Ograniczniki prądu do ochrony sieci elektrycznych i elektronicznych przed niszczącym działaniem napięcia

Ogranicznik prądu (OT) - urządzenie stosowane w obwodach elektrycznych lub elektronicznych w celu zmniejszenia górnej granicy prądu stałego (DC) lub przemiennego (AC) dostarczanego do obciążenia. Gwarantuje to terminową i niezawodną ochronę obwodów wytwórczych lub układów elektronicznych przed szkodliwymi uderzenia spowodowane zwarciem w sieci lub innymi negatywnymi procesami prowadzącymi do gwałtownego wzrostu AC/DC.

Techniki ograniczania służą do kontrolowania ilości prądu płynącego w obwodzie prądu stałego lub przemiennego. Urządzenie gwarantuje, że w przypadku przekroczenia jego dopuszczalnego rozmiaru zabezpieczenie będzie działać niezawodnie i terminowo. Urządzenia ograniczające prąd mogą być stosowane w różnych modyfikacjach w zależności od: czułość, prąd znamionowy obciążenia, czas odpowiedzi i możliwe przyczyny zwarcia zwarcia w sieci.

Nadmierne napięcie AC/DC może wystąpić w obwodzie wewnętrznym z powodu zwartych elementów, takich jak diody, tranzystory, kondensatory lub transformatorów, a także problemów zewnętrznych podczas przeciążania obiektów sieciowych, w obwodzie zamykającym lub przepięć na zaciskach wejściowych odżywianie.

Rodzaje urządzeń ograniczających

Wybór urządzeń ochronnych zależy od kilku czynników. Urządzenia są pasywne i aktywne, mogą być używane pojedynczo lub w połączeniu. Zwykle ogranicznik jest połączony szeregowo z obciążeniem.

Rodzaje urządzeń ograniczających:

1. Bezpieczniki i rezystory. Służą do prostego ograniczania prądu. Bezpiecznik zwykle przepala się, jeśli jego AC / DC przekracza rozmiar nominalny. Rezystory są zintegrowane z projektem obwodu. Prawidłową wartość rezystancji można również obliczyć za pomocą prawa Ohma I = V / R (gdzie I to prąd, V to napięcie, a R to rezystancja). Na rynku elektrycznym istnieje wiele różnych bezpieczników, które mogą spełnić wszelkie wymagania dotyczące rozpraszania mocy.
2. Automatyczne przełączniki. Służą do odłączania zasilania, podobnie jak bezpiecznik, ale ich odpowiedź jest wolniejsza i mogą nie zadziałać na szczególnie wrażliwych obwodach w drogim sprzęcie.
3. Termistory. Termistory o ujemnym współczynniku temperaturowym (NTC) służą do ograniczania początkowych prądów impulsowych, które przepływają, gdy urządzenie jest podłączone do sieci. Termistory mają znaczną odporność na zimno i niską odporność na znaczne temperatury. NTC natychmiast ogranicza prąd rozruchowy.
4. Tranzystory i diody. Zasilacze regulowane wykorzystują obwody ograniczające, takie jak układy scalone, tranzystory i diody. Obwody aktywne są odpowiednie dla wrażliwych sieci i działają poprzez zmniejszenie obciążenia lub wyłączenie zasilania, w przypadku wadliwego zwarcia lub w całej sieci.
5. Diody ograniczające prąd służą do ograniczania lub regulowania w szerokim zakresie napięcia. Dwustykowe urządzenie OT składa się z przesłony zwieranej do źródła. Utrzymuje prąd stały niezależnie od zmian napięcia.

Ogranicznik prądu obciążenia w sieciach energetycznych

Systemy dystrybucji zasilania mają wyłączniki automatyczne, które wyłączają zasilanie w przypadku awarii. Mają pewne wady w zapewnianiu niezbędnej niezawodności, ponieważ nie zawsze mogą odłączyć minimalną, niezbędną część awaryjną sieci w celu naprawy. Problem pojawia się przy przebudowie zasilania poprzez dodanie nowej mocy lub połączeń krzyżowych, które muszą być wyposażone w ich szyny zbiorcze i wyłączniki dla wyższych wartości granicznych prądu zwarciowego (TKZ).

Poprawa jakości energii elektrycznej w sieciach bezpośrednio zależy od niezawodności trybu pracy urządzeń sieciowych. Wśród różnych rodzajów zakłóceń wpływających na jakość napięcia sieciowego (przepięcia, zniekształcenia harmoniczne itp.) ), najpoważniejszą przeszkodą są spadki napięcia, ponieważ związane z nimi skoki kąta fazowego mogą prowadzić do awarii sprzętu, do całkowitego zatrzymania obiektów produkcyjnych, mieszkaniowych i usług komunalnych, co z szybkością reakcji łańcuchowej stworzy zagrożenie dla podtrzymania życia populacja.

Częstą przyczyną spadku napięcia jest prąd zwarciowy. W przypadku awarii sieci dystrybucyjnej napięcie na wszystkich uszkodzonych oponach gwałtownie spada. Poziom zależy od punktu połączenia i odległości elektrycznej autobusu od miejsca wypadku.

Aby zredukować negatywne procesy i odłączanie uszkodzonych odcinków sieci, stosuje się następujące ograniczniki:

• Kompensator statyczny dystrybucji;
• dynamiczny rekuperator napięcia;
• kondensator sterowany tyrystorem;
• półprzewodnikowy przełącznik statyczny;
• ogranicznik prądu zwarcia półprzewodnikowego.

Takie urządzenia ochronne nie zawsze są doskonałe. Niektóre z nich mają wadę ze względu na wysoki koszt, podczas gdy inne mogą ograniczyć prąd zwarciowy do mniej niż 5-krotności prądu normalnego, co nie wystarcza na przeciążenia.

Punkty zastosowania ograniczników prądu w urządzeniach elektroenergetycznych:

• Do punktu działania wyłącznika głównego na awaryjnym zasilaniu odbiorników, z niedopuszczalnością przerw w zasilaniu;
• na sprzęcie, którego działanie przestaje odpowiadać granicznemu prądowi zwarciowemu, który wzrósł na skutek sytuacji awaryjnej w systemach zasilania.

Prostym rozwiązaniem OT w urządzeniach sieci energetycznej jest dodanie rezystancji do obwodu. Ogranicza to szybkość, z jaką TCZ może wzrosnąć przed otwarciem wyłącznika, ale także ogranicza możliwość: obwody spełniają szybko zmieniające się zapotrzebowanie konsumentów, więc dodawanie lub usuwanie dużych obciążeń powoduje niestabilność moc.

Zastosowanie ochrony prądowej w obwodach elektronicznych

Prąd rozruchowy występuje, gdy przełącznik jest zasilany. Dzieje się tak, ponieważ różnica między równoważną rezystancją szeregową kondensatora a rezystancją linii wynosi tylko kilka mililili i powoduje duży prąd rozruchowy. Cztery czynniki, które mogą wpływać na ten proces:

1. Wprowadź wartość AC.
2. Minimalna rezystancja wymagana przez termistor NTC (przy t = 0).
3. Stała DC.
4. Temperatura otoczenia.

Ogranicznik prądu to urządzenie lub grupa urządzeń służących do ochrony elementów obwodu przed obciążeniami udarowymi. Termistory i rezystory Ujemny współczynnik temperaturowy (NTC) to 2 proste opcje ochrony. Ich główne wady to długi czas chłodzenia i wysokie rozpraszanie mocy. Dioda ograniczająca prąd reguluje lub ogranicza prąd w szerokim zakresie. Składają się z JFET z bramką zwartą do źródła i pełniącą funkcję dwubiegunowego ogranicznika prądu.

Pozwalają przepływającemu przez nie prądowi podnieść się do określonej wartości i porównać z daną wartością. W przeciwieństwie do diod Zenera, utrzymują stały prądzamiast stresu. Diody ograniczające prąd utrzymują przepływający przez nie prąd na stałym poziomie przy każdej zmianie obciążenia.

Rodzaje diod ograniczających prąd

Istnieje wiele różnych typów diody ograniczające prąd sklasyfikowane według:

• prąd znamionowy regulatora;
• maksymalne napięcie graniczne;
• napięcie robocze;
• pobór energii.

Najczęstsze maksymalne napięcia użytkowe to 1,7 V, 2, 8 V, 3, 1 V, 3,5 V oraz 3,7 V i 4,5 V. Prąd znamionowy regulatora może wynosić od 0,31 mA do 10 mA, przy powszechnie stosowanym prądzie regulatora 10 mA.

Obwód ograniczający prąd stały

Większość zasilaczy ma oddzielne pętle sterowania DC i napięciem, aby regulować ich wyjścia w trybie stałego napięcia (CV) lub w trybie prądu stałego (CC), które są objęte kontrolą w zależności od dopasowania rezystancji obciążenia do napięcia wyjściowego i ustawień prądu.

Tak więc ochrona jest realizowana głównie poprzez ograniczenie aktualnej wartości. W takim przypadku możesz złożyć wniosek prosty obwód ogranicznika źródła za pomocą dwóch diod i rezystora. Przy każdym zasilaniu zawsze istnieje ryzyko zwarcia wyjścia. W związku z tym w tych warunkach konieczne jest zabezpieczenie go przed uszkodzeniem. Istnieje wiele obwodów, które można zastosować do ochrony zasilacza.

Jeden z najprostszych obwodów zawiera tylko dwie diody i dodatkowy rezystor. Obwód wykorzystuje rezystor pomiaru szumów połączony szeregowo z tranzystorem wyjściowym. Ochronę zapewniają dwie diody umieszczone między wyjściem obwodu a podstawą tranzystora. Gdy obwód działa w normalnym zakresie roboczym, na rezystorze występuje małe napięcie. To napięcie plus podstawowy tranzystor promieniujący jest znacznie mniejszy niż spadek złącza diody wymagany do włączenia dwóch diod. Jednak wraz ze wzrostem prądu stałego wzrasta napięcie na rezystorze. Gdy jest równe napięciu wymaganemu do działania, włączają się, napięcie tranzystora spada, ograniczając w ten sposób prąd.

Obwód tego ogranicznika prądu diody dla zasilacza jest prosty. Wartość rezystora szeregowego można obliczyć tak, aby napięcie na nim zwiększono do 0,6 V (napięcie włączenia dla diody krzemowej), gdy maksimum obecny. Jednak zawsze najlepiej jest zapewnić pewien margines ochrony i najlepiej ograniczyć go do wymaganego poziomu.

Ogranicznik sprzężenia zwrotnego

Tę samą prostą formę ograniczenia prądu można zastosować w obwodach mocy, które używają informacje zwrotne w celu określenia rzeczywistego napięcia wyjściowego i zapewnienia dokładniejszej regulacji; wyjście. Jeśli punkt pomiarowy napięcia wyjściowego zostanie wzięty po szeregowy rezystor prądowywtedy spadek napięcia można skorygować na wyjściu.

Ten obwód zapewnia znacznie lepszą regulację niż bezpośredni regulator emiterowy, a także może uwzględniać spadek napięcie na rezystorze z ograniczeniem prądu, jeśli w obwodzie źródłowym na tranzystorze jest wystarczający spadek napięcia odżywianie. Napięcie wyjściowe można również regulować w celu uzyskania wymaganej wartości za pomocą rezystora zmiennego. Diodową formę ograniczenia prądu można łatwo zintegrować z obwodem zasilania. Dodatkowo jest tani i wygodny.

Zastosowania diod ograniczających prąd

Diody ograniczające prąd oferują doskonałą wydajność i łatwość użytkowania w porównaniu z tranzystorami bipolarnymi w systemach zabezpieczających. Są wszechstronne i mają doskonałą wydajność pod względem dynamicznego dryfu temperatury. Urządzenia wykorzystujące diody:

• obwody generatora sygnału;
• schematy synchronizacji;
• urządzenie ładujące;
• sterowanie LED;
• wymiana cewek trzymających w urządzeniach łączności telefonicznej.

Obecne diody zaciskowe są dostępne u wielu światowych producentów półprzewodników, takich jak Calogic, Central Semiconductor, Diodes Inc., O. N. Półprzewodnik lub Zetex. Rynek elektroniczny ma bardzo szeroki wybór diod, stosowanych obwodów diodowych lub innych urządzeń, które mogą wymagać ograniczenia prądu.