Limitatori di corrente per proteggere le reti elettriche ed elettroniche dagli effetti distruttivi della tensione

Limitatore di corrente (OT) - un dispositivo utilizzato nei circuiti elettrici o elettronici per ridurre il limite superiore della corrente continua (DC) o alternata (AC) fornita a un carico. Ciò garantisce una protezione tempestiva e affidabile dei circuiti di generazione o dei sistemi elettronici da danni impatti dovuti a un corto circuito nella rete o altri processi negativi che portano ad un forte aumento AC/DC.

Le tecniche di limitazione vengono utilizzate per controllare la quantità di corrente che scorre in un circuito CC o CA. Il dispositivo garantisce che in caso di superamento della sua dimensione limite, la protezione funzionerà in modo affidabile e tempestivo. I limitatori di corrente possono essere utilizzati in varie modifiche a seconda del sensibilità, carico di corrente nominale, tempo di risposta e possibili cause di cortocircuito cortocircuiti in rete.

Nel circuito interno può verificarsi un'eccessiva AC/DC a causa di componenti in corto circuito come diodi, transistor, condensatori o trasformatori, nonché problemi esterni durante il sovraccarico degli oggetti di rete, nel circuito di chiusura o sovratensione ai terminali di ingresso nutrizione.

Tipi di dispositivi di limitazione

La scelta dei dispositivi di protezione dipende da diversi fattori. I dispositivi sono passivi e attivi, possono essere utilizzati singolarmente o in combinazione. Solitamente lo scaricatore è collegato in serie al carico.

Tipi di dispositivi di limitazione:

1. Fusibili e resistori. Sono utilizzati per la semplice limitazione della corrente. Il fusibile di solito si brucia se la sua CA / CC supera la dimensione nominale. I resistori sono integrati nella progettazione del circuito. Il valore di resistenza corretto può essere calcolato anche utilizzando la legge di Ohm I = V / R (dove I è la corrente, V è la tensione e R è la resistenza). Esistono molti fusibili diversi sul mercato elettrico in grado di soddisfare qualsiasi esigenza di dissipazione di potenza.
2. Interruttori automatici. Sono utilizzati per scollegare l'alimentazione, proprio come un fusibile, ma la loro risposta è più lenta e potrebbe non intervenire su circuiti particolarmente sensibili in apparecchiature costose.
3. Termistori. I termistori a coefficiente di temperatura negativo (NTC) vengono utilizzati per limitare le correnti impulsive iniziali che fluiscono quando il dispositivo è collegato alla rete. I termistori hanno una significativa resistenza al freddo e una bassa resistenza a temperature significative. L'NTC limita istantaneamente la corrente di spunto.
4. Transistor e diodi. Gli alimentatori regolati utilizzano circuiti di limitazione come circuiti integrati, transistor e diodi. I circuiti attivi sono adatti per reti sensibili e funzionano riducendo il carico o togliendo l'alimentazione, su un cortocircuito danneggiato o sull'intera rete.
5. I diodi limitatori di corrente vengono utilizzati per limitare o regolare su un ampio intervallo di tensione. Il dispositivo OT a due contatti è costituito da un otturatore in cortocircuito verso la sorgente. Mantiene la corrente continua indipendentemente dalle variazioni di tensione.

Limitatore di corrente di carico nelle reti elettriche

I sistemi di distribuzione dell'alimentazione dispongono di interruttori automatici per interrompere l'alimentazione in caso di malfunzionamento. Presentano alcuni svantaggi nel fornire l'affidabilità necessaria, poiché non possono sempre disconnettere la sezione di emergenza minima necessaria della rete per la riparazione. Il problema sorge quando si ricostruisce l'alimentatore aggiungendo nuova capacità o collegamenti incrociati, che devono avere le loro sbarre e interruttori adattati per limiti di corrente di cortocircuito più elevati (TKZ).

Il miglioramento della qualità dell'elettricità nelle reti dipende direttamente dall'affidabilità della modalità operativa delle apparecchiature di rete. Tra i vari tipi di disturbo che influiscono sulla qualità della tensione di rete (sovratensioni, distorsione armonica, ecc.) ), l'ostacolo più grave sono le cadute di tensione, poiché i salti dell'angolo di fase associati possono portare a guasti attrezzature, a un arresto completo della produzione, delle strutture abitative e dei servizi comunali, che, con la velocità di una reazione a catena, creeranno una minaccia per il supporto vitale popolazione.

Una causa comune di caduta di tensione è la corrente di cortocircuito. In caso di malfunzionamento della rete di distribuzione, la tensione scende bruscamente su tutti i pneumatici danneggiati. Il livello dipende dal punto di connessione e dalla distanza elettrica del bus dal luogo dell'incidente.

Per ridurre i processi negativi e disconnessione delle sezioni di rete guaste, si applicano i seguenti limitatori:

• Compensatore statico di distribuzione;
• recuperatore di tensione dinamico;
• condensatore controllato da tiristori;
• commutatore di trasferimento statico a semiconduttore;
• limitatore di corrente di guasto allo stato solido.

Tali dispositivi di protezione non sono sempre perfetti. Alcuni di essi presentano uno svantaggio a causa del loro costo elevato, mentre altri possono limitare la corrente di guasto a meno di 5 volte la corrente normale, il che non è sufficiente per i sovraccarichi.

Punti di applicazione dei limitatori di corrente nelle apparecchiature di potenza:

• Al punto di intervento dell'interruttore generale sull'alimentazione di emergenza dei carichi delle utenze, con l'inammissibilità delle interruzioni dell'alimentazione;
• su apparecchiature, le cui prestazioni cessano di corrispondere alla corrente di cortocircuito limitante, che è aumentata a causa di una situazione di emergenza nei sistemi di alimentazione.

Una semplice soluzione OT nelle apparecchiature della rete elettrica consiste nell'aggiungere resistenza al circuito. Ciò limita la velocità con cui il TCZ può aumentare prima dell'apertura dell'interruttore, ma limita anche la capacità di i circuiti soddisfano la domanda dei consumatori in rapida evoluzione, quindi l'aggiunta o la rimozione di carichi di grandi dimensioni provoca instabilità potenza.

Applicazione della protezione corrente nei circuiti elettronici

La corrente di spunto si verifica quando l'interruttore è eccitato. Questo perché la differenza tra la resistenza in serie equivalente del condensatore e la resistenza di linea è solo di pochi millile e si traduce in una grande corrente di spunto. Quattro fattori che possono influenzare questo processo:

1. Valore CA in ingresso.
2. Resistenza minima richiesta da un termistore NTC (a t = 0).
3. DC costante.
4. Temperatura ambiente.

Un limitatore di corrente è un dispositivo o un gruppo di dispositivi utilizzati per proteggere gli elementi del circuito dai carichi di spunto. Termistori e resistori Il coefficiente di temperatura negativo (NTC) sono 2 semplici opzioni di protezione. I loro principali svantaggi sono i lunghi tempi di raffreddamento e l'elevata dissipazione di potenza. Il diodo limitatore di corrente regola o limita la corrente su un ampio intervallo. Sono costituiti da un JFET con un gate cortocircuitato verso la sorgente e funzionante come limitatore di corrente a due poli.

Consentono alla corrente che li attraversa di salire a un certo valore e confrontarsi con un dato valore. A differenza dei diodi Zener, mantengono la corrente costantepiuttosto che stress. I diodi limitatori di corrente mantengono costante la corrente che li attraversa a qualsiasi variazione di carico.

Tipi di diodi limitatori di corrente

Ci sono molti tipi diversi diodi limitatori di corrente classificati per:

• corrente nominale del regolatore;
• tensione limite massima;
• tensione di lavoro;
• consumo di energia.

Le tensioni massime utilizzabili più comuni sono 1,7 V, 2, 8 V, 3, 1 V, 3,5 V e 3,7 V e 4,5 V. La corrente nominale del regolatore può variare da 0,31 mA a 10 mA, con una corrente del regolatore comunemente usata di 10 mA.

Circuito di limitazione della corrente costante

La maggior parte degli alimentatori dispone di circuiti di controllo CC e tensione separati per regolare le proprie uscite in modalità a tensione costante (CV) o in modalità a corrente costante (CC), che sono inclusi nel controllo a seconda di come la resistenza di carico corrisponde alla tensione di uscita e alle impostazioni di corrente.

Pertanto, la protezione viene eseguita principalmente limitando il valore corrente. In questo caso puoi candidarti circuito semplice per limitatore di sorgente utilizzando due diodi e un resistore. Con qualsiasi alimentatore, c'è sempre il rischio che l'uscita vada in cortocircuito. Di conseguenza, in queste condizioni è necessario proteggerlo dai danni. Ci sono un certo numero di circuiti che possono essere applicati per proteggere l'alimentazione.

Uno dei circuiti più semplici include solo due diodi e un resistore aggiuntivo. Il circuito utilizza un resistore di misurazione del rumore in serie con il transistor di uscita. Due diodi situati tra l'uscita del circuito e la base del transistor forniscono protezione. Quando il circuito funziona all'interno del suo normale intervallo operativo, c'è una piccola tensione attraverso il resistore. Questa tensione più il transistor radiativo di base è molto inferiore alla caduta di giunzione del diodo richiesta per accendere i due diodi. Tuttavia, all'aumentare della CC, la tensione ai capi del resistore aumenta. Quando è uguale alla tensione necessaria per funzionare, si accendono, la tensione del transistor scende, limitando così la corrente.

Il circuito di questo limitatore di corrente a diodi per l'alimentazione è semplice. Il valore del resistore in serie può essere calcolato in modo che la tensione ai suoi capi aumentato a 0,6 volt (tensione di accensione per un diodo al silicio) quando il massimo attuale. Tuttavia, è sempre meglio assicurarsi che ci sia un certo margine di protezione ed è meglio limitarlo al livello richiesto.

Limitatore di feedback

La stessa semplice forma a diodo di limitazione della corrente può essere incorporata nei circuiti di alimentazione che utilizzano feedback per determinare la tensione di uscita effettiva e fornire una regolazione più accurata produzione. Se il punto di misurazione della tensione di uscita viene preso dopo resistore di corrente in seriequindi la caduta di tensione può essere corretta in uscita.

Questo circuito fornisce una regolazione molto migliore rispetto al regolatore dell'emettitore diretto e può anche spiegare la caduta tensione attraverso un resistore con un limite di corrente se c'è una caduta di tensione sufficiente attraverso il transistor nel circuito sorgente nutrizione. La tensione di uscita può anche essere regolata per ottenere il valore richiesto utilizzando un resistore variabile. La forma a diodo di limitazione della corrente può essere facilmente integrata nel circuito di alimentazione. Inoltre, è economico e conveniente.

Applicazioni dei diodi limitatori di corrente

I diodi limitatori di corrente forniscono prestazioni superiori e facilità d'uso rispetto ai transistor bipolari nei sistemi di protezione. Sono versatili e hanno ottime prestazioni in termini di deriva dinamica della temperatura. Dispositivi che utilizzano diodi:

• circuiti per generatori di segnali;
• schemi di sincronizzazione;
• dispositivo di ricarica;
• controllo LED;
• sostituzione delle bobine di tenuta nei dispositivi di comunicazione telefonica.

I diodi di bloccaggio della corrente sono disponibili da molti produttori globali di semiconduttori come Calogic, Central Semiconductor, Diodes Inc., O. N. Semiconduttore o Zetex. Il mercato dell'elettronica ha una selezione molto ampia di diodi, circuiti a diodi utilizzati o qualsiasi altro dispositivo che potrebbe richiedere la limitazione della corrente.