در هر مدار الکتریکی که مدارهای تثبیت کننده و محافظ وجود ندارد، افزایش ناخواسته جریان می تواند رخ دهد. این می تواند نتیجه پدیده های طبیعی (رعد و برق در نزدیکی خط برق) یا نتیجه یک اتصال کوتاه (اتصال کوتاه) یا جریان های هجومی باشد. برای جلوگیری از همه این موارد، راه حل صحیح نصب یک دستگاه محدودیت در شبکه یا مدار محلی است.
محدود کننده فعلی چیست؟
دستگاهی که مدار آن به گونه ای ساخته شده باشد که از احتمال افزایش قدرت الکتریسیته بیش از حد دامنه تعیین شده یا مجاز جلوگیری کند، محدود کننده جریان نامیده می شود. وجود محافظ شبکه با یک محدود کننده جریان نصب شده در آن باعث می شود تا در صورت اتصال کوتاه، الزامات مورد نیاز برای دومی از نظر پایداری دینامیکی و حرارتی کاهش یابد.
در خطوط فشار قوی با ولتاژ تا 35 کیلو ولت، محدودیت اتصال کوتاه با استفاده از راکتورهای الکتریکی، در برخی موارد، فیوزهای ساخته شده از پرکننده های ریزدانه حاصل می شود. همچنین مدارهایی که با ولتاژ بالا و پایین تغذیه می شوند توسط مدارهای مونتاژ شده روی پایه محافظت می شوند:
- سوئیچ های تریستور؛
- راکتورهای غیر خطی و خطی، شنت شده با کلیدهای نیمه هادی سریع الاثر؛
- راکتورهای بایاس غیرخطی.
اصل محدودکننده
اصل اساسی در پشت مدارهای محدود کننده جریان، خاموش کردن جریان اضافی روی عنصری است که می تواند انرژی خود را به شکل دیگری مانند گرما تبدیل کند. این به وضوح در عملکرد محدود کننده جریان مشاهده می شود، جایی که ترمیستور یا تریستور به عنوان عنصر پراکنده استفاده می شود.
یکی دیگر از روش های حفاظتی که اغلب استفاده می شود، قطع بار از خطی است که در آن موج برق رخ داده است. این نوع سوئیچ‌ها می‌توانند خودکار، با قابلیت تنظیم مجدد پس از ناپدید شدن تهدید، یا نیاز به جایگزینی یک عنصر محافظ واکنش‌دهنده مانند فیوز باشند.
پیشرفته ترین مدارهای الکترونیکی محدود کننده ها هستند که بر اساس اصل بستن کانال عبور جریان برق در هنگام افزایش آن کار می کنند. در این مورد از عناصر عبوری ویژه (مثلاً ترانزیستورها) استفاده می شود که توسط سنسورها کنترل می شوند.
سیستم های ترکیبی مدرن عملکرد محدود کننده های جریان را برای اضافه بارهای خاص و یک گزینه محافظ با خاموش شدن بار در جریان های اتصال کوتاه ترکیب می کنند. به طور معمول، چنین سیستم هایی در شبکه های ولتاژ بالا کار می کنند.
مدار محدودکننده جریان
در مثالبا ساده ترین مدار یک دستگاه محدود کننده جریان، می توانید نحوه کار یک "فیوز الکترونیکی" را درک کنید. مدار روی دو ترانزیستور دوقطبی مونتاژ شده است و به شما امکان می دهد قدرت برق را در منابع تغذیه ولتاژ پایین تنظیم کنید.
تخصیص اجزای مدار:
- VT1 - ترانزیستور عبور؛
- VT2 - تقویت کننده سیگنال کنترل ترانزیستور عبور؛
- Rs - سنسور سطح جریان (مقاومت کم مقاومت)؛
- R - مقاومت محدود کننده جریان.
جریان در مدار با مقدار قابل قبولی با افت ولتاژ Rs همراه است که مقدار آن پس از تقویت در VT2، ترانزیستور عبور را در حالت کاملا باز نگه می دارد. به محض اینکه قدرت الکتریسیته از حد آستانه فراتر رفت، انتقال ترانزیستور VT1 متناسب با افزایش برق شروع به پنهان شدن می کند. از ویژگی های بارز این طراحی دستگاه تلفات زیاد (افت ولتاژ تا 1.6 ولت) روی سنسور و عنصر عبوری است که برای تغذیه دستگاه های ولتاژ پایین نامطلوب است.
یک آنالوگ از مداری که در بالا توضیح داده شد، مدار کامل‌تری است، که در آن کاهش افت ولتاژ در محل اتصال با جایگزینی عنصر عبور از یک ترانزیستور دوقطبی به یک ترانزیستور اثر میدانی با مقاومت اتصال کم به دست می‌آید. در زمین، ضرر فقط 0.1 V است.
Inrush Current Limiter
تجهیزات از این نوع برای محافظت از بارهای القایی و خازنی (با ظرفیت های مختلف) در برابر نوسانات طراحی شده اند.استارت آپ. در سیستم های اتوماسیون نصب می شود. بیشتر از همه، موتورهای ناهمزمان، ترانسفورماتورها، لامپ های LED در معرض چنین اضافه بارهای فعلی هستند. پیامد استفاده از محدود کننده جریان بار در این مورد افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان دستگاه ها، تخلیه شبکه های الکتریکی است.
دستگاه ROPT-20-1 می تواند به عنوان نمونه ای از مدل مدرن محدود کننده جریان تک فاز باشد. جهانی است و شامل یک محدود کننده جریان هجومی و یک رله برای کنترل ولتاژ است. مدار توسط یک ریزپردازنده کنترل می شود که به طور خودکار نوسان شروع را کاهش می دهد و در صورت افزایش ولتاژ در شبکه از حد مجاز، می تواند بار را خاموش کند.
دستگاه در قطع خطوط برق و بار گنجانده شده است، به شرح زیر عمل می کند:
- هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، میکروکنترلر روشن می شود، که وجود ولتاژ فاز و مقدار آن را بررسی می کند.
- اگر مشکلات در طول یک دوره شناسایی نشد، بار وصل می شود که توسط LED سبز "شبکه" علامت داده می شود.
- شمارش معکوس 40 میلی ثانیه رخ می دهد و رله مقاومت میرایی را تغییر می دهد.
- هنگامی که ولتاژ از حد معمول منحرف می شود یا از کار می افتد، رله بار را قطع می کند، که توسط LED قرمز "اضطراری" سیگنال می شود.
- هنگامی که پارامترهای شبکه (جریان، ولتاژ) بازیابی می شوند، سیستم به حالت اولیه خود باز می گردد.
محدودیت فعلی ژنراتور
در ژنراتورهای خودرو، کنترل نه تنها مقدار ولتاژ خروجی، بلکه خروجی نیز مهم است.به جریان بار اگر تجاوز از اولی می تواند منجر به خرابی تجهیزات روشنایی، سیم پیچی نازک دستگاه ها و همچنین شارژ مجدد باتری شود، دومی می تواند به سیم پیچ خود ژنراتور آسیب برساند.
جریان خروجی هر چه بیشتر افزایش می یابد، بار بیشتری به خروجی ژنراتور متصل می شود (با کاهش مقاومت کل). برای جلوگیری از این امر، از یک محدود کننده جریان الکترومغناطیسی استفاده می شود. اصل عملکرد آن بر پایه گنجاندن مقاومت اضافی در مدار سیم پیچ مهیج ژنراتور در صورت افزایش برق است.
محدودیت جریان اتصال کوتاه
برای محافظت از نیروگاه ها و کارخانه های بزرگ در برابر جریان های موجی، گاهی اوقات از محدود کننده های جریان سوئیچینگ (عمل انفجاری) استفاده می شود. آنها عبارتند از:
- قطع دستگاه؛
- فیوز;
- بلاک تراشه؛
- ترانسفورماتور.
با کنترل مقدار الکتریسیته، مدار منطقی سیگنالی را به چاشنی (پس از 80 میکروثانیه) در هنگام اتصال کوتاه می فرستد. دومی اتوبوس داخل کارتریج را منفجر می کند و جریان به فیوز هدایت می شود.
ویژگی های محدود کننده های جریان مختلف
هر نوع دستگاه محدودیت برای کارهای خاصی طراحی شده است و دارای ویژگی های خاصی است:
- فیوز - سریع عمل می کند اما باید تعویض شود؛
- راکتورهای- به طور موثر در برابر جریان های اتصال کوتاه مقاومت می کنند، اما تلفات و افت ولتاژ قابل توجهی روی آنها دارند؛
- مدارهای الکترونیکی و قطع کننده های مدار سریع - دارای تلفات کم اما حفاظت کمی در برابر جریان های افزایشی؛
- رله‌های الکترومغناطیسی - متشکل از کنتاکت‌های متحرکی است که در طول زمان فرسوده می‌شوند.
بنابراین، انتخاب مداری که در خانه خود اعمال کنید، باید طیف وسیعی از عوامل خاص یک مدار الکتریکی خاص را مطالعه کنید.
نتیجه گیری
باید به خاطر داشت که دسترسی به شبکه های الکتریکی مستلزم دانش خاصی در برق و تجربه کاری است. بنابراین، هنگام نصب چنین تجهیزاتی، رعایت نکات ایمنی ضروری است. اما بهتر است، البته، این کار را به یک متخصص واجد شرایط بسپارید.
