ในวงจรไฟฟ้าใดๆ ที่ไม่มีวงจรป้องกันและเสถียรภาพ กระแสไฟอาจเพิ่มขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ นี่อาจเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ (ฟ้าผ่าใกล้สายไฟ) หรือผลของไฟฟ้าลัดวงจร (ไฟฟ้าลัดวงจร) หรือกระแสไฟกระชาก เพื่อหลีกเลี่ยงกรณีเหล่านี้ วิธีแก้ไขที่ถูกต้องคือการติดตั้งอุปกรณ์จำกัดในเครือข่ายหรือวงจรท้องถิ่น
ตัวจำกัดปัจจุบันคืออะไร
อุปกรณ์ที่สร้างวงจรในลักษณะที่ป้องกันความเป็นไปได้ที่ความแรงของไฟฟ้าจะสูงขึ้นเกินขีดจำกัดแอมพลิจูดที่ระบุหรือที่อนุญาต เรียกว่าตัวจำกัดกระแส การมีการป้องกันเครือข่ายพร้อมลิมิตเตอร์กระแสไฟติดตั้งอยู่ทำให้สามารถลดข้อกำหนดสำหรับระบบหลังในแง่ของความเสถียรแบบไดนามิกและทางความร้อนในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร
ในสายไฟฟ้าแรงสูงที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 35 kV การจำกัดการลัดวงจรทำได้โดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า ในบางกรณี ฟิวส์ที่ทำจากฟิลเลอร์เนื้อละเอียด นอกจากนี้ วงจรที่ป้อนด้วยไฟฟ้าแรงสูงและต่ำยังได้รับการป้องกันโดยวงจรที่ประกอบอยู่บนฐาน:
- สวิตช์ไทริสเตอร์
- เครื่องปฏิกรณ์ประเภทไม่เชิงเส้นและเชิงเส้น แบ่งแยกด้วยสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ที่ออกฤทธิ์เร็ว
- เครื่องปฏิกรณ์ลำเอียงไม่เชิงเส้น
หลักการของลิมิตเตอร์
หลักการพื้นฐานเบื้องหลังวงจรจำกัดกระแสคือการดับกระแสไฟฟ้าส่วนเกินบนองค์ประกอบที่สามารถแปลงพลังงานให้เป็นรูปแบบอื่นได้ เช่น ความร้อน สิ่งนี้เห็นได้ชัดเจนในการทำงานของลิมิตเตอร์กระแสไฟ โดยที่เทอร์มิสเตอร์หรือไทริสเตอร์ถูกใช้เป็นองค์ประกอบที่กระจายตัว
วิธีป้องกันอีกวิธีหนึ่งที่มักใช้กันคือการตัดโหลดออกจากสายที่เกิดไฟกระชาก สวิตช์ประเภทนี้สามารถทำงานอัตโนมัติ โดยมีความสามารถในการรีเซ็ตตัวเองหลังจากภัยคุกคามหายไป หรือจำเป็นต้องเปลี่ยนส่วนประกอบป้องกันที่ตอบสนอง เช่นเดียวกับฟิวส์
ขั้นสูงสุดคือวงจรอิเล็คทรอนิคส์ของลิมิตเตอร์ที่ทำงานบนหลักการของการปิดช่องเพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านเมื่อเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ จะใช้องค์ประกอบการส่งผ่านพิเศษ (เช่น ทรานซิสเตอร์) ซึ่งควบคุมโดยเซ็นเซอร์
ระบบที่ผสมผสานกันสมัยใหม่รวมฟังก์ชันของตัวจำกัดกระแสสำหรับการโอเวอร์โหลดบางอย่างและตัวเลือกการป้องกันพร้อมการปิดโหลดที่กระแสไฟลัดวงจร โดยปกติ ระบบดังกล่าวจะทำงานในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง
วงจรจำกัดกระแส
ในตัวอย่างด้วยวงจรที่ง่ายที่สุดของอุปกรณ์จำกัดกระแส คุณสามารถเข้าใจว่า "ฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์" ทำงานอย่างไร วงจรนี้ประกอบขึ้นด้วยทรานซิสเตอร์สองขั้วและช่วยให้คุณปรับความแรงของไฟฟ้าในอุปกรณ์จ่ายไฟแรงดันต่ำได้
การมอบหมายส่วนประกอบวงจร:
- VT1 - ส่งทรานซิสเตอร์
- VT2 - ส่งสัญญาณควบคุมทรานซิสเตอร์
- Rs – เซ็นเซอร์ระดับปัจจุบัน (ตัวต้านทานความต้านทานต่ำ);
- R – ตัวต้านทานจำกัดกระแส
การไหลของกระแสในวงจรของค่าที่ยอมรับได้นั้นมาพร้อมกับแรงดันตกคร่อม Rs ซึ่งค่าที่หลังจากการขยายบน VT2 จะรักษาทรานซิสเตอร์ผ่านในสถานะเปิดเต็มที่ ทันทีที่ความแรงของไฟฟ้าเกินขีดจำกัด การเปลี่ยนแปลงของทรานซิสเตอร์ VT1 จะเริ่มซ่อนตามสัดส่วนของการเพิ่มขึ้นของไฟฟ้า ลักษณะเด่นของการออกแบบอุปกรณ์นี้คือการสูญเสียจำนวนมาก (แรงดันตกถึง 1.6 V) บนเซ็นเซอร์และองค์ประกอบการส่งผ่าน ซึ่งไม่พึงปรารถนาในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์แรงดันต่ำ
อะนาล็อกของวงจรที่อธิบายข้างต้นเป็นแบบที่สมบูรณ์แบบกว่า โดยที่แรงดันไฟฟ้าตกที่ทางแยกทำได้โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบผ่านจากไบโพลาร์ไปเป็นทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ที่มีความต้านทานทางแยกต่ำ ในสนามแพ้แค่ 0.1 V.
การจำกัดกระแสไหลเข้า
อุปกรณ์ประเภทนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันโหลดอุปนัยและประจุไฟฟ้า (ของความจุต่างๆ) จากไฟกระชากที่การเริ่มต้น มันถูกติดตั้งในระบบอัตโนมัติ เหนือสิ่งอื่นใด มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส หม้อแปลง หลอดไฟ LED อาจมีกระแสไฟฟ้าเกินพิกัดดังกล่าว ผลที่ตามมาของการใช้ตัวจำกัดกระแสโหลดในกรณีนี้คือการเพิ่มอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ การขนถ่ายเครือข่ายไฟฟ้า
อุปกรณ์ ROPT-20-1 สามารถใช้เป็นตัวอย่างของตัวจำกัดกระแสไฟแบบเฟสเดียวที่ทันสมัย เป็นสากลและมีทั้งตัวจำกัดกระแสไฟเข้าและรีเลย์สำหรับควบคุมแรงดันไฟฟ้า วงจรนี้ควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งจะหน่วงไฟกระชากเริ่มต้นโดยอัตโนมัติและสามารถปิดโหลดได้หากแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายสูงกว่าระดับที่อนุญาต
อุปกรณ์รวมอยู่ในการแตกของสายไฟและโหลดมันทำงานดังนี้:
- เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า ไมโครคอนโทรลเลอร์จะเปิดขึ้น ซึ่งจะตรวจสอบการมีอยู่ของแรงดันเฟสและค่าของมัน
- หากตรวจไม่พบปัญหาในระยะเวลาหนึ่ง โหลดจะเชื่อมต่อ ซึ่งมีสัญญาณไฟ LED สีเขียว "เครือข่าย"
- การนับถอยหลัง 40 มิลลิวินาทีเกิดขึ้นและรีเลย์ปัดตัวต้านทานการหน่วง
- เมื่อแรงดันไฟฟ้าเบี่ยงเบนจากค่าปกติหรือล้มเหลว รีเลย์จะตัดโหลดซึ่งส่งสัญญาณโดย LED "ฉุกเฉิน" สีแดง
- เมื่อคืนค่าพารามิเตอร์เครือข่าย (กระแส แรงดันไฟ) ระบบจะกลับสู่สถานะเดิม
ขีดจำกัดปัจจุบันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์ การควบคุมไม่เพียงแค่ปริมาณแรงดันไฟขาออกเท่านั้น แต่ยังต้องควบคุมเอาท์พุตด้วยเข้าสู่กระแสโหลด หากเกินอันแรกอาจทำให้อุปกรณ์ไฟส่องสว่าง ขดลวดบางๆ ของอุปกรณ์ รวมถึงการชาร์จแบตเตอรี่ อันที่สองอาจทำให้ขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสียหายได้
กระแสเอาท์พุตยิ่งเพิ่มขึ้น ยิ่งเชื่อมต่อโหลดที่เอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากขึ้น (โดยการลดความต้านทานรวม) เพื่อป้องกันสิ่งนี้จึงใช้ตัว จำกัด กระแสแม่เหล็กไฟฟ้า หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับการรวมความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรของขดลวดที่น่าตื่นเต้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในกรณีที่ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
กระแสไฟลัดวงจร
เพื่อป้องกันโรงไฟฟ้าและโรงงานขนาดใหญ่จากกระแสไฟกระชาก บางครั้งใช้ตัวจำกัดกระแสไฟแบบสวิตชิ่ง (การระเบิด) ประกอบด้วย:
- ตัดการเชื่อมต่ออุปกรณ์;
- ฟิวส์;
- ชิปบล็อค;
- หม้อแปลง
โดยการควบคุมปริมาณไฟฟ้า วงจรลอจิกจะส่งสัญญาณไปยังตัวจุดระเบิด (หลังจาก 80 ไมโครวินาที) เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร อันหลังทำให้บัสภายในคาร์ทริดจ์ระเบิด และกระแสไฟถูกเปลี่ยนเส้นทางไปที่ฟิวส์
คุณสมบัติของตัวจำกัดกระแสต่างๆ
อุปกรณ์จำกัดแต่ละประเภทได้รับการออกแบบสำหรับงานเฉพาะและมีคุณสมบัติบางอย่าง:
- fuse - ออกฤทธิ์เร็วแต่ต้องเปลี่ยน
- เครื่องปฏิกรณ์ - ต้านทานกระแสไฟลัดวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่มีการสูญเสียที่สำคัญและแรงดันไฟตกที่เครื่องปฏิกรณ์
- วงจรอิเล็กทรอนิกส์และเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบเร็ว - มีการสูญเสียต่ำแต่ป้องกันกระแสไฟกระชากได้น้อย
- รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า - ประกอบด้วยหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่ซึ่งเสื่อมสภาพตามกาลเวลา
ดังนั้น การเลือกวงจรที่จะใช้ในบ้านของคุณ คุณต้องศึกษาปัจจัยทั้งหมดเฉพาะสำหรับวงจรไฟฟ้านั้นๆ
สรุป
ต้องจำไว้ว่าการเข้าถึงเครือข่ายไฟฟ้าต้องใช้ความรู้บางอย่างเกี่ยวกับไฟฟ้าและประสบการณ์การทำงาน ดังนั้นในการติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องปฏิบัติตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัย แต่เป็นการดีที่สุดที่จะมอบงานดังกล่าวให้กับผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการรับรอง
