Меню

Сигнал перегрузки по току

Сигнализатор превышения тока нагрузки

Иногда для контроля перегрузки по току лабораторного блока питания более удобной является звуковая сигнализация, нежели световая индикация. Применение звуковой сигнализации перегрузки предоставляет возможность не отвлекаться на контроль режима работы БП. Схема сигнализатора представлена на рисунке 1.

Сигнализатор превышения тока нагрузки, shema-1

Основой схемы является микросхема жесткой логики, представляющей собой четыре элемента 2И -НЕ, К561ЛА7. Применение этой микросхемы обусловлено широким диапазоном ее рабочих напряжений питания, от 3 … 15 вольт. Так, что если данный сигнализатор будет работать с блоком питания, напряжение которого в месте его установки не превысит 15 вольт, то можно стабилизатор напряжения DA1 из схемы удалить. На ней собран генератор пачек импульсов. Генератор пачек собран по типовой схеме на элементах DD1.1 и DD1.2. https://www.kondratev-v.ru/generatory-signalov/generator-impulsov.html Генератор заполнения звуковым сигналом собран на элементах DD1.3 и DD1.4 микросхемы DD1. Приблизительно частоты генераторов можно рассчитать по формулам, приведенным на рисунке 1. Приблизительно потому, что частота таких генераторов зависит от многих факторов, например: величина напряжения питания, уровень входного напряжения переключения логических элементов, разброс параметров времязадающих элементов и т.д.

Работает схема следующим образом. При прохождении тока нагрузки блока питания через датчик тока R1, на нем по закону Ома падает напряжение равное Iн • R1. Это напряжение приложено к переходу база-эмиттер транзистора VT1. Причем минусом к базе этого транзистора. По мере увеличения тока нагрузки, будет увеличиваться и это напряжение, и когда его величина будет больше, примерно 0,66 вольта, транзистор VT1, начнет открываться. Это в свою очередь приведет к появлению тока, проходящему через резисторы R2 и R3. И как только падение напряжения на резисторе R3, соединенного с выводом 1 DD1.1, достигнет порога срабатывания данного элемента, начнет работать генератор звуковых посылок, собранный на DD1.1 и DD1.2. У логических микросхем пороговое входное напряжение равняется, примерно половине напряжения питания самой микросхемы. С приходом каждого положительного импульса с этого генератора, разрешается работа импульсного генератора звуковой частоты, собранного на элементах DD1.3 и DD1.4. А так же напряжение этого импульса открывает транзистор VT3, начинает светиться светодиод HL1. Ярость свечения можно регулировать изменением величины сопротивления резистора R9. С выхода 11 элемента DD1.4 звуковые посылки через резистор R6 поступают на импульсный усилитель, нагрузкой которого может служить звуковой пассивный излучатель или динамик. Таким образом, при превышении током нагрузки определенной величины, появляется звуковой сигнал и начинает мигать светодиод.
Уровень величины тока, при котором срабатывает сигнализатор, зависит от величины сопротивления датчика тока R1. Например, при R1 = 0,2 Ом, ток при котором начнет открываться транзистор VT1 будет равен I=U/R =0,66/0,2=3,3 ампера. Так же порог зависит и от отношения резисторов R3 и R3.
С помощью резистора R7 можно регулировать уровень звукового сигнала, т.е. громкости сигнала «тревоги». В случае применения маломощного звукового излучателя, транзистор КТ972 можно заменить на КТ315.

Источник

Защита авто электроники от перенапряжения и перегрузки

Включение зажигания при запуске автомобиля или выброс большого количества энергии в электронику при выключении двигателя — это источники опасных скачков напряжения в сети авто 12 В. Такие состояния делятся на пониженное напряжение (UV) и повышенное (OV); они могут иметь значительные параметры вольтажа и повреждать цепи, не предназначенные для работы в таких экстремальных условиях. Для защиты чувствительной электроники от переходных состояний питания были разработаны специальные устройства.

Микросхема LTC4368 является примером такого специализированного устройства защиты от недо- и перенапряжения в электросети авто. Она использует компаратор для контроля. Напряжение питания контролируется резистивным делителем напряжения, подключенным к выводам мониторинга UV и OV. Выход компаратора управляет затворами двух N-канальных полевых МОП-транзисторов, которые в свою очередь управляют соединением тока между АКБ и нагрузкой.

Компаратор LTC4368 разработан с гистерезисом всего 25 мВ на выводах монитора для улучшения помехозащищенности. Гистерезис может предотвратить ложное включение или выключение MOSFET из-за, например, пульсаций или высокочастотных колебаний в линии питания. Гистерезис 25 мВ в LTC4368 соответствует 5% пороговых значений выводов монитора и является общим для защиты как от недо-, так и от перенапряжения.

Для безопасности или для снижения нагрузки на линию зажигания некоторые автомобильные вспомогательные цепи должны быть отключены от бортсети при запуске или остановке авто. Из-за больших амплитуд переходных процессов для этих схем может потребоваться ещё больший гистерезис, чем для самой LTC4368. В таких устройствах повышенные требования к гистерезису могут быть удовлетворены путем установки LTC4368 на мониторинг питания чипа с регулируемым гистерезисом, таким как LTC2966. На рисунке показан пример защиты автомобильной цепи с широким диапазоном напряжений. В этой схеме LTC2966 действует как компаратор, а LTC4368 отвечает за подключение нагрузки к сети.

Устройство защитного контроля питания в автомобиле

Управление силовой линией с широким гистерезисом мониторинга напряжения — схема

Решение, показанное на рисунке выше, защищает электронику, чувствительную к переходным состояниям — провалам, скачкам и перегрузкам по току, возникающим в источнике питания авто.

Микросхема LTC2966 отслеживает как обратное напряжение, так и слишком низкое или слишком высокое прямое напряжение. Пороги контроля и уровни гистерезиса настраиваются цепями резисторов на выводах INH и INL и напряжениями на выводах RS1 и RS2. OUTA — это выход компаратора UV, а OUTB — выход компаратора OV. Полярность этих выходов может быть выбрана обратной или нормальной по отношению к входам, использующим контакты PSA и PSB. На рисунке они настроены как не инвертирующие. Выходы OUTA и OUTB от LTC2966 подключены к выводу REF LTC2966 и подаются непосредственно на выводы UV и OV LTC4368.

LTC4368 обеспечивает защиту от обратного тока и перегрузки по току. Размер резистора измерения тока R11 определяет допустимые уровни обратного тока и перегрузки. LTC4368 решает, следует ли включить нагрузку, на основании состояния его компараторов максимального тока, а также информации мониторинга от LTC2966. Контакты UV, OV и SENSE (перегрузка по току) как раз и участвуют в процессе принятия решения. Если эти условия выполнены для всех трех выводов, вывод GATE будет подтянут выше напряжения VOUT, и нагрузка будет подключена к источнику питания через двойной N-канальный MOSFET в линии питания. Если любой из трех выводов имеет неправильный уровень напряжения, вывод GATE опускается ниже VOUT и нагрузка обесточивается.

Автомобиль, питаемый напрямую от аккумулятора, подвержен сильным колебаниям напряжения при запуске и остановке двигателя. В этом защитном решении пороги контроля напряжения основаны на номинальных рабочих напряжениях и ожидаются во время запуска автомобиля или разрядки схемы, при этом защищая находящуюся далее по пути электронику.

Пусковые переходные процессы генерируются, когда зажигание запитывается для запуска автомобиля. В этом включении канал A LTC2966 настроен на обнаружение переходного состояния при запуске. Переходные процессы во время сброса энергии возникают при выключении двигателя. На клемме аккумуляторной батареи возникают скачки большой амплитуды, когда ток в линии автомобиля внезапно прекращается. В этом случае канал LTC2966 настроен на обнаружение переходного процесса сброса энергии при остановке двигателя.

График Vout к Vin

На графике показаны входные напряжения во время работы. Запуск двигателя (канал A) обнаруживается таким образом, что он активируется при падении напряжения ниже 7 В и повторно активируется напряжением выше 10 В. Вторая защита (канал B), предназначенная для обнаружения остановки двигателя, настроена на активацию в момент, когда напряжение превышает 18 В, и должна отключаться, когда оно падает ниже 15 В. Эти напряжения возникают непосредственно из кривой запуска и остановки машины, определяемой стандартами производителя.

При необходимости можно выбрать другие диапазоны напряжения, которые легко настраиваются путем изменения значений сопротивления элементов делителя напряжения на линиях INH и INL микросхемы LTC2966.

Делитель сопротивления для выбора пороговых значений напряжения

На рисунке выше показано, как это устройство вычисляет значения компонентов для делителя напряжения, который настраивает пороги напряжения отключения схемы. REF вывод LTC2966 подает опорное напряжение 2.404 В.

Выбор диапазона и полярности выхода компаратора

Рисунок показывает конфигурацию диапазона и выходной полярности схемы. Выбор диапазона для каждого канала основан на диапазоне напряжений конкретного канала, который необходимо контролировать. Диапазон настраивается контактами RS1A / B и RS2A / B. Полярность выходных контактов LTC2966, вне зависимости от того, установлены ли они на высокий или низкий уровень, определяется совмещением контактов PSA и PSB. В этом включении входные контакты LTC4368 определяют полярность выходных контактов LTC2966. Чтобы нагрузка была запитана, вывод UV должен быть больше 0,5 В, а вывод OV меньше 0,5 В.

Защита от обратного напряжения

В решении, показанном на самой первой схеме LTC2966 и LTC4368 формируют защиту от обратного напряжения: LTC4368 имеет встроенную защиту от обратного напряжения до -40 В, а LTC2966 требует выбора правильного компонента для задания значения.

Читайте также:  Найти распределение токов по ветвям

Защита от перегрузки и Пускового тока

Применение защиты от перегрузки и пускового тока

Защита LTC4368 отвечает за перегрузки по току и также пускового тока. Компараторы внутри LTC4368 отслеживают падение напряжения на резисторе датчика тока R11. Компаратор максимального тока отключится, когда напряжение SENSE к VOUT превысит 50 мВ. При обратном прохождении потенциала, VOUT к VIN, компаратор максимального тока отключится, когда напряжение SENSE к VOUT превысит –3 мВ. В этом включении используется измерительный резистор 20 мОм, который настраивает пределы тока на +2,5 А и –150 мА.

Ограничение пускового тока позволяет запускать устройства без срабатывания максимальной токовой защиты в прямом направлении. R10 и C1 — элементы, ограничивающие пусковой ток. В этом случае пусковой ток ограничен до 1 А, что значительно ниже предельного значения прямого тока 2,5 А. Выбор C1 основан на желаемом предельном пусковом токе. R10 не позволяет C1 замедлить защиту от обратной полярности, стабилизирует схему быстрого понижения и предотвращает колебания во время короткого замыкания.

C4 — это конденсатор, который устанавливает задержку для повторного включения (сброса защиты) после перегрузки по току. Задержка повторной попытки — это время, в течение которого MOSFET остается на низком уровне после обнаружения перегрузки по току. В этом случае задержка повторной попытки составляет 250 мс. Резисторы на 10 Ом — R14 и R15 — добавлены к затворам MOSFET, чтобы предотвратить паразитные колебания схемы.

Демонстрация работы защиты

Проведены лабораторные исследования прототипа и результаты показаны на графике. Перед активацией зажигания VIN превышает порог мониторинга 10 В, настроенный для канала A. Вывод UV LTC4368-2 подтягивается выше порога 500 мВ выводом OUTA LTC2966, что позволяет активировать путь питания и VOUT = VIN.

Полная нагрузка. Пуск машины

Во время запуска шина 12 В понижается до напряжения 6 В. Порог контроля падения напряжения (7 В) превышается, и OUTA немедленно отключает вывод UV LTC4368-2. LTC4368-2 в ответ подтягивает вывод GATE к низкому уровню, что вызывает отключение переключающего элемента и падение напряжения VOUT до 0 В. Гистерезис 3 В, запрограммированный резистивным делителем мониторинга напряжения, позволяет LTC2966 игнорировать пульсации на шине при включении стартера. В результате переключающий элемент остается выключенным до конца цикла запуска. Когда цикл запуска завершен, напряжение батареи восстанавливается до номинального значения превышающего пороговое значение 10 В. Вывод OUTA подтягивает вывод UV LTC4368-2 к питанию, и переключающий элемент снова подключается.

Защита от обратного напряжения

Тест защиты от обратного напряжения

На графике показано значение для резистора 1,96 кОм, ограничивающего ток на выходе силовых контактов LTC2966 при обратном напряжении. Входное напряжение было снижено с 0 В до -40 В. Выходной ток с контактов VINA и VINB ограничен до 20 мА, а напряжение на контактах VINA и VINB поддерживается на несколько сотен милливольт ниже уровня массы. Чип LTC2966 благополучно пережил это событие.

Ограничение пускового тока

На графике показан предел пускового тока, определяемый R10 и C1. Как и ожидалось, пусковой ток ограничен 1 А, а VOUT достигает 12 В без отключения предела перегрузки по току.

Активация защиты от перегрузки по току и отложенная повторная попытка

На графике далее показано, как LTC4368 реагирует на перегрузку по току в прямом направлении. Положительный ток перегрузки активирует компаратор в схеме, когда напряжение между линиями SENSE и VOUT превышает 50 мВ. Измерительный резистор там имеет сопротивление 20 мОм, что означает токовое ограничение до 2,5 А.

В этом примере ток продолжает увеличиваться до тех пор, пока не сработает максимальная токовая защита. Как и ожидалось, защита срабатывает при 2,5 А. LTC4368 отключает нагрузку от источника питания и ток падает до нуля. По истечении времени таймера, установленного LTC4368, схема повторно подключает нагрузку. Если перегрузки по току больше нет, нагрузка остается подключенной. В противном случае ситуация повторяется. Задержкой перед повторным подключением можно управлять с помощью контакта RETRY через конденсатор. Если не хотим, чтобы схема повторно подключала нагрузку, просто подключите контакт RETRY к земле. Тут время повтора установлено на 250 мс.

Защита от обратной перегрузки по току

На графике показана реакция LTC4368 на переходной процесс от перегрузки по току. Компаратор обратного максимального тока определяет напряжение между выводами VOUT и SENSE. Пороговое значение напряжения для подтверждения обратной перегрузки по току зависит от версии чипа. Например LTC4368-1 будет работать при 50 мВ, а LTC4368-2 — при 3 мВ. Это устройство было разработано с использованием LTC4368-2. Измерительный резистор R11 имеет сопротивление 20 мОм, что устанавливает предел обратной перегрузки по току на 150 мА.

Срабатывание токовой защиты в обратном направлении

Когда на нагрузку идёт ток 100 мА, на VOUT подается скачок напряжения, так что VOUT больше, чем VIN. По мере увеличения VOUT ILOAD уменьшается. Шаг напряжения достаточно велик, чтобы заставить ток течь от нагрузки к источнику питания. Это продолжается до тех пор, пока обратный ток не достигнет 150 мА и не сработает компаратор обратного максимального тока. Когда он работает, вывод GATE опущен. Это изолирует нагрузку от сети и предотвращает дальнейшее протекание нагрузки по направлению к сети. LTC4368 будет поддерживать низкий уровень ключей, пока не обнаружит, что VOUT на 100 мВ ниже VIN.

Подведём итоги

Использование специализированных устройств может упростить реализацию схем безопасности в автомобилях. С минимальным количеством дополнительных цепей, микросхемы LTC2966 и LTC4368-2 были объединены для обеспечения точной, надежной и универсальной защиты от перенапряжения. А гибкость этих устройств позволяет настраивать их для использования во многих типах бортовых сетей авто. В простейшем же случае можно применить вот такую самодельную схему защиты, хотя конечно дорогое автомобильное оборудование и бортовой компьютер требуют более профессионального подхода.

Классический фонарик со встроенным зарядным устройством можно неплохо улучшить, добавив пару микросхем и 18650 АКБ.

Кодовая кнопка для ограничения доступа к объектам, простая схема с реле на МК Attiny13.

Предусилитель со стерео темброблоком для усилителя мощности, собранный на ОУ 4558.

Источник

Схемы светодиодных индикаторов перегрузки по току

Превышение выходного тока в источниках питания свидетельствует об увеличении потребляемой мощности в устройстве нагрузки. Иногда потребляемый ток в нагрузке (из-за неисправности соединений или самого устройства нагрузки) может увеличиться вплоть до значения тока короткого замыкания (к/з), что неминуемо приведет к аварии (если источник питания не снабжен узлом защиты от перегрузки).

Последствия перегрузки могут оказаться более существенными и непоправимыми, если использовать источник питания без узла защиты (как сегодня часто делают радиолюбители, изготавливая простые источники и покупая недорогие адаптеры) — увеличится энергопотребление, выйдет из строя сетевой трансформатор, возможно возгорание отдельных элементов и неприятный запах.

Для того чтобы вовремя заметить выход источника питания в «заштатный” режим, устанавливают простые индикаторы перегрузки. Простые — потому, что они, как правило, содержат всего несколько элементов, недорогих и доступных, а установить эти индикаторы можно универсально практически в любой самодельный или промышленный источник питания.

Простая схема индикатора токовой перегрузки

Самая простая электронная схема индикатора токовой перегрузки показана нарис. 1

Схемы светодиодных индикаторов перегрузки по току

Рис. 1. Электрическая схема светового индикатора токовой перегрузки.

Работа ее элементов основана на том, что последовательно с нагрузкой в выходной цепи источника питания включают ограничивающий резистор малого сопротивления (R3 на схеме).

Данный узел можно применять универсально в источниках питания и стабилизаторах с разным выходным напряжение (испытано в условиях выходного напряжения 5— 20 В). Однако значения и номиналы элементов, указанных на схеме рис. 3.4, подобраны для источника питания с выходным напряжением 12 В.

Соответственно, для того чтобы расширить диапазон источников питания для данной конструкции, в выходном каскаде которых будет эффективно работать предлагаемый узел индикации, потребуется изменить параметры элементов R1— R3, VD1, VD2.

Пока перегрузки нет, источник питания и узел нагрузки работают в штатном режиме, через R3 протекает допустимый ток и падение напряжения на резисторе невелико (менее 1 В). Также невелико в этом случае и падение напряжения на диодах VD1, VD2, при этом светодиод HL1 едва светится.

При увеличении тока потребления в устройстве нагрузки или коротком замыкании между точками А и Б ток в цепи возрастает, падение напряжения на резисторе R3 может достигнуть максимального значения (выходного напряжения источника питания), вследствие чего светодиод HL1 загорится (будет мигать) в полную силу.

Для наглядного эффекта в схеме применен мигающий светодиод L36B. Вместо указанного светодиода можно применить аналогичные по электрическим характеристикам приборы, например, L56B, L456B (повышенной яркости), L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410 или подобные им.

Читайте также:  Какие свободные заряды переносят ток в металлах

Мощность, рассеиваемая на резисторе R3 (при токе к/з) более 5 Вт, поэтому этот резистор изготавливается самостоятельно из медной проволоки типа ПЭЛ-1 (ПЭЛ-2) диаметром 0,8 мм.

Ее берут из ненужного трансформатора. На каркас из канцелярского карандаша наматывают 8 витков этого провода, концы ее облуживают, затем каркас вынимают. Проволочный резистор R3 готов.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные. Вместо диодов VD1, VD2 можно установить КД503, КД509, КД521 с любым буквенным индексом. Эти диоды защищают светодиод в режиме перегрузки (гасят излишнее напряжение).

Индикатор перегрузки с звуковым сигнализатором

К сожалению, на практике нет возможности постоянно визуально следить за состоянием индикаторного светодиода в источнике питания, поэтому разумно дополнить схему электронным узлом звукового сопровождения. Такая схема представлена на рис. 2.

Как видно из схемы, она работает по тому же принципу, но в отличие от предыдущей, это устройство более чувствительно и характер его работы обусловлен открыванием транзистора VT1, при установлении в его базе потенциала более 0,3 В. На транзисторе VT1 реализован усилитель тока.

Транзистор выбран германиевым. Из старых запасов радиолюбителя. Его можно заменить на аналогичные по электрическим характеристикам приборы: МП 16, МП39—МП42 с любым буквенным индексом. В крайнем случае, можно установить кремниевый транзистор КТ361 или КТЗ107 с любым буквенным индексом, однако тогда порог включения индикации будет иным.

Схемы светодиодных индикаторов перегрузки по току

Рис. 2. Электрическая схема узла звукового и светового индикатора перегрузки

Порог включения транзистора VT1 зависит от сопротивления резисторов R1 и R2 и в данной схеме при напряжении источника питания 12,5 В индикация включится при токе нагрузки, превышающем 400 мА.

В коллекторной цепи транзистора включен мигающий светодиод и капсюль со встроенным генератором ЗЧ НА1. Когда на резисторе R1 падение напряжения достигнет 0,5. 0,6 В, транзистор VT1 откроется, на светодиод HL1 и капсюль НА1 поступит напряжение питания.

Поскольку капсюль для светодиода является активным элементом, ограничивающим ток, режим работы светодиода в норме. Благодаря применению мигающего светодиода капсюль также будет звучать прерывисто — звук будет слышен во время паузы между вспышками светодиода.

В этой схеме можно достичь еще более интересный звуковой эффект, если вместо капсюля НА1 включить прибор КРІ-4332-12, который имеет встроенный генератор с прерыванием. Таким образом звук в случае перегрузки будет напоминать сирену (этому способствует сочетание прерываний вспышек светодиода и внутренних прерываний капсюля НА1).

Такой звук достаточно громкий (слышно в соседнем помещении при среднем уровне шума), обязательно будет привлекать внимание людей.

Индикатор перегорания плавкого предохранителя

Еще одна схема индикатора перегрузки представлена на рис. 3. В тех конструкциях, где установлен плавкий (или иной, например, самовосстанавливающийся) предохранитель, часто требуется визуально контролировать их работу.

Здесь применен двухцветный светодиод с общим катодом и соответственно тремя выводами. Кто на практике испытывал эти диоды с одним общим выводом, знают, что они функционируют несколько иначе, чем ожидается.

Шаблон мышления в том, что казалось бы, зеленый и красный цвета будут появляться у светодиода в общем корпусе соответственно при приложении (в нужной полярности) напряжения к соответственным выводам R или G. Однако, это не совсем так.

Схемы светодиодных индикаторов перегрузки по току

Рис. 3. Световой индикатор перегорания предохранителя.

Пока предохранитель FU1 исправен, к обоим анодам светодиода HL1 приложено напряжение. Порог свечения корректируется сопротивлением резистора R1. Если предохранитель обрывает цепь питания нагрузки, то зеленый светодиод гаснет, а красный остается светить (если напряжения питания совсем не пропало).

Поскольку допустимое обратное напряжение для светодиодов мало и ограничено, то для указанной конструкции в схему введены диоды с разными электрическими характеристиками VD1— VD4. То, что к зеленому светодиоду последовательно включен только один диод, а к красному три, объясняется особенностями светодиода AЛC331A, замеченными на практике.

При экспериментах оказалось, что порог напряжения включения красного светодиода меньше, чем у зеленого. Чтобы уравновесить эту разницу (заметную только на практике), количество диодов неодинаково.

При перегорании предохранителя к зеленому светодиоду (G) прикладывается напряжение в обратной полярности.

Номиналы элементов в схеме даны для контроля напряжения в цепи 12 В. Вместо светодиода AЛC331A допустимо применять другие аналогичные приборы, например, КИПД18В-М, L239EGW.

Литература: Андрей Кашкаров — Электронные самоделки.

Источник



Что происходит с генератором при перегрузке

Коротким замыканием называют непредусмотренное конструкцией электрической цепи соединение между фазным и нулевым проводником в сетях 220 В. В сетях 380 В КЗ – это контакт между отдельными фазными проводниками между собой или с нулем. Любые проблемы в электрической системе могут представлять опасность для пользователей, а потому многих людей сегодня интересует, что такое короткое замыкание и ток перегрузки.

Искра

Причины возникновения и последствия коротких замыканий

Наиболее распространенной причиной возникновения коротких замыканий в электрической проводке является нарушение изоляции токопроводящих частей системы. Изоляция электрического кабеля может быть нарушена из-за механических повреждений, воздействия влаги и других неблагоприятных условий окружающей среды, а также из-за старения электрических проводов. КЗ приводит к кратковременному возрастанию силы тока и объема выделяемой тепловой энергии.

Сильное тепловое воздействие на изоляцию кабелей снижает диэлектрические свойства изолирующих материалов и укорачивает сроки эксплуатации проводов. Термальному старению подвержены кабели с бумажной, картонной изоляцией, а также изоляционные материалы из полимерных соединений.

Схематично короткое замыкание показано на рисунке ниже.

Схема короткого замыкания

Короткие замыкания в сети могут приводить к возникновению различных аварийных ситуаций, опасных для пользователей электросистемы и их имущества. Чаще всего следствием КЗ становится возгорание, способное привести к воспламенению изоляции электрических кабелей, окружающих материалов и веществ.

Авария в электрической сети может произойти также из-за токов перегрузки. Они могут появиться в электросети из-за неправильного подключения или использования поврежденных потребителей электрической энергии. В этом случае суммарный ток в электрической сети может превысить номинальные значения и привести к перегрузке системы.

Что происходит с генератором при перегрузке

Выбирая электростанцию, особое внимание надо обратить на расчет мощности, ведь при подключении к слабому устройству мощной техники может случиться такая ситуация, как перегрузка. Такое часто бывает, когда человек просчитывается с мощностями или не учел пускового тока, который может присутствовать в потребителях. Самым распространенным прибором, который имеет пусковой ток, считается холодильное оборудование.

Как генератор ведет себя при перегрузке?

Или бывает такой вариант, когда мощности станции хватает для вас, вы спокойно работаете на улице со строительным инструментом, а в этот момент ваш родственник или помощник решает выпить кофе и ничего не говоря, подключает к установке электрический чайник. В этом случае мощность потребителей будет намного больше максимально допустимой и происходит перегруженность прибора.

В последнее время огромным спросом среди покупателей пользуются устройства, имеющие специальную защиту от перегрева и перенапряжения. Стоит заметить, что она может быть трех видов, в зависимости от мощности, предназначения и модели агрегата:

Без имениапоаи.png

  1. Самой распространенной и надежной считается электронная защита.
  2. Также прекрасно проявили себя тепловые предохранители.
  3. На третьем месте стоят уникальные предохранители-автоматы.

Каждый агрегат, который продается на рынке, имеет два вида мощности: максимальная и номинальная. Чтобы было яснее, рассмотрим на примере такой модели как УГБ-6000. В документах к агрегату пишет, что его максимальная возможность 6,5 кВт. Любой специалист скажет вам, что нельзя загружать устройство на всю, даже номинальную мощность. Это приводит к быстрой поломке оборудования. Поэтому всегда требуется оставлять 15–20% про запас, тогда есть большая возможность, что он прослужит длительный период времени. Это касается постоянной работы оборудования и номинальной мощности.

Что же такое максимальная возможность техники? Это предел напряжения, которое он может выдержать без поломки на протяжении небольшого периода времени. После этого предохранители срабатывают и отключают подключенное оборудование или саму установку.

На что обращать внимание при работе генератора

В первую очередь необходимо прислушиваться к работе двигателя. Ведь даже при небольшом перенапряжении, можно услышать, как тяжело начинает работать мотор, как проседают его обороты. Если вы слышите неправильные звуки, то следует немедленно прекращать работу, ведь агрегат сам отключится.

Лучше самому отключить оборудование. Не стоит надеяться на то, что он сам это сделает. Ведь во время перенапряжения может пострадать не только электростанция, но и подключенный в это время потребитель.

Чтобы не доводить до таких плачевных ситуаций, всегда правильно подсчитывайте мощность потребителей, и тогда вам не потребуется беспокоиться о перегрузке.

Отличие короткого замыкания и тока перегрузки

Короткое замыкание не стоит путать с током перегрузки, основное отличие между авариями таких типов заключается в том, что при КЗ может быть повреждена изоляция, а в случае с перегрузкой, авария является следствием повреждения изоляции или других проблем в электросети. Важно отметить, что перегрузка электросети, продолжающаяся в течение определенного времени с большей вероятностью приведет к возникновению пожара, чем кратковременное замыкание.

Читайте также:  Магнитное действие тока описание действия

Возгорание розетки

Вероятность возникновения возгорания при коротких замыканиях и токов перегрузки напрямую зависит от типа и характеристик используемых в электрических системах кабелей. Именно поэтому крайне важно грамотно подобрать проводку для любой электросети, чтобы она полностью соответствовала уровню нагрузки и особенностям эксплуатации. Хуже всего от возникновения пожаров защищены электрические кабели с изоляцией из резины и полиэтилена, потому профессиональные специалисты не рекомендуют использовать такие материалы, особенно при использовании скрытой проводки под штукатуркой.

Лучше всего на практике себя показывают электрические кабели ВВГ Нг, имеющие надежную, негорючую изоляцию и не подвергающие опасности пользователей электросетей даже при возникновении аварийных ситуаций.

Установки надежных электрических кабелей недостаточно для обеспечения полной безопасности эксплуатации бытовой электросистемы. Гарантированно защитить пользователей от коротких замыканий и токов перегрузки могут лишь правильно подобранные по номиналам устройства защитного отключения (УЗО) и автоматические выключатели.

Светодиодный индикатор токовой перегрузки:

При налаживании той или иной схемы, с использованием самодельного блока питания, важно её не спалить, но от ошибок никто не застрахован. Хотя выход есть – это схема индикации токовой перегрузки рисунок №1.


Рисунок №1 – Простая схема индикации токовой перегрузки

Такая простая схема будет сигнализировать вам о том, что схема начала потреблять запредельный ток, и что пора её обесточить и проверить на наличие ошибок пробоев и коротких замыканий.

Обзор рынка реле перегрузки

Реле перегрузки предназначены для коммутирования электрических цепей. В основном реле перегрузки используется для защиты потребителей, чаще всего электродвигателей, от перегрузки, отказа фазы в электросети, слишком долгого запуска и заклинивания ротора. Различают механические (биметаллические) реле перегрузки и электронные.

В основе работы биметаллических реле лежит принцип преобразования тепловых потоков в механическую работу, при совершении которой происходит замыкание или размыкание контактов и осуществляется коммутация электроцепи. Такое преобразование происходит за счет изгиба пластины или диска, выполненного из двух разнородных металлов, характеризующихся различными параметрами линейного расширения, в зависимости от температуры. Поскольку нагрев двигателя определяется по его току, речь идет о защите от перегрузки, зависимой от тока. Перегрузка или выпадение фазы ведет к возрастанию тока двигателя выше установленного значения; ток через нагревательные элементы постепенно нагревает биметалические пластины внутри реле, которые в результате деформации через механизм расцепления приводят в действие вспомогательные блокконтакты. Последние через контактор отключают потребитель.

Последнее время большую популярность приобретает использование полностью автономных механизмов, обеспечивающих стабильную работу оборудования и его защиту

Зависимыми от тока защитными устройствами являются и электронные реле перегрузки. Ток, потребляемый двигателем, непрерывно измеряется встроенными в реле токовыми трансформаторами, а измеренные значения используются для создания тепловой модели электродвигателя и сравнения его со значениями токов, установленными на реле. К электронным реле перегрузки также можно отнести термисторные реле, которые осуществляют коммутацию цепей в зависимости от показаний термисторов, установленных непосредственно на обмотке двигателя.

Следует отметить, что электромоторы при включении создают десятикратные перегрузки по току, а при отключении отдают в цепь высоковольтные всплески, что создает трудности при выборе модели реле перегрузки, пригодных к использованию в электросети.

Современные реле перегрузки (и механические и электрические) представляют собой сложный механизм, обладающий множеством характеристик, определяющих возможность их применения в тех или иных электрических цепях. К таким характеристикам относят:

  • ток цепи: переменный (AC-1-23) или постоянный ток (DC-1-23), где 1 или 2 – самые простые режимы для эксплуатации, при которых реле можно выбрать, исходя из его паспортных характеристик;
  • вид нагрузки для сертификации основных контактов устройства (рабочее напряжение и сила тока);
  • время срабатывания;
  • климатические условия, необходимые для стабильной работы устройства: температура окружающей среды (при использовании устройства в условиях повышенных температур обычно вводят понижающий коэффициент верхнего значения установок), влажность воздуха;
  • наличие дополнительных функций: автоматическое восстановление цепи после аварийного отключения, возможность переключения режимов восстановления (ручной / автоматический).

Среди моделей реле перегрузки, представленных на рынке, преобладающее большинство принадлежит зарубежным производителям: Moeller, Schneider Electric, Siemens, Mitsubishi Electric и др. От российских производителей на рынке представлена продукция ПО «Электротехник», ООО НПО «Технология» и др. Ассортимент продукции чрезвычайно разнообразен: от простейших тепловых реле до полностью автономных электронных систем управления питания электродвигателей с поддержкой многоуровневой защиты от перегрузки. Следует отметить, что по техническим характеристикам устройства, представленные российскими производителями, практически не отличаются от зарубежных аналогов, однако, в основном, это биметаллические реле перегрузки или термисторные переключатели.

Например, тепловые реле перегрузки (РТЭ), производимые ООО НПО «Технология», работают в диапазоне регулировки по току 0,63-93 А с рабочим напряжением до 660 В, в широком температурном интервале (от -40 до +70°С), класс расцепления РТЭ – 10, степень защиты – IP 20. Похожие характеристики у серии реле перегрузки РТ1, производимых ПО «Электротехник», а у реле серии РТТ12, зависимых от тока – даже больший диапазон по току – до 630 А.

Реле перегрузки «Электротехник»

Реле температурные (тепловые) с самовозвратом серии РТ-1, предназначены для эксплуатации в качестве встроенных элементов внутри тепловых, комбинированных пожарных и других извещателей, для работы в изделиях электротехнических для поддержания температуры и температурной защиты.

Токовые, серии РТТ12, предназначены для защиты трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при обрыве одной из фаз; применяется в схемах управления электроприводами в цепях переменного тока напряжением до 660В частотой 50, 60 Гц, в цепях постоянного тока напряжением до 440В; предусмотрена функция автоматического или ручного самовозврата.

У концерна Moeller ассортимент выпускаемой продукции шире, хотя реле перегрузки, предназначенные для тех же целей, что и варианты, производимые российскими компаниями, по заявленным характеристикам отличаются незначительно.

Реле перегрузки Moeller

Реле перегрузки серии Z защищают двигатель от однофазного режима и перегрузки; дополнительный контакт может обесточивать катушку контактора и сигнализировать об ошибке; используются для защиты взрывозащищенных двигателей; может устанавливаться на контакторы DIL M до 250 А или отдельно.

Мини-реле DILER предназначены для коммутации нагрузки до 6 А, имеют компактные размеры; могут использоваться в разных климатических условиях, имеют широкий температурный режим работы от -25 до 50 °С; предназначены для пуска и остановки электродвигателей мощностью до 4 кВт или коммутации нагрузки до 16А; имеют один нормально открытый или нормально закрытый интегрированный дополнительный контакт; есть версия четырехполюсного мини-контактора DILEM.

Реле DIL A имеют версии: 4 нормально открытых контакта, 3 нормально открытых контакта,1 нормально закрытый контакт, 2 нормально открытых контакта и 2 нормально закрытых контакта; количество дополнительных контактов можно увеличить до 8 с помощью блоков фронтальных контактов DILA-XH.

Тенденции развития современного производства таковы, что предприятия все больше стремятся к автоматизации процессов управления теми или иными узлами оборудования. В связи с этим, в последнее время все большую популярность приобретает использование полностью автономных механизмов, обеспечивающих стабильную работу оборудования и его защиту.

Примером может служить система ZEV. Сам производитель характеризует ее как революционную. Электронное реле перегрузки ZEV предназначено для защиты различных электродвигателей, в том числе с тяжелыми условиями пуска (время разгона до 40 с); может работать в сетях с постоянным и переменным (50 – 60 Гц) током с напряжением 24 – 240 В. Внешние трансформаторы утечки при подключении к такому реле позволяют легко обнаруживать замыкания на землю. ZEV может быть запрограммирован на любой класс отключения (от 5 до 40), в соответствии с которым будет определяться время коммутирования электрических цепей (время отключения от 2,5 до 90,5 секунд (±20%) и время восстановления после отключения по перегрузке от 5 до 12 минут). Устройство сработает от сигнала термистора, расположенного на обмотке двигателя. ZEV пригоден для эксплуатации при температуре от 25 до 40ºС в закрытых системах и до 60°С – в открытых.

В настоящее время доступно большое количество разнообразных реле защиты потребителей тока от перегрузки. Важно: при выборе того или иного устройства, помимо его заявленных характеристик, необходимо руководствоваться целесообразностью его применения в каждом конкретном случае.

Защита от перегрузки

Для создания безопасных и надежных условий работы всех элементов электрических сетей и устройств, предусматриваются разнообразные системы защиты от не стандартных ситуаций, к которым относятся и режимы перегрузок.

Защита от перегрузок бывает основана на использовании:

  • Предохранителей и автоматических выключателей;
  • Релейной защиты (максимальная токовая защита; защита по току отсечки; защита от токов нулевой последовательности; дифференциальная токовая защита.)
  • Газовой защиты;
  • Пожарной защиты;
  • Системой использования специальных программ и автоматизации процессов.

Требования к условиям защиты различных типов трансформаторов регламентированы Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) глава3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ» и глава 3.2 «Релейная защита».

Источник