בכל מעגל חשמלי שבו אין מעגלים מייצבים ומגנים, יכולה להתרחש עלייה לא רצויה בזרם. זו יכולה להיות תוצאה של תופעות טבע (ברק ליד קו מתח) או תוצאה של קצר חשמלי (קצר חשמלי) או זרמי פריצה. כדי להימנע מכל המקרים הללו, הפתרון הנכון הוא התקנת התקן הגבלה ברשת או במעגל המקומי.
מהו מגביל זרם?
מכשיר שהמעגל שלו בנוי בצורה כזו שהוא מונע אפשרות של עלייה בעוצמת החשמל מעל גבולות המשרעת המצוינים או המותרים, נקרא מגביל זרם. נוכחות הגנת רשת עם מגביל זרם המותקן בה מאפשרת להפחית את הדרישות עבור האחרון מבחינת יציבות דינמית ותרמית במקרה של קצר חשמלי.
בקווי מתח גבוה עם מתחים של עד 35 קילוואט, הגבלת קצר חשמלי מושגת על ידי שימוש בכורים חשמליים, במקרים מסוימים, נתיכים העשויים מחומרי מילוי עדינים. כמו כן, מעגלים המוזנים ממתח גבוה ונמוך מוגנים על ידי מעגלים המורכבים על הבסיס:
- מתגי תיריסטור;
- כורים מסוג לא ליניארי ולינארי, עם מתגי מוליכים למחצה מהירי פעולה;
- כורים מוטים לא ליניאריים.
עקרון המגביל
העיקרון הבסיסי מאחורי מעגלי הגבלת זרם הוא לכבות זרם עודף על אלמנט שיכול להמיר את האנרגיה שלו לצורה אחרת, כמו חום. זה נראה בבירור בפעולת מגביל הזרם, שבו תרמיסטור או תיריסטור משמשים כאלמנט מפזר.
שיטה נוספת של הגנה, שגם היא משמשת לעתים קרובות, היא ניתוק העומס מהקו שבו התרחש נחשול החשמל. סוגים אלה של מתגים יכולים להיות אוטומטיים, עם יכולת איפוס עצמי לאחר היעלמות האיום, או לדרוש החלפה של אלמנט מגן מגיב, כפי שקורה עם נתיך.
המתקדמים ביותר הם מעגלים אלקטרוניים של מגבילים הפועלים על עיקרון של סגירת התעלה למעבר חשמל כאשר הוא גדל. במקרה זה, נעשה שימוש ברכיבי מעבר מיוחדים (לדוגמה, טרנזיסטורים), אשר נשלטים על ידי חיישנים.
מערכות משולבות מודרניות משלבות את הפונקציה של מגבילי זרם לעומסי יתר מסוימים ואפשרות הגנה עם כיבוי עומס בזרמי קצר חשמלי. בדרך כלל, מערכות כאלה פועלות ברשתות מתח גבוה.
מעגל מגביל זרם
על הדוגמהעם המעגל הפשוט ביותר של מכשיר מגביל זרם, אתה יכול להבין איך עובד "נתיך אלקטרוני". המעגל מורכב על שני טרנזיסטורים דו-קוטביים ומאפשר להתאים את עוצמת החשמל בספקי כוח במתח נמוך.
הקצאת רכיבי מעגל:
- VT1 - טרנזיסטור מעבר;
- VT2 - מגבר אות בקרת טרנזיסטור מעבר;
- Rs - חיישן רמת זרם (נגד התנגדות נמוכה);
- R – נגד מגביל זרם.
זרימת הזרם במעגל בעל ערך מקובל מלווה במפל מתח על פני Rs, שערכה, לאחר הגברה ב-VT2, שומר על טרנזיסטור המעבר במצב פתוח לחלוטין. ברגע שעוצמת החשמל עברה את גבול הסף, המעבר של הטרנזיסטור VT1 מתחיל להסתיר ביחס לעלייה בחשמל. מאפיין ייחודי של עיצוב זה של המכשיר הוא ההפסדים הגדולים (נפילת מתח עד 1.6 וולט) על החיישן ואלמנט המעבר, שאינו רצוי להפעלת מכשירים במתח נמוך.
אנלוגי של המעגל שתואר לעיל הוא מושלם יותר, שבו הפחתה במפל המתח בצומת מושגת על ידי החלפת אלמנט המעבר מדו-קוטבי לטרנזיסטור אפקט שדה עם התנגדות צומת נמוכה. על המגרש, ההפסדים הם רק 0.1 V.
מגבלת זרם פתיחה
ציוד מסוג זה נועד להגן על עומסים אינדוקטיביים וקיבוליים (ביכולות שונות) מפני עליות מתח בסטארט - אפ. הוא מותקן במערכות אוטומציה. יותר מכל, מנועים אסינכרוניים, שנאים, מנורות LED נתונים לעומסי יתר זרם כאלה. התוצאה של שימוש במגביל זרם עומס במקרה זה היא עלייה בחיי השירות והאמינות של מכשירים, פריקת רשתות חשמל.
מכשיר ROPT-20-1 יכול לשמש דוגמה לדגם מודרני של מגביל זרם חד פאזי. הוא אוניברסלי ומכיל גם מגביל זרם פריצה וגם ממסר לבקרת מתח. המעגל נשלט על ידי מיקרו-מעבד, אשר משכך אוטומטית את גל ההתנעה ויכול לכבות את העומס אם המתח ברשת עולה מעל הרמה המותרת.
המכשיר כלול בהפסקה של קווי החשמל והעומס, הוא פועל באופן הבא:
- כאשר מופעל מתח, המיקרו-בקר נדלק, אשר בודק את נוכחותו של מתח פאזה והערך שלו.
- אם לא מזוהות בעיות במהלך תקופה אחת, העומס מחובר, מה שמסומן על ידי הנורית הירוקה "רשת".
- הספירה לאחור של 40 אלפיות השניות מתרחשת והממסר מפעיל את הנגד לשיכוך.
- כאשר המתח חורג מהנורמה או שהוא נכשל, הממסר מנתק את העומס, מה שמסומן באמצעות נורית החירום האדומה.
- כאשר פרמטרי הרשת (זרם, מתח) משוחזרים, המערכת חוזרת למצבה המקורי.
מגבלה נוכחית של גנרטור
בגנראטורים לרכב, חשוב לשלוט לא רק בכמות מתח המוצא, אלא גם במוצאלתוך זרם העומס. אם חריגה מהראשון עלולה להוביל לכשל בציוד התאורה, לפיתולים דקים של מכשירים, כמו גם לטעינה מחדש של הסוללה, אז השני עלול לגרום נזק לפיתול הגנרטור עצמו.
זרם המוצא גדל ככל, ככל שמתחבר עומס רב יותר במוצא הגנרטור (על ידי הפחתת ההתנגדות הכוללת). כדי למנוע זאת, נעשה שימוש במגביל זרם אלקטרומגנטי. עיקרון פעולתו מבוסס על הכללת התנגדות נוספת במעגל של הפיתול המרגש של הגנרטור במקרה של עלייה בחשמל.
מגבלת זרם קצר חשמלי
כדי להגן על תחנות כוח ומפעלים גדולים מפני זרמי נחשול, לפעמים משתמשים במגבילי זרם מסוג מיתוג (פעולת נפץ). הם מורכבים מ:
- ניתוק התקן;
- fuse;
- block block;
- transformer.
באמצעות שליטה בכמות החשמל, המעגל הלוגי שולח אות אל הנפץ (לאחר 80 מיקרו-שניות) כאשר מתרחש קצר חשמלי. האחרון מפוצץ את האוטובוס בתוך המחסנית, והזרם מנותב לנתיך.
תכונות של מגבילי זרם שונים
כל סוג של מכשיר הגבלה מיועד למשימות ספציפיות ויש לו מאפיינים מסוימים:
- fuse - פועל מהיר אך צריך להחליף אותו;
- כורים - עמידים ביעילות לזרמי קצר חשמליים, אך יש עליהם הפסדים וירידות מתח משמעותיות;
- מעגלים אלקטרוניים ומפסקי חשמל מהירים - בעלי הפסדים נמוכים אך מעט הגנה מפני זרמי נחשול;
- ממסרים אלקטרומגנטיים - מורכבים ממגעים נעים שנשחקים עם הזמן.
לכן, בבחירת המעגל להחיל בביתך, עליך ללמוד את כל מגוון הגורמים הספציפיים למעגל חשמלי מסוים.
מסקנה
יש לזכור שגישה לרשתות חשמל מצריכה ידע מסוים בחשמל וניסיון בעבודה. לכן, בעת התקנת ציוד כזה, חשוב להקפיד על אמצעי זהירות. אבל עדיף, כמובן, להפקיד עבודה כזו בידי מומחה מוסמך.
