Cara perlindungan litar pintas berfungsi dan berfungsi

Istilah «litar pintas» dalam kejuruteraan elektrik merujuk kepada operasi kecemasan sumber voltan. Berlaku sekiranya berlaku pelanggaran proses teknologi penghantaran tenaga, apabila terminal keluaran adalah litar pintas (litar pintas) penjana yang berfungsi atau unsur kimia.

Dalam kes ini, kuasa penuh sumber segera digunakan pada litar pintas. Arus besar mengalir melaluinya, yang boleh membakar peralatan dan menyebabkan kecederaan elektrik kepada orang berhampiran. Untuk menghentikan perkembangan kejadian sedemikian, perlindungan khas digunakan.

Apakah jenis litar pintas

Anomali elektrik semula jadi

Mereka muncul semasa pelepasan kilat disertai oleh kilat yang kuat.

Sumber pembentukannya adalah potensi tinggi elektrik statik dengan tanda dan magnitud yang berbeza, terkumpul oleh awan apabila ia digerakkan oleh angin pada jarak yang jauh. Hasil daripada penyejukan semula jadi, apabila ia meningkat tinggi, lembapan di awan terkondensasi, membentuk hujan.

Persekitaran yang lembap mempunyai rintangan elektrik yang rendah, yang mewujudkan pecahan penebat udara untuk laluan arus dalam bentuk kilat.

Nyahcas elektrik meluncur di antara dua objek yang berbeza potensi:

• pada awan yang menghampiri;

• antara awan petir dan tanah.

Jenis kilat pertama berbahaya untuk pesawat, dan pelepasan ke tanah boleh memusnahkan pokok, bangunan, kemudahan perindustrian, talian kuasa atas. Untuk melindungi daripadanya, rod kilat dipasang, yang secara berturut-turut melaksanakan fungsi berikut:

1. menerima, menarik potensi kilat kepada penangkap khas;

2. laluan arus yang diterima melalui saluran ke litar pembumian bangunan;

3. nyahcas nyahcas voltan tinggi dari litar ini ke potensi tanah.

Litar pintas dalam arus terus

Sumber voltan galvanik atau penerus mencipta perbezaan dalam potensi positif dan negatif kenalan output, yang dalam keadaan normal memastikan operasi litar, sebagai contoh, cahaya mentol lampu dari bateri, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Proses elektrik yang berlaku dalam kes ini diterangkan oleh ungkapan matematik Hukum Ohm untuk litar lengkap.

Daya gerak elektrik punca diagihkan untuk mencipta beban dalam litar dalaman dan luaran dengan mengatasi rintangan mereka «R» dan «r».

Dalam mod kecemasan, litar pintas dengan rintangan elektrik yang sangat rendah berlaku di antara terminal bateri «+» dan «-», yang secara praktikal mematikan aliran arus dalam litar luaran, menyahaktifkan bahagian litar ini. Oleh itu, berkenaan dengan mod nominal, kita boleh mengandaikan bahawa R = 0.

Semua arus beredar hanya dalam litar dalaman, yang mempunyai rintangan kecil dan ditentukan oleh formula I = E / r.

Oleh kerana magnitud daya gerak elektrik tidak berubah, nilai arus meningkat dengan sangat mendadak. Litar pintas sedemikian mengalir melalui wayar pintasan dan gelung dalam, menyebabkan penjanaan haba yang besar di dalamnya dan kerosakan struktur seterusnya.

Litar pintas dalam litar AC

Semua proses elektrik di sini juga diterangkan oleh operasi undang-undang Ohm dan diteruskan mengikut prinsip yang sama. Ciri-ciri laluan mereka memerlukan:

• penggunaan rangkaian fasa tunggal atau tiga fasa dengan konfigurasi yang berbeza;

• kehadiran gelung tanah.

Jenis-jenis litar pintas dalam litar AC

Arus litar pintas boleh berlaku antara:

• fasa dan tanah;

• dua fasa berbeza;

• dua fasa berbeza dan pembumian;

• tiga fasa;

• tiga fasa dan bumi.

Untuk penghantaran elektrik melalui talian kuasa atas, sistem kuasa mungkin menggunakan skema sambungan neutral yang berbeza:

1. terpencil;

2. pekak dibumikan.

Dalam setiap kes ini, arus litar pintas akan membentuk laluannya sendiri dan mempunyai nilai yang berbeza. Oleh itu, semua pilihan di atas untuk memasang litar elektrik dan kemungkinan arus litar pintas di dalamnya diambil kira apabila membuat konfigurasi perlindungan semasa untuk mereka.

Litar pintas juga boleh berlaku pada pengguna elektrik, contohnya motor elektrik. Dalam struktur fasa tunggal, potensi fasa boleh menembusi lapisan penebat ke perumahan atau konduktor neutral.Dalam peralatan elektrik tiga fasa, kerosakan tambahan boleh berlaku antara dua atau tiga fasa atau antara gabungannya dengan bingkai / tanah.

Dalam semua kes ini, seperti dalam kes litar pintas dalam litar DC, arus litar pintas dengan magnitud yang sangat besar akan mengalir melalui litar pintas yang terbentuk dan keseluruhan litar disambungkan kepadanya ke penjana, menyebabkan mod kecemasan.

Untuk mengelakkan ini, perlindungan digunakan yang secara automatik mengeluarkan voltan daripada peralatan yang terdedah kepada peningkatan arus.

Bagaimana untuk memilih had operasi perlindungan litar pintas

Semua peralatan elektrik direka untuk menggunakan sejumlah elektrik dalam kelas voltannya. Ia diterima untuk menilai beban bukan dengan kuasa, tetapi dengan arus. Lebih mudah untuk mengukur, mengawal dan mencipta perlindungan terhadapnya.

Gambar menunjukkan graf arus yang boleh berlaku dalam mod operasi peralatan yang berbeza. Bagi mereka, parameter untuk menetapkan dan menetapkan peranti pelindung dipilih.

Graf dalam warna coklat menunjukkan gelombang sinus mod nominal, yang dipilih sebagai yang awal dalam reka bentuk litar elektrik, dengan mengambil kira kuasa pendawaian dan pemilihan peranti perlindungan semasa.

Gelombang sinus frekuensi industri 50 hertz dalam mod ini ia sentiasa stabil, dan tempoh satu ayunan lengkap berlaku dalam masa 0.02 saat.

Gelombang sinus mod pengendalian ditunjukkan dalam warna biru dalam gambar. Ia biasanya kurang daripada harmonik nominal. Orang jarang menggunakan sepenuhnya semua rizab kapasiti yang diperuntukkan kepada mereka.Sebagai contoh, jika candelier lima lengan tergantung di dalam bilik, maka satu kumpulan mentol sering disertakan untuk pencahayaan: dua atau tiga, bukan semua lima.

Untuk membolehkan peralatan elektrik berfungsi dengan pasti pada beban terkadar, mereka mencipta rizab arus kecil untuk menetapkan perlindungan. Jumlah arus di mana mereka menyesuaikan diri dengan perjalanan dipanggil titik set. Apabila dicapai, suis mengeluarkan voltan daripada peralatan.

Dalam julat amplitud sinusoidal antara mod nominal dan titik set, litar beroperasi dalam mod beban lampau sedikit.

Ciri masa yang mungkin bagi arus kerosakan ditunjukkan dalam graf dalam warna hitam. Amplitudnya melebihi tetapan perlindungan, dan kekerapan ayunan telah berubah secara mendadak. Ia biasanya bersifat aperiodik. Setiap separuh gelombang berubah dalam magnitud dan kekerapan.

Algoritma perlindungan arus lebih

Setiap perlindungan litar pintas termasuk tiga peringkat operasi utama:

1. pemantauan berterusan keadaan sinusoid semasa yang dipantau dan penentuan momen kerosakan;

2. analisis situasi dan mengeluarkan arahan kepada badan eksekutif dari bahagian logik;

3. pelepasan voltan daripada peralatan melalui peranti pensuisan.

Dalam banyak peranti, elemen lain digunakan — pengenalan kelewatan masa tindak balas. Ia digunakan untuk menyediakan prinsip selektiviti dalam litar kompleks bercabang.

Oleh kerana gelombang sinus mencapai amplitudnya dalam masa 0.005 saat, tempoh ini sekurang-kurangnya diperlukan untuk pengukurannya oleh perlindungan. Dua peringkat kerja seterusnya juga tidak dijalankan dengan segera.

Atas sebab ini, jumlah masa operasi perlindungan arus terpantas adalah kurang sedikit daripada tempoh satu ayunan harmonik 0.02 saat.

Ciri reka bentuk perlindungan litar pintas

Arus elektrik yang mengalir melalui setiap wayar menyebabkan:

• pemanasan haba konduktor;

• mengarahkan medan magnet.

Kedua-dua tindakan ini diambil sebagai asas untuk reka bentuk peranti pelindung.

Perlindungan semasa

Kesan haba arus, yang diterangkan oleh saintis Joule dan Lenz, digunakan untuk melindungi fius.

Pengawal keselamatan

Ia berdasarkan pemasangan fius di laluan semasa, yang secara optimum menahan beban nominal, tetapi terbakar apabila melebihi, mengganggu litar.

Semakin tinggi nilai arus kecemasan, semakin cepat pemecahan litar dibuat - mengeluarkan voltan. Jika arus melebihi sedikit, ia mungkin mati selepas tempoh yang lama.

Fius berjaya berfungsi dalam peranti elektronik, peralatan elektrik kereta, perkakas rumah, peranti industri sehingga 1000 volt. Beberapa model mereka digunakan dalam litar peralatan voltan tinggi.

Perlindungan berdasarkan prinsip pengaruh elektromagnet semasa

Prinsip mendorong medan magnet di sekeliling wayar pembawa arus memungkinkan untuk mencipta kelas besar geganti elektromagnet dan suis menggunakan gegelung trip.

Gegelungnya terletak pada teras — litar magnet di mana fluks magnet ditambah dari setiap pusingan. Sentuhan boleh alih disambungkan secara mekanikal kepada angker, iaitu bahagian teras yang berayun. Ia ditekan terhadap sentuhan pegun oleh daya spring.

Arus undian yang mengalir melalui lilitan gegelung lingkaran mencipta fluks magnet yang tidak dapat mengatasi daya spring. Oleh itu, kenalan ditutup secara kekal.

Sekiranya berlaku arus kecemasan, angker tertarik ke bahagian pegun litar magnetik dan memecahkan litar yang dicipta oleh sesentuh.

Salah satu jenis pemutus litar yang beroperasi berdasarkan penyingkiran voltan elektromagnet dari litar terlindung ditunjukkan dalam foto.

Ia menggunakan:

• penutupan automatik mod kecemasan;

• sistem pemadam arka elektrik;

• permulaan manual atau automatik.

Perlindungan litar pintas digital

Semua perlindungan yang dibincangkan di atas berfungsi dengan nilai analog. Di samping itu, baru-baru ini dalam industri dan terutamanya dalam sektor tenaga, teknologi digital diperkenalkan secara aktif berdasarkan kerja peranti mikropemproses dan geganti statik. Peranti yang sama dengan fungsi yang dipermudahkan dihasilkan untuk keperluan isi rumah.

Pengukuran magnitud dan arah arus yang melalui litar terlindung dilakukan oleh pengubah arus injak turun terbina dalam dengan tahap ketepatan yang tinggi. Isyarat yang diukur olehnya didigitalkan oleh superposisi denyutan segi empat tepat frekuensi tinggi mengikut prinsip modulasi amplitud.

Kemudian ia pergi ke bahagian logik perlindungan mikropemproses, yang berfungsi mengikut algoritma pra-konfigurasi tertentu. Dalam kes situasi kecemasan, logik peranti mengeluarkan arahan kepada penggerak penutupan untuk mengeluarkan voltan daripada rangkaian.

Untuk operasi perlindungan, unit bekalan kuasa digunakan, yang mengambil voltan daripada sesalur kuasa atau sumber autonomi.

Perlindungan litar pintas digital mempunyai sejumlah besar fungsi, tetapan dan keupayaan sehingga mendaftarkan keadaan kecemasan rangkaian dan mod penutupannya.