Omezovače proudu k ochraně elektrických a elektronických sítí před destruktivními účinky napětí

Omezovač proudu (OT) - zařízení, které se používá v elektrických nebo elektronických obvodech ke snížení horní hranice stejnosměrného (DC) nebo střídavého (AC) proudu dodávaného do zátěže. To zajišťuje včasnou spolehlivou ochranu generačních obvodů nebo elektronických systémů před škodlivými vlivy dopady v důsledku zkratu v síti nebo jiných negativních procesů vedoucích k prudkému nárůstu AC / DC.

Omezovací techniky se používají k řízení velikosti proudu tekoucího ve stejnosměrném nebo střídavém obvodu. Zařízení zaručuje, že v případě překročení jeho limitní velikosti bude ochrana spolehlivě a včas fungovat. Omezovače proudu lze použít v různých modifikacích v závislosti na citlivost, jmenovité proudové zatížení, doba odezvy a možné příčiny zkratu zkraty v síti.

Ve vnitřním obvodu může dojít k nadměrnému AC / DC kvůli zkratovaným součástkám, jako jsou diody, tranzistory, kondenzátory popř. transformátorů, ale i externí problémy při přetížení objektů sítě, v uzavíracím obvodu nebo přepětí na vstupních svorkách výživa.

Typy omezovacích zařízení

Výběr ochranných zařízení závisí na několika faktorech. Zařízení jsou pasivní a aktivní, lze je používat jednotlivě nebo v kombinaci. Obvykle je svodič zapojen do série se zátěží.

Typy omezovacích zařízení:

1. Pojistky a rezistory. Používají se pro jednoduché omezení proudu. Pojistka se obvykle spálí, pokud její AC / DC překročí jmenovitou velikost. Rezistory jsou integrovány do návrhu obvodu. Správnou hodnotu odporu lze také vypočítat pomocí Ohmova zákona I = V / R (kde I je proud, V je napětí a R je odpor). Na elektrickém trhu existuje mnoho různých pojistek, které dokážou splnit jakýkoli požadavek na ztrátový výkon.
2. Automatické spínače. Používají se k odpojení napájení, stejně jako pojistka, ale jejich reakce je pomalejší a nemusí sepnout u zvláště citlivých obvodů v drahých zařízeních.
3. Termistory. Termistory se záporným teplotním koeficientem (NTC) se používají k omezení počátečních impulsních proudů, které protékají, když je zařízení připojeno k elektrické síti. Termistory mají významnou odolnost proti chladu a nízký odpor při významných teplotách. NTC okamžitě omezí startovací proud.
4. Tranzistory a diody. Regulované napájecí zdroje používají omezující obvody, jako jsou integrované obvody, tranzistory a diody. Aktivní obvody jsou vhodné pro citlivé sítě a fungují při snížení zátěže nebo vypnutí napájení, při vadném zkratu nebo v celé síti.
5. Diody omezující proud se používají k omezení nebo regulaci v širokém rozsahu napětí. Dvoukontaktní zařízení OT se skládá ze závěrky zkratované ke zdroji. Udržuje stejnosměrný proud bez ohledu na změny napětí.

Omezovač zátěžového proudu v energetických sítích

Rozvodné systémy mají jističe pro vypnutí proudu v případě poruchy. Mají určité nevýhody při zajišťování nezbytné spolehlivosti, protože nemohou vždy odpojit minimální nutnou nouzovou část sítě pro opravu. Problém nastává při rekonstrukci napájecího zdroje přidáním nové kapacity nebo křížových spojů, které musí mít své přípojnice a jističe dovybavené pro vyšší limity zkratového proudu (TKZ).

Zlepšení kvality elektřiny v sítích přímo závisí na spolehlivosti provozního režimu síťového zařízení. Mezi různé typy rušení, které ovlivňují kvalitu síťového napětí (přepětí, harmonické zkreslení atd.) ), nejvážnější překážkou jsou poklesy napětí, protože související skoky fázového úhlu mohou vést k poruše zařízení, až po úplné zastavení výroby, bydlení a zařízení komunálních služeb, které s rychlostí řetězové reakce vytvoří ohrožení podpory života počet obyvatel.

Častou příčinou poklesu napětí je zkratový proud. V případě poruchy v rozvodné síti prudce klesá napětí na všech poškozených pneumatikách. Úroveň závisí na místě připojení a elektrické vzdálenosti autobusu od místa nehody.

K omezení negativních procesů a odpojení vadných částí sítě, jsou použity následující omezovače:

• Distribuční statický kompenzátor;
• dynamický rekuperátor napětí;
• tyristorem řízený kondenzátor;
• polovodičový statický přenosový spínač;
• pevný omezovač poruchového proudu.

Taková ochranná zařízení nejsou vždy dokonalá. Některé z nich mají nevýhodu kvůli jejich vysoké ceně, zatímco jiné mohou omezit poruchový proud na méně než 5násobek normálního proudu, což nestačí na přetížení.

Místa použití omezovačů proudu v energetických zařízeních:

• Do místa činnosti hlavního vypínače na nouzovém podavači spotřebičů s nepřípustností přerušení dodávky energie;
• o zařízení, jehož výkon přestává odpovídat omezujícímu zkratovému proudu, který se zvýšil v důsledku havarijního stavu v napájecích soustavách.

Jednoduchým OT řešením v zařízení elektrické sítě je přidání odporu do obvodu. To omezuje rychlost, jakou se TCZ může zvýšit před otevřením jističe, ale také omezuje schopnost obvody splňují rychle se měnící požadavky spotřebitelů, takže přidání nebo odstranění velkých zátěží způsobuje nestabilitu Napájení.

Aplikace proudové ochrany v elektronických obvodech

K zapínacímu proudu dochází, když je spínač pod napětím. Je to proto, že rozdíl mezi ekvivalentním sériovým odporem kondenzátoru a odporem vedení je pouze několik milolů a má za následek velký zapínací proud. Čtyři faktory, které mohou tento proces ovlivnit:

1. Vstupní hodnota AC.
2. Minimální odpor požadovaný NTC termistorem (při t = 0).
3. Konstantní DC.
4. Teplota okolí.

Omezovač proudu je zařízení nebo skupina zařízení používaných k ochraně prvků obvodu před nárazovým zatížením. Termistory a rezistory Negativní teplotní koeficient (NTC) jsou 2 jednoduché možnosti ochrany. Jejich hlavní nevýhodou jsou dlouhé doby chlazení a vysoký ztrátový výkon. Dioda omezující proud reguluje nebo omezuje proud v širokém rozsahu. Skládají se z JFET s hradlem zkratovaným ke zdroji a fungujícím jako dvoupólový omezovač proudu.

Umožňují, aby proud, který jimi prochází, vzrostl na určitou hodnotu a porovnal se s danou hodnotou. Na rozdíl od Zenerových diod, udržují konstantní proudspíše než stres. Diody omezující proud udržují proud, který jimi protéká, konstantní při jakékoli změně zatížení.

Typy proudových omezovacích diod

Existuje mnoho různých typů diody omezující proud klasifikované podle:

• jmenovitý proud regulátoru;
• maximální mezní napětí;
• pracovní napětí;
• spotřeba energie.

Nejběžnější maximální použitelná napětí jsou 1,7 V, 2, 8 V, 3, 1 V, 3,5 V a 3,7 V a 4,5 V. Jmenovitý proud regulátoru se může pohybovat od 0,31 mA do 10 mA, při běžně používaném proudu regulátoru 10 mA.

Obvod pro omezení konstantního proudu

Většina napájecích zdrojů má oddělené stejnosměrné a napěťové regulační smyčky pro regulaci jejich výstupů buď v režimu konstantního napětí (CV) nebo v režimu konstantního proudu (CC), které jsou součástí řízení v závislosti na tom, jak odpor zátěže odpovídá výstupnímu napětí a aktuálnímu nastavení.

Ochrana se tedy provádí především omezením hodnoty proudu. V tomto případě se můžete přihlásit jednoduchý obvod pro omezovač zdroje pomocí dvou diod a rezistoru. U jakéhokoli napájecího zdroje vždy existuje riziko zkratu na výstupu. V souladu s tím je v těchto podmínkách nutné jej chránit před poškozením. Existuje řada obvodů, které lze použít k ochraně napájecího zdroje.

Jeden z nejjednodušších obvodů obsahuje pouze dvě diody a přídavný odpor. Obvod používá odpor pro měření šumu v sérii s výstupním tranzistorem. Ochranu zajišťují dvě diody umístěné mezi výstupem obvodu a bází tranzistoru. Když obvod pracuje ve svém normálním provozním rozsahu, na rezistoru je malé napětí. Toto napětí plus radiační tranzistor báze je mnohem menší než úbytek diodového přechodu potřebný k zapnutí dvou diod. Jak se však stejnosměrný proud zvyšuje, napětí na rezistoru se zvyšuje. Když se rovná napětí potřebnému pro provoz, zapnou se, napětí tranzistoru klesne, čímž se omezí proud.

Obvod tohoto diodového omezovače proudu pro napájení je jednoduchý. Hodnotu sériového rezistoru lze vypočítat tak, aby na něm bylo napětí zvýšeno na 0,6 voltu (spínací napětí pro křemíkovou diodu), když je maximum proud. Vždy je však nejlepší zajistit určitou míru ochrany a nejlépe ji omezit na požadovanou úroveň.

Omezovač zpětné vazby

Stejná jednoduchá diodová forma omezení proudu může být začleněna do výkonových obvodů, které používají zpětná vazba k určení skutečného výstupního napětí a poskytuje přesněji nastavitelné výstup. Pokud se měřící bod výstupního napětí vezme po sériový proudový odporpak lze korigovat pokles napětí na výstupu.

Tento obvod poskytuje mnohem lepší regulaci než regulátor s přímým emitorem a může také odpovídat za pokles napětí na rezistoru s proudovým limitem, pokud je na tranzistoru ve zdrojovém obvodu dostatečný úbytek napětí výživa. Výstupní napětí lze také upravit pro získání požadované hodnoty pomocí proměnného odporu. Diodovou formu omezení proudu lze snadno integrovat do napájecího obvodu. Navíc je to levné a pohodlné.

Aplikace proud omezujících diod

Diody omezující proud nabízejí vynikající výkon a snadné použití ve srovnání s bipolárními tranzistory v ochranných systémech. Jsou všestranné a mají vynikající výkon, pokud jde o dynamický teplotní drift. Zařízení využívající diody:

• obvody generátoru signálu;
• synchronizační schémata;
• nabíjecí zařízení;
• LED ovládání;
• výměna přídržných cívek v telefonních komunikačních zařízeních.

Proudové upínací diody jsou dostupné od mnoha světových výrobců polovodičů, jako jsou Calogic, Central Semiconductor, Diodes Inc., O. N. Polovodičové nebo Zetex. Trh s elektronikou má velmi široký výběr diod, použitých diodových obvodů nebo jakéhokoli jiného zařízení, které může vyžadovat omezení proudu.