Присоединяется зажимами К и К в провод рабочей сети и отрегулирован так, что притяжение катушки А при нормальной силе тока не превышает натяжения спиральной пружины.Ж, в виду чего конец рычага С нормально находится в соприкосновении с контактом Р и рабочий ток проходит от зажима К, через катушку А, в точку Е рычага и через контакт Е и зажим К - в сеть. При увеличении расхода тока равновесие между силой притяжения сердечника катушкой А и натяжением пружины Ж нарушается, сердечник С втягивается в катушку, контакт между концом рычага С и пластинкой Е нарушается и получается контакт между пластинками 1 и Е, В этом случае, ответвленный слыбый ток пройдет по ответвлению 1 Р, через реостат Й, катушку В, контакты Е и д в зажим К, прл чем...
Нижней дуге имеет изогнутую пластинку 13, к которой прикреплены вторые кобанцы спиральных пружин, С целью регулирования контакт-ного рычага и для возможности изме-нения положения мертвой точки - пластинха 13 с концами пружин может переставляться вокруг оси вращения рычага,Прибор включается последовательно в один из проводов. Ток, пройдя от одного зажима прибора по обмотке маГнита, направляется в контактный рычаг 5 и через контакты 11, 12 и упор 4 идет к.другому зажиму. Между рычагом 5,и упором 4 параллельно рычагу илючено сопротивление 14 ,(угольная лампа,. напряжения сети и силой света 5 свеч,). Пока ток, потребляемый установкой, не превосходит допускаемого предела, - якорь находится. внизу и опирается на правый конец контактного...
Прекращается. На сердечник 14 надета пружина, которая (когда соленоид не работает) стремится придать большую плотность контактам.Почти все мостовые краны, за небольшим исключением, снабжены мощными моторами, и при разрыве их цепи образуется Вольтова дуга; непринятие каких-либо предупредительных мер повлечет за собой обгорание контактов, так что через короткое время они будут испорчены. Во избежание такой их порчи контакты 16 и 17, а также пластинки 15, снабжены дополнительными подвижными (вверх и вниз) медными контактами 18 (стержни) и неподвижными угольными контактами 19 с пружинами. Когда происходит размыкание, то основной контакт уже разомкнулся, а дополнительный раз мыкается последним, и все обгорание достается на долю угля,...
Таким образом размыкание контактов 33 - 33, которые раньше были замкнуты на пластине 32, скрепленной с ярмом 7. Это размыкание контактов имеет своим последствием открытие цепи предохранительной спирали 4, последовательно соединеннои с дополнительным сопротивлением 31. Ток цепи абонента проходит таким образом по притяжении ярма через спираль 4, и нагревая последнюю, производит дополнительный нагрев предохранителя на данном участке его; участок перегорает через некоторый промежуток времени, в течение которого напряжение в цепи абонента понижается вследствие введения в цепь абонента дополни тельного и нагревательного сопро тивлений 4 и 31.Предмет патента.Ограничитель электрического тока, снабженный многократным плавким предохранителем,...
И, и штифта ч цилиндрика х. Штифт ч и стойка д включены последовательно в цепь тока. При нажатии на цилиндрик х из изолирующего материала происходит разрыв цепи.Ток проходит по следующему пути: он взводит в зажим Ь 6 колоки, контактную пружину ипо оси оподставку ц; в обмотки катушек к к, элекромагнита, параллельно под зажим винта вт стойки д, медный штифтик м и медную шайбочку иа стальную спи ральную пружину мстойку д зажим в, и наружу в цепь приемников тока. Другой провод от источника тока в прибор не заходит. Из вышеприведенного видно, что токопрерыватель включен в цепь последовательно с приемниками тока.Регулировка прибора под определенную силу тока производится: Ц уменьшением или увеличением расстояния якоря я от сердечников с с,...
Ограничителя (фиг, 2) сводится к применению добавочной щетки 7, скользящей по дополнительному контакту 2", соединенной с шунтовой обмоткой 11 соленоида.В обеих конструкциях ограничителя применяется включенный последовательно в цепь шунтовой обмотки 11 соленоида выключатель 14, нормально замкнутый., При нормальной нагрузке, не превосходящей определенной величины, электрический ток подводится к ограничителю по проводу 15 (фиг. 2), поступает в обмотку Ь соленоида и через щетки 1", 1 и проводящую накладку 2 диска 6 отводится в провод 16. В случае перегрузки обмотка 5 соленоида втягивает якорь 4, поворачивающийся около оси 8, при чем щетка 1" при определенном повороте диска 6 установится на двух накладках 2 и 2", включая тем самым...
Ток в направлении подъема до обратного включения переключателя С, переключатель В снова встанет в свое нижнее положение и разомкнет путь у г к якорю электродвигателя. Предмет патента. Предлагаемое изобретение касается ограничителя хода электрического двигателя подъемного механизма в крановых устройствах, снабженных предельными выключателями и дифференциальным реле, служащим, при перемене направления хода двигателя, для замыкания накоротко контактов якорной цепи двигателя, размыкаемых предельным выключате-лем.На чертеже дана схема соединения для предлагаемого автоматического выключателя, при чем обмотки дифференциального реле питаются главным током. Цепь тока при подъеме: обмотка возбуждения а Ь, первая обмотка дифференциального реле...
Необходимости установки отдельных предохранителей,тента. Пре ограничитель.плавким предтеризующийся ромагнита А,Электромагнитный ока в соединенииохранителем, хараприменением элек ну в шнурок 3, - ку Л,то якорь Р Предлагаемое изобретение предназначево для автоматического размыкания электрической цепи, или создавия в ней прерывистого токапри повышении силы потребляемого этой целью тока, сверх заранее заданного предела.На чертеже фиг. 1 изображает вид ограничителя в разрезе по линии П - 11 на фиг. 2, фиг. 2 - вид сбоку с раарезаыной крышкой.Электромагнит А с секционированной, включаемой посредством контактов ааа и переключателя В, обмоткой снабжен сердечником, состоящим из стержня В и изогвутой пластины Вна конце которой посредством...
Неподвижно и укреплено на катушке ограничителя, кольцо же К - медное или алюминиевое - выполнено подвижным на сердечнике М. Обмотка О, присоединена параллельно к цепи потребления, при чем один контакт ее приключается непосредственно к сети, другой же приклю. чен через контактные пружинып, л, и подвижное железное кольцо Кз, перемещающееся по винту В Обмотка О, предназначается для замыкания и включения обмотки О, в цепь потребления путем притяжения ею кольца К, к контактным пружинам л и лобмотка же О, служит для размыкания обмотки О, и отключения, таким образом, потребителя от сети,. что достигается отталкиванием подвижного кольца К от кольца К, и соответствующим ему разрывом цепи с катушкой ОТак, в случае превышения установленного для...
Благодаря увеличившимся ампервиткам втягивающих катушек 1 - 3 и 2 - 4 железный сердечник, стремительно углубляясь далее в катушки, с большой силой ударяет по ролику 11, который сидит на ломаном рычаге 14 выключателя А, имеющего точку вращения в 10, и мгновенно размыкает главную цепь тока, питающего группу приемников.Чтобы при прекращении протекания тока по обмоткам катушек и после возвращения вследствие этого железного сердечника в свое исходное положение, главная цепь тока не замыкалась снова под действием собственного веса выключателя А или под действием оттягивающей спиральной пружины 24, на свободном конце ломаного рычага 14 прикреплен крючок 12, при помощи которого этот рычаг удерживается в своем верхнем положении, т, е. в...
3 и 6, соприкасающихся в кантакте 11. Обмотки этих электромагнитов намотаны таким образом, что при прохождении через них тока они отталкиваются друг от друга, при чем концы обмоток припаяны непосредственно к сердечникам. Электромагнит 3 укреплен винтом 2 неподвижно на основании 1, а электромагнит 6 укреплен на одном конце поворотного рычага 5, другой конец которого несет двуплечий рычаг 7 с загнутыми вверх краями 8, скрепленными винтом 9. По винту 9 ходит гиря 10, от положения которой зависит степень нажима электромагнита 6 на неподвижный электромагнит 3,При прохождении через обмотки тока, сила которого превышает установленную, электромагниты 3 и 6 будут отталкиваться друг от друга, вследствие чего произойдет размыкание контакта 11, а...
Спиральной пружиной 8 а.Винтом 9" крейится также плоская пружина 7, К полюсному наконеч-. нику 5 крепится защелка б, оттягиваемая в нормальное положениеспиральной пружиной 5 а, Ограничитель тока, основанием которого служит цоколь 12, снабжен крышкой.14, в центре которой проходит кнопка 10 с выступом 15, окруженная спиральной пружиной, закрепленной в чашечке 11., Ограничитель тока настраивается йомощью регулирующего винта 3 на требуемую мощность лампочки и, при увеличении нагрузки выше предельной, якорь 2 притягивается катушкой 1 и замыкается защелкой б, в силу чего цепь разрывается; это же явление происходит при случаях короткого замыкания, Для восстановления цепи устраняется лишняя нагрузка, затем путем нажатия на кнопку...
Таким образом, чтобы при достиже.нии током некоторого предельного значения, якорь В притягивался эле.ктромагнитом С. Если притяжение произошло, то защелка Р, как видно из чертежа, не позволит якорю В вернуться в первоначальное положение. Освобождение якоря достигается опусканием монеты в канал монетоприемника Г. Монета, падая в ко д 1 илку Е, ударит по концу рычага Р и этим освободит якорь В, который станет в первоначальное положение, если перегрузка предварительно была устранена.Приспособление для повторного включения может быть осуществлено и иначе; монета при своем падении замыкает расположенные под входным отверстием монетоприемника контакты специального электромагнита, который и оттягивает защелку Р.По. указанию...
Оголенной, части обмотки катушки г, при чем последняя насажена на сердечник г, привинченный к основанию в гайкой иг. Из-под сердечника г по радиусу катушки г выходит согнутая в виде буквы с" железная стойка и с прикрепленной к ней винтом о стальной пружинойк, соединенной, в свою очередь, винтом и с якорем у,1 ок, подводимый к зажиму а через катушку- г, оголенную ее поверхность г, рычаг у, шарнир д, стойку ггякорь у, контакт л, винт в, выходит к зажиму б. Рычаг у, таким образсм, служит регулятором силы тока, изменяя своим передвижением по прорези г магнитное поле катушки г и степень притяжения сердечником г якоря у. При включении лампы большей мощности, чем та, на которую отрегулирован ограничитель, по катушке г пройдет большей силы ток,...
Электромагнита 1.На торцевом конце катушки электромагнита 1 находится планка 4. снабженная эллиптической прорезью, в которой расположен винт 11, служащий для регулирования натяжения пружины 6, которая одним своим концом прикреплена к планке 4, а другим - к поворотной фигурной защелке 5; второе плечо означенной защелки взаимодействует с выступом на якоре 2 электромагнита.Предмет патента,Фигl фиг 4Ю инградский Обаастаит М 37.162. Тирани окз ин, Ноиинтерн Центриадата Народов СССР. Ленинград, Красная, 1.В изрбраженном на фиг, 3 варианте конец пружины 6, противоположный тому, который связан с защелкой 5, прикреплен к поворотной на оси пластинке 3, имеющей, выступ, в который упирается винт 12 служащий для регулирования натяжения пружины...
В любой электрической цепи, где отсутствуют стабилизирующие и защитные схемы, может возникнуть нежелательное увеличение тока. Это бывает следствием природных явлений (разряд молнии возле линии электропередач) или результатом короткого замыкания (КЗ) или пусковых токов. Во избежание всех этих случаев правильным решением будет установка в сеть или локальную цепь устройства ограничения.
Прибор, схема которого построена таким образом, что предотвращает возможность возрастания силы электричества выше заданных или допустимых пределов амплитуды, называется ограничителем тока. Наличие при установленном в нем ограничителе тока дает возможность уменьшить требования к последней в плане динамической и термической устойчивости в случае закорачивания.
В высоковольтных линиях с величиной напряжения до 35 кВ ограничение КЗ добиваются путем применения электрических реакторов, в отдельных случаях - предохранителей плавких, созданных на основе мелкозернистых наполнителей. Также цепи, питаемые высоким и низким напряжением, защищают схемами, собранными на базе:
Основной принцип, заложенный в схемы ограничения тока, лежит в том, чтобы погасить лишний ток на таком элементе, который может преобразовать его энергию в другой вид, например, тепловой. Наглядно это видно на работе ограничителя силы тока, где применен терморезистор или тиристор в качестве рассеивающего элемента.
Другой способ защиты, который тоже часто используется, заключается в отсекании нагрузки от линии, в которой произошел бросок электричества. Такого рода выключатели могут быть автоматическими, с возможностью самовосстановления после исчезновения угрозы, или требующими замены реагирующего защитного элемента, как в случае с плавким предохранителем.
Наиболее совершенными считаются электронные схемы ограничителей, работающие по принципу закрытия канала прохождения электричества при его увеличении. Используют в этом случае специальные проходные элементы (например, транзисторы), управление которыми осуществляется за счет датчиков.
Современные комбинированные системы объединяют в себе функцию ограничителей тока при определенных перегрузках и защитную опцию с выключением нагрузки при токах короткого замыкания. Обычно такие системы работают в высоковольтных сетях.
На примере простейшей схемы устройства для ограничения тока можно понять, как работает «электронный предохранитель». Схема собрана на двух биполярных транзисторах и позволяет регулировать силу электричества в низковольтных блоках питания.
Назначение компонентов схемы:
Протекание в схеме тока допустимой величины сопровождается падением напряжения на Rs, значение которого после усиления на VT2 поддерживает проходной транзистор в полностью открытом состоянии. Как только сила электричества превысила пороговый предел, переход транзистора VT1 начинает прикрываться пропорционально увеличению электричества. Отличительной особенностью такого исполнения устройства являются большие потери (падение напряжения до 1,6 В) на датчике и проходном элементе, что нежелательно для питания низковольтных приборов.
Аналогом описанной выше схемы является более совершенная, где уменьшения падения напряжения на переходе добиваются путем замены проходного элемента с биполярного на полевой транзистор с малым сопротивлением перехода. На полевике потери составляют всего 0,1 В.
Оборудование такого типа предназначено для того, чтобы обеспечить защиту индуктивной и емкостной нагрузки (различной мощности) от скачков при запуске. Оно устанавливается в системах автоматизации. Больше всего таким токовым перегрузкам подвержены двигатели асинхронные, трансформаторы, светильники светодиодные. Следствием применения ограничителя тока нагрузки в этом случае является увеличение срока службы и надежности приборов, разгрузка электросетей.
Примером современной модели однофазного токоограничителя может служить прибор РОПТ-20-1. Он универсален и содержит в себе одновременно ограничитель пускового тока и реле для контроля напряжения. Схема управляется микропроцессором, который в автоматическом режиме гасит пусковой бросок и может отключать нагрузку, если в сети возросло напряжение свыше допустимого уровня.
Прибор включают в разрыв линии питания и нагрузки, он работает следующим образом:
В автомобильных генераторах важно контролировать не только величину выдаваемого напряжения, но и отдаваемый в нагрузку ток. Если превышение первого может привести к выходу из строя осветительного оборудования, тонких обмоток устройств, а также перезарядке аккумулятора, то второй - повредить обмотку самого генератора.
Отдаваемый ток увеличивается тем больше, чем больше нагрузки подключается на выходе генератора (за счет уменьшения общего сопротивления). Для предотвращения этого применяют ограничитель силы тока электромагнитного типа. Принцип действия его основан на включении в цепь возбуждающей обмотки генератора дополнительного сопротивления в случае возрастания электричества.
Для защиты электростанций и больших заводов от ударных токов иногда применяют ограничители тока коммутационного типа (взрывного действия). Они состоят из:
Посредством контроля за величиной электричества логическая схема выдает сигнал на детонатор (по истечении 80 микросекунд) при возникновении КЗ. Последний взрывает шину внутри патрона, и ток перенаправляется на плавкий предохранитель.
Каждый вид устройства по ограничению разрабатывается под конкретные задачи и обладает определенными свойствами:
Поэтому выбирая, какую схему применить у себя, необходимо изучить весь ряд факторов, характерных для конкретной электрической цепи.
Необходимо помнить, что доступ к электрическим сетям требует определенных знаний в электрике и опыта работы. Поэтому, устанавливая такое оборудование, важно соблюдать технику безопасности. Но лучше всего, конечно, доверить такую работу квалифицированному специалисту.
Слово из 13 букв, первая буква - «С», вторая буква - «О», третья буква - «П», четвертая буква - «Р», пятая буква - «О», шестая буква - «Т», седьмая буква - «И», восьмая буква - «В», девятая буква - «Л», десятая буква - «Е», 10 буква - «Н», 11 буква - «И», 12 буква - «Е», слово на букву «С», последняя «Е». Если Вы не знаете слово из кроссворда или сканворда, то наш сайт поможет Вам найти самые сложные и незнакомые слова.
Маленька, светленька, Больно кусаюсь. Показать ответ>>
Маленькая головка На пальце сидит, Сотнями глаз Во все стороны глядит. Показать ответ>>
Маленькая печка с красными угольками. Показать ответ>>
Личное телесное пространство делится на несколько зон:- Интимная зона (в пределах вытянутой руки - около 50 см) - контакты с очень близкими людьми. Когда в нее попадает посторонний человек, может возникнуть ощущение тревоги, дискомфорта.- Персональная зона (в пределах 50 см - 1,5 метра, в форме овала - спереди и сзади вытянутая) - дистанция при личной доверительной беседе.- Социальная зона (в пределах от 1,5 до 4 метров) - контакты с посторонними и чужими людьми.- Публичная зона (до 7 метров) - происходящее в этих пределах человек может соотносить лично с собой (например, лекция в аудитории).Эти цифры приблизительные, т.к. могут зависеть от конкретного человека, специфики окружающей его культурной среды.
В. И. Иволгин, г. Тамбов
Любое электронное устройство имеет источник питания, за счет энергии которого оно выполняет свои функции. И неудивительно, что в печати значительное место отводится их описаниям, рекомендациям по конструированию, рассмотрению работы отдельных узлов, предложениям по их улучшению.
Следует отметить, что современные источники питания, как правило, обладают довольно низким выходным сопротивлением. И по этой причине в нештатных ситуациях, даже при низких напряжениях на их выходе, не исключены значительные токовые перегрузки, приводящие к повреждению источника или самого устройства. В связи с этим источники питания, как правило, снабжаются системами защиты. Они достаточно разнообразны, обладают большей или меньшей автономностью относительно конструкции самого источника.
Один из вариантов такого устройства, которое можно использовать в виде самостоятельного узла, предлагается в . Его принцип действия основан на ограничении потребляемого тока, в качестве датчика которого применяется низкоомный резистор, включенный последовательно в один из проводов между источником питания и нагрузкой. Напряжение с датчика, пропорциональное потребляемому току, после усиления используется для управления проходным транзистором. Изменением в нужный момент режима его работы и выполняется непосредственная защита от перегрузки.
В указанной статье в качестве прототипа приводится хорошо известная структура на двух биполярных транзисторах (Рисунок 1). Основной недостаток устройства - значительное падение напряжения на нем, которое достигает максимального значения при предельном рабочем токе. По данным автора, оно составляет примерно 1.6 В, причем на проходном транзисторе VT1 падает около 1 В, а на токовом датчике Rs - остальные 0.6 В. В связи с чем автором предлагается другая схема, которая позволяет снизить падение напряжения на нем до 0.235 В при токе ограничения в 1.3 А. Это значение достаточно мало, правда достигается оно использованием более сложной схемы, содержащей около 20 элементов .
С другой стороны, эта конструкция, по сравнению с предложенной автором, привлекает своей простотой. И в связи с этим возникает вопрос: а можно ли, оставаясь в рамках такой простой структуры, добиться снижения падения напряжения на подобном предохранителе без ее заметного усложнения? И каким образом?
Как следует из приведенных числовых данных по прототипу, наибольшее падение напряжения приходится на проходной биполярный транзистор VT1. Анализ показывает, что при подобном включении добиться его насыщения, и тем самым достичь малых значений падения напряжения, невозможно без дополнительного источника питания. Но его введение только для этой цели было бы накладным. И хотя можно было бы, наверное, предложить и какие-то другие способы уменьшения этих потерь на VT1, будет рациональнее сразу произвести замену биполярного транзистора на полевой с низким значением сопротивления канала. Это позволит уменьшить как падение напряжения на регулирующем транзисторе, так и собственное потребление ограничителя за счет снижения токов управления. Кроме того, целесообразно изменить связи между транзисторами так, чтобы преобразовать ограничитель в систему двух усилительных каскадов, вместо лишь одного в исходной структуре. В конечном итоге принципиальная схема исследуемого ограничителя будет выглядеть уже так (Рисунок 2), которую можно рассматривать и как упрощенный вариант устройства, приведенного в .
Проверка работоспособности предлагаемого ограничителя, а также выполнение измерений, проводились на макете, в котором использовались в качестве VT1 полевой транзистор , установленный на радиаторе, VT2 - транзистор с β ≈ 300, R S - резистор 1.2 Ом, R1 - 4.2 кОм, а нагрузкой являлся набор переменных проволочных резисторов необходимой мощности. Напряжение на входе ограничителя составляло 12 В. Результаты измерений приведены на Рисунке 3.
Испытание ограничителя коротким замыканием показало, что при выполнении этой манипуляции ток через проходной транзистор устанавливается на уровне 0.5 А при напряжении на токовом датчике 0.60 В. И, таким образом, подобный ограничитель тока вполне работоспособен. Можно также отметить его довольно высокое выходное сопротивление в режиме ограничения тока - при изменении напряжения на его выходе в интервале 0…11.3 В ток через нагрузку практически остается равным 0.5 А. Кроме того, в связи с известной зависимостью параметров транзисторов от температуры, была проконтролирована зависимость значения ограничения тока от нагрева VT2. Как оказалось, ее величина составила всего около -0.2% относительной погрешности на градус.
Из анализа графиков следует, что падение напряжения на проходном транзисторе этой конструкции уже достаточно мало и даже на краю токового диапазона не превышает 0.1 В. Можно так же отметить, что на графике зависимости падения напряжения на VT1 визуально можно выделить два интервала. На первом из них, при токах от 0 до 0.45 А, рост падения напряжения является его линейной функцией, что указывает на насыщение транзистора в этой части диапазона. И действительно, вычисленное по этим данным сопротивление канала транзистора составляет приблизительно 0.125 Ом, что практически совпадает с паспортными данными используемого транзистора VT1. При бóльших же токах, в интервале 0.45 - 0.5 А, происходит сначала медленный, а затем резкий нелинейный рост этой величины, связанный уже с включением механизма ограничения тока.
Таким образом, из приведенных выше данных следует, что общее падение напряжения на ограничителе заметно снизилось, и уже определяется в основном не падением напряжения на VT1, а напряжением датчика R S . Каким же образом можно уменьшить последнюю величину?
Ответ напрашивается сам собой - нужно уменьшить значение R S , как это и сделано в , а для компенсации снижения уровня сигнала датчика использовать дополнительный усилитель. Но с другой стороны, и в рассмотренной выше схеме (Рисунок 2) такой усилитель, выполненный на транзисторе VT2, уже есть. Тем не менее, его параметры не позволяют снизить падение напряжения R S до меньших значений, хотя он и обладает достаточно высоким коэффициентом усиления. В связи с этой проблемой рассмотрим подробнее особенности работы VT2 в роли предварительного усилителя сигнала с датчика тока.
Как следует из принципиальной схемы (Рисунок 2), ограничение тока через VT1 происходит за счет изменения напряжения на его затворе, возникающего при изменении коллекторного тока транзистора VT2. Управление же его режимом осуществляется напряжением с резистора датчика тока R S . И, как следует из данных последних измерений (Рисунок 3), выход устройства на полное ограничение тока происходит только при напряжениях около 0.6 В на его базе относительно эмиттера. Этим обстоятельством и определяется величина сопротивления резистора R S .
Но характерно, что часть напряжения на датчике в диапазоне от 0 до 0.55 В можно считать «лишней», поскольку в этом интервале VT2 практически не «чувствует» его, а по настоящему «рабочим» для него будет только интервал 0.55 - 0.6 В. Сдвинув же нижнюю границу чувствительности усилителя, визуально составляющую 0.55 В, к нулю, можно будет решить проблему снижения значения R S .
Технически этого результата можно достичь, например, вводом в цепь между базой VT2 и правым выводом R S отдельного вспомогательного источника напряжением 0.55 В. Но удобнее сформировать его применением делителя из двух резисторов, включенных между общим проводом и эмиттером транзистора VT1 (резисторы R2, R3, Рисунок 4). И его параметры должны обеспечивать падение напряжения на R2, равное 0.55 В. Для меньшей зависимости этой величины от входного тока транзистора ток этого делителя желательно выдерживать в пределах 0.5 - 1 мА. При этих условиях уже незначительное напряжение на R S переведет транзистор VT2 в активный режим начала ограничения, а полное ограничение тока произойдет при падения напряжения на R S всего лишь немногим более 0.05 В. Понятно, что изменением этих резисторов можно будет изменять порог ограничения тока. И это будет удобнее, чем подбирать величину R S .
Новая редакция принципиальной схемы ограничителя, уже с учетом изложенных соображений, представлена на Рисунке 4. Его макет для испытаний был выполнен с сохранением деталей устройства предыдущей версии с изменением сопротивления R S на 0.2 Ом, а установленные дополнительные резисторы R2 и R3 имеют значения, соответственно, 680 Ом и 15 кОм. Условия проведения испытаний и измерений сохранены теми же, что и ранее.
Основные результаты испытаний, как следует из представленных графиков (Рисунок 5), сводятся к следующему. Как и ранее, ток короткого замыкания устройства составляет 0.5 А. Точнее, реально при указанных значениях резисторов R2, R3, он составил 0.48 А, но это значение было скорректировано включением последовательно с R3 дополнительного переменного резистора. Что касается максимального значения падения напряжения на датчике R S , то оно упало пропорционально уменьшению величины установленного R S и составило всего около 0.1 В. График падения напряжения на регулирующем транзисторе, по сравнению с аналогичным параметром предыдущей схемы, в общем, сохранил свои черты, хотя и несколько изменился. Так, например, следует обратить внимание на то, что в этот раз область резко нелинейного роста падения напряжения на проходном транзисторе сместилась в диапазон 0.4 - 0.5 А, а в остальной - растет практически линейно. Из этого следует, что определенный резерв по снижению падения напряжения на датчике тока R S еще есть.
Как уже отмечалось, незначительная коррекция тока ограничения в этой конструкции была проведена изменением сопротивления R3, но когда требуется его значительное изменение, удобнее пользоваться R2. При расчете его величины целесообразно предварительно задаться величиной максимального падения напряжения V SM на датчике тока R S в режиме ограничения. В принципе, это значение может быть любым из интервала от 0 до 0.6 В. Но нужно иметь в виду, что с его уменьшением ухудшается температурная стабильность предложенного решения. Так при V SM = 0.6 В температурный коэффициент зависимости изменения предела ограничения тока в области комнатных температур не превышает значения 0.2% на градус, а при V SM = 0.1 В этот показатель возрастает уже до 1.5% . Эта величина в ряде случаев может оказаться еще приемлемой, и ее условно можно принять за нижнюю границу интервала допустимых значений V SM , верхняя же будет обусловлена максимальным падением напряжения на базе транзистора VT2 в режиме ограничения тока. Если для расчета выбрать V SM равным 0.15 В, то из этого условия при заданном токе ограничения I M , например, 1.5 А, определится величина
При V ВХ = 12 В и R3 = 15 кОм получаем, что R2 = 0.58 кОм.
При необходимости этим резистором, если его заменить на переменный, можно будет оперативно менять ток ограничения в значительных пределах, что, правда, будет сопровождаться изменением величины максимального падения напряжения V SM и соответствующего ему изменения температурного коэффициента нестабильности.
Подводя итог обсуждению вопроса о конструкции простого ограничителя тока (Рисунок 4), можно сделать вывод о том, что изменения, внесенные в структуру прототипа (Рисунок 1), в конечном итоге, позволили снизить потери напряжения на нем до десятых долей вольта. Следует также добавить, что его работа выборочно была проверена и в других режимах, не отраженных в статье. В частности, при токах ограничения в диапазоне от 10 мА до 5 А и входных напряжениях 7, 12 и 20 В. Для адаптации к этим условиям изменялись лишь значения R S (0.05, 0.2 и 1.2 Ом), а для задания тока ограничения в качестве R2 использовался переменный резистор на 1 кОм, сопротивление которого устанавливалось в соответствии с расчетом по (2). Все остальные элементы, включая и транзисторы, оставались прежними.
Ограничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор — корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.
Виды ограничителей
При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком – низким быстродействием , что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.
Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители. Условно такие устройства можно разделить на два типа:
Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.
Самым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:
Рис. 1 — Схема на полевом транзисторе
Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис.1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.
Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.
Рис. 2 — Схема на биполярных транзисторах
Как можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n — p — n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.
Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот — начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.
Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.
В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3 .
Рис. 3 — Схема с регулировкой ограничения тока
Технические характеристики устройства:
Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .
При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей:
Нельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.
В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.
