaja za ograničavanje struje, možete razumjeti kako funkcionira "elektronski osigurač". Krug je sastavljen na dva bipolarna tranzistora i omogućava vam regulaciju snage električne energije u niskonaponskim izvorima napajanja.

Namjena komponenti kola:

• VT1 - prolazni tranzistor;
• VT2 - pojačalo upravljačkog signala prolaznog tranzistora;
• Rs - senzor nivoa struje (otpornik niskog otpora);
• R - otpornik za ograničavanje struje.

Protok dozvoljene struje u krugu je praćen padom napona na Rs, čija vrijednost, nakon pojačanja na VT2, održava prolazni tranzistor u potpuno otvorenom stanju. Čim snaga električne energije pređe granicu praga, prijelaz tranzistora VT1 počinje se zatvarati proporcionalno povećanju električne energije. Prepoznatljiva karakteristika Ovakav dizajn uređaja rezultira velikim gubicima (pad napona do 1,6 V) na senzoru i prolaznom elementu, što je nepoželjno za napajanje niskonaponskih uređaja.

Analog kruga opisanog iznad je napredniji, gdje se smanjenje pada napona na spoju postiže zamjenom prolaznog elementa s bipolarnog na tranzistor sa efektom polja sa niskim prelaznim otporom. Na terenu su gubici samo 0,1 V.

Graničnik struje udarca

Ova vrsta opreme je dizajnirana da zaštiti induktivna i kapacitivna opterećenja (različite snage) od prenapona tokom pokretanja. Ugrađuje se u sisteme automatizacije. Asinhroni motori, transformatori i LED lampe su najosjetljiviji takvim strujnim preopterećenjima. Posljedica korištenja ograničavača struje opterećenja u ovom slučaju je povećanje vijeka trajanja i pouzdanosti uređaja i rasterećenje električnih mreža.

Primjer modernog modela jednofaznog ograničavača struje je uređaj ROPT-20-1. Univerzalni je i sadrži i graničnik udarne struje i relej za kontrolu napona. Krugom upravlja mikroprocesor, koji automatski prigušuje početni udar i može isključiti opterećenje ako se napon u mreži poveća iznad dozvoljenog nivoa.

Uređaj je priključen na strujnu liniju i opterećenje, radi na sljedeći način:

1. Kada se dovede napon, uključuje se mikrokontroler koji provjerava prisutnost faznog napona i njegovu vrijednost.
2. Ako se problemi ne otkriju tokom jednog perioda, priključuje se opterećenje, što je signalizirano zelenom LED diodom „Mreža“.
3. Dolazi do odbrojavanja od 40 milisekundi, a relej zaobilazi otpornik za gašenje.
4. Ako napon odstupi od norme ili padne, relej isključuje opterećenje, što je prikazano crvenom LED diodom "Alarm".
5. Kada se mrežni parametri (struja, napon) vrate, sistem se vraća u prvobitno stanje.

Ograničenje struje generatora

U automobilskim generatorima važno je kontrolirati ne samo količinu izlaznog napona, već i struju koja se dovodi do opterećenja. Ako prekoračenje prvog može dovesti do kvara oprema za osvetljenje, tanki namoti uređaja, kao i punjenje baterije, onda je drugo oštećenje namotaja samog generatora.

Isporučena struja raste što je više opterećenja priključeno na izlaz generatora (zbog smanjenja ukupnog otpora). Da bi se to spriječilo, koristi se elektromagnetni tip ograničavača struje. Njegov princip rada temelji se na uključivanju dodatnog otpora u krug uzbudljivog namota generatora u slučaju povećanja električne energije.

Ograničenje struje kratkog spoja

Za zaštitu elektrana i velikih tvornica od udarnih struja, ponekad se koriste prekidači (eksplozivni) ograničavači struje. Oni se sastoje od:

• uređaj za isključivanje;
• osigurač;
• čip blok;
• transformator.

Praćenjem količine električne energije, logičko kolo šalje signal detonatoru (nakon 80 mikrosekundi) kada dođe do kratkog spoja. Potonji eksplodira sabirnicu unutar uloška, ​​a struja se preusmjerava na osigurač.

Karakteristike različitih strujnih limitera

Svaka vrsta uređaja, uz ograničenje, razvijena je za određene zadatke i ima određena svojstva:

• osigurač - ima brzo djelovanje, ali zahtijeva zamjenu;
• reaktori - efikasno se odupiru strujama kratkog spoja, ali imaju značajne gubitke i pad napona na njima;
• elektronička kola i brzi prekidači - imaju male gubitke, ali slabo štite od strujnih udara;
• elektromagnetski releji - sastoje se od pokretnih kontakata koji se vremenom troše.

Stoga, kada birate koji krug ćete koristiti za sebe, potrebno je proučiti cijeli niz faktora karakterističnih za određeni električni krug.

Zaključak

Mora se imati na umu da pristup električnim mrežama zahtijeva određeno električno znanje i radno iskustvo. Stoga je prilikom instaliranja takve opreme važno poštovati sigurnosne mjere. Ali najbolje je, naravno, takav posao povjeriti kvalificiranom stručnjaku.

Riječ od 13 slova, prvo slovo je “S”, drugo slovo je “O”, treće slovo je “P”, četvrto slovo je “R”, peto slovo je “O”, šesto slovo je “T”, sedmo slovo je “I”, osmo slovo je “B”, deveto slovo je “L”, deseto slovo je “E”, 10. slovo je “N”, 11. slovo je “I “, 12. slovo je “E”, riječ koja počinje sa “C”, posljednje “E”. Ako ne znate riječ iz križaljke ili skenera, onda će vam naša stranica pomoći da pronađete najteže i nepoznate riječi.

Pogodi zagonetku:

Mala, poštena, bolno grizem. Prikaži odgovor>>

Mala glava sjedi na tvom prstu, Gleda na sve strane stotinama očiju. Prikaži odgovor>>

Mala peć sa crvenim ugljem. Prikaži odgovor>>

Ostala značenja ove riječi:

Jeste li znali?

Lični tjelesni prostor podijeljen je u nekoliko zona: - intimna zona (u dužini ruke - oko 50 cm) - kontakti sa veoma bliskim osobama. Kada stranac uđe u njega, može se javiti osjećaj tjeskobe i nelagode - Lična zona (unutar 50 cm - 1,5 metara, ovalnog oblika - izdužena sprijeda i pozadi) - udaljenost tijekom ličnog povjerljivog razgovora - Socijalna zona 1,5 do 4 metra) - kontakti sa strancima i strancima - javna zona (do 7 metara) - osoba može lično da poveže sa sobom ono što se dešava (na primjer, predavanje u publici). , jer . može zavisiti od određene osobe i specifičnosti njenog okolnog kulturnog okruženja.

V. I. Ivolgin, Tambov

Bilo koji elektronski uređaj ima izvor energije, zahvaljujući čijoj energiji obavlja svoje funkcije. I nije iznenađujuće što je značajan prostor u štampi posvećen njihovim opisima, dizajnerskim preporukama, razmatranju rada pojedinih komponenti i prijedlozima za njihovo poboljšanje.

Treba napomenuti da moderna napajanja, u pravilu, imaju prilično nisku izlaznu impedanciju. I iz tog razloga, u hitnim situacijama, čak i pri niskim naponima na njihovom izlazu, ne mogu se isključiti značajna strujna preopterećenja, što dovodi do oštećenja izvora ili samog uređaja. U tom smislu, izvori napajanja su obično opremljeni zaštitnim sistemima. Oni su prilično raznoliki i imaju veću ili manju autonomiju u odnosu na dizajn samog izvora.

U ponudi je jedna od opcija za takav uređaj, koji se može koristiti kao samostalna jedinica. Njegov princip rada temelji se na ograničavanju potrošnje struje, čiji je senzor otpornik niskog otpora spojen serijski na jednu od žica između izvora napajanja i opterećenja. Napon iz senzora, proporcionalan potrošenoj struji, nakon pojačanja, koristi se za kontrolu prolaznog tranzistora. Promjenom njegovog načina rada u pravo vrijeme, osigurana je direktna zaštita od preopterećenja.

U ovom članku je kao prototip data dobro poznata struktura zasnovana na dva bipolarna tranzistora (slika 1). Glavni nedostatak uređaja je značajan pad napona na njemu, koji dostiže svoju maksimalnu vrijednost pri maksimalnoj radnoj struji. Prema autoru, to je oko 1,6 V, a oko 1 V pada na prolaznom tranzistoru VT1, a preostalih 0,6 V na strujnom senzoru Rs na 0,235 V pri ograničenju struje od 1,3 A. Ova vrijednost je prilično mala, iako se postiže korištenjem više složeno kolo, koji sadrži oko 20 elemenata.

S druge strane, ovaj dizajn, u odnosu na onaj koji je predložio autor, atraktivan je zbog svoje jednostavnosti. I u vezi s tim, postavlja se pitanje: da li je moguće, ostajući unutar tako jednostavne strukture, postići smanjenje pada napona na takvom osiguraču, a da to ne bude značajno komplicirano? I kako?

Kao što slijedi iz datih numeričkih podataka za prototip, najveći pad napona se javlja na prolaznom bipolarnom tranzistoru VT1. Analiza pokazuje da je sa takvim uključenim prekidačem nemoguće postići njegovo zasićenje, a time i niske vrijednosti pada napona, bez dodatnog izvora napajanja. Ali uvođenje samo u tu svrhu bilo bi skupo. I iako bi vjerovatno bilo moguće predložiti neke druge načine za smanjenje ovih gubitaka na VT1, bilo bi racionalnije odmah zamijeniti bipolarni tranzistor na polje sa niskom vrijednošću otpora kanala. Ovo će smanjiti i pad napona na kontrolnom tranzistoru i vlastitu potrošnju limitera smanjenjem upravljačkih struja. Osim toga, preporučljivo je promijeniti veze između tranzistora kako bi se limiter pretvorio u sistem od dva pojačala, umjesto samo jednog u originalnoj strukturi. U konačnici, dijagram strujnog kruga graničnika koji se proučava će izgledati ovako (slika 2), koji se također može smatrati pojednostavljenom verzijom uređaja prikazanog na.

Testiranje funkcionalnosti predloženog limitera, kao i izvođenje mjerenja, obavljeni su na prototipu, u kojem je korišten tranzistor s efektom polja instaliran na radijator kao VT1, VT2 - tranzistor sa β ≈ 300, RS - a 1.2 Ohm otpornik, R1 - 4,2 kOhm, a opterećenje je bilo postavljeni varijabilni žičani otpornici potrebna snaga. Napon na ulazu limitera bio je 12 V. Rezultati mjerenja su prikazani na slici 3.

Testiranje limitera kratkim spojem pokazalo je da se prilikom ove manipulacije struja kroz prolazni tranzistor postavlja na 0,5 A pri naponu na strujnom senzoru od 0,60 V. I, stoga, takav ograničavač struje je prilično funkcionalan. Može se primijetiti i njegov prilično visok izlazni otpor u režimu ograničavanja struje - kada se napon na njegovom izlazu promijeni u rasponu od 0...11,3 V, struja kroz opterećenje praktično ostaje jednaka 0,5 A. Osim toga, zbog poznata zavisnost parametara tranzistora o temperaturi, provjerena je ovisnost graničnih vrijednosti struje grijanja VT2. Kako se ispostavilo, njegova vrijednost je bila samo oko -0,2% relativne greške po stepenu.

Iz analize grafikona proizilazi da je pad napona na prolaznom tranzistoru ovog dizajna već prilično mali, pa čak ni na rubu strujnog opsega ne prelazi 0,1 V. Također se može primijetiti da na grafu napona pad preko VT1, dva intervala se mogu vizualno razlikovati. U prvom od njih, pri strujama od 0 do 0,45 A, povećanje pada napona je njegova linearna funkcija, što ukazuje na zasićenje tranzistora u ovom dijelu opsega. Zaista, otpor kanala tranzistora izračunat iz ovih podataka je približno 0,125 Ohma, što se praktički poklapa s podacima iz pasoša korištenog tranzistora VT1. Pri većim strujama, u rasponu od 0,45 - 0,5 A, dolazi najprije do sporog, a zatim do oštrog nelinearnog povećanja ove vrijednosti, povezanog sa aktiviranjem mehanizma za ograničavanje struje.

Dakle, iz gornjih podataka proizilazi da je ukupni pad napona na limiteru primjetno smanjen, a već je određen uglavnom ne padom napona na VT1, već naponom senzora R S. Kako možete smanjiti posljednju vrijednost?

Odgovor se nameće sam od sebe - potrebno je smanjiti vrijednost RS, kao što je to učinjeno u, i koristiti dodatno pojačalo za kompenzaciju smanjenja nivoa signala senzora. Ali, s druge strane, u krugu o kojem smo gore govorili (slika 2) takvo pojačalo, napravljeno na tranzistoru VT2, već postoji. Međutim, njegovi parametri ne dozvoljavaju da se pad napona RS smanji na niže vrijednosti, iako ima prilično veliko pojačanje. U vezi s ovim problemom, razmotrimo detaljnije karakteristike rada VT2 kao predpojačala signala iz trenutnog senzora.

Kako slijedi iz shematski dijagram(Slika 2), ograničenje struje kroz VT1 nastaje zbog promjene napona na njegovoj kapiji koja se javlja kada struja kolektora tranzistor VT2. Njegov način rada kontrolira napon sa otpornika strujnog senzora R S. A, kao što slijedi iz najnovijih mjernih podataka (slika 3), uređaj dostiže puno ograničenje struje samo pri naponima od oko 0,6 V na bazi u odnosu na emiter. Ova okolnost određuje vrijednost otpora otpornika R S.

Ali karakteristično je da se dio napona na senzoru u rasponu od 0 do 0,55 V može smatrati "dodatnim", jer ga u ovom intervalu VT2 praktički ne "osjeća", a samo će interval 0,55 - 0,6 V biti zaista "radi" za to Ako se donja granica osjetljivosti pojačala, vizualno 0,55 V, postavi na nulu, bit će moguće riješiti problem smanjenja vrijednosti R S.

Tehnički, ovaj rezultat se može postići, na primjer, uvođenjem posebnog pomoćnog izvora od 0,55 V u krug između baze VT2 i desnog terminala RS, ali je pogodnije formirati ga pomoću razdjelnika od dva otpornika spojena između zajedničkog žica i emiter tranzistora VT1 (otpornici R2, R3, slika 4). A njegovi parametri bi trebali osigurati pad napona na R2 jednak 0,55 V. Da bi ova vrijednost bila manje zavisna od ulazne struje tranzistora, preporučljivo je zadržati struju ovog razdjelnika unutar 0,5 - 1 mA. Pod ovim uslovima, neznatan napon na RS će dovesti tranzistor VT2 u režim aktivnog ograničenja startovanja, a potpuno ograničenje struje će se desiti kada pad napona na RS bude samo nešto veći od 0,05 V. Jasno je da promenom ovih otpornika biće moguće promijeniti prag ograničenja struje. A to će biti zgodnije od odabira vrijednosti RS.

Nova verzija dijagrama graničnika, već uzimajući u obzir gornja razmatranja, prikazana je na slici 4. Njegov testni raspored je napravljen uz zadržavanje detalja uređaja prethodne verzije s promjenom otpora R S za 0,2 Ohma, i Instalirani dodatni otpornici R2 i R3 imaju vrijednosti od 680 Ohm, odnosno 15 kOhm. Uslovi ispitivanja i merenja ostaju isti kao i ranije.

Glavni rezultati ispitivanja, kao što slijedi iz prikazanih grafikona (slika 5), ​​su sljedeći. Kao i ranije, struja kratkog spoja uređaja je 0,5 A. Tačnije, u stvarnosti, sa naznačenim vrijednostima otpornika R2, R3, iznosila je 0,48 A, ali je ta vrijednost korigirana serijskim povezivanjem dodatnog promjenjivog otpornika. sa R3. Što se tiče maksimalne vrijednosti pada napona na senzoru RS, on je pao proporcionalno smanjenju vrijednosti postavljenog RS i iznosio je svega oko 0,1 V. Grafikon pada napona na kontrolnom tranzistoru, u poređenju sa Isti parametar prethodnog kola je generalno zadržao svoje karakteristike, iako donekle izmijenjen. Tako, na primjer, treba obratiti pažnju na činjenicu da se ovaj put područje oštrog nelinearnog povećanja pada napona na prolaznom tranzistoru pomaknulo u raspon od 0,4 - 0,5 A, a u ostalom raste gotovo linearno. Iz ovoga slijedi da još uvijek postoji određena rezerva za smanjenje pada napona na strujnom senzoru R S.

Kao što je već napomenuto, manja korekcija granične struje u ovom dizajnu izvršena je promjenom otpora R3, ali kada je potrebna značajna promjena, prikladnije je koristiti R2. Prilikom izračunavanja njegove vrijednosti preporučljivo je prvo postaviti vrijednost maksimalnog pada napona V SM na strujnom senzoru RS u režimu ograničenja. U principu, ova vrijednost može biti bilo gdje od 0 do 0,6 V. Ali mora se imati na umu da se kako se smanjuje, temperaturna stabilnost predloženog rješenja pogoršava. Dakle, pri V SM = 0,6 V, temperaturni koeficijent zavisnosti promjene granične granice struje u području sobne temperature ne prelazi 0,2% po stepenu, a pri V SM = 0,1 V, ovaj indikator se povećava na 1,5% . Ova vrijednost u nekim slučajevima može i dalje biti prihvatljiva, te se uvjetno može uzeti kao donja granica raspona dozvoljenih vrijednosti V SM, dok će gornja granica biti određena maksimalnim padom napona na bazi tranzistora VT2 u režim ograničavanja struje. Ako za proračun odaberemo V SM jednak 0,15 V, tada će se iz ovog uvjeta pri datoj graničnoj struji I M, na primjer, 1,5 A, odrediti vrijednost

Sa V VX = 12 V i R3 = 15 kOhm dobijamo da je R2 = 0,58 kOhm.

Ako je potrebno, ovaj otpornik, ako se zamijeni promjenjivim, može brzo promijeniti graničnu struju u značajnim granicama, što će, međutim, biti praćeno promjenom maksimalnog pada napona V SM i odgovarajućom promjenom temperaturnog koeficijenta nestabilnosti .

Sumirajući raspravu o dizajnu jednostavnog graničnika struje (slika 4), možemo zaključiti da su promjene napravljene na strukturi prototipa (slika 1) u konačnici omogućile smanjenje gubitka napona na njemu na desetine volta. Također treba dodati da je njegov rad selektivno testiran u drugim načinima koji nisu prikazani u članku. Konkretno, sa ograničenjima struje u rasponu od 10 mA do 5 A i ulazni naponi 7, 12 i 20 V. Za prilagođavanje ovim uslovima promijenjene su samo vrijednosti RS (0,05, 0,2 i 1,2 Ohm), a za postavljanje granične struje korišten je R2 varijabilni otpornik za 1 kOhm, čiji je otpor podešen u skladu sa proračunom prema (2). Svi ostali elementi, uključujući tranzistore, ostali su isti.