Igas elektriahelas, kus puuduvad stabiliseerimis- ja kaitseahelad, võib tekkida soovimatu voolu suurenemine. See võib olla loodusnähtuste tagajärg (pikk elektriliini lähedal) või lühise (lühis) või sisselülitusvoolude tagajärg. Kõigi nende juhtude vältimiseks on õige lahendus paigaldada võrku või kohalikku vooluringi piirav seade.
Mis on voolupiiraja?
Seadet, mille vooluahel on konstrueeritud nii, et see välistab võimaluse elektri tugevuse suurenemiseks üle etteantud või lubatud amplituudipiiride, nimetatakse voolupiirajaks. Sellesse paigaldatud voolupiirajaga võrgukaitse olemasolu võimaldab vähendada viimasele esitatavaid nõudeid dünaamilise ja termilise stabiilsuse osas lühise korral.
Kuni 35 kV pingega kõrgepingeliinides saavutatakse lühise piiramine elektrireaktorite, mõnel juhul peeneteralistest täiteainetest valmistatud kaitsmetega. Samuti on kõrge ja madalpinge toiteahelad kaitstud alusele kokkupandud ahelatega:
- türistorlülitid;
- mittelineaarset ja lineaarset tüüpi reaktorid, mis on šunteeritud kiiretoimeliste pooljuhtlülititega;
- mittelineaarsed kallutatud reaktorid.
Piiraja põhimõte
Voolust piiravate ahelate põhiprintsiip on kustutada liigne vool elemendilt, mis suudab muuta oma energia muuks vormiks, näiteks soojuseks. See on selgelt näha voolupiiraja töös, kus hajutava elemendina kasutatakse termistorit või türistorit.
Teine kaitsemeetod, mida samuti sageli kasutatakse, on koormuse katkestamine liinilt, kus tekkis elektripinge. Seda tüüpi lülitid võivad olla automaatsed, võimalusega pärast ohu kadumist ise lähtestada või vajada reageeriva kaitseelemendi väljavahetamist, nagu kaitsme puhul.
Kõige arenenumad on piirajate elektroonilised vooluringid, mis töötavad põhimõttel, et kanal sulgub elektri läbilaskmiseks, kui see suureneb. Sel juhul kasutatakse spetsiaalseid läbipääsuelemente (näiteks transistore), mida juhivad andurid.
Kaasaegsed kombineeritud süsteemid ühendavad voolupiirajate funktsiooni teatud ülekoormuste korral ja kaitsevõimaluse koos koormuse väljalülitamisega lühisevoolude korral. Tavaliselt töötavad sellised süsteemid kõrgepingevõrkudes.
Voolupiiraja vooluring
NäitelVoolu piirava seadme lihtsaima vooluahela abil saate aru, kuidas "elektrooniline kaitsme" töötab. Ahel on kokku pandud kahele bipolaarsele transistorile ja võimaldab reguleerida elektrienergia tugevust madalpinge toiteallikates.
Skeemi komponentide määramine:
- VT1 – läbipääsutransistor;
- VT2 - läbipääsutransistori juhtsignaali võimendi;
- Rs – voolutaseme andur (madala takistusega takisti);
- R – voolu piirav takisti.
Vastuvõetava väärtusega vooluvooluga ahelas kaasneb pingelangus Rs, mille väärtus pärast VT2 võimendamist hoiab läbipääsutransistori täielikult avatud olekus. Niipea, kui elektrienergia tugevus on ületanud lävipiiri, hakkab transistori VT1 üleminek varjama proportsionaalselt elektrienergia suurenemisega. Seadme selle konstruktsiooni eripäraks on suured kaod (pingelangus kuni 1,6 V) anduril ja läbilaskeelemendil, mis on madalpingeseadmete toiteks ebasoovitav.
Eelkirjeldatud vooluahela analoog on täiuslikum, kus pingelanguse vähendamine ristmikul saavutatakse bipolaarselt läbipääsuelemendi asendamisega väikese ristmiktakistusega väljatransistorile. Väljakul on kahjud vaid 0,1 V.
Sissevoolu piiraja
Seda tüüpi seadmed on loodud kaitsma (erineva võimsusega) induktiivseid ja mahtuvuslikke koormusi ülepinge eestkäivitamine. See on paigaldatud automaatikasüsteemidesse. Eelkõige on selliste voolude ülekoormuste all asünkroonsed mootorid, trafod, LED-lambid. Koormusvoolu piiraja kasutamise tagajärjeks on sel juhul seadmete tööea ja töökindluse pikenemine, elektrivõrkude mahalaadimine.
Seade ROPT-20-1 võib olla ühefaasilise voolupiiraja kaasaegse mudeli näide. See on universaalne ja sisaldab nii sisselülitusvoolu piirajat kui ka releed pinge juhtimiseks. Ahelat juhib mikroprotsessor, mis summutab automaatselt käivituspinget ja võib koormuse välja lülitada, kui võrgu pinge tõuseb üle lubatud taseme.
Seade on kaasatud toite- ja koormusliinide katkestusse, see töötab järgmiselt:
- Pinge rakendamisel lülitub sisse mikrokontroller, mis kontrollib faasipinge olemasolu ja selle väärtust.
- Kui probleeme ühe perioodi jooksul ei tuvastata, ühendatakse koormus, millest annab märku roheline LED "Võrk".
- Toimub 40 millisekundi loendus ja relee šundab summutustakistit.
- Pinge normist kõrvalekaldumisel või rikke korral katkestab relee koormuse, millest annab märku punane "hädaolukorra" LED.
- Kui võrguparameetrid (vool, pinge) taastatakse, naaseb süsteem algsesse olekusse.
Generaatori voolupiirang
Autogeneraatorites on oluline juhtida mitte ainult väljundpinge suurust, vaid ka väljunditkoormusvoolu sisse. Kui esimese ületamine võib põhjustada valgustusseadmete rikke, seadmete õhukeste mähiste, aga ka aku laadimise, siis teine võib kahjustada generaatori enda mähist.
Väljundvool suureneb, mida rohkem, seda rohkem koormust generaatori väljundisse ühendatakse (vähendades kogutakistust). Selle vältimiseks kasutatakse elektromagnetilist voolupiirajat. Selle tööpõhimõte põhineb lisatakistuse kaasamisel generaatori põneva mähise vooluringi elektrienergia suurenemise korral.
Lühise voolupiirang
Elektrijaamade ja suurte tehaste kaitsmiseks liigvoolude eest kasutatakse mõnikord lülitustüüpi voolupiirajaid (plahvatuslik toime). Need koosnevad:
- katkesta seadme ühendus;
- kaitse;
- kiibiplokk;
- transformer.
Elektri kogust reguleerides saadab loogikalülitus lühise tekkimisel detonaatorile signaali (80 mikrosekundi pärast). Viimane puhub kasseti sees oleva siini õhku ja vool suunatakse kaitsmesse.
Erinevate voolupiirajate omadused
Iga tüüpi piiranguseade on mõeldud konkreetsete ülesannete jaoks ja neil on teatud omadused:
- kaitse – kiire toimega, kuid vajab väljavahetamist;
- reaktorid – peavad tõhus alt vastu lühisvooludele, kuid neil on märkimisväärsed kaod ja pingelangused;
- elektroonilised ahelad ja kiire toimega kaitselülitid – neil on väikesed kaod, kuid väike kaitse liigvoolude eest;
- elektromagnetreleed – koosnevad liikuvatest kontaktidest, mis aja jooksul kuluvad.
Seega, valides, millist vooluahelat oma kodus kasutada, peate uurima kõiki konkreetsele elektriskeemile iseloomulikke tegureid.
Järeldus
Tuleb meeles pidada, et elektrivõrkudele juurdepääs eeldab teatud elektrialaseid teadmisi ja töökogemust. Seetõttu on selliste seadmete paigaldamisel oluline järgida ettevaatusabinõusid. Kuid loomulikult on kõige parem usaldada selline töö kvalifitseeritud spetsialistile.
