Leistungsschalter - Bedarf und Definition
Strom, der von den Stromverteilungsnetzen zu unserem Haus oder zu anderen Orten kommt, bildet einen großen Stromkreis, wobei die mit dem Kraftwerk verbundenen Leitungen ein Ende bilden, das als Heißdraht bezeichnet wird, und die Leitungen, die mit der Erde verbunden sind, ein anderes Ende bilden. Der elektrische Ladungsfluss zwischen diesen beiden Leitungen und das Potential werden zwischen ihnen entwickelt. Der Anschluss von Lasten (Geräten), die Widerstand gegen diesen Ladungsfluss bieten, vervollständigt den gesamten Stromkreis und das gesamte elektrische System im Haus funktioniert reibungslos, solange die Geräte einen ausreichenden Widerstand haben und keinen Überstrom verursachen. Ein Kurzschluss oder zu viel Ladung, die durch den Stromkreis fließt, oder eine plötzliche Verbindung des Hot-End-Kabels mit dem Erdungskabel würden die Drähte erwärmen und einen Brand verursachen. Um solche Situationen zu verhindern, wird ein Schaltungsschutz verwendet, der unter solchen Bedingungen einfach den verbleibenden Stromkreis abschaltet.
Im Allgemeinen gibt es zwei Möglichkeiten, dieses obige Problem zu lösen:
Sicherung . : Es besteht aus einem dünnen Draht, der in einem Gehäuse eingeschlossen ist. Bei übermäßigem Strom brennt der Sicherungsdraht einfach ab oder zerfällt, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird. Sie sind jedoch nicht zuverlässig und der Sicherungsdraht muss nach dem Brennen manuell gewechselt werden. Daher werden sie meist nicht bevorzugt.
Schalter : Eine andere Möglichkeit zum Schutz des Stromkreises besteht darin, sicherzustellen, dass der Stromfluss gestoppt wird oder die Spannungsversorgung der Leitung im Falle eines Überstroms gestoppt wird. Dies erfolgt durch automatischen Betrieb des Schalters, der bei Erkennung eines Überstroms oder eines Fehlers auslöst, wodurch die Fehlerleitung vom gesamten Stromkreis getrennt wird und erneut eingeschaltet werden kann, um den Betrieb wiederherzustellen. Dies ist vorteilhafter, da es eine schnelle Identifizierung der Fehlerzone und eine schnelle Wiederherstellung ermöglicht. Es ist auch elektrisch sicher im Vergleich zu einer Sicherung.
Elektronische Sicherung
Bevor wir uns mit dem elektronischen Leistungsschalter befassen, werfen wir einen Blick auf eine elektronische Sicherung.
Die Nennspannung eines Relais sollte gleich der angelegten Spannung sein und der Kondensator von 100 uF sollte verwendet werden. Der durch den Stromkreis fließende Strom kann mit einem 100K-Potentiometer eingestellt werden. Wenn eine Sicherung verwendet wird, sollte der R2-Wert gesenkt werden. Während SW1 eingeschaltet ist, bringt dies L2 zum Stromkreis, daher steigt der Strom über dem Widerstand R2 an, was einen höheren Spannungsabfall über R2 verursacht.
Rückstellbare elektronische Sicherung - Schaltplan:
Durch die Voreinstellung 100K und R1 löst diese Spannung den SCR U1 aus, der das Relais RL1 betätigt. Dadurch wird die Versorgung der Last unterbrochen und gleichzeitig die Versorgung des SCR unterbrochen. Die Überlast sollte entfernt und sw2 sollte ausgeschaltet und zum Zurücksetzen erneut geschaltet werden. Jeder SCR kann verwendet werden, um die Anforderungen an die Spannungs- und Gate-Triggerung zu erfüllen.
Notwendigkeit eines elektronischen Leistungsschalters
Ein herkömmlicher Leitungsschutzschalter besteht aus einem Bimetallstreifen zum Schutz vor Laststrom und einem Elektromagneten zum Schutz vor Kurzschlussstrom. Im Falle einer Überlastung biegt sich der Bimetallstreifen und bewirkt das Lösen der Feder mit der Bewegung des Verriegelungspunkts und schließlich dem Öffnen der MCB-Kontakte. Die elektromagnetische Spule entwickelt eine magnetomotorische Kraft über sie, wenn ein großer Strom durch sie fließt, wodurch der Verriegelungspunkt verschoben wird und die MCB-Kontakte wieder geöffnet werden. Im Falle einer Überlastung und eines Kurzschlusses löst der MCB die Aus-Position aus.
Dieser herkömmliche Leitungsschutzschalter weist jedoch mehrere Nachteile auf:
- Sie sind ziemlich teuer und mehr ist der Kurzschlussstrom, mehr sind die Kosten des MCB.
- Der Bimetallstreifen neigt dazu, sich aufgrund von Hitze oder Temperaturerhöhung aus der Umgebung leicht zu verformen, was zu einer Verringerung der Stromkapazität des Leistungsschalters führt.
- Aufgrund der verwendeten mechanischen Komponenten sind sie anfälliger für Verschleiß.
- Die Auslösezeit ist langsamer.
Um all diese Probleme zu lösen, ist die bequemste Lösung die Verwendung eines elektronischen Leistungsschalters oder eines Leistungsschalters mit einem elektronisch gesteuerten automatischen Schalter. Es handelt sich nicht um eine elektromagnetische Spule, einen Wärmestreifen oder eine mechanische Komponente.
Definieren eines elektronischen Leistungsschalters
Ein elektronischer Leistungsschalter besteht aus dem automatisch betätigten Schalter, der durch die Rückmeldung von der Last gesteuert wird. Es basiert auf der Tatsache, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem der Strom von den Lasten zu stark gezogen wird oder zu viel in der Leitung fließt, der Schalter für eine gewisse Zeit automatisch geschlossen wird und der Schalter nach dieser bestimmten Zeit automatisch eingeschaltet wird . Der Schalter kann ein leistungselektronischer Schalter wie ein SCR oder ein elektromechanischer Schalter wie ein Relais sein, der von einem Stromerfassungselement wie einem Widerstand gesteuert wird. Diese ultraschnelle Leistungsschaltervorrichtung verwendet einen Vorwiderstand, um den Strom zu erfassen, und während er den eingestellten Wert überschreitet, steigt auch der entsprechende Spannungsabfall (über den Reihenwiderstand) an. Diese Spannung wird erfasst, auf Gleichstrom gleichgerichtet und dann von einem Komparator mit einer voreingestellten Spannung verglichen, um einen Ausgang zu erzeugen, der ein Relais über einen MOSFET ansteuert, um die Last sofort auszulösen. Der Auslösemechanismus ist sehr schnell, da er eher auf aktuellen Erfassungsprinzipien als auf thermischen Auslösemechanismen wie MCB basiert. Ein Mikrocontroller kann verwendet werden, um eine Anzeige auf einem LCD über den Status des Leistungsschalters zu erhalten.
Somit kann durch Verwendung dieser Vorrichtung ein ultraschnelles Unterbrechen des Stromkreises erreicht werden, um teure Geräte vor möglichen Schäden zu bewahren. Mit diesem einzigartigen Konzept kann ein Prototyp als Projektarbeit für Studenten der Elektrotechnik entwickelt werden.
Ein elektronischer Leistungsschalter arbeitet nach dem Prinzip des Stromerfassungsmechanismus. Es bietet sowohl Überlast- als auch Kurzschlussschutz, da in jedem Fall der Strom durch die Leitung überwacht wird und der Schalter ausgelöst wird, wenn ein Überstrom fließt.
Arbeitsbeispiel eines einfachen elektronischen Leistungsschalters
Ein Stromerfassungselement oder ein Widerstand kann verwendet werden, um die durch die Last fließende Strommenge zu erfassen. Der Spannungsabfall vom Widerstand wird an den nichtinvertierenden Eingang des Komparators und eine feste Spannung an den invertierenden Anschluss des Komparators gegeben. Im Normalbetrieb (Strom fließt mit einer angemessenen Anzahl von Lasten) ist der Spannungsabfall über dem Widerstand geringer als die feste Spannung und der Komparatoreingang ist niedrig genug, um den MOSFET in einen ausgeschalteten Zustand zu versetzen. Der gemeinsame Kontakt des Relais ist mit dem normalerweise geschlossenen Kontakt verbunden, und der Stromkreis wird vervollständigt, wenn die Last die Stromversorgung vom Netz erhält.
Wenn jedoch eine zusätzliche Last angeschlossen wird, steigt der Strom durch das Stromerfassungselement an, was wiederum den Spannungsabfall über dem Widerstand erhöht. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist dieser Spannungsabfall größer als die feste Spannung, d. H. Der Eingang am nichtinvertierenden Anschluss ist größer als der Eingang am invertierenden Anschluss des Komparators. Dies verursacht einen hohen Logikausgang am Komparator mit einer Spannung, die ausreicht, um den MOSFET in den eingeschalteten Zustand zu versetzen. Während der MOSFET leitet, wird die Relaisspule erregt und der gemeinsame Kontakt ist jetzt mit dem normalerweise offenen Kontakt verbunden. Dies behindert den Stromfluss, da der Stromkreis jetzt unterbrochen ist und die Lasten aufgrund mangelnder Stromversorgung geschaltet werden.
Vorteile des elektronischen Leistungsschalters
- Elektronische Leistungsschalter können so ausgelegt werden, dass sie bei kleinen Überlastungen auslösen und nicht auf Einschaltströme reagieren.
- Sie haben eine schnellere Reaktionszeit, da die Reaktionseigenschaften nur von der Zeit abhängen, die benötigt wird, damit der durch den leitenden Halbleiterübergang fließende Strom Null ist.
- Sie leiden nicht unter den Verschleißproblemen herkömmlicher Systeme, da die verwendeten Komponenten elektronisch sind.
- Sie sind kostengünstiger, da die verwendeten Komponenten leichter, kostengünstiger und wartungsfreundlicher sind.
Praktische elektronische Leistungsschalter
Elektronischer Schutzschalter von Phoneix
Es arbeitet mit einer Versorgung von 24 V DC und verfügt über ein Überwachungs- und Fernsignalisierungskonzept. Es besteht aus einem ferngesteuerten Reset. Es dient zum Schutz von Relais, programmierbaren Steuerungen, Motoren, Sensoren, Aktoren, Ventilen usw.
HFDE308032
Es verfügt über einstellbare Stromfunktionen für 15-80 A und besteht aus einstellbarer Langzeiteinstellung, Kurzzeiteinstellung und Soforteinstellung mit integriertem Statussignal und Alarm.
Fotokredit:
- Elektrische Sicherung von Pragati Verkäufe
- NC100H Leistungsschalter von CIRTG
