U svakom električnom kolu gdje nema stabilizirajućih i zaštitnih kola, može doći do neželjenog povećanja struje. To može biti rezultat prirodnih pojava (munja u blizini dalekovoda) ili rezultat kratkog spoja (kratkog spoja) ili udarnih struja. Da biste izbjegli sve ove slučajeve, ispravno rješenje je instaliranje uređaja za ograničavanje u mreži ili lokalnom kolu.
Šta je strujni limiter?
Uređaj čije je strujno kolo konstruisano tako da onemogućava mogućnost povećanja snage električne energije iznad propisanih ili dozvoljenih granica amplitude, naziva se strujni limiter. Prisutnost mrežne zaštite sa ugrađenim graničnikom struje omogućava smanjenje zahtjeva za potonjim u smislu dinamičke i termičke stabilnosti u slučaju kratkog spoja.
U visokonaponskim vodovima napona do 35 kV, ograničenje kratkog spoja se postiže upotrebom električnih reaktora, u nekim slučajevima, osigurača napravljenih od finozrnatih punila. Također, strujna kola koja se napajaju visokim i niskim naponom zaštićena su krugovima sastavljenim na bazi:
- tiristorski prekidači;
- reaktori nelinearnog i linearnog tipa, šantovani sa brzodjelujućim poluprovodničkim prekidačima;
- nelinearni pristrasni reaktori.
Princip limitera
Osnovni princip koji stoji iza strujnih strujnih kola je da se ugasi višak struje na elementu koji može pretvoriti svoju energiju u drugi oblik, kao što je toplota. Ovo se jasno vidi u radu graničnika struje, gdje se kao disipirajući element koristi termistor ili tiristor.
Drugi metod zaštite, koji se takođe često koristi, je da se odvoji opterećenje od linije u kojoj je došlo do udara struje. Ovi tipovi prekidača mogu biti automatski, sa mogućnošću samoresetiranja nakon što prijetnja nestane, ili zahtijevaju zamjenu reagovanog zaštitnog elementa, kao što je slučaj sa osiguračem.
Najnaprednija su elektronska kola limitera koji rade na principu zatvaranja kanala za prolaz struje kada se ona povećava. U ovom slučaju se koriste posebni prolazni elementi (na primjer, tranzistori), koji se kontroliraju senzorima.
Moderni kombinovani sistemi kombinuju funkciju ograničavača struje za određena preopterećenja i zaštitnu opciju sa isključenjem opterećenja pri strujama kratkog spoja. Tipično, takvi sistemi rade u visokonaponskim mrežama.
Krug limitatora struje
Na primjeruUz najjednostavniji krug uređaja za ograničavanje struje, možete razumjeti kako funkcionira "elektronski osigurač". Kolo je sastavljeno na dva bipolarna tranzistora i omogućava vam podešavanje jačine električne energije u niskonaponskim izvorima napajanja.
Dodjela komponenti kola:
- VT1 - prolazni tranzistor;
- VT2 - pojačalo signala za kontrolu tranzistora;
- Rs – senzor nivoa struje (otpornik niskog otpora);
- R – otpornik za ograničavanje struje.
Protok struje u kolu prihvatljive vrijednosti 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 skrivati proporcionalno povećanju električne energije. Posebnost ovog dizajna uređaja su veliki gubici (pad napona do 1,6 V) na senzoru i prolaznom elementu, što je nepoželjno za napajanje niskonaponskih uređaja.
Analog gore opisanog kola je savršeniji, gdje se smanjenje pada napona na spoju postiže zamjenom prolaznog elementa sa bipolarnog na tranzistor sa efektom polja sa niskim otporom spoja. Na terenu gubici su samo 0,1 V.
Ograničivač struje ulaska
Oprema ovog tipa je dizajnirana da zaštiti induktivna i kapacitivna opterećenja (različitih kapaciteta) od prenapona nastartup. Ugrađuje se u sisteme automatizacije. Najviše od svega, asinhroni motori, transformatori, LED lampe su podložni takvim strujnim preopterećenjima. Posljedica korištenja limitera struje opterećenja u ovom slučaju je povećanje vijeka trajanja i pouzdanosti uređaja, rasterećenje električnih mreža.
Uređaj ROPT-20-1 može poslužiti kao primjer modernog modela jednofaznog ograničavača struje. 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 napon u mreži poraste iznad dozvoljenog nivoa.
Uređaj je uključen u prekid strujnih i teretnih vodova, radi na sljedeći način:
- Kada se primeni napon, uključuje se mikrokontroler koji proverava prisustvo faznog napona i njegovu vrednost.
- Ako se problemi ne otkriju tokom jednog perioda, opterećenje se priključuje, što je signalizirano zelenom LED diodom "Mreža".
- Dolazi do odbrojavanja od 40 milisekundi i relej shuntuje prigušni otpornik.
- Kada napon odstupi od norme ili padne, relej isključuje opterećenje, što je signalizirano crvenom LED diodom "Hitno".
- Kada se mrežni parametri (struja, napon) vrate, sistem se vraća u prvobitno stanje.
ograničenje struje generatora
U automobilskim generatorima važno je kontrolisati ne samo količinu izlaznog napona, već i izlazu struju opterećenja. Ako prekoračenje prvog može dovesti do kvara rasvjetne opreme, tankih namotaja uređaja, kao i do punjenja baterije, onda drugo može oštetiti namotaj samog generatora.
Izlazna struja raste što je više opterećenja priključeno na izlaz generatora (smanjenjem ukupnog otpora). Da bi se to spriječilo, koristi se elektromagnetski ograničavač struje. Njegov princip rada zasniva 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 za ograničavanje struje (eksplozivno djelovanje). Sastoje se od:
- odspojite uređaj;
- osigurač;
- chip block;
- transformer.
Kontrolom količine električne energije, logičko kolo šalje signal detonatoru (nakon 80 mikrosekundi) kada dođe do kratkog spoja. Potonji raznosi sabirnicu unutar kertridža, a struja se preusmjerava na osigurač.
Karakteristike različitih strujnih limitera
Svaki tip uređaja za ograničavanje je dizajniran za određene zadatke i ima određena svojstva:
- osigurač - brzo djeluje ali ga treba zamijeniti;
- reaktori - efikasno se odupiru strujama kratkog spoja, ali imaju značajne gubitke i pad napona na sebi;
- elektronska kola i brzi prekidači - imaju male gubitke, ali malu zaštitu od udarnih struja;
- elektromagnetski releji - sastoje se od pokretnih kontakata koji se vremenom istroše.
Stoga, birajući koji krug ćete primijeniti u svom domu, morate proučiti cijeli niz faktora specifičnih za određeno električno kolo.
Zaključak
Moramo imati na umu da pristup električnim mrežama zahtijeva određeno znanje iz elektrotehnike i radno iskustvo. Stoga je prilikom instaliranja takve opreme važno poštovati sigurnosne mjere. Ali najbolje je, naravno, takav posao povjeriti kvalifikovanom stručnjaku.
