V každém elektrickém obvodu, kde nejsou žádné stabilizační a ochranné obvody, může dojít k nechtěnému zvýšení proudu. Může to být důsledek přírodních jevů (blesk v blízkosti elektrického vedení) nebo důsledek zkratu (zkrat) nebo nárazových proudů. Abyste se vyhnuli všem těmto případům, správným řešením je nainstalovat do sítě nebo místního okruhu omezovací zařízení.
Co je omezovač proudu?
Zařízení, jehož obvod je konstruován tak, že zamezuje možnosti zvýšení síly elektřiny nad stanovené nebo přípustné meze amplitudy, se nazývá omezovač proudu. Přítomnost síťové ochrany s nainstalovaným omezovačem proudu umožňuje snížit požadavky na posledně jmenovaný z hlediska dynamické a tepelné stability v případě zkratu.
Ve vysokonapěťových vedeních s napětím do 35 kV je omezení zkratu dosaženo použitím elektrických tlumivek, v některých případech pojistek vyrobených z jemnozrnných výplní. Také obvody napájené vysokým a nízkým napětím jsou chráněny obvody sestavenými na základně:
- tyristorové spínače;
- reaktory nelineárního a lineárního typu, seřazené s rychle působícími polovodičovými spínači;
- nelineární předpojaté reaktory.
Princip omezovače
Základním principem obvodů omezujících proud je uhasit nadměrný proud na prvku, který může přeměnit svou energii na jinou formu, jako je teplo. To je jasně vidět na činnosti omezovače proudu, kde je jako rozptylující prvek použit termistor nebo tyristor.
Dalším způsobem ochrany, který se také často používá, je odpojení zátěže od vedení, ve kterém došlo k přepětí. Tyto typy spínačů mohou být automatické se schopností samočinného resetu poté, co hrozba zmizí, nebo vyžadují výměnu reagujícího ochranného prvku, jako je tomu u pojistky.
Nejpokročilejší jsou elektronické obvody omezovačů, které fungují na principu uzavření kanálu pro průchod elektřiny při jejím zvýšení. V tomto případě se používají speciální průchozí prvky (například tranzistory), které jsou řízeny senzory.
Moderní kombinované systémy kombinují funkci proudových omezovačů pro určitá přetížení a možnost ochrany s vypínáním zátěže při zkratových proudech. Takové systémy obvykle fungují ve vysokonapěťových sítích.
Obvod omezovače proudu
Na příkladuS nejjednodušším obvodem zařízení omezujícího proud můžete pochopit, jak funguje "elektronická pojistka". Obvod je sestaven na dvou bipolárních tranzistorech a umožňuje nastavit sílu elektřiny v nízkonapěťových zdrojích.
Přiřazení součástí obvodu:
- VT1 - průchozí tranzistor;
- VT2 - zesilovač signálu řízení průchozího tranzistoru;
- Rs – snímač aktuální úrovně (odpor s nízkým odporem);
- R – odpor omezující proud.
Tok proudu v obvodu přijatelné hodnoty je doprovázen úbytkem napětí na Rs, jehož hodnota po zesílení na VT2 udržuje propustný tranzistor v plně otevřeném stavu. Jakmile síla elektřiny překročí prahovou mez, přechod tranzistoru VT1 se začne skrývat úměrně nárůstu elektřiny. Charakteristickým rysem této konstrukce zařízení jsou velké ztráty (úbytek napětí až 1,6 V) na snímači a průchozím prvku, což je nežádoucí pro napájení nízkonapěťových zařízení.
Dokonalejší je analog výše popsaného obvodu, kde je snížení úbytku napětí na přechodu dosaženo výměnou propustného prvku z bipolárního na tranzistor s efektem pole s nízkým odporem přechodu. Na hřišti jsou ztráty pouze 0,1 V.
Omezovač zapínacího proudu
Zařízení tohoto typu je určeno k ochraně indukčních a kapacitních zátěží (různé kapacity) před přepětím přispuštění. Je instalován v automatizačních systémech. Takovým proudovým přetížením jsou vystaveny především asynchronní motory, transformátory, LED žárovky. Důsledkem použití omezovače zátěžového proudu je v tomto případě zvýšení životnosti a spolehlivosti zařízení, vybíjení elektrických sítí.
Zařízení ROPT-20-1 může sloužit jako příklad moderního modelu jednofázového omezovače proudu. Je univerzální a obsahuje jak omezovač náběhového proudu, tak relé pro regulaci napětí. Obvod je řízen mikroprocesorem, který automaticky tlumí rozběhové rázy a dokáže vypnout zátěž, pokud napětí v síti stoupne nad povolenou úroveň.
Zařízení je součástí přerušení napájecího a zátěžového vedení, funguje následovně:
- Při přivedení napětí se zapne mikrokontrolér, který zkontroluje přítomnost fázového napětí a jeho hodnotu.
- Pokud během jednoho období nejsou zjištěny problémy, zátěž je připojena, což je signalizováno zelenou LED „Síť“.
- Dojde k odpočítávání 40 milisekund a relé odpojí tlumicí odpor.
- Když se napětí odchyluje od normy nebo selže, relé odpojí zátěž, což je signalizováno červenou LED diodou "Emergency".
- Po obnovení síťových parametrů (proud, napětí) se systém vrátí do původního stavu.
Proudový limit generátoru
U generátorů automobilů je důležité řídit nejen velikost výstupního napětí, ale také výstupdo zatěžovacího proudu. Pokud překročení prvního může vést k poruše osvětlovacího zařízení, tenkých vinutí zařízení, stejně jako dobíjení baterie, pak druhé může poškodit vinutí samotného generátoru.
Výstupní proud se zvyšuje tím více, čím více zátěže je připojeno na výstup generátoru (snížením celkového odporu). Aby se tomu zabránilo, používá se elektromagnetický omezovač proudu. Jeho princip činnosti je založen na zahrnutí dodatečného odporu do obvodu budícího vinutí generátoru v případě nárůstu elektřiny.
Limit zkratového proudu
K ochraně elektráren a velkých továren před rázovými proudy se někdy používají omezovače proudu spínaného typu (výbušné působení). Skládají se z:
- odpojit zařízení;
- pojistka;
- blok čipu;
- transformátor.
Řízením množství elektřiny vyšle logický obvod signál do rozbušky (po 80 mikrosekundách), když dojde ke zkratu. Ten vyhodí do povětří sběrnici uvnitř kazety a proud je přesměrován do pojistky.
Vlastnosti různých omezovačů proudu
Každý typ omezovacího zařízení je navržen pro specifické úkoly a má určité vlastnosti:
- pojistka – funguje rychle, ale je třeba ji vyměnit;
- reaktory – účinně odolávají zkratovým proudům, ale mají na nich značné ztráty a poklesy napětí;
- elektronické obvody a rychločinné jističe – mají nízké ztráty, ale malou ochranu proti rázovým proudům;
- elektromagnetická relé – sestávají z pohyblivých kontaktů, které se časem opotřebovávají.
Při výběru obvodu, který chcete použít ve vaší domácnosti, musíte prostudovat celou řadu faktorů specifických pro konkrétní elektrický obvod.
Závěr
Je třeba mít na paměti, že přístup k elektrickým sítím vyžaduje určité znalosti v elektrotechnice a pracovní zkušenosti. Proto je při instalaci takového zařízení důležité dodržovat bezpečnostní opatření. Nejlepší je ale samozřejmě svěřit takovou práci kvalifikovanému specialistovi.
