Kaikissa sähköpiireissä, joissa ei ole stabilointi- ja suojapiirejä, voi esiintyä ei-toivottua virran kasvua. Tämä voi olla seurausta luonnonilmiöistä (salaman lähellä sähköjohtoa) tai seurausta oikosulusta (oikosulku) tai käynnistysvirroista. Kaikkien näiden tapausten välttämiseksi oikea ratkaisu on asentaa rajoituslaite verkkoon tai paikalliseen piiriin.
Mikä on virranrajoitin?
Virranrajoittimeksi kutsutaan laitetta, jonka piiri on rakennettu siten, että se estää sähkön voimakkuuden nousun yli määritellyn tai sallitun amplitudirajan. Verkkosuojauksen ja siihen asennetun virranrajoittimen avulla voidaan vähentää dynaamisen ja lämpöstabiilisuuden vaatimuksia oikosulun sattuessa.
Suurjännitelinjoissa, joiden jännite on enintään 35 kV, oikosulkurajoitus saavutetaan käyttämällä sähköreaktoreita, joissakin tapauksissa sulakkeita, jotka on valmistettu hienorakeisista täyteaineista. Lisäksi korkealla ja matalalla jännitteellä syötetyt piirit on suojattu alustalle kootuilla piireillä:
- tyristorikytkimet;
- epälineaarista ja lineaarista tyyppiä olevat reaktorit, jotka on ohitettu nopeasti toimivilla puolijohdekytkimillä;
- epälineaariset biasoidut reaktorit.
Rajoittimen periaate
Virranrajoituspiirien perusperiaate on sammuttaa ylimääräinen virta elementistä, joka voi muuntaa energiansa toiseen muotoon, kuten lämmöksi. Tämä näkyy selvästi virranrajoittimen toiminnassa, jossa termistoria tai tyristoria käytetään hajottavana elementtinä.
Toinen suojausmenetelmä, jota myös usein käytetään, on kuormituksen katkaiseminen johdosta, jossa sähköpiikki on tapahtunut. Tämäntyyppiset kytkimet voivat olla automaattisia, ja ne voivat palautua itsestään uhan häviämisen jälkeen, tai vaatia reagoivan suojaelementin vaihtamista, kuten sulake.
Kehittyneimmät ovat rajoittimien elektroniset piirit, jotka toimivat periaatteella sulkevat kanavan sähkön kulkua varten sen kasvaessa. Tässä tapauksessa käytetään erityisiä läpivientielementtejä (esimerkiksi transistoreita), joita ohjataan antureilla.
Nykyaikaisissa yhdistetyissä järjestelmissä yhdistyvät virranrajoittimien toiminto tiettyjä ylikuormituksia varten ja suojausvaihtoehto kuorman sammuttamiseen oikosulkuvirroilla. Tyypillisesti tällaiset järjestelmät toimivat suurjänniteverkoissa.
Virranrajoitinpiiri
EsimerkissäVirranrajoituslaitteen yksinkertaisimmalla piirillä voit ymmärtää, kuinka "elektroninen sulake" toimii. Piiri on koottu kahdelle bipolaariselle transistorille, ja sen avulla voit säätää sähkön voimakkuutta pienjännitevirtalähteissä.
Piirikomponenttien osoitus:
- VT1 - pass-transistori;
- VT2 - päästötransistorin ohjaussignaalin vahvistin;
- Rs – virtatason anturi (pieni vastus);
- R – virranrajoitusvastus.
Hyväksyttävän arvon piirissä olevaan virran virtaukseen liittyy jännitehäviö Rs:n yli, jonka arvo VT2:n vahvistuksen jälkeen pitää päästötransistorin täysin avoimessa tilassa. Heti kun sähkön voimakkuus on ylittänyt kynnysrajan, transistorin VT1 siirtymä alkaa piiloutua suhteessa sähkön lisääntymiseen. Tämän laitteen suunnittelun erottuva piirre on suuret häviöt (jännitehäviö jopa 1,6 V) anturissa ja läpivientielementissä, mikä ei ole toivottavaa pienjännitelaitteiden syöttämisessä.
Yllä kuvatun piirin analogi on täydellisempi, jossa jännitehäviön pienentäminen liitoksessa saavutetaan korvaamalla päästöelementti bipolaarisesta kenttätransistorista pienellä liitosresistanssilla. Kentällä häviöt ovat vain 0,1 V.
Inrush Current Limiter
Tämän tyyppiset laitteet on suunniteltu suojaamaan induktiivisia ja kapasitiivisia kuormia (eri kapasiteettia) jännitteiltäaloittaa. Se asennetaan automaatiojärjestelmiin. Ennen kaikkea asynkroniset moottorit, muuntajat ja LED-lamput ovat alttiina tällaisille virran ylikuormituksille. Kuormavirran rajoittimen käytön seurauksena tässä tapauksessa laitteiden käyttöiän ja luotettavuuden pidentyminen, sähköverkkojen purkaminen.
ROPT-20-1 laite voi toimia esimerkkinä nykyaikaisesta yksivaiheisen virranrajoittimen mallista. Se on universaali ja sisältää sekä käynnistysvirran rajoittimen että releen jännitteensäätöä varten. Piiriä ohjaa mikroprosessori, joka vaimentaa automaattisesti käynnistyspiikkiä ja voi katkaista kuorman, jos verkon jännite nousee sallitun tason yläpuolelle.
Laite kuuluu virta- ja kuormituslinjojen katkokseen, se toimii seuraavasti:
- Kun jännite kytketään, mikro-ohjain käynnistyy, mikä tarkistaa vaihejännitteen olemassaolon ja sen arvon.
- Jos ongelmia ei havaita yhden jakson aikana, kuorma kytketään, mistä ilmoittaa vihreä LED "Network".
- 40 millisekunnin lähtölaskenta tapahtuu ja rele ohittaa vaimennusvastuksen.
- Kun jännite poikkeaa normista tai se epäonnistuu, rele katkaisee kuorman, josta ilmoitetaan punaisella "Emergency"-LED:llä.
- Kun verkkoparametrit (virta, jännite) palautetaan, järjestelmä palaa alkuperäiseen tilaansa.
Generaattorin virtaraja
Autogeneraattoreissa on tärkeää ohjata lähtöjännitteen määrän lisäksi myös lähtöäkuormitusvirtaan. Jos ensimmäisen ylittäminen voi johtaa valaistuslaitteiden rikkoutumiseen, laitteiden ohuisiin käämeihin sekä akun latautumiseen, toinen voi vahingoittaa itse generaattorin käämiä.
Lähtövirta kasvaa mitä enemmän, sitä enemmän kuormaa kytketään generaattorin lähtöön (pienentämällä kokonaisvastusta). Tämän estämiseksi käytetään sähkömagneettista virranrajoitinta. Sen toimintaperiaate perustuu lisävastuksen sisällyttämiseen generaattorin jännityskäämin piiriin sähkön lisääntyessä.
Oikosulkuvirtaraja
Voimalaitosten ja suurten tehtaiden suojaamiseksi ylijännitevirroilta käytetään toisinaan kytkentätyyppisiä virranrajoittimia (räjähtävä toiminta). Ne koostuvat seuraavista:
- irrota laite;
- sulake;
- sirulohko;
- muuntaja.
Sähkön määrää ohjaamalla logiikkapiiri lähettää signaalin nalliin (80 mikrosekunnin jälkeen), kun oikosulku tapahtuu. Jälkimmäinen räjäyttää patruunan sisällä olevan väylän ja virta ohjataan sulakkeeseen.
Eri virranrajoittimien ominaisuudet
Jokainen rajoituslaitetyyppi on suunniteltu tiettyihin tehtäviin ja niillä on tietyt ominaisuudet:
- sulake - nopeavaikutteinen, mutta pitää vaihtaa;
- reaktorit - kestävät tehokkaasti oikosulkuvirtoja, mutta niissä on merkittäviä häviöitä ja jännitehäviöitä;
- elektroniset piirit ja nopeasti toimivat katkaisijat - niillä on pienet häviöt, mutta heikosti suojattu ylijännitevirroilta;
- sähkömagneettiset releet - koostuvat liikkuvista koskettimista, jotka kuluvat ajan myötä.
Siksi, kun valitset kodissasi käytettävän piirin, sinun on tutkittava kaikki tietylle sähköpiirille ominaiset tekijät.
Johtopäätös
On muistettava, että sähköverkkoihin pääsy edellyttää tiettyä sähköalan osaamista ja työkokemusta. Siksi tällaisia laitteita asennettaessa on tärkeää noudattaa turvatoimia. Mutta on tietysti parasta uskoa tällainen työ pätevän asiantuntijan tehtäväksi.
