Jebkurā elektriskā ķēdē, kurā nav stabilizējošu un aizsargķēžu, var rasties nevēlams strāvas pieaugums. Tas var būt dabas parādību rezultāts (zibens pie elektropārvades līnijas) vai īssavienojuma (īssavienojuma) vai ieslēgšanas strāvas rezultāts. Lai izvairītos no visiem šiem gadījumiem, pareizais risinājums ir uzstādīt ierobežošanas ierīci tīklā vai lokālajā shēmā.
Kas ir strāvas ierobežotājs?
Ierīci, kuras ķēde ir konstruēta tā, ka tā novērš iespēju palielināt elektrības stiprumu virs noteiktajām vai pieļaujamajām amplitūdas robežām, sauc par strāvas ierobežotāju. Tīkla aizsardzības klātbūtne ar tajā uzstādīto strāvas ierobežotāju ļauj samazināt pēdējām izvirzītās prasības dinamiskās un termiskās stabilitātes ziņā īssavienojuma gadījumā.
Augstsprieguma līnijās ar spriegumu līdz 35 kV īssavienojumu ierobežošana tiek panākta, izmantojot elektriskos reaktorus, dažos gadījumos drošinātājus, kas izgatavoti no smalkgraudainiem pildvielām. Arī ķēdes, kas tiek barotas ar augstu un zemu spriegumu, ir aizsargātas ar shēmām, kas samontētas uz pamatnes:
- tiristoru slēdži;
- nelineāra un lineāra tipa reaktori, šunti ar ātras darbības pusvadītāju slēdžiem;
- nelineāri neobjektīvi reaktori.
Ierobežotāja princips
Strāvas ierobežošanas ķēžu pamatprincips ir dzēst lieko strāvu elementā, kas var pārvērst savu enerģiju citā formā, piemēram, siltumā. Tas ir skaidri redzams strāvas ierobežotāja darbībā, kur kā izkliedējošu elementu izmanto termistoru vai tiristoru.
Cita aizsardzības metode, ko arī bieži izmanto, ir slodzes atslēgšana no līnijas, kurā noticis elektrības pārspriegums. Šāda veida slēdži var būt automātiski, ar iespēju pašiziestatīties pēc draudu pazušanas, vai arī ir nepieciešams nomainīt reaģējošu aizsargelementu, kā tas ir drošinātāja gadījumā.
Vismodernākās ir ierobežotāju elektroniskās shēmas, kas darbojas pēc principa, ka tiek aizvērts kanāls elektrības pārejai, kad tas palielinās. Šajā gadījumā tiek izmantoti speciāli caurlaides elementi (piemēram, tranzistori), kurus vada sensori.
Mūsdienu kombinētās sistēmas apvieno strāvas ierobežotāju funkcijas noteiktām pārslodzēm un aizsardzības iespēju ar slodzes izslēgšanu pie īssavienojuma strāvām. Parasti šādas sistēmas darbojas augstsprieguma tīklos.
Strāvas ierobežotāja ķēde
PiemērāIzmantojot vienkāršāko strāvas ierobežošanas ierīces shēmu, jūs varat saprast, kā darbojas "elektroniskais drošinātājs". Ķēde ir samontēta uz diviem bipolāriem tranzistoriem un ļauj regulēt elektroenerģijas stiprumu zemsprieguma barošanas blokos.
Ķēdes komponentu piešķiršana:
- VT1 - caurlaides tranzistors;
- VT2 - caurlaides tranzistora vadības signāla pastiprinātājs;
- Rs – strāvas līmeņa sensors (zemas pretestības rezistors);
- R - strāvas ierobežojošais rezistors.
Strāvas plūsmu ķēdē ar pieņemamu vērtību pavada sprieguma kritums uz Rs, kura vērtība pēc pastiprināšanas uz VT2 uztur caurlaides tranzistoru pilnībā atvērtā stāvoklī. Tiklīdz elektroenerģijas stiprums ir pārsniedzis sliekšņa robežu, tranzistora VT1 pāreja sāk slēpties proporcionāli elektroenerģijas pieaugumam. Šīs ierīces konstrukcijas īpatnība ir lielie zudumi (sprieguma kritums līdz 1,6 V) sensoram un caurlaides elementam, kas nav vēlams zemsprieguma ierīču darbināšanai.
Iepriekš aprakstītās shēmas analogs ir ideālāks, kur sprieguma krituma samazinājums krustojumā tiek panākts, aizstājot pārejas elementu no bipolāra uz lauka efekta tranzistoru ar zemu savienojuma pretestību. Laukumā zaudējumi ir tikai 0,1 V.
Iesiešanas strāvas ierobežotājs
Šāda veida iekārtas ir paredzētas, lai aizsargātu induktīvās un kapacitatīvās slodzes (dažādas jaudas) no pārspriegumauzsākt. Tas ir uzstādīts automatizācijas sistēmās. Visvairāk asinhronie motori, transformatori, LED lampas ir pakļautas šādām strāvas pārslodzēm. Slodzes strāvas ierobežotāja izmantošanas sekas šajā gadījumā ir ierīču kalpošanas laika un uzticamības palielināšanās, elektrisko tīklu atslodze.
Ierīce ROPT-20-1 var kalpot kā piemērs mūsdienīgam vienfāzes strāvas ierobežotāja modelim. Tas ir universāls un satur gan ieslēgšanas strāvas ierobežotāju, gan releju sprieguma kontrolei. Ķēdi vada mikroprocesors, kas automātiski slāpē starta pārspriegumu un var izslēgt slodzi, ja spriegums tīklā paaugstinās virs pieļaujamā līmeņa.
Ierīce ir iekļauta strāvas un slodzes līniju pārtraukumā, tā darbojas šādi:
- Kad tiek pieslēgts spriegums, ieslēdzas mikrokontrolleris, kas pārbauda fāzes sprieguma esamību un tā vērtību.
- Ja vienā periodā problēmas netiek konstatētas, tiek pieslēgta slodze, par ko signalizē zaļā gaismas diode "Tīkls".
- Notiek 40 milisekundes atpakaļskaitīšana, un relejs šuntē amortizācijas rezistoru.
- Kad spriegums novirzās no normas vai tas neizdodas, relejs atslēdz slodzi, par ko signalizē sarkanā "Avārijas" gaismas diode.
- Kad tīkla parametri (strāva, spriegums) tiek atjaunoti, sistēma atgriežas sākotnējā stāvoklī.
Ģeneratora strāvas ierobežojums
Automašīnu ģeneratoros ir svarīgi kontrolēt ne tikai izejas sprieguma daudzumu, bet arī izejuslodzes strāvā. Ja pirmās pārsniegšana var izraisīt apgaismojuma iekārtu atteici, ierīču plānus tinumus, kā arī akumulatora uzlādi, tad otrais var sabojāt paša ģeneratora tinumu.
Jo vairāk palielinās izejas strāva, jo lielāka slodze tiek pieslēgta pie ģeneratora izejas (samazinot kopējo pretestību). Lai to novērstu, tiek izmantots elektromagnētiskās strāvas ierobežotājs. Tās darbības princips ir balstīts uz papildu pretestības iekļaušanu ģeneratora aizraujošā tinuma ķēdē elektrības palielināšanās gadījumā.
Īsslēguma strāvas ierobežojums
Lai aizsargātu spēkstacijas un lielas rūpnīcas no pārsprieguma strāvām, dažkārt tiek izmantoti pārslēgšanas tipa strāvas ierobežotāji (sprādzienbīstama darbība). Tie sastāv no:
- atvienot ierīci;
- drošinātājs;
- čipu bloks;
- transformators.
Regulējot elektroenerģijas daudzumu, loģiskā ķēde nosūta signālu uz detonatoru (pēc 80 mikrosekundēm), kad notiek īssavienojums. Pēdējais uzspridzina autobusu kasetnes iekšpusē, un strāva tiek novirzīta uz drošinātāju.
Dažādu strāvas ierobežotāju funkcijas
Katra veida ierobežošanas ierīces ir paredzētas konkrētiem uzdevumiem, un tām ir noteiktas īpašības:
- drošinātājs - ātri iedarbojas, bet ir jānomaina;
- reaktori - efektīvi pretojas īssavienojuma strāvām, taču tiem ir ievērojami zudumi un sprieguma kritumi;
- elektroniskās shēmas un ātras darbības automātiskie slēdži - tiem ir zemi zudumi, bet neliela aizsardzība pret pārsprieguma strāvām;
- elektromagnētiskie releji - sastāv no kustīgiem kontaktiem, kas laika gaitā nolietojas.
Tāpēc, izvēloties, kuru ķēdi izmantot savā mājā, ir jāizpēta viss konkrētajai elektriskajai ķēdei raksturīgo faktoru kopums.
Secinājums
Jāatceras, ka piekļuvei elektrotīkliem ir nepieciešamas noteiktas zināšanas elektrotehnikā un darba pieredze. Tāpēc, uzstādot šādu aprīkojumu, ir svarīgi ievērot drošības pasākumus. Bet vislabāk, protams, šādu darbu uzticēt kvalificētam speciālistam.
