V každom elektrickom obvode, kde nie sú žiadne stabilizačné a ochranné obvody, môže dôjsť k nežiaducemu zvýšeniu prúdu. Môže to byť dôsledok prírodných javov (blesk v blízkosti elektrického vedenia) alebo dôsledok skratu (skrat) alebo nárazových prúdov. Aby ste predišli všetkým týmto prípadom, správnym riešením je nainštalovať obmedzovacie zariadenie do siete alebo miestneho okruhu.
Čo je obmedzovač prúdu?
Zariadenie, ktorého obvod je konštruovaný tak, že bráni možnosti zvýšenia sily elektriny nad špecifikované alebo povolené limity amplitúdy, sa nazýva obmedzovač prúdu. Prítomnosť sieťovej ochrany s inštalovaným obmedzovačom prúdu umožňuje znížiť požiadavky na tieto z hľadiska dynamickej a tepelnej stability v prípade skratu.
Vo vysokonapäťových vedeniach s napätím do 35 kV sa obmedzenie skratu dosahuje použitím elektrických reaktorov, v niektorých prípadoch poistiek vyrobených z jemnozrnných výplní. Obvody napájané vysokým a nízkym napätím sú tiež chránené obvodmi zostavenými na základni:
- tyristorové spínače;
- reaktory nelineárneho a lineárneho typu, prepojené s rýchločinnými polovodičovými spínačmi;
- nelineárne predpäté reaktory.
Princíp obmedzovača
Základným princípom obvodov obmedzujúcich prúd je uhasiť nadbytočný prúd na prvku, ktorý dokáže premeniť svoju energiu na inú formu, napríklad na teplo. Je to jasne vidieť na činnosti obmedzovača prúdu, kde sa ako rozptylový prvok používa termistor alebo tyristor.
Ďalším spôsobom ochrany, ktorý sa tiež často používa, je odpojenie záťaže od vedenia, v ktorom došlo k prepätiu elektriny. Tieto typy spínačov môžu byť automatické so schopnosťou samočinného resetu po pominutí hrozby alebo vyžadujú výmenu reagujúceho ochranného prvku, ako je to v prípade poistky.
Najpokročilejšie sú elektronické obvody obmedzovačov, ktoré fungujú na princípe uzatvorenia kanála pre prechod elektriny pri jej zvýšení. V tomto prípade sa používajú špeciálne priechodné prvky (napríklad tranzistory), ktoré sú riadené snímačmi.
Moderné kombinované systémy kombinujú funkciu obmedzovačov prúdu pri určitých preťaženiach a možnosť ochrany s vypínaním záťaže pri skratových prúdoch. Takéto systémy zvyčajne fungujú vo vysokonapäťových sieťach.
Obvod obmedzovača prúdu
Na príkladePomocou najjednoduchšieho obvodu zariadenia na obmedzenie prúdu môžete pochopiť, ako funguje "elektronická poistka". Obvod je zostavený na dvoch bipolárnych tranzistoroch a umožňuje vám nastaviť silu elektriny v nízkonapäťových zdrojoch.
Priradenie komponentov obvodu:
- VT1 - priepustný tranzistor;
- VT2 - zosilňovač riadiaceho signálu s priepustným tranzistorom;
- Rs – snímač úrovne prúdu (nízkoodporový odpor);
- R – odpor obmedzujúci prúd.
Tok prúdu v obvode prijateľnej hodnoty je sprevádzaný poklesom napätia na Rs, ktorého hodnota po zosilnení na VT2 udržiava priepustný tranzistor v úplne otvorenom stave. Akonáhle sila elektriny prekročí prahovú hranicu, prechod tranzistora VT1 sa začne skrývať v pomere k zvýšeniu elektriny. Charakteristickým znakom tejto konštrukcie zariadenia sú veľké straty (úbytok napätia až 1,6 V) na snímači a priechodnom prvku, čo je nežiaduce pre napájanie nízkonapäťových zariadení.
Dokonalejší je analóg vyššie opísaného obvodu, kde sa zníženie úbytku napätia na prechode dosiahne nahradením prechodového prvku z bipolárneho na tranzistor s efektom poľa s nízkym odporom prechodu. Na ihrisku sú straty iba 0,1 V.
Obmedzovač nábehového prúdu
Zariadenia tohto typu sú určené na ochranu indukčných a kapacitných záťaží (rôznych výkonov) pred prepätím prizačiatok. Je inštalovaný v automatizačných systémoch. Predovšetkým asynchrónne motory, transformátory, LED svietidlá podliehajú takémuto preťaženiu prúdu. Dôsledkom použitia obmedzovača záťažového prúdu je v tomto prípade zvýšenie životnosti a spoľahlivosti zariadení, vykladanie elektrických sietí.
Zariadenie ROPT-20-1 môže slúžiť ako príklad moderného modelu jednofázového obmedzovača prúdu. Je univerzálny a obsahuje ako obmedzovač nábehového prúdu, tak aj relé na ovládanie napätia. Obvod je riadený mikroprocesorom, ktorý automaticky tlmí rozbehové rázy a dokáže vypnúť záťaž, ak napätie v sieti stúpne nad povolenú úroveň.
Zariadenie je súčasťou prerušenia elektrického a záťažového vedenia, funguje nasledovne:
- Po privedení napätia sa zapne mikrokontrolér, ktorý skontroluje prítomnosť fázového napätia a jeho hodnotu.
- Ak sa počas jedného obdobia nezistia problémy, záťaž je pripojená, čo je signalizované zelenou LED "Sieť".
- Nastane odpočítavanie 40 milisekúnd a relé odpojí tlmiaci odpor.
- Keď sa napätie odchyľuje od normy alebo zlyhá, relé odpojí záťaž, čo je signalizované červenou LED diódou "Núdzové".
- Po obnovení parametrov siete (prúd, napätie) sa systém vráti do pôvodného stavu.
Aktuálny limit generátora
V generátoroch automobilov je dôležité kontrolovať nielen množstvo výstupného napätia, ale aj výstupdo záťažového prúdu. Ak prekročenie prvého môže viesť k poruche osvetľovacieho zariadenia, tenkým vinutiam zariadení, ako aj k dobitiu batérie, potom druhé môže poškodiť vinutie samotného generátora.
Výstupný prúd sa zvyšuje tým viac, čím väčšia záťaž je pripojená na výstup generátora (znížením celkového odporu). Aby sa tomu zabránilo, používa sa elektromagnetický obmedzovač prúdu. Jeho princíp činnosti je založený na zahrnutí dodatočného odporu do obvodu budiaceho vinutia generátora v prípade zvýšenia elektriny.
Limit skratového prúdu
Na ochranu elektrární a veľkých tovární pred nárazovými prúdmi sa niekedy používajú spínacie obmedzovače prúdu (výbušné pôsobenie). Pozostávajú z:
- odpojiť zariadenie;
- poistka;
- blok čipu;
- transformátor.
Ovládaním množstva elektriny vyšle logický obvod signál do rozbušky (po 80 mikrosekundách), keď dôjde ku skratu. Ten vyhodí do vzduchu zbernicu vo vnútri kazety a prúd je presmerovaný do poistky.
Vlastnosti rôznych obmedzovačov prúdu
Každý typ obmedzovacieho zariadenia je navrhnutý pre špecifické úlohy a má určité vlastnosti:
- poistka – rýchlo pôsobí, ale treba ju vymeniť;
- reaktory - účinne odolávajú skratovým prúdom, ale majú na nich značné straty a poklesy napätia;
- elektronické obvody a rýchločinné ističe – majú nízke straty, ale malú ochranu proti nárazovým prúdom;
- elektromagnetické relé – pozostávajú z pohyblivých kontaktov, ktoré sa časom opotrebujú.
Pri výbere obvodu, ktorý chcete použiť vo vašej domácnosti, si preto musíte preštudovať celý rad faktorov špecifických pre konkrétny elektrický obvod.
Záver
Je potrebné mať na pamäti, že prístup k elektrickým sieťam si vyžaduje určité znalosti v oblasti elektriky a pracovné skúsenosti. Preto je pri inštalácii takéhoto zariadenia dôležité dodržiavať bezpečnostné opatrenia. Najlepšie je však, samozrejme, zveriť takúto prácu kvalifikovanému odborníkovi.
