Paano gumagana at gumagana ang proteksyon ng short circuit

Ang terminong «short circuit» sa electrical engineering ay tumutukoy sa emergency na operasyon ng mga pinagmumulan ng boltahe. Nangyayari sa kaganapan ng mga paglabag sa mga teknolohikal na proseso ng paghahatid ng enerhiya, kapag ang mga terminal ng output ay short-circuited (short circuit) ng isang gumaganang generator o elemento ng kemikal.

Sa kasong ito, ang buong kapangyarihan ng pinagmulan ay agad na inilalapat sa maikling circuit. Dumadaloy dito ang malalaking alon, na maaaring magsunog ng mga kagamitan at magdulot ng mga pinsala sa kuryente sa mga kalapit na tao. Upang ihinto ang pag-unlad ng mga naturang insidente, ginagamit ang mga espesyal na proteksyon.

Ano ang mga uri ng mga short circuit

Mga likas na anomalya sa kuryente

Lumilitaw ang mga ito sa panahon ng paglabas ng kidlat na sinamahan ng malakas na kidlat.

Ang mga mapagkukunan ng kanilang pagbuo ay mataas na potensyal ng static na kuryente ng iba't ibang mga palatandaan at magnitude, na naipon ng mga ulap kapag sila ay inilipat ng hangin sa malalayong distansya. Bilang resulta ng natural na paglamig, habang ito ay tumataas sa taas, ang kahalumigmigan sa mga ulap ay nagpapalamig, na bumubuo ng ulan.

Ang isang mahalumigmig na kapaligiran ay may mababang elektrikal na pagtutol, na lumilikha ng pagkasira ng pagkakabukod ng hangin para sa pagpasa ng kasalukuyang sa anyo ng kidlat.

Ang isang electric discharge ay dumudulas sa pagitan ng dalawang bagay na may magkaibang potensyal:

• sa paparating na mga ulap;

• sa pagitan ng thundercloud at ng lupa.

Ang unang uri ng kidlat ay mapanganib para sa sasakyang panghimpapawid, at ang paglabas sa lupa ay maaaring sirain ang mga puno, gusali, pasilidad pang-industriya, mga linya ng kuryente sa itaas. Upang maprotektahan laban dito, ang mga lightning rod ay naka-install, na sunud-sunod na gumaganap ng mga sumusunod na function:

1. pagtanggap, pag-akit ng potensyal ng kidlat sa isang espesyal na arrester;

2. pagpasa ng natanggap na kasalukuyang sa pamamagitan ng isang conduit sa grounding circuit ng gusali;

3. ang paglabas ng mataas na boltahe na naglalabas mula sa circuit na ito patungo sa potensyal ng lupa.

Mga maikling circuit sa direktang alon

Ang mga mapagkukunan ng boltahe ng galvanic o mga rectifier ay lumilikha ng pagkakaiba sa mga positibo at negatibong potensyal ng mga contact sa output, na sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay nagsisiguro sa pagpapatakbo ng circuit, halimbawa, ang glow ng isang bombilya mula sa isang baterya, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba.

Ang mga prosesong elektrikal na nagaganap sa kasong ito ay inilalarawan ng isang mathematical expression Batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit.

Ang electromotive force ng source ay ipinamamahagi upang lumikha ng isang load sa panloob at panlabas na mga circuits sa pamamagitan ng pagtagumpayan ang kanilang mga resistances «R» at «r».

Sa emergency mode, ang isang maikling circuit na may napakababang electrical resistance ay nangyayari sa pagitan ng mga terminal ng baterya «+» at «-», na halos nagsasara ng daloy ng kasalukuyang sa panlabas na circuit, na nagde-deactivate sa bahaging ito ng circuit. Samakatuwid, may kinalaman sa nominal na mode, maaari nating ipagpalagay na R = 0.

Ang lahat ng kasalukuyang circulates lamang sa panloob na circuit, na may isang maliit na pagtutol at tinutukoy ng formula I = E / r.

Dahil ang magnitude ng electromotive force ay hindi nagbago, ang halaga ng kasalukuyang pagtaas ng napakabilis. Ang nasabing isang maikling circuit ay dumadaloy sa pamamagitan ng shorting wire at ang panloob na loop, na nagiging sanhi ng napakalaking henerasyon ng init sa kanila at kasunod na pinsala sa istruktura.

Mga short circuit sa mga AC circuit

Ang lahat ng mga prosesong elektrikal dito ay inilalarawan din sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng batas ng Ohm at nagpapatuloy ayon sa isang katulad na prinsipyo. Ang mga katangian ng kanilang sipi ay nangangailangan ng:

• ang paggamit ng single-phase o three-phase na network na may iba't ibang configuration;

• ang pagkakaroon ng isang ground loop.

Mga uri ng mga short circuit sa mga AC circuit

Maaaring mangyari ang mga short circuit current sa pagitan ng:

• yugto at lupa;

• dalawang magkaibang yugto;

• dalawang magkaibang yugto at saligan;

• tatlong yugto;

• tatlong yugto at lupa.

Para sa paghahatid ng kuryente sa pamamagitan ng mga overhead na linya ng kuryente, maaaring gumamit ang mga power system ng ibang neutral na scheme ng koneksyon:

1. nakahiwalay;

2. bingi grounded.

Sa bawat isa sa mga kasong ito, ang mga short circuit na alon ay bubuo ng kanilang sariling landas at magkakaroon ng ibang halaga. Samakatuwid, ang lahat ng mga pagpipilian sa itaas para sa pag-assemble ng isang de-koryenteng circuit at ang posibilidad ng mga short-circuit na alon sa kanila ay isinasaalang-alang kapag lumilikha ng kasalukuyang pagsasaayos ng proteksyon para sa kanila.

Ang isang maikling circuit ay maaari ding mangyari sa mga mamimili ng kuryente, halimbawa isang de-koryenteng motor. Sa mga istrukturang single-phase, ang potensyal ng bahagi ay maaaring masira sa layer ng pagkakabukod sa pabahay o neutral na konduktor.Sa tatlong-phase na mga de-koryenteng kagamitan, ang isang karagdagang pagkakamali ay maaaring mangyari sa pagitan ng dalawa o tatlong yugto o sa pagitan ng kanilang mga kumbinasyon sa frame / lupa.

Sa lahat ng mga kasong ito, tulad ng sa kaso ng isang maikling circuit sa DC circuits, isang maikling circuit kasalukuyang ng napakalaking magnitude ay dadaloy sa pamamagitan ng maikling circuit na nabuo at ang buong circuit ay konektado dito sa generator, na nagiging sanhi ng isang emergency mode.

Upang maiwasan ito, ginagamit ang mga proteksyon na awtomatikong nag-aalis ng boltahe mula sa mga kagamitan na nakalantad sa tumaas na mga alon.

Paano pumili ng mga limitasyon sa pagpapatakbo ng proteksyon ng short circuit

Ang lahat ng mga electrical appliances ay idinisenyo upang kumonsumo ng isang tiyak na halaga ng kuryente sa kanilang klase ng boltahe. Tinatanggap na suriin ang pagkarga hindi sa pamamagitan ng kapangyarihan, ngunit sa pamamagitan ng kasalukuyang. Mas madaling sukatin, kontrolin at lumikha ng proteksyon laban dito.

Ang larawan ay nagpapakita ng mga graph ng mga alon na maaaring mangyari sa iba't ibang mga mode ng pagpapatakbo ng kagamitan. Para sa kanila, ang mga parameter para sa pagtatakda at pagtatakda ng mga proteksiyon na aparato ay pinili.

Ang graph sa brown na kulay ay nagpapakita ng sine wave ng nominal mode, na pinili bilang paunang isa sa disenyo ng electrical circuit, na isinasaalang-alang ang kapangyarihan ng mga kable at ang pagpili ng mga kasalukuyang proteksyon na aparato.

Pang-industriya na dalas ng sine wave 50 hertz sa mode na ito ito ay palaging matatag, at ang panahon ng isang kumpletong oscillation ay nangyayari sa isang oras na 0.02 segundo.

Ang sine wave ng operating mode ay ipinapakita sa asul sa larawan. Ito ay karaniwang mas mababa kaysa sa nominal harmonic. Ang mga tao ay bihirang ganap na gumamit ng lahat ng mga reserba ng kanilang itinalagang kapasidad.Bilang halimbawa, kung ang isang limang-braso na chandelier ay nakabitin sa isang silid, kung gayon ang isang grupo ng mga bombilya ay madalas na kasama para sa pag-iilaw: dalawa o tatlo, hindi lahat ng lima.

Upang ang mga de-koryenteng kasangkapan ay gumana nang mapagkakatiwalaan sa na-rate na load, lumikha sila ng isang maliit na kasalukuyang reserba para sa pagtatakda ng mga proteksyon. Ang dami ng kasalukuyang kung saan sila nag-aayos sa biyahe ay tinatawag na setpoint. Kapag naabot, inaalis ng mga switch ang boltahe mula sa kagamitan.

Sa hanay ng sinusoidal amplitudes sa pagitan ng nominal mode at ang set point, ang circuit ay nagpapatakbo sa isang bahagyang overload mode.

Ang isang posibleng katangian ng oras ng fault current ay ipinapakita sa graph sa itim. Ang amplitude nito ay lumampas sa setting ng proteksyon, at ang dalas ng oscillation ay nagbago nang malaki. Karaniwan itong aperiodic sa kalikasan. Ang bawat kalahating alon ay nagbabago sa magnitude at dalas.

Algoritmo ng proteksyon ng overcurrent

Ang bawat short-circuit na proteksyon ay may kasamang tatlong pangunahing yugto ng operasyon:

1. patuloy na pagsubaybay sa estado ng sinusubaybayang kasalukuyang sinusoid at pagpapasiya ng sandali ng malfunction;

2. pagsusuri ng sitwasyon at pag-isyu ng utos sa executive body mula sa lohikal na bahagi;

3. pagpapalabas ng boltahe mula sa kagamitan sa pamamagitan ng mga switching device.

Sa maraming device, isa pang elemento ang ginagamit — ang pagpapakilala ng pagkaantala sa oras ng pagtugon. Ito ay ginagamit upang magbigay ng prinsipyo ng selectivity sa kumplikadong, branched circuits.

Dahil ang sine wave ay umabot sa amplitude nito sa isang oras na 0.005 sec, ang panahong ito ay hindi bababa sa kinakailangan para sa pagsukat nito sa pamamagitan ng mga proteksyon. Ang susunod na dalawang yugto ng trabaho ay hindi rin naisasagawa kaagad.

Para sa mga kadahilanang ito, ang kabuuang oras ng pagpapatakbo ng pinakamabilis na kasalukuyang mga proteksyon ay bahagyang mas mababa kaysa sa panahon ng isang harmonic oscillation na 0.02 sec.

Mga tampok ng disenyo ng proteksyon ng short circuit

Ang electric current na dumadaloy sa bawat wire ay nagiging sanhi ng:

• thermal heating ng konduktor;

• nagdidirekta ng magnetic field.

Ang dalawang aksyon na ito ay kinuha bilang batayan para sa disenyo ng mga proteksiyon na aparato.

Kasalukuyang proteksyon

Ang thermal effect ng kasalukuyang, na inilarawan ng mga siyentipiko na sina Joule at Lenz, ay ginagamit upang protektahan ang mga piyus.

Guwardiya

Ito ay batay sa pag-install ng isang piyus sa kasalukuyang landas, na mahusay na nakatiis sa nominal na pag-load, ngunit nasusunog kapag lumampas, nakakaabala sa circuit.

Ang mas mataas na halaga ng kasalukuyang pang-emergency, mas mabilis ang circuit break ay nilikha - pag-alis ng boltahe. Kung bahagyang lumampas ang kasalukuyang, maaari itong mag-off pagkatapos ng mahabang panahon.

Matagumpay na gumagana ang mga piyus sa mga elektronikong aparato, mga de-koryenteng kagamitan ng mga kotse, kagamitan sa sambahayan, mga aparatong pang-industriya hanggang sa 1000 volts. Ang ilan sa kanilang mga modelo ay ginagamit sa mataas na boltahe na mga circuit ng kagamitan.

Proteksyon batay sa prinsipyo ng electromagnetic na impluwensya ng kasalukuyang

Ang prinsipyo ng pag-induce ng magnetic field sa paligid ng kasalukuyang-dalang wire ay naging posible upang lumikha ng isang malaking klase ng mga electromagnetic relay at switch gamit ang isang trip coil.

Ang coil nito ay matatagpuan sa isang core — isang magnetic circuit kung saan ang mga magnetic flux ay idinaragdag mula sa bawat pagliko. Ang movable contact ay mekanikal na konektado sa armature, na siyang bahagi ng swinging ng core. Ito ay pinindot laban sa nakatigil na kontak sa pamamagitan ng puwersa ng tagsibol.

Ang na-rate na kasalukuyang dumadaloy sa mga pagliko ng spiral coil ay lumilikha ng magnetic flux na hindi madaig ang puwersa ng spring. Samakatuwid, ang mga contact ay permanenteng sarado.

Sa kaso ng mga emergency na alon, ang armature ay naaakit sa nakatigil na bahagi ng magnetic circuit at sinisira ang circuit na nilikha ng mga contact.

Ang isa sa mga uri ng mga circuit breaker na tumatakbo batay sa pag-alis ng electromagnetic na boltahe mula sa protektadong circuit ay ipinapakita sa larawan.

Ito ay gumagamit ng:

• awtomatikong pagsasara ng mga emergency mode;

• electric arc extinguishing system;

• manu-mano o awtomatikong pagsisimula.

Proteksyon ng digital short circuit

Ang lahat ng mga proteksyon na tinalakay sa itaas ay gumagana sa mga analog na halaga. Bilang karagdagan sa mga ito, kamakailan sa industriya at lalo na sa sektor ng enerhiya, ang mga digital na teknolohiya ay aktibong ipinakilala batay sa trabaho. mga aparatong microprocessor at mga static na relay. Ang parehong mga aparato na may pinasimple na mga function ay ginawa para sa mga pangangailangan ng sambahayan.

Ang pagsukat ng magnitude at direksyon ng kasalukuyang dumadaan sa protektadong circuit ay isinasagawa ng isang built-in na step-down na kasalukuyang transpormer na may mataas na antas ng katumpakan. Ang signal na sinusukat nito ay na-digitize sa pamamagitan ng superposisyon mataas na dalas hugis-parihaba pulses ayon sa prinsipyo ng amplitude modulation.

Pagkatapos ay pupunta ito sa lohikal na bahagi ng proteksyon ng microprocessor, na gumagana ayon sa isang tiyak, pre-configure na algorithm. Sa kaso ng mga sitwasyong pang-emergency, ang logic ng device ay nagbibigay ng utos sa shutdown actuator upang alisin ang boltahe mula sa network.

Para sa proteksiyon na operasyon, ginagamit ang isang power supply unit, na kumukuha ng boltahe mula sa mga mains o autonomous source.

Ang digital short-circuit protection ay may malaking bilang ng mga function, setting at kakayahan hanggang sa pagrehistro ng emergency state ng network at sa shutdown mode nito.