Ограничитель по току: Ограничители тока для защиты электрических и электронных сетей от разрушительного воздействия напряжения

Ограничители тока для защиты электрических и электронных сетей от разрушительного воздействия напряжения

Ограничитель тока (ОТ) — устройство, которое применяется в электрических или электронных схемах для снижения верхнего предела постоянного (DC) или переменного (АС) тока, поступающего к нагрузке. Этим обеспечивается своевременная надёжная защита схем генерации или электронных систем от вредных воздействий из-за короткого замыкания в сети или других негативных процессов, приводящих к резкому росту АС/DC.

• Типы ограничивающих устройств
• Ограничитель тока нагрузки в электросетях
• Применение токозащиты в электронных схемах
• Типы токоограничивающих диодов
• Схема ограничения постоянного тока
• Ограничитель с обратной связью
• Области применения токоограничивающих диодов

Методы ограничения используются для контроля количества тока, протекающего в постоянной или переменной цепи. Устройство гарантирует, что в случае превышения его граничного размера защита надёжно и своевременно сработает.

Токоограничивающие устройства могут применяться в различных модификациях в зависимости от чувствительности, нормативной токовой нагрузки, времени отклика и возможных причин возникновения короткого замыкания в сети.

Избыточный АС/DC может возникать во внутренней цепи из-за короткозамкнутых компонентов, таких как диоды, транзисторы, конденсаторы или трансформаторы, а также проблем внешнего характера при перегрузке сетевых объектов, в замыкающей цепи или перенапряжение на входных клеммах питания.

Типы ограничивающих устройств

Выбор защитных устройств зависит от нескольких факторов. Приборы бывают пассивные и активные, могут использоваться индивидуально или в виде комбинации. Обычно ограничитель соединяют последовательно с нагрузкой.

Виды ограничивающих устройств:

1. Предохранители и резисторы. Они используются для простого ограничения тока. Предохранитель обычно срабатывает, если его АС/DC превышает номинальный размер.
   Резисторы интегрированы в конструкцию схемы. Правильное значение сопротивления можно рассчитать и с использованием закона Ома I = V / R (где I — ток, V — напряжение и R — сопротивление). На рынке электротоваров имеется большое количество различных предохранителей, которые могут удовлетворить любые потребности для рассеивания мощности.
2. Автоматические выключатели. Они используются для отключения питания, как и предохранитель, но их реакция медленнее и может не срабатывать для особо чувствительных цепей дорогостоящего оборудования.
3. Термисторы. Термисторы отрицательных температурных коэффициентов (NTC) используются для ограничения начальных импульсных токов, которые протекают, когда устройство подключено к электросети. Термисторы имеют значительное сопротивление в холодном состоянии и низкое сопротивление при значительных температурах. NTC ограничивает пусковой ток мгновенно.
4. Транзисторы и диоды. Регулируемые блоки питания используют схемы ограничения, такие как интегральные схемы, транзисторы и диоды. Активные схемы подходят для чувствительных сетей и срабатывают, уменьшая нагрузку или выключают питание, на повреждённую короткозамкнутую цепь или на всю сеть.
5. Токоограничивающие диоды используются для ограничения или регулировки в широком диапазоне напряжений. Двухконтактное устройство ОТ состоит из затвора, закороченного на источник. Он поддерживает DC независимо от изменений напряжения.

Ограничитель тока нагрузки в электросетях

Системы распределения энергии имеют автоматические выключатели для выключения питания в случае неисправности. Они имеют определённые недостатки в обеспечении необходимой надёжности, так как не всегда могут отключать минимально необходимый аварийный участок сети для ремонта. Проблема возникает при реконструкции электроснабжения путём добавления новой мощности или перекрёстных соединений, которые должны иметь свои шины и выключатели, модернизированные для более высоких пределов тока короткого замыкания (ТКЗ).

Улучшение качества электроэнергии в сетях напрямую зависит от надёжности режима работы сетевого оборудования. Среди различных типов помех, влияющих на качество напряжения в сети (скачки, искажения гармоник и т. д. ), наиболее серьёзным препятствием являются падения напряжения, так как связанные с ним скачки фазового угла могут привести к поломке оборудования, к полной остановке производства, объектов ЖКХ, что со скоростью цепной реакции создаст угрозу жизнеобеспечения населения.

Общей причиной падения напряжения является ток короткого замыкания. При возникновении неисправности в распределительной сети на всех повреждённых шинах резко падает напряжение. Уровень зависит от точки подключения и электрического расстояния шины до места аварии.

Для снижения негативных процессов и отключения неисправных участков сети применяются следующие ограничители:

• Распределительный статический компенсатор;
• рекуператор динамического напряжения;
• конденсатор с контролируемым тиристором;
• полупроводниковый коммутатор статического переноса;
• твердотельный ограничитель тока неисправности.

Такие защитные устройства не всегда совершенны. Некоторые из них имеют недостаток из-за высокой стоимости, а другие могут ограничить ток повреждения менее чем в 5 раз от нормального тока, что недостаточно при перегрузках.

Точки применения токовых ограничителей в электросиловом оборудовании:

• До места срабатывания головного выключателя на аварийном фидере нагрузок потребителей с недопустимостью перерывов в электроснабжении;
• на оборудовании, рабочие характеристики которого перестают соответствовать предельному току короткого замыкания, возросшему в связи с аварийной ситуацией в системах электроснабжения.

Простым решением ОТ в электросетевом оборудовании является добавление сопротивления в схему. Это ограничивает скорость, с которой может увеличиваться ТКЗ до того, как выключатель разомкнут, но также ограничивает способность схемы удовлетворять быстроменяющийся потребительский спрос, поэтому добавление или удаление больших нагрузок вызывает нестабильную мощность.

Применение токозащиты в электронных схемах

Пусковой ток возникает в момент подачи выключателем напряжения. Это происходит потому, что разница эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора и сопротивление линии составляет всего несколько милидолей и приводит к большому пусковому току. Четыре фактора, которые могут влиять на этот процесс:

1. Значение входного переменного тока.
2. Минимальное сопротивление, требуемое термистором NTC (при t = 0).
3. Постоянный DC.
4. Температура окружающей среды.

Ограничитель тока представляет собой устройство или группу устройств, используемых для защиты элементов схемы от пусковой нагрузки. Термисторы и резисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) — это 2 простых варианта защиты. Их основными недостатками являются длительное время охлаждения и большая рассеиваемая мощность. Токоограничивающий диод регулирует или ограничивает ток в широком диапазоне.

Они состоят из JFET с затвором, закороченным на источник и функционирующим как двухконтактный ограничитель тока.

Они позволяют проходящему через них току подниматься до определённого значения и сравниться с заданной величиной. В отличие от диодов Зенера, они сохраняют постоянный ток, а не напряжение. Токоограничивающие диоды удерживают ток, протекающий через них, неизменным при любом изменении нагрузки.

Типы токоограничивающих диодов

Существует множество различных типов токоограничивающих диодов, классифицирующихся по:

• номинальному току регулятора;
• максимальному предельному напряжению;
• рабочему напряжению;
• потребляемой мощности.

Наиболее распространёнными значениями максимального используемого напряжения являются 1, 7 В, 2, 8 В, 3, 1 В, 3, 5 В и 3, 7 В и 4, 5 В. Номинальный ток регулятора может иметь диапазон от 0,31 мА до 10 мА, причём обычно используемый ток регулятора составляет 10 мА .

Схема ограничения постоянного тока

Большинство источников питания имеют отдельные контуры регулирования DC и напряжения для регулирования своих выходов либо в режиме постоянного напряжения (CV), либо в режиме постоянного тока (CC), которые включаются в управление зависимо от того, как сопротивление нагрузки соответствует выходному напряжению и текущим настройкам.

Таким образом, защита выполняется в основном путём ограничения токового значения. При этом можно применять простую схему для ограничителя источника с использованием двух диодов и резистора. В любом источнике питания всегда существует риск того, что на выходе произойдёт короткое замыкание. Соответственно, в этих условиях необходимо защитить его от повреждений. Существует ряд схем, которые можно применить для предохранения электропитания.

Одна из простейших схем включает в себя только два диода и дополнительный резистор. Схема использует резистор для измерения помех, размещённый последовательно с выходным транзистором. Два диода, расположенные между выходом схемы и базой транзистора, обеспечивают защиту. Когда цепь работает в нормальном рабочем диапазоне, на резисторе имеется небольшое напряжение. Это напряжение плюс базовое излучательное транзистора гораздо меньше, чем падение диодного перехода, необходимого для включения двух диодов. Однако по мере увеличения DC растёт напряжение на резисторе. Когда оно равно напряжению, необходимому для работы, они включаются, напряжение транзистора падает, тем самым ограничивая ток.

Цепь этого диодного ограничителя тока для источника питания проста. Значение последовательного резистора может быть рассчитано таким образом, чтобы напряжение на нём возрастало до 0, 6 вольта (напряжение включения для кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас защиты, и лучше ограничить его до достижения необходимого уровня.

Ограничитель с обратной связью

Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в цепи питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечивают более точно регулируемый выход. Если точка измерения выходного напряжения принимается после последовательного токового резистора, то падение напряжения может быть исправлено на выходе.

Эта схема обеспечивает гораздо лучшее регулирование, чем регулятор прямого эмиттера, также может учитывать падение напряжения в резисторе с токовым пределом, если имеется достаточное падение напряжения на транзисторе в цепи источника питания. Выходное напряжение можно также отрегулировать, чтобы получить требуемое значение с помощью переменного резистора. Диодная форма ограничения тока может быть легко интегрирована в схему питания. Кроме того, это дешёво и удобно.

Области применения токоограничивающих диодов

Токоограничивающие диоды обеспечивают высокую производительность и простоту эксплуатации по сравнению с биполярными транзисторами в системах защиты. Они универсальны, имеют превосходную производительность в отношении динамического температурного дрейфа. Устройств, использующих диоды:

• схемы генератора сигналов;
• схемы синхронизации;
• зарядные устройства;
• управления светодиодами;
• замены удерживающих катушек в устройствах телефонной связи.

Токовые ограничивающие диоды выпускаются многими мировыми производителями полупроводников, такими как Calogic, Central Semiconductor, Diodes Inc., O. N. Semiconductor или Zetex. Рынок электроники имеет очень широкий выбор диодов, используемых диодных цепей или любых других устройств, которым может потребоваться ограничение предельного токового значения.

Применение ограничителя тока – Ограничение токов КЗ (Аппараты)

Тенденция к повышению параметров мощности линий и все возрастающая сложность энергосистем повышают вероятность того, что распределительные устройства будут подвергаться воздействию недопустимо высоких токов короткого замыкания. Надежную и экономичную защиту от таких бросков тока обеспечивает ограничитель тока Is-limiter.

Это быстродействующее коммутационное устройство срабатывает, создавая достаточный заряд для разрыва главной цепи, по которой протекает ток в нормальном режиме.

Ток КЗ переключается на параллельно подключенный предохранитель с большой отключающей способностью, который моментально ограничивает ток КЗ в фазе нарастания. Ограничители тока Is-limiters успешно используются более чем на 2500 станциях в 70 странах мира.

Такое быстродействующее устройство переключения находит применение в случаях, где использование традиционных выключателей не позволяет решить проблему сверхвысоких токов КЗ. Наиболее важные примеры представлены далее. Смотрите Рисунок 1 ниже.

Параллельная работа двух систем

Ограничители Is-limiters часто используются для связи между двумя системами или частями систем, имеющих недостаточно высокую устойчивость к токам КЗ при параллельном подключении через выключатель.

Вместо проектирования двух систем с расчетом на удвоенное значение тока КЗ, в точке соединения устанавливается ограничитель Is-limiter. В случае повреждения он ограничивает максимальный ток КЗ в фазе нарастания. Его установка позволяет отделить системы друг от друга еще до того, как значение тока КЗ станет критическим для компонентов системы. После разделения системы точка короткого замыкания будет подпитываться только от поврежденной части системы, и данное КЗ достаточно легко отключить при помощи соответствующего выключателя. Таким образом, максимальный ток КЗ не превышает значение тока КЗ за одиночным трансформатором на любом участке в пределах распределительного устройства. При срабатывании Is-limiter напряжение в системе, на которую не оказывает влияние произошедшее короткое замыкание, падает всего лишь на доли миллисекунды.

Таким образом, даже чувствительные нагрузки защищены от провалов напряжения. Поэтому, применение Is-limiter для связи «незащищенной» и «защищенной» систем является весьма эффективным. Смотрите Рисунок 2 ниже.

Питание собственных нужд электростанции и сети общего пользования

 

Все чаще системы питания собственных нужд объектов, работающие параллельно с сетями общего пользования, можно встретить как в промышленном секторе, так и в сфере услуг. При повреждении в коммунальной сети дополнительная подпитка точки КЗ от источника энергоснабжения собственных нужд станции приведет к превышению допустимых уровней токов на шинах РУ электростанции.

На Рисунке 2 показано наиболее приемлемое с технической точки зрения, и, как показывает практика, безальтернативное решение: использование Is-limiter при подключении электросетевого объекта к коммунальной сети энергоснабжения. При необходимости Is-limiter может отвечать требованиям направленного срабатывания. В этом случае потребуется установка трех дополнительных трансформаторов тока в главных цепях генератора, обмотки которого соединены в «звезду». При использовании критерия направленности действия Is-limiter будет срабатывать только при коротких замыканиях в коммунальной сети электроснабжения. Смотрите Рисунок 3 ниже.

 

Ограничитель тока Is-limiter в цепи генератора для защиты системы высокого напряжения

Отмена государственного регулирования на рынке приводит к установке множества дополнительных генераторов. По этой причине токи КЗ в системе высокого напряжения будут слишком велики. Использование ограничителя Is-limiter позволит защитить распределительные устройства высокого напряжения от коротких замыканий, подпитываемых данными генераторов. Смотрите Рисунок 4 ниже.

 

Параллельное подключение ограничителей тока I_S-limiters и реакторов

Если при коротком замыкании не все компоненты системы должны быть выведены из работы с последующим питанием через токоограничивающий реактор, он может быть шунтирован ограничителем тока Is-limiter в нормальном режиме работы во избежание потерь в меди, колебаний напряжения, которые в противном случае будут возникать при изменении нагрузки и как результат электромагнитного влияния каждого реактора. На Рисунке 4 показано параллельное подключение ограничителя тока Is-limiter и реакторов на вводе и отходящей линии.

Смотрите Рисунок 5 ниже.

 

Обеспечение селективности при использовании нескольких I_S-limiters

Когда в системе установлено несколько ограничителей тока, селективность отключения достигается за счет применения дополнительного критерия переключения. В таких случаях будет срабатывать только ограничитель, находящийся ближе всего к месту повреждения. Рисунок 5 ниже иллюстрирует данный случай.

ССЫЛКИ
[1] Dreimann, E.; Grafe, V.; Hartung, K.-H.: “Protective device for limiting short-circuit currents”etz 1 15 (1994) 9, 492-494 («Устройство защиты для ограничения токов КЗ»)
[2] Is-limiter, ABB AG Calor Emag Mittelspannungsprodukte, 2000 («Устройство защиты для ограничения токов КЗ»)

Карл Хайнц Хартунг (Karl Heinz Hartung) родился в 1945 году в городе Нойкирхен. Он получил диплом Магистра технических наук в области электротехники в техническом университете г.Ахен. Профессия: ABB AG Calor Emag Mittelspannungsprodukte, Департамент разработки (расчет токов КЗ, Is-Limiter, электронное оборудование для тестирования, критические температуры, выключатели), с 1992 года – Директор подразделения Is-Limiter. Также является членом Рабочей группы CIGRE 13.10 «Технические характеристики ограничителей тока»

Защита системы ограничения тока — G&W Electric

Главная / Продукция / Защита системы ограничения тока

Непревзойденная защита систем от токов утечки

Наши коммутирующие ограничители тока обеспечивают защиту от токов утечки для систем с номинальным напряжением от 15,5 до 38 кВ, а также для приложений, включающих защиту силовых трансформаторов, модернизацию систем, шунтирование реакторов, когенерацию и замыкание шин. Ограничители доступны для широкого спектра требований по отключению и ограничению тока при перегрузке.

Более безопасное решение

Ограничители тока сочетают в себе преимущества автоматических выключателей и устройств защиты от перегрузки по току для обеспечения надежной многофакторной электрической защиты, которая помогает обезопасить ваших работников и оборудование от дуговых вспышек и повреждения системы.

Герметичные для различных сред

Наши ограничители тока компактны и имеют полностью герметичную конструкцию для успешной установки в помещении или на открытом воздухе, на опоре или в корпусе.

Данные в режиме реального времени

Встроенные трансформаторы тока передают значения тока в режиме реального времени на внутреннюю электронику, чтобы помочь пользователям защититься от короткого замыкания без необходимости добавления нового оборудования.

Простое обновление системы

Операторы могут модернизировать свои системы, установив наши ограничители тока без необходимости замены недооцененного оборудования, такого как автоматические выключатели, реклоузеры, переключатели или шины.

Типы защиты системы ограничения тока

Ознакомьтесь с нашими текущими решениями для защиты систем ограничения по типам, чтобы найти те, которые лучше всего подходят для ваших нужд.

CLiP ^®

CLiP ^® обладает уникальной способностью обеспечивать высокие значения непрерывного тока с ограничением тока и сверхвысокой скоростью работы. Его однофазные и трехфазные защиты с дистанционным включением/отключением работают в сетях 2,8–38 кВ с постоянным током до 5000А. CLiP ^® можно монтировать на столб и устанавливать внутри и снаружи помещений без кожуха.

Узнать больше

CLiP ^® -LV

CLiP ^® -LV — это уникальное устройство защиты от перегрузки по току, которое прерывает потенциально опасный ток короткого замыкания. Работает при напряжении до 750В и длительном токе до 4000А. Сертификат UL CLiP ^® -LV дает дополнительную уверенность в его тестировании и безопасной работе в различных приложениях.

Узнать больше

Инкапсулированные токоограничивающие предохранители

Инкапсулированные токоограничивающие предохранители обеспечивают чрезвычайно надежную систему благодаря прочной конструкции, в которой используется эпоксидная технология. Их экономичные цельные плавкие предохранители в эпоксидной капсуле легко устанавливаются и снимаются.

Узнать больше

Ограничители сильного тока

Ограничители сильного тока имеют номинал отключения до 120 кА. Их резервные предохранители предназначены для последовательного включения с прерывателями более низкого номинала.

Узнать больше

Предохранители с усилителем

Предохранители с усилителем предназначены для систем с номинальным напряжением 2,8–38 кВ и постоянными токами до 600 А. Они могут работать как часть внутренних и наружных приложений и просты в установке и обслуживании.

Подробнее

Ознакомьтесь с нашими услугами послепродажного обслуживания

Узнайте больше

Ознакомьтесь с нашим подходом к заводским приемочным испытаниям

Узнайте больше

Ограничитель тока дорожки | Освещение Сервис Инк

Введите ключевые слова

Изображение

Изображение

Изображение

Изображение

Цвета

Резюме

Ограничители тока на рельсах LSI предназначены для учета допустимой мощности в ваттах на фут для рельсовых установок с линейным напряжением.

Ограничители тока на дорожке LSI интегрируются непосредственно в трассу и доступны со следующими значениями силы тока:
0,5 А (60 Вт), 1 А (120 Вт),
1,5 А (180 Вт), 2 А (240 Вт),
2,5 AMP (300 Вт), 3 AMP (360 Вт),
5 AMP (600 Вт), 8 AMP (960 Вт),
12 AMP (1440 Вт)

Возможны другие значения силы тока, обратитесь на завод

Подробнее +

Технические характеристики изделия

• Интегрируется непосредственно в гусеницы
• Доступны версии с током от 0,5 до 12. Доступны другие значения силы тока, проконсультируйтесь с заводом-изготовителем
.
• Доступен с 1 или 2 контурами
• Калифорнийская энергетическая комиссия (CEC) одобрила
• Раздел 24 соответствует
• Предварительно смонтирован с помощью тефлоновой проволоки 12 калибра
• Магнитный автоматический выключатель на 120 В 50/60 Гц (с красным индикатором выключения). Постоянная маркировка с рейтингом силы тока
• Литая крышка
• Отделки: черный, белый и серебристый LSI

Подробнее +

• Источник:

• Xicato T19 Спот
• Xicato TS9 Узкое место
• От тусклого до теплого
• початок
• Изменение цвета/Динамический
• УФ

• Элементы управления:

• DMX
• ПЗВ
• симистор
• 0-10В
• Лутрон Привет-Люм
• Лутрон Экосистема
• Встроенный диммер

Органы управления: Источник: Спецификация ограничителя тока дорожки 107. Больше новостей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт