Strombegrenzer zum Schutz elektrischer und elektronischer Netze vor zerstörenden Spannungseinwirkungen

Strombegrenzer (OT) - ein Gerät, das in elektrischen oder elektronischen Schaltungen verwendet wird, um die Obergrenze des einer Last zugeführten Gleichstroms (DC) oder Wechselstroms (AC) zu verringern. Dies gewährleistet einen zeitnahen und zuverlässigen Schutz von Erzeugungskreisen oder elektronischen Systemen vor schädlichen Auswirkungen durch einen Kurzschluss im Netz oder andere negative Prozesse, die zu einem starken Anstieg führen Wechselstrom / Gleichstrom.

Begrenzungstechniken werden verwendet, um die Strommenge zu steuern, die in einem Gleichstrom- oder Wechselstromkreis fließt. Das Gerät garantiert, dass der Schutz bei Überschreitung seiner Grenzgröße zuverlässig und rechtzeitig funktioniert. Strombegrenzungsgeräte können in verschiedenen Modifikationen verwendet werden, je nach Empfindlichkeit, Nennstrombelastung, Ansprechzeit und mögliche Ursachen für einen Kurzschluss Kurzschlüsse im Netz.

Durch kurzgeschlossene Bauteile wie Dioden, Transistoren, Kondensatoren oder. kann im internen Stromkreis zu viel AC/DC auftreten Transformatoren, sowie externe Probleme bei Überlastung von Netzobjekten, im Schließkreis oder Überspannung an den Eingangsklemmen Ernährung.

Arten von Begrenzungseinrichtungen

Die Wahl der Schutzeinrichtungen hängt von mehreren Faktoren ab. Geräte sind passiv und aktiv, sie können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Normalerweise wird der Ableiter in Reihe mit der Last geschaltet.

Arten von Begrenzungseinrichtungen:

1. Sicherungen und Widerstände. Sie dienen der einfachen Strombegrenzung. Die Sicherung brennt normalerweise durch, wenn ihr AC / DC die Nenngröße überschreitet. Widerstände sind in das Schaltungsdesign integriert. Der korrekte Widerstandswert kann auch mit dem Ohmschen Gesetz I = V / R berechnet werden (wobei I Strom, V Spannung und R Widerstand ist). Auf dem Elektromarkt gibt es viele verschiedene Sicherungen, die alle Anforderungen an die Verlustleistung erfüllen können.
2. Automatische Schalter. Sie werden wie eine Sicherung verwendet, um die Stromversorgung zu trennen, aber ihre Reaktion ist langsamer und kann bei besonders empfindlichen Stromkreisen in teuren Geräten nicht auslösen.
3. Thermistoren. Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) werden verwendet, um die anfänglichen Impulsströme zu begrenzen, die fließen, wenn das Gerät an das Stromnetz angeschlossen ist. Thermistoren haben eine signifikante Kältebeständigkeit und einen geringen Widerstand bei signifikanten Temperaturen. Der NTC begrenzt den Anlaufstrom sofort.
4. Transistoren und Dioden. Geregelte Netzteile verwenden Begrenzungsschaltungen wie integrierte Schaltungen, Transistoren und Dioden. Aktive Schaltungen eignen sich für empfindliche Netze und arbeiten durch Reduzierung der Last oder Abschalten der Leistung, bei einem fehlerhaften Kurzschluss oder am gesamten Netz.
5. Strombegrenzungsdioden werden verwendet, um einen weiten Spannungsbereich zu begrenzen oder zu regeln. Das OT-Gerät mit zwei Kontakten besteht aus einem mit der Quelle kurzgeschlossenen Shutter. Es hält den Gleichstrom unabhängig von Spannungsänderungen aufrecht.

Laststrombegrenzer in Stromnetzen

Stromverteilungssysteme verfügen über Leistungsschalter, um den Strom im Falle einer Fehlfunktion abzuschalten. Sie haben gewisse Nachteile bei der Gewährleistung der erforderlichen Zuverlässigkeit, da sie nicht immer den minimal notwendigen Notfallabschnitt des Netzes zur Reparatur abschalten können. Das Problem entsteht beim Umbau der Stromversorgung durch Hinzufügen neuer Kapazität oder Querverbindungen, deren Stromschienen und Leistungsschalter für höhere Kurzschlussstromgrenzen nachgerüstet werden müssen (TKZ).

Die Verbesserung der Stromqualität in Netzen hängt direkt von der Zuverlässigkeit des Betriebsmodus der Netzausrüstung ab. Unter den verschiedenen Arten von Störungen, die die Qualität der Netzspannung beeinträchtigen (Überspannungen, harmonische Verzerrungen usw.) ), das größte Hindernis sind Spannungseinbrüche, da die damit verbundenen Phasenwinkelsprünge zum Durchbruch führen können bis hin zum vollständigen Stillstand von Produktions-, Wohnungs- und kommunalen Dienstleistungseinrichtungen, die mit der Geschwindigkeit einer Kettenreaktion eine Bedrohung für die Lebenserhaltung darstellen Population.

Eine häufige Ursache für Spannungsabfall ist der Kurzschlussstrom. Bei einer Störung im Verteilungsnetz fällt die Spannung an allen beschädigten Reifen stark ab. Der Pegel ist abhängig vom Anschlusspunkt und der elektrischen Entfernung des Busses zur Unfallstelle.

Um negative Prozesse zu reduzieren und Abschaltung von fehlerhaften Netzabschnitten kommen folgende Begrenzer zum Einsatz:

• Verteilung statischer Kompensator;
• dynamischer Spannungsrekuperator;
• thyristorgesteuerter Kondensator;
• statischer Halbleiter-Transferschalter;
• elektronischer Fehlerstrombegrenzer.

Solche Schutzvorrichtungen sind nicht immer perfekt. Einige von ihnen haben einen Nachteil aufgrund ihrer hohen Kosten, während andere den Fehlerstrom auf weniger als das 5-fache des normalen Stroms begrenzen können, was für Überlastungen nicht ausreicht.

Anwendungspunkte von Strombegrenzern in Leistungsgeräten:

• Bis zum Auslösepunkt des Hauptschalters am Notabzweig von Verbrauchern, mit der Unzulässigkeit von Unterbrechungen der Stromversorgung;
• an Geräten, deren Leistung nicht mehr dem Grenzkurzschlussstrom entspricht, der sich aufgrund einer Notsituation in den Stromversorgungssystemen erhöht hat.

Eine einfache OT-Lösung in Stromnetzgeräten besteht darin, dem Stromkreis einen Widerstand hinzuzufügen. Dies begrenzt die Geschwindigkeit, mit der die TCZ erhöht werden kann, bevor der Leistungsschalter geöffnet wird, aber auch die Fähigkeit, Stromkreise erfüllen sich schnell ändernde Verbraucheranforderungen, so dass das Hinzufügen oder Entfernen großer Lasten zu instabilen Energie.

Anwendung des Stromschutzes in elektronischen Schaltungen

Der Einschaltstrom tritt auf, wenn der Schalter erregt wird. Dies liegt daran, dass die Differenz zwischen dem äquivalenten Serienwiderstand des Kondensators und dem Leitungswiderstand nur wenige Millimol beträgt und zu einem großen Einschaltstrom führt. Vier Faktoren, die diesen Prozess beeinflussen können:

1. AC-Wert eingeben.
2. Minimaler Widerstand, der von einem NTC-Thermistor benötigt wird (bei t = 0).
3. Konstanter Gleichstrom.
4. Umgebungstemperatur.

Ein Strombegrenzer ist ein Gerät oder eine Gruppe von Geräten, die zum Schutz von Schaltungselementen vor Einschaltspitzen verwendet werden. Thermistoren und Widerstände Negative Temperaturkoeffizienten (NTC) sind 2 einfache Schutzoptionen. Ihre Hauptnachteile sind lange Kühlzeiten und eine hohe Verlustleistung. Die Strombegrenzungsdiode regelt oder begrenzt den Strom über einen weiten Bereich. Sie bestehen aus einem JFET, dessen Gate mit Source kurzgeschlossen ist und als zweipoliger Strombegrenzer fungiert.

Sie lassen den durch sie fließenden Strom auf einen bestimmten Wert ansteigen und mit einem bestimmten Wert vergleichen. Im Gegensatz zu Zener-Dioden, sie halten konstanten Stromanstatt Stress. Strombegrenzungsdioden halten den durch sie fließenden Strom bei jeder Laständerung konstant.

Arten von Strombegrenzungsdioden

Es gibt viele verschiedene Arten Strombegrenzungsdioden klassifiziert nach:

• Nennstrom des Reglers;
• maximale Grenzspannung;
• Betriebsspannung;
• Energieverbrauch.

Die gebräuchlichsten maximal verwendbaren Spannungen sind 1,7 V, 2, 8 V, 3, 1 V, 3,5 V und 3,7 V und 4,5 V. Der Nennstrom des Reglers kann von 0,31 mA bis 10 mA reichen, mit einem üblicherweise verwendeten Reglerstrom von 10 mA.

Konstantstrombegrenzungsschaltung

Die meisten Netzteile verfügen über separate DC- und Spannungsregelkreise, um ihre Ausgänge entweder im Konstantspannungsmodus (CV) oder im Konstantspannungsmodus zu regeln im Konstantstrommodus (CC), die in der Steuerung enthalten sind, je nachdem, wie der Lastwiderstand zur Ausgangsspannung und den Stromeinstellungen passt.

Somit erfolgt der Schutz hauptsächlich durch Begrenzung des Stromwertes. In diesem Fall können Sie sich bewerben einfache Schaltung für Source-Limiter mit zwei Dioden und einem Widerstand. Bei jeder Stromversorgung besteht immer die Gefahr eines Kurzschlusses am Ausgang. Dementsprechend ist es unter diesen Bedingungen erforderlich, es vor Beschädigungen zu schützen. Es gibt eine Reihe von Schaltungen, die zum Schutz der Stromversorgung verwendet werden können.

Eine der einfachsten Schaltungen enthält nur zwei Dioden und einen zusätzlichen Widerstand. Die Schaltung verwendet einen Rauschmesswiderstand in Reihe mit dem Ausgangstransistor. Zwei Dioden zwischen dem Ausgang der Schaltung und der Basis des Transistors bieten Schutz. Wenn die Schaltung innerhalb ihres normalen Betriebsbereichs arbeitet, liegt am Widerstand eine kleine Spannung an. Diese Spannung zuzüglich des Basisstrahlungstransistors ist viel geringer als der Diodenübergangsabfall, der zum Einschalten der beiden Dioden erforderlich ist. Mit zunehmendem Gleichstrom steigt jedoch die Spannung am Widerstand. Wenn sie gleich der für den Betrieb erforderlichen Spannung ist, schalten sie ein, die Spannung des Transistors sinkt und begrenzt dadurch den Strom.

Die Schaltung dieses Diodenstrombegrenzers für die Stromversorgung ist einfach. Der Wert des Vorwiderstands kann so berechnet werden, dass die Spannung an ihm auf 0,6 Volt (Einschaltspannung für eine Siliziumdiode) erhöht, wenn das Maximum aktuell. Es ist jedoch immer am besten, sicherzustellen, dass eine gewisse Schutzmarge vorhanden ist, und es ist am besten, diese auf das erforderliche Maß zu beschränken.

Rückkopplungsbegrenzer

Die gleiche einfache Diodenform der Strombegrenzung kann in Stromkreise eingebaut werden, die Feedback, um die tatsächliche Ausgangsspannung zu bestimmen und eine genauer einstellbare Ausgang. Wird der Messpunkt der Ausgangsspannung nach Serienstromwiderstanddann kann der Spannungsabfall am Ausgang korrigiert werden.

Diese Schaltung bietet eine viel bessere Regelung als der Direktemitterregler und kann auch den Abfall erklären Spannung an einem Widerstand mit Strombegrenzung bei ausreichendem Spannungsabfall am Transistor im Quellenkreis Ernährung. Die Ausgangsspannung kann auch mit einem variablen Widerstand auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die Strombegrenzung in Diodenform lässt sich einfach in die Stromversorgungsschaltung integrieren. Außerdem ist es günstig und bequem.

Anwendungen von strombegrenzenden Dioden

Strombegrenzungsdioden bieten im Vergleich zu Bipolartransistoren in Schutzsystemen eine überlegene Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Sie sind vielseitig einsetzbar und haben eine hervorragende Leistung in Bezug auf die dynamische Temperaturdrift. Geräte mit Dioden:

• Signalgeneratorschaltungen;
• Synchronisationsschemata;
• Ladegerät;
• LED-Steuerung;
• Austausch von Haltespulen in Telefonkommunikationsgeräten.

Stromklemmdioden sind von vielen globalen Halbleiterherstellern wie Calogic, Central Semiconductor, Diodes Inc., O. N. Halbleiter oder Zetex. Der Elektronikmarkt bietet eine sehr große Auswahl an Dioden, verwendeten Diodenschaltungen oder anderen Geräten, die möglicherweise eine Strombegrenzung erfordern.