V vsakem električnem tokokrogu, kjer ni stabilizacijskih in zaščitnih vezij, lahko pride do neželenega povečanja toka. To je lahko posledica naravnih pojavov (strela v bližini daljnovoda) ali posledica kratkega stika (kratkega stika) ali udarnih tokov. Da bi se izognili vsem tem primerom, je pravilna rešitev namestitev omejevalne naprave v omrežje ali lokalno vezje.
Kaj je tokovni omejevalnik?
Naprava, katere vezje je zgrajeno tako, da preprečuje možnost povečanja jakosti električne energije nad določenimi ali dovoljenimi amplitudnimi mejami, se imenuje omejevalnik toka. Prisotnost zaščite omrežja z vgrajenim omejevalnikom toka omogoča zmanjšanje zahtev za slednje glede dinamične in toplotne stabilnosti v primeru kratkega stika.
V visokonapetostnih vodih z napetostjo do 35 kV je omejitev kratkega stika dosežena z uporabo električnih reaktorjev, v nekaterih primerih varovalk iz drobnozrnatih polnil. Prav tako so vezja, ki se napajajo z visoko in nizko napetostjo, zaščitena z vezji, sestavljenimi na osnovi:
- tiristorska stikala;
- reaktorji nelinearnega in linearnega tipa, ranžirani s hitro delujočimi polprevodniškimi stikali;
- nelinearni pristranski reaktorji.
Načelo omejevalnika
Osnovno načelo tokovnih tokokrogov je ugasniti presežek toka na elementu, ki lahko pretvori svojo energijo v drugo obliko, kot je toplota. To se jasno vidi pri delovanju tokovnega omejevalnika, kjer se kot disipacijski element uporablja termistor ali tiristor.
Druga metoda zaščite, ki se prav tako pogosto uporablja, je odklop bremena iz linije, v kateri se je pojavil val električne energije. Te vrste stikal so lahko avtomatske, z možnostjo samoponastavitve, ko grožnja izgine, ali zahtevajo zamenjavo zaščitnega elementa, ki se odziva, kot je v primeru varovalke.
Najbolj napredna so elektronska vezja omejevalnikov, ki delujejo na principu zapiranja kanala za prehod električne energije, ko se ta poveča. V tem primeru se uporabljajo posebni prehodni elementi (na primer tranzistorji), ki jih krmilijo senzorji.
Sodobni kombinirani sistemi združujejo funkcijo omejevalnikov toka za določene preobremenitve in zaščitno možnost z izklopom obremenitve pri tokovih kratkega stika. Običajno takšni sistemi delujejo v visokonapetostnih omrežjih.
Tokokrog omejevalnika toka
Na primeruZ najpreprostejšim vezjem naprave za omejevanje toka lahko razumete, kako deluje "elektronska varovalka". Vezje je sestavljeno na dveh bipolarnih tranzistorjih in omogoča prilagajanje jakosti električne energije v nizkonapetostnih napajalnikih.
Dodelitev komponent vezja:
- VT1 - prehodni tranzistor;
- VT2 - ojačevalnik krmilnega signala tranzistorja;
- Rs – senzor nivoja toka (nizkouporni upor);
- R – upor za omejevanje toka.
Pretok toka v tokokrogu sprejemljive vrednosti spremlja padec napetosti na Rs, katerega vrednost po ojačanju na VT2 vzdržuje prehodni tranzistor v popolnoma odprtem stanju. Takoj, ko moč električne energije preseže mejno vrednost, se prehod tranzistorja VT1 začne skrivati sorazmerno s povečanjem električne energije. Posebnost te zasnove naprave so velike izgube (padec napetosti do 1,6 V) na senzorju in prehodnem elementu, kar je nezaželeno za napajanje nizkonapetostnih naprav.
Analog zgoraj opisanega vezja je bolj popoln, kjer je zmanjšanje padca napetosti na stičišču doseženo z zamenjavo prehodnega elementa z bipolarnega na tranzistor s polnim učinkom z nizko upornostjo spoja. Na igrišču so izgube le 0,1 V.
omejevalnik vletnega toka
Oprema te vrste je zasnovana za zaščito induktivnih in kapacitivnih bremen (različnih kapacitet) pred prenapetostmi prizačeti. Vgrajen je v sisteme avtomatizacije. Predvsem so asinhroni motorji, transformatorji, LED svetilke izpostavljeni takšnim tokovnim preobremenitvam. Posledica uporabe omejevalnika toka obremenitve v tem primeru je povečanje življenjske dobe in zanesljivosti naprav, razbremenitev električnih omrežij.
Naprava ROPT-20-1 lahko služi kot primer sodobnega modela enofaznega omejevalnika toka. Je univerzalen in vsebuje tako omejevalnik vhodnega toka kot rele za nadzor napetosti. Tokokrog je krmiljen z mikroprocesorjem, ki samodejno blaži zagonski val in lahko izklopi obremenitev, če napetost v omrežju naraste nad dovoljeno raven.
Naprava je vključena v prekinitev električnih in obremenilnih vodov, deluje na naslednji način:
- Ko je napetost vključena, se mikrokrmilnik vklopi, ki preveri prisotnost fazne napetosti in njeno vrednost.
- Če težave niso zaznane v enem obdobju, se obremenitev poveže, kar signalizira zelena LED "Omrežje".
- Pride do 40 milisekundnega odštevanja in rele preklopi dušilni upor.
- Ko napetost odstopa od norme ali pade, rele prekine obremenitev, kar signalizira rdeča LED dioda "Emergency".
- Ko so omrežni parametri (tok, napetost) obnovljeni, se sistem vrne v prvotno stanje.
omejitev toka generatorja
V avtomobilskih generatorjih je pomembno nadzorovati ne le količino izhodne napetosti, temveč tudi izhodnov obremenitveni tok. Če preseganje prvega lahko privede do okvare svetlobne opreme, tankih navitij naprav, pa tudi do polnjenja baterije, lahko drugi poškoduje navitje samega generatorja.
Izhodni tok se poveča, bolj ko je večja obremenitev priključena na izhod generatorja (z zmanjšanjem skupnega upora). Da bi to preprečili, se uporablja omejevalnik elektromagnetnega toka. Njegov princip delovanja temelji na vključitvi dodatnega upora v vezje vznemirljivega navitja generatorja v primeru povečanja električne energije.
omejitev toka kratkega stika
Za zaščito elektrarn in velikih tovarn pred udarnimi tokovi se včasih uporabljajo omejevalniki toka preklopnega tipa (eksplozivno delovanje). Sestavljeni so iz:
- odklopite napravo;
- varovalka;
- blok žetonov;
- transformer.
Z nadzorom količine električne energije logično vezje pošlje signal detonatorju (po 80 mikrosekundah), ko pride do kratkega stika. Slednji razstreli vodilo znotraj kartuše, tok pa se preusmeri na varovalko.
Lastnosti različnih tokovnih omejevalnikov
Vsaka vrsta omejevalne naprave je zasnovana za posebne naloge in ima določene lastnosti:
- varovalka - hitro delujoča, vendar jo je treba zamenjati;
- reaktorji - učinkovito upirajo tokovom kratkega stika, vendar imajo na sebi znatne izgube in padce napetosti;
- elektronska vezja in hitro delujoči odklopniki - imajo majhne izgube, vendar malo zaščite pred udarnimi tokovi;
- elektromagnetni releji - sestavljeni iz gibljivih kontaktov, ki se sčasoma obrabijo.
Zato morate pri izbiri, katero vezje uporabiti v vašem domu, preučiti celotno paleto dejavnikov, značilnih za določen električni tokokrog.
Sklep
Upoštevati je treba, da dostop do električnih omrežij zahteva določeno znanje iz elektrotehnike in delovne izkušnje. Zato je pri nameščanju takšne opreme pomembno upoštevati varnostne ukrepe. Najbolje pa je seveda takšno delo zaupati usposobljenemu strokovnjaku.
