In elk elektrisch circuit waar geen stabiliserende en beschermende circuits zijn, kan een ongewenste toename van de stroom optreden. Dit kan het gevolg zijn van natuurlijke fenomenen (bliksem nabij een hoogspanningslijn) of het gevolg zijn van een kortsluiting (kortsluiting) of inschakelstromen. Om al deze gevallen te voorkomen, is de juiste oplossing om een beperkingsapparaat in het netwerk of lokale circuit te installeren.
Wat is een stroombegrenzer?
Een apparaat waarvan het circuit zo is geconstrueerd dat het de mogelijkheid van een toename van de sterkte van elektriciteit boven de gespecificeerde of toegestane amplitudelimieten voorkomt, wordt een stroombegrenzer genoemd. De aanwezigheid van netwerkbeveiliging met daarin een stroombegrenzer maakt het mogelijk om de vereisten voor deze laatste te verminderen in termen van dynamische en thermische stabiliteit in geval van kortsluiting.
In hoogspanningslijnen met spanningen tot 35 kV wordt kortsluitingsbeperking bereikt door gebruik te maken van elektrische reactoren, in sommige gevallen zekeringen gemaakt van fijnkorrelige vulstoffen. Ook worden circuits gevoed door hoge en lage spanning beschermd door circuits die op de basis zijn gemonteerd:
- thyristorschakelaars;
- reactoren van het niet-lineaire en lineaire type, overbrugd met snelwerkende halfgeleiderschakelaars;
- niet-lineaire vooringenomen reactoren.
Het principe van de limiter
Het basisprincipe achter stroombeperkende circuits is om overtollige stroom te doven op een element dat zijn energie kan omzetten in een andere vorm, zoals warmte. Dit is duidelijk te zien aan de werking van de stroombegrenzer, waarbij een thermistor of thyristor als dissiperend element wordt gebruikt.
Een andere beveiligingsmethode, die ook vaak wordt gebruikt, is om de belasting af te sluiten van de lijn waarin de stroomstoot heeft plaatsgevonden. Dit soort schakelaars kunnen automatisch zijn, met de mogelijkheid om zichzelf te resetten nadat de dreiging is verdwenen, of vervanging van een reagerend beschermend element vereisen, zoals het geval is bij een zekering.
De meest geavanceerde zijn elektronische circuits van begrenzers die werken volgens het principe van het sluiten van het kanaal voor de doorgang van elektriciteit wanneer deze toeneemt. In dit geval worden speciale doorvoerelementen gebruikt (bijvoorbeeld transistors), die worden aangestuurd door sensoren.
Moderne gecombineerde systemen combineren de functie van stroombegrenzers voor bepaalde overbelastingen en een beveiligingsoptie met uitschakeling van de belasting bij kortsluitstromen. Dergelijke systemen werken doorgaans in hoogspanningsnetwerken.
Stroombegrenzercircuit
Op het voorbeeldMet de eenvoudigste schakeling van een stroombegrenzer kunt u begrijpen hoe een "elektronische zekering" werkt. Het circuit is geassembleerd op twee bipolaire transistors en stelt u in staat om de sterkte van elektriciteit in laagspanningsvoedingen aan te passen.
Toewijzing van circuitcomponenten:
- VT1 - pass transistor;
- VT2 - pass transistor stuursignaalversterker;
- Rs – stroomniveausensor (lage weerstandsweerstand);
- R – stroombegrenzende weerstand.
De stroomstroom in het circuit van een acceptabele waarde gaat gepaard met een spanningsval over Rs, waarvan de waarde, na versterking op VT2, de doorlaattransistor in een volledig open toestand houdt. Zodra de sterkte van elektriciteit de drempelwaarde heeft overschreden, begint de overgang van de transistor VT1 te verbergen in verhouding tot de toename van elektriciteit. Een onderscheidend kenmerk van dit ontwerp van het apparaat zijn de grote verliezen (spanningsval tot 1,6 V) op de sensor en het doorvoerelement, wat ongewenst is voor het voeden van laagspanningsapparaten.
Een analoog van de hierboven beschreven schakeling is een perfectere, waarbij een vermindering van de spanningsval bij de junctie wordt bereikt door het doorlaatelement te vervangen van een bipolaire naar een veldeffecttransistor met een lage junctieweerstand. Op het veld zijn de verliezen slechts 0,1 V.
Inschakelstroombegrenzer
Apparatuur van dit type is ontworpen om inductieve en capacitieve belastingen (van verschillende capaciteiten) te beschermen tegen pieken bijopstarten. Het wordt geïnstalleerd in automatiseringssystemen. Bovenal zijn asynchrone motoren, transformatoren en LED-lampen onderhevig aan dergelijke stroomoverbelastingen. Het gevolg van het gebruik van een belastingstroombegrenzer in dit geval is een toename van de levensduur en betrouwbaarheid van apparaten, waardoor elektrische netwerken worden ontlast.
Het ROPT-20-1-apparaat kan dienen als een voorbeeld van een modern model van een enkelfasige stroombegrenzer. Hij is universeel en bevat zowel een inschakelstroombegrenzer als een relais voor spanningsregeling. Het circuit wordt bestuurd door een microprocessor, die automatisch de startpiek dempt en de belasting kan uitschakelen als de spanning in het netwerk boven het toegestane niveau komt.
Het apparaat is opgenomen in de onderbreking van de stroom- en laadlijnen, het werkt als volgt:
- Wanneer spanning wordt toegepast, wordt de microcontroller ingeschakeld, die controleert op de aanwezigheid van fasespanning en de waarde ervan.
- Als er gedurende een periode geen problemen worden gedetecteerd, wordt de belasting aangesloten, wat wordt gesignaleerd door de groene LED "Netwerk".
- Het aftellen van 40 milliseconden vindt plaats en het relais shunt de dempingsweerstand.
- Als de spanning afwijkt van de norm of uitv alt, schakelt het relais de belasting uit, wat wordt aangegeven door de rode "Nood"-LED.
- Wanneer de netwerkparameters (stroom, spanning) zijn hersteld, keert het systeem terug naar de oorspronkelijke staat.
Generator stroomlimiet
In autogeneratoren is het belangrijk om niet alleen de hoeveelheid uitgangsspanning te regelen, maar ook de outputin de laadstroom. Als het overschrijden van de eerste kan leiden tot uitval van verlichtingsapparatuur, dunne wikkelingen van apparaten en het opladen van de batterij, dan kan de tweede de wikkeling van de generator zelf beschadigen.
De uitgangsstroom neemt toe naarmate er meer belasting is aangesloten op de uitgang van de generator (door de totale weerstand te verminderen). Om dit te voorkomen wordt een elektromagnetische stroombegrenzer gebruikt. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het opnemen van extra weerstand in het circuit van de opwindende wikkeling van de generator in het geval van een toename van de elektriciteit.
Begrenzing kortsluitstroom
Om elektriciteitscentrales en grote fabrieken te beschermen tegen piekstromen, worden soms stroombegrenzers van het schakeltype (explosieve actie) gebruikt. Ze bestaan uit:
- apparaat loskoppelen;
- zekering;
- chipblok;
- transformator.
Door de hoeveelheid elektriciteit te regelen, stuurt het logische circuit een signaal naar de detonator (na 80 microseconden) wanneer er een kortsluiting optreedt. De laatste blaast de bus in de cartridge op en de stroom wordt omgeleid naar de zekering.
Kenmerken van verschillende stroombegrenzers
Elk type beperkingsapparaat is ontworpen voor specifieke taken en heeft bepaalde eigenschappen:
- zekering - werkt snel maar moet worden vervangen;
- reactoren - weerstaan effectief kortsluitstromen, maar hebben aanzienlijke verliezen en spanningsdalingen;
- elektronische circuits en snelwerkende stroomonderbrekers - hebben lage verliezen maar weinig bescherming tegen piekstromen;
- elektromagnetische relais - bestaan uit bewegende contacten die na verloop van tijd verslijten.
Als je dus kiest welk circuit je in je huis wilt toepassen, moet je het hele scala aan factoren bestuderen die specifiek zijn voor een bepaald elektrisch circuit.
Conclusie
Er moet aan worden herinnerd dat toegang tot elektrische netwerken bepaalde kennis op het gebied van elektriciteit en werkervaring vereist. Daarom is het bij het installeren van dergelijke apparatuur belangrijk om veiligheidsmaatregelen in acht te nemen. Maar het is natuurlijk het beste om dergelijk werk toe te vertrouwen aan een gekwalificeerde specialist.
