Как работят прекъсвачите?

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





Прекъсвач - нужда и определение

Електричеството, идващо в нашата къща или на други места от електроразпределителните мрежи, образува голяма верига с линиите, свързващи се с електроцентралата, образуващи единия край, наречен горещ проводник, и линиите, свързващи се със земята, образуващи друг край. Електрическият заряд протича между тези две линии и между тях се развива потенциал. Свързването на товари (уреди), предлагащи съпротивление на този поток от заряд, завършва пълната верига и цялата електрическа система в къщата работи безпроблемно, стига уредите да имат достатъчно съпротивление и да не предизвикват никакъв свръхток. Късо съединение или твърде много заряд, преминаващ през веригата, или внезапно свързване на проводника с горещ край към заземяващия проводник би нагрело проводниците, което би причинило пожар. За да се предотвратят такива ситуации се използва защита на веригата, която просто прекъсва останалата верига при такива условия.

Като цяло има два начина за решаване на този по-горе проблем:

Предпазител . : Състои се от тънък проводник, затворен в корпуса. В случай на прекомерен ток, проводникът на предпазителите просто изгаря или се разпада, причинявайки прекъсване на веригата. Те обаче не са надеждни и проводникът на предпазителите трябва да бъде сменен ръчно, след като изгори. По този начин те не са предпочитани.




Електрически предпазител Ключове : Друг начин за защита на веригата е като се гарантира, че текущият поток е спрян или захранването е спряно към линията, в случай на претоварване. Това се прави чрез автоматична работа на превключвателя, който се задейства при засичане на свръхток или някаква повреда, като по този начин изолира линията на повреда от цялата верига и отново може да се включи, за да възстанови работата. Това е по-изгодно, тъй като позволява бързо идентифициране на зоната на повреда и бързо възстановяване. Освен това е електрически безопасен в сравнение с предпазител.

Ключове



Електронен предпазител

Преди да влезем в подробности за електронния прекъсвач, нека разгледаме електронен предпазител.

Номиналното напрежение на релето трябва да бъде равно на приложеното напрежение и трябва да се използва кондензатор от 100uF и токът, преминаващ през веригата, може да се регулира с помощта на потенциометър 100K. Ако се използва предпазител, стойността R2 трябва да се понижи. Докато SW1 е направен, който води L2 към веригата, следователно токът през резистора R2 се увеличава, причинявайки по-висок спад на напрежението в R2.


Възстановяващ се електронен предпазител - електрическа схема:

Сменяема схема на електронни предпазители с възможност за възстановяване

Чрез предварително зададените 100K и R1 това напрежение задейства SCR U1, който управлява релето RL1. Това изключва захранването към товара и в същото време премахва захранването към SCR. Претоварването трябва да се премахне и sw2 да се изключи и да се включи отново за нулиране. Всеки SCR може да се използва, за да отговори на изискванията за задействане на напрежението и затвора.

Необходимост от електронен прекъсвач

Традиционният миниатюрен прекъсвач се състои от биметална лента за защита срещу ток на натоварване и електромагнит за защита срещу ток на късо съединение. В случай на претоварване, биметалната лента се огъва, причинявайки освобождаването на пружината с движението на точката на заключване и в крайна сметка отваряне на MCB контактите. Електромагнитната намотка развива магнитомотивна сила през нея, когато през нея протича голям ток, което води до изместване на точката на заключване и това отново отваря контактите на MCB. По този начин в случай на претоварване и късо съединение MCB се изключва в изключено положение.

Миниатюрни

Има обаче няколко недостатъка на този конвенционален миниатюрен прекъсвач:

  • Те са доста скъпи и повече е токът на късо съединение, повече е цената на MCB.
  • Биметалната лента има тенденция да се деформира лесно поради нагряване или повишаване на температурата от околната среда, което води до намаляване на текущия капацитет на прекъсвача.
  • Поради използваните механични компоненти те са по-податливи на износване.
  • Времето за изключване е по-бавно.

За да се преодолеят всички тези проблеми, най-удобното решение е използването на електронен прекъсвач или прекъсвач, включващ автоматичен превключвател с електронно управление. Той не включва никаква електромагнитна намотка, никаква термична лента или механичен компонент.

Определяне на електронен прекъсвач

An електронен прекъсвач се състои от автоматично управляван превключвател, управляван от обратната връзка от товара. Той се основава на факта, че по време на тока, който е твърде много изтеглен от натоварванията или прекалено много тече по линията, превключвателят автоматично се затваря за известно време и след това превключвателят автоматично се включва след това определено време . Превключвателят може да бъде силов електронен превключвател като SCR или електромеханичен превключвател като реле, който се управлява от всеки токов сензорен елемент като резистор. Това свръхбързо устройство за прекъсване на веригата използва сериен резистор, за да усети тока и докато той надвишава зададената стойност, съответният спад на напрежението (през серийното съпротивление) също се увеличава. Това напрежение се усеща, коригира се в постоянен ток и след това се сравнява с предварително зададено напрежение от компаратор, за да се генерира изход, който задвижва реле през MOSFET за незабавно изключване на товара. Механизмът за задействане е много бърз, тъй като се основава на настоящите принципи на засичане, а не на термо-базирани механизми за изключване като MCB. Микроконтролер може да се използва за получаване на дисплей на LCD след състоянието на прекъсвача.

По този начин чрез използването на това устройство може да се постигне свръхбързо прекъсване на веригата, за да се спести скъпото оборудване от възможни повреди. Използвайки тази уникална концепция, прототип може да бъде разработен като проект за студенти по електротехника.

Електронен прекъсвач работи на принципа на текущия сензорен механизъм. Той осигурява защита както от претоварване, така и от късо съединение, тъй като във всеки случай токът през линията се следи и превключвателят се изключва в случай на протичане на свръхток.

Работен пример за обикновен електронен прекъсвач

Прост електронен прекъсвач

Токочувствителен елемент или резистор могат да се използват за отчитане на количеството ток, протичащ през товара. Спадът на напрежението от резистора се подава към неинвертиращия вход на компаратора и фиксирано напрежение се дава към инвертиращия терминал на компаратора. В случай на нормална работа (ток, протичащ с достатъчен брой натоварвания), спадът на напрежението в резистора е по-малък от фиксираното напрежение и входът на компаратора е достатъчно нисък, за да предизвика MOSFET в изключено състояние. Общият контакт на релето е свързан към нормално затворен контакт и веригата е завършена с натоварване, захранващо ток от мрежата.

Когато обаче е свързан допълнителен товар, токът през токочувствителния елемент се увеличава, което от своя страна увеличава спада на напрежението в резистора. В даден момент от време този спад на напрежението е повече от фиксираното напрежение, т.е.входът в неинвертиращия терминал е повече от входа в инвертиращия терминал на компаратора. Това води до висок логически изход на компаратора, с достатъчно напрежение, за да задейства MOSFET в състояние. Докато MOSFET провежда, бобината на релето се захранва и общият контакт вече е свързан към нормално отворен контакт. Това причинява пречка за протичането на ток, тъй като веригата вече е прекъсната и натоварванията се превключват поради липса на захранване.

Предимства на електронния прекъсвач

  • Електронните прекъсвачи могат да бъдат проектирани да се изключват при малки претоварвания и те не реагират на пускови токове.
  • Те имат по-бързо време на реакция, тъй като характеристиките на реакцията зависят само от времето, необходимо на тока, преминаващ през проводящия полупроводников възел, да бъде нула.
  • Те не страдат от проблемите с износването на конвенционалните системи, тъй като използваните компоненти са електронни.
  • Те са по-евтини, тъй като използваните компоненти са по-леки и по-евтини и лесни за поддръжка.

Практични електронни прекъсвачи

Електронен защитен превключвател от Phoneix

Той работи с захранване от 24 V DC и се предлага с концепция за наблюдение и дистанционна сигнализация. Състои се от дистанционно управлявано нулиране. Използва се за защита на релета, програмируеми контролери, двигатели, сензори, изпълнителни механизми, клапани и др.

HFDE308032

Той се предлага с регулируеми токови характеристики 15-80 A и се състои от регулируема настройка за дълго време, настройка за кратко време и моментална настройка с интегриран към него сигнал за състояние и аларма.

Снимка: