Protectia circuitelor de mica putere

Protectia circuitelor de mica putere

In general componentele si sistemele de protectie pot fi clasificate in functie de tipul perturbatiei si de natura circuitului in care acestea sunt instalate. Tabelul 2 prezinta un exemplu in acest sens.

Dispozitivul de protectie trebuie ales in functie de modul de utilizare si al eficacitatii sale.

Alegerea tipului de protectie nu este usoara deoarece depinde de factorii urmatori:

originea si caracteristicile supratensiunilor tranzitorii: induse (de mare energie) sau de tip industrial (cu energie redusa);

tipul dispozitivului de protectie: electric sau energetic;

costul protectiei in raport cu costul echipamentului protejat si cu costul serviciului asigurat;

spatiul disponibil pentru instalarea protectiei.

1.1 Protectie de tip paralel

Un dispozitiv de protectie paralela are rolul de a limita tensiunile de soc aplicate instalatiei: in regim normal acestea nu trebuie sa perturbe functionarea circuitului in care este montat dar in prezenta unei supratensiuni trebuie sa absoarbe excedentul de energie.

Tabelul 2 Componentele protectiilor la supratensiuni tranzitorii

Se caracterizeaza prin:

robustete, ce caracterizeaza capacitatea sa de a se deteriora in timpul functionarii, ca urmare a curentului de soc;

eficacitate, care exprima reducerea tensiunii de soc la o valoare suportabila de instalatia in care este montata.

Principalele tipuri constructive sunt:

Descarcatorul cu gaz

Este cel mai vechi si mai rustic tip de descarcator. Permite absorbtia unei energii importante dar se defecteaza des. Tensiunea de amorsare dinamica este in functie de raportul al undei incidente. Aceasta tensiune poate fi de zeci de ori superioara tensiunii de amorsare statica permitand astfel tensiunii de varf a undei incidente sa nu fie absorbita. Amorsarea produce un regim tranzitoriu violent care poate determina aparitia unui curent rezultant pe linia de alimentare.

Pentru a diminua acest ultim aspect descarcatorul se poate asocia cu unul de tipul cu oxizi metalici.

Varistoarele cu oxizi metalici

Acestea sunt componente a caror rezistenta variaza invers proportional cu tensiunea aplicata, prezinta o durata de comutare redusa ( 25 ns) si suporta un curent mare (> 25kA). In schimb, functionarea conduce, in timp, la degradarea progresiva a varistoarelor iar in final, la scurtcircuitarea lor.

Domeniul de utilizare este pentru protectia la supratensiuni induse, urmare a dimensiunilor si montajului facil in instalatii. De exemplu, se folosesc pentru protectia contactelor releelor, a puntilor redresoare, etc. Se instaleaza si pe liniile electrice de distributie a energiei asociate cu contoare in scopul colectarii informatiilor statistice legate de supratensiuni.

Diodele cu avalansa

Sunt folosite mai ales pentru limitarea supratensiunilor la bornele echipamentelor in timp ce utilizarea eclatoarelor si varistoarelor se face in scopul micsorarii intensitatilor induse de supratensiuni. Domeniul de aplicare este protectia circuitelor electronice; diodele cu avalansa sunt plasate in amonte fata de un eclator si/sau un varistor prevazute pentru a disipa energii importante.

Stabilitatea in timp a caracteristicilor lor, fac aceste dispozitive semiconductoare potrivite pentru protectia tranzistoarelor si tiristoarelor. Sunt, de asemenea, obisnuit intalnite alaturi de puntile redresoare. In schimb, nu suporta energii importante. In caz de suprasarcina, statisticile arata ca intr-un caz din doua exista sansa ca diodele sa fie in scurtcircuit sau intrerupte.

Componente de tip TRANZORB si de tip TRANSIL

Sunt componente asemanatoare diodelor Zener. Au o durata de comutare foarte mica (1 ps) si suporta un curent mare (cativa kA). Un dezavantaj il constituie capacitatea proprie, de ordinul a 10 nF.

Componente de tip TRISIL

Sunt, de fapt, eclatoare cu siliciu care se comporta ca si componentele de tip TRANZORB si TRANSIL inainte de amorsare.

O caracteristica importanta a componentelor prezentate este ca se deterioreaza de o maniera cunoscuta, in caz de suprasarcina. Un varistor cu oxizi metalici explodeaza, componentele de tip TRANZORB; TRANSIL si TRISIL se distrug in cazul unui scurtcircuit si, ca urmare, trebuie insotite de sigurante fuzibile inseriate in cazul montarii pe circuite de alimentare.

Pentru protejarea dispozitivelor electronice impotriva ansamblului de "agresiuni" posibile din mediul industrial, s-a demonstrat necesitatea utilizarii unor module cu capacitatea de a proteja contra intregii game de socuri electrice. In general, astfel de module de protectie contra supratensiunilor, a caror caracteristici sunt prezentate in tabelul 3, acopera toate tipurile de perturbatii care pot apare:

intre un conductor activ (cald) si masa ( mod comun);

intre doua conductoare active (mod diferential).

1.2 Protectia de tip serie

Un dispozitiv de protectie de tip serie este destinat sa amelioreze restrictiile impuse ca urmare a supratensiunilor dintre mai multe etaje de protectie, in scopul atenuarii tensiunilor intre valorile de la intrare si cele de la iesire, in maniera urmatoare:

un etaj initial constituit din componente foarte robuste: supratensiunea de la intrare ramane inca ridicata;

un etaj final constituit din componente sensibile: supratensiunea de iesire s-a micsorat. Este necesara o impedanta de valoare mare intre cele doua etaje pentru a asigura decuplarea.

Tabelul 3 Avantajele si limitele unor componente de protectie de tip paralel

Un astfel de dispozitiv este caracterizat prin:

robustete: curentul de soc nu determina deteriorarea sa;

eficienta: reducerea tensiunii de soc la o valoare suportabila de instalatie.

Tipurile cele mai utilizate pentru protectia de tip serie sunt:

Transformatorul de izolare

Este echipat cu un ecran electrostatic care separa infasurarea primara de cea secundara si fata de masa. Asigura o reducere a semnalelor parazite de inalta frecventa. Nivelul de atenuare este in functie de calitatea conceptiei si executiei transformatorului.

Dispozitivele de conditionare a retelei

Reprezinta o combinatie intre un transformator de izolare si un regulator de tensiune. Tehnicile moderne utilizate permit realizarea comutarii statice pe prizele secundarului multiplu ecranat, al transformatorului.

Filtre

Montarea si functionarea lor depind de banda de frecventa care trebuie atenuata. Filtrele sunt de patru categorii: TJ- trece jos, TS- trece sus, TB- trece banda si IB- intrerupe (taie) banda. Aceste filtre, de mica putere, sunt similare celor utilizate pentru filtrarea armonicelor.

Alte dispozitive de separare galvanica

Sunt utilizate pentru:

decuplarea semnalelor logice, cu ajutorul releelor si a celor analogice, cu ajutorul optocuploarelor;

transmisia datelor prin fibre optice, alcatuind un lant "emitator- cablu optic- receptor".