Схема защита от короткого замыкания: Простейшая защита от короткого замыкания своими руками

Содержание

Схема защиты от повышенного и пониженного питания, перегрева, кз.

Собранного устройство или приведённая схема — это полноценная схема защиты от повышенного или пониженного питания, короткого замыкания, перегрева и так далее…

Вся схема собрана на одном компараторе LM339, в ней четыре независимых канала.

Я на всякий случай напомню, что это универсальная система защиты, которую можно внедрить например в преобразователь 12-220, защита такого плана не даст преобразователю разрядить аккумулятор, также отключит инвертор, если питающее напряжение выше нормы, а также обеспечить термозащиту и защиту от коротких замыканий, если вдруг вы случайно замкнете выход инвертора.

Устройство на самом деле может быть любым, с успехом такую защиту можно внедрить например в зарядное устройство.

На плате у нас 4 индикаторных светодиода, которые показывают, что сработала одна из защит. Можно их подписать, в таком случае вы точно будете знать конкретно какая защита сработала, имеем также 4 подстроечных многооборотных резистора. С их помощью можно выставить пороги срабатывания защиты.

Как это работает?

На первых двух компараторах собрана защита от повышенного и пониженного питающего напряжения.

Вся суть схемы заключается в том, что на один из входов компаратора подано опорное напряжение со стабилитрона, на другой вход, через делитель подана часть напряжения, которое нужно контролировать, если оно выше или ниже опорного, компаратор моментально изменит состояние своего выхода, вследствие чего откроется маломощный транзистор, как следствие загорится светодиодный индикатор.

В коллекторную цепь транзистора можно подключить всё что угодно, например обмотку реле, либо мощный транзистор для управления более мощными нагрузками.

В случаи защиты от пониженного питания происходит точно то же самое, только на сей раз опорное напряжение подано на инверсный вход компаратора.

Система термозащиты также мало чем отличается от вышеуказанных, тут всё так же,

только один из резисторов делителя заменён на терморезистор или термистор.

Термистор на 10 килоом, то есть при нагреве он снижает своё начальное сопротивление,

это приводит к тому, что на не инверсном входе компаратора напряжение будет увеличиваться, то есть нарушится баланс между входами, как следствие произойдет изменения состояния выхода компаратора и срабатывание транзистора.

Следующая схема является защитой от коротких замыканий,

тут классический пример с применением датчика тока в лице низкоомного шунта,

притом обратите внимание на то, как подключен шунт, один его конец — масса питания, другой конец тоже масса только входная, именно сюда подключается например минус аккумулятора, а другой конец идёт к минусу инвертора например.

Если инвертор, ну или любое другое устройство, потребляет ток выше заданного предела, а его задают подстроечным резистором, то защита сработает.

Как мы знаем на участке цепи, в данном случае этим участком у нас является низкоомный шунт, при протекании тока будет образовываться определенное падение напряжения, которое зависит от тока в цепи и сопротивление шунта, чем больше ток и сопротивление, тем больше падение напряжения на шунте.

шунт

В данном случае также происходит сравнивание напряжений, на сей раз, опорное напряжение сравнивается с падением, которое образуется на шунте, ну а дальше вы знаете.)

Наладка…

Для полной наладки схемы вам понадобиться лабораторный источник питания, образцовой термометр с термопарой желательно, ну и датчик тока, в моем случае это шунт на 10 ампер и при протекании по нему тока в 10 ампер падение на шунте будет 75 милливольт, как правило большинство шунтов имеют именно такое падение, разница может быть только в расчетном токе.

Подключаем устройство к лабораторному блоку питания, первым подстроечным резистором необходимо выставить защиту от пониженного питания.

Для этого на лабораторном блоке питания выставим например девять с половиной вольт, медленно вращаем подстроечный резистор, до тех пор, пока светодиод не засветиться, тоже самое делаем в случае защиты от повышенного напряжения.

Например нам нужно чтобы защита сработала при 16 вольтах, на лабораторном блоке питания выставим эти 16 вольт, далее вращением подстроечного резистора добиваемся срабатывания светодиода.

В случае термозащиты нам понадобится любой источник тепла с возможностью регулировки температуры — это может быть утюг или что-то другое.

Стыкуем термопару образцового термометра и термистора от нашей защиты с нагреваемой поверхностью, греем поверхность до необходимой температуры при которой должна сработать защита, температуру отслеживаем термометром, далее вращением 3-его подстроечного резистора добиваемся активации светодиода.

В качестве источника тепла я использовал обычную сетевую лампу,

обмотал её алюминиевой фольгой и с помощью термоскотча прикрепил к фольге термистор от нашей схемы защиты и термопару от образцового прибора, последние должны находиться на максимально близком расстоянии друг от друга для минимизации разброса температуры.

Температуру регулировал латром, который попросту меняет напряжение на лампе, чем ярче светит лампа, тем больше тепла она излучает.

Защита от коротких замыканий.., тут важно заметить, что указанные в схеме резисторы и шунт подлежат подбору, всё зависит от ваших потребностей и выбранного шунта.

Если ток защиты нужен большой и шунт низкоомный, то увеличивается сопротивление резистора R21, для более точной подстройки его также можно заменить переменным резистором высокого сопротивления.

Для точной настройки этой защиты, желательно наличие реостата, либо электронной нагрузки, если ничего из этого под рукой нет, можно обойтись и мощными лампами или нихромовой спиралью.

Далее подключаем всё показанным образом.

Увеличиваем нагрузку до тех пор, пока в цепи не будет протекать ток при котором должна сработать защита, ток контролируется дополнительным амперметром или же изменением падения напряжения на шунте, а дальше по закону Ома можно понять какой ток протекает в цепи. Последний вариант в данном случае наиболее удобный, если добились необходимого тока просто вращайте 4-ый подстроечный резистор, до включения светодиода.

После настройки всех защит можно заклеить винты подстроечных резисторов, либо выпаять их, измерить полученное сопротивление и заменить двумя постоянными резисторами, но это если схему вы собираетесь внедрить в конкретное устройство и всё тщательно настроено.

Показанная система очень экономична, если светодиоды не светятся потребление от источника 12 вольт всего 10-15 миллиампер максимум.

Эту простую платку удобно использовать в преобразователях напряжения, зарядных устройствах и так далее, скорость срабатывания защит — мгновенна.

Архив к статье скачать.

Автор; АКА КАСЬЯН

Защита от короткого замыкания

Короткие замыкания происходят в любых электроустановках, вне зависимости от их сложности. Даже если электропроводка новая, светильники и розетки исправны, а электрооборудование выпущено известными на весь мир производителями, от коротких замыканий не застрахован никто. И от них нужно защищаться.

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Предохранители – самые простые устройства защиты. Раньше для ликвидации аварийных режимов в бытовых электропроводках применяли только их. В некоторых устройствах предохранители применяются и по сей день. Причина – они обладают высоким быстродействием и незаменимы для защиты полупроводниковых устройств.

После срабатывания предохранитель либо заменяется на новый, либо внутри него меняется плавкая вставка. Вставки для одного и того же корпуса предохранителя выпускаются на разные номиналы токов. Но необходимость держать на объекте или в квартире запас плавких вставок для оперативной замены является недостатком предохранителей.

Самым распространенным предохранителем в советское время была «пробка».

Предохранитель — «пробка»

На смену им пришли автоматические пробки типа ПАР, выпускавшиеся на токи 10, 16 и 25 А. Они вворачивались на место пробок, были многоразового использования и имели два защитных элемента, называемых расцепителями. Один защищал от коротких замыканий и срабатывал мгновенно, второй – от перегрузок и срабатывал с выдержкой времени.

ПАР-10

Такие же расцепители имеют и все автоматические выключатели, пришедшие на смену предохранителям. Мгновенный расцепитель называют электромагнитным, потому что в основу его работу положен принцип втягивания штока катушки при превышении номинального тока. Шток ударяет по защелке и пружина размыкает контактную систему выключателя.

Расцепитель, действующий с выдержкой по времени называют тепловым. Работает он по принципу терморегулятора в утюге или электронагревателе. Биметаллическая пластина при прохождении по ней тока нагревается и медленно изгибается в сторону. Чем больше ток через нее, тем быстрее происходит изгиб. Затем она действует на ту же защелку, и автомат отключается. Если воздействие тока прекратилось, пластина остывает, возвращается в исходное положение, и отключения не происходит.

В старых электрощитах еще сохранились автоматические выключатели в карболитовом корпусе типов А-63, А3161, или более современные АЕ1030. Но все они уже не удовлетворяют современным требованиям.

Автоматический выключатель А-63автоматические выключатели серии А3161Автоматический выключатель АЕ 1031

Они изношены, и их механическая часть либо заржавела, либо утратила быстродействие. И не в каждом из них есть мгновенная защита от короткого замыкания. В некоторых аппаратах устанавливался только тепловой расцепитель. Да и скорость срабатывания электромагнитного расцепителя у автоматов этих серий ниже, чем у модульных.

Поэтому такие защитные устройства нужно менять на современные, пока они своим бездействием не натворили дел.

Принципы построения защиты

В многоквартирных домах автоматы установлены в щитке на лестничной площадке. Для защиты квартир этого достаточно. Но если Вы при замене электропроводки установили у себя персональный щиток, то в нем на каждую группу потребителей лучше установить персональный автомат. Тому есть несколько причин.

  1. При замене розетки вам не понадобится отключать свет в квартире и пользоваться фонариком.
  2. Для защиты некоторых потребителей вы снизите номинальный ток автомата, что сделает их защиту чувствительнее.
  3. При повреждениях в электропроводке можно оперативно отключить аварийный участок и оставить в работе остальное.

В частных домах в качестве вводных используются двухполюсные выключатели. Это необходимо для случая ошибочного переключения на подстанции или линии, в результате которого фаза окажется на месте нуля. Использование двух однополюсных выключателей для этой цели недопустимо, так как может отключится тот, что в нуле, а фаза останется.

Двухполюсный автоматический выключатель

Нецелесообразно использование трехполюсного выключателя в качестве эквивалента трех однополюсных. Снятие планки, объединяющей три полюса не поможет. Внутри выключателя есть тяги, отключающие оставшиеся полюса при срабатывании одного из них.

При применении УЗО обязательно защитить эту же линию и автоматическим выключателем. УЗО защищает от токов утечки, но не защищает от коротких замыканий и перегрузок. Функции защиты от утечки и аварийных режимов работы совмещены в дифференциальном автомате.

Дифавтомат

Выбор автоматических выключателей

При замене старого автоматического выключателя новый устанавливайте на тот же номинальный ток. По требованиям Энергосбыта номинальный ток выключателя принимается, исходя из максимально разрешенной нагрузки.

Распределительная сеть устроена таким образом, что с приближением к источнику электроснабжения номинальные токи аппаратов защиты увеличиваются. Если ваша квартира включена через однофазный автоматический выключатель на 16 А, то все квартиры в подъезде могут быть подключены к трехфазному автомату на 40 А и равномерно распределены по фазам. В случае, если при коротком замыкании ваш автомат не отключится, через некоторое время от перегрузки сработает защита у подъездного. Каждое последующее защитное устройство резервирует предыдущее. Поэтому не стоит завышать значение номинального тока автоматического выключателя. Он может не сработать (не хватит тока) или отключится вместе с группой потребителей.

Современные модульные автоматические выключатели выпускаются с характеристиками «В», «С» и «D». Отличаются они кратностью токов срабатывания отсечки.

Характеристика

Кратность тока отсечки

Применение

D10 — 14 IномЭлектродвигатели
В2 — 5 IномКонечные потребители без пусковых токов
С5 — 10 IномВо всех остальных случаях

Будьте внимательны с применением автоматов с характеристиками «D» и «В».

И помните: если короткое замыкание не отключить, оно приведет к пожару. Позаботьтесь об исправности защиты, и живите спокойно.

Оцените качество статьи:

Защита электродвигателя — обзор самых эффективных методов. Схемы и принцип действия + инструкция с фото

Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.

Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.

Краткое содержимое статьи:

Как создается защита для электродвигателя?

Постепенно рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей и особенности их эксплуатации. Но сейчас расскажем об трех уровнях защиты:

  • Внешняя версия защиты для предохранения от короткого замыкания. Обычно относится к разным видам либо представлена в виде реле. Они обладают официальным статусом и обязательны к установке согласно нормам безопасности на территории РФ.
  • Внешняя версия защиты электродвигателей от перегрузки помогает предотвратить опасные повреждения либо критические сбои в процессе работы.
  • Встроенный тип защиты спасет в случае заметного перегрева. И это защитит от критических повреждений либо сбоев в процессе эксплуатации. В этом случае обязательны выключатели внешнего типа иногда применяется реле для перезагрузки.

Из-за чего отказывает электродвигатель?

В процессе эксплуатации иногда появляются непредвиденные ситуации, останавливающие работу двигателя. Из-за этого рекомендуется заранее обеспечить надежную защиту электродвигателя.

Можете ознакомиться с фото защиты электродвигателя различного типа чтобы иметь представление о том, как она выглядит.

Рассмотрим случаи отказа электродвигателей в которых с помощью защиты можно избежать серьезных повреждений:

  • Недостаточный уровень электрического снабжения;
  • Высокий уровень подачи напряжения;
  • Быстрое изменение частоты подачи тока;
  • Неправильный монтаж электродвигателя либо хранения его основных элементов;
  • Увеличение температуры и превышение допустимого значения;
  • Недостаточная подача охлаждения;
  • Повышенный уровень температуры окружающей среды;
  • Пониженный уровень атмосферного давления, если эксплуатация двигателя происходит на увеличенной высоте на основе уровня моря;
  • Увеличенная температура рабочей жидкости;
  • Недопустимая вязкость рабочей жидкости;
  • Двигатель часто выключается и включается;
  • Блокирование работы ротора;
  • Неожиданный обрыв фазы.

Чтобы защита электродвигателей от перегрузки справилась с перечисленными проблемами и смогла защитить основные элементы устройства необходимо использовать вариант на основе автоматического отключения.

Часто для этого используется плавкая версия предохранителя, поскольку она отличается простотой и способна выполнить много функций:

Версия на основе плавкого предохранительного выключателя представлена аварийным выключателем и плавким предохранителем, соединенных на основе общего корпуса. Выключатель позволяет размыкать либо замыкать сеть с помощью механического способа, а плавкий предохранитель создает качественную защиту электродвигателя на основе воздействия электрического тока. Однако выключателем пользуются в основном для процесса сервисного обслуживания, когда необходимо остановить передачу тока.

Плавкие версии предохранителей на основе быстрого срабатывания считаются отличными защитниками от коротких замыканий. Но непродолжительные перегрузки могут привести к поломке предохранителей этого вида. Из-за этого рекомендуется использовать их на основе воздействия незначительного переходного напряжения.

Плавкие предохранители на основе задержки срабатывания способны защитить от перегрузки либо различных коротких замыканий. Обычно они способны выдержать 5-краткое увеличение напряжения в течение 10-15 секунд.

Важно: Автоматические версии выключателей отличаются по уровню тока для срабатывания. Из-за этого лучше использовать выключатель способный выдержать максимальный ток в процессе короткого замыкания, появляющегося на основе данной системы.

Тепловое реле

В различных устройствах используется тепловое реле для защиты двигателя от перегрузок под воздействием тока либо перегрева рабочих элементов. Оно создается с помощью металлических пластин, обладающих различным коэффициентом расширения под воздействием тепла. Обычно его предлагают в связке с магнитными пускателями и автоматической защитой.

Автоматическая защита двигателя

Автоматы для защиты электродвигателей помогают обезопасить обмотку от появления короткого замыкания, защищают от нагрузки либо обрыва любой из фаз. Их всегда используют в качестве первого звена защиты в сети питания мотора. Потом используется магнитный пускатель, если необходимо он дополняется тепловым реле.

Каковы критерии выбора, подходящего автомата:

  • Необходимо учитывать величину рабочего тока электродвигателя;
  • Количество, использующихся обмоток;
  • Возможность автомата справляться с током в результате короткого замыкания. Обычные версии работают на уровне до 6 кА, а лучшие до 50 кА. Стоит учитывать и скорость срабатывания у селективных менее 1 секунды, нормальных меньше 0,1 секунды, быстродействующих около 0,005 секунды;
  • Размеры, поскольку большая часть автоматов можно подключать с помощью шины на основе фиксированного типа;
  • Вид расцепления цепи – обычно применяется тепловой либо электромагнитный способ.

Универсальные блоки защиты

Различные универсальные блоки защиты электродвигателей помогают уберечь двигатель с помощью отключения от напряжения либо блокированием возможности запуска.

Они срабатывают в таких случаях:

  • Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
  • Механической перегруженности;
  • Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
  • Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
  • Если произошло замыкание на землю.

Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.

Фото защиты электродвигателя