เซอร์กิตเบรกเกอร์ทำงานอย่างไร?

Circuit Breaker- ความต้องการและคำจำกัดความ

กระแสไฟฟ้าที่มาที่บ้านของเราหรือที่อื่น ๆ จากกริดจำหน่ายไฟฟ้าก่อตัวเป็นวงจรขนาดใหญ่โดยมีเส้นที่เชื่อมต่อกับโรงไฟฟ้าเป็นรูปปลายด้านหนึ่งเรียกว่าสายไฟร้อนและสายที่เชื่อมต่อกับพื้นดินเป็นอีกปลายหนึ่ง ประจุไฟฟ้าไหลระหว่างเส้นทั้งสองนี้และมีการพัฒนาศักยภาพระหว่างกัน การเชื่อมต่อของโหลด (เครื่องใช้ไฟฟ้า) ที่ให้ความต้านทานต่อการไหลของประจุนี้จะทำให้วงจรไฟฟ้าสมบูรณ์และระบบไฟฟ้าทั้งหมดภายในบ้านทำงานได้อย่างราบรื่นตราบเท่าที่เครื่องใช้ไฟฟ้ามีความต้านทานเพียงพอและไม่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเกิน การลัดวงจรหรือประจุไฟฟ้ามากเกินไปที่ไหลผ่านวงจรหรือการเชื่อมต่ออย่างกะทันหันของสายไฟที่ร้อนเข้ากับสายดินจะทำให้สายไฟร้อนขึ้นทำให้เกิดไฟไหม้ได้ เพื่อป้องกันสถานการณ์ดังกล่าวจะใช้การป้องกันวงจรซึ่งเพียงแค่ตัดวงจรที่เหลืออยู่ในเงื่อนไขดังกล่าว

โดยทั่วไปมีสองวิธีในการแก้ปัญหาข้างต้นนี้:

ฟิวส์ . : ประกอบด้วยลวดเส้นเล็กที่อยู่ภายในปลอก ในกรณีที่มีกระแสไฟฟ้ามากเกินไปสายฟิวส์ก็จะไหม้หรือสลายตัวทำให้วงจรขาด อย่างไรก็ตามไม่น่าเชื่อถือและต้องเปลี่ยนสายฟิวส์ด้วยตนเองเมื่อไฟไหม้ ดังนั้นจึงไม่เป็นที่ต้องการเป็นส่วนใหญ่

สวิตช์ : การป้องกันวงจรอีกวิธีหนึ่งคือการตรวจสอบให้แน่ใจว่าการไหลของกระแสไฟฟ้าหยุดลงหรือแหล่งจ่ายแรงดันหยุดที่สายในกรณีที่กระแสไฟฟ้าเกิน สิ่งนี้ทำได้โดยการทำงานอัตโนมัติของสวิตช์ซึ่งจะเดินทางไปที่การตรวจจับกระแสเกินหรือความผิดปกติใด ๆ ดังนั้นการแยกสายความผิดปกติออกจากวงจรทั้งหมดและสามารถเปิดอีกครั้งเพื่อเรียกคืนการทำงาน เป็นประโยชน์มากกว่าเนื่องจากช่วยให้สามารถระบุเขตความผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วและการฟื้นฟูอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังปลอดภัยทางไฟฟ้าเมื่อเทียบกับฟิวส์

ฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์

ก่อนที่เราจะลงรายละเอียดเกี่ยวกับเบรกเกอร์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ให้เราดูที่ฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์

พิกัดแรงดันไฟฟ้าของรีเลย์ควรเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และควรใช้ตัวเก็บประจุ 100uF และสามารถปรับกระแสที่ไหลผ่านวงจรได้โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ 100K หากใช้ฟิวส์ควรลดค่า R2 ในขณะที่ SW1 ถูกสร้างขึ้นโดยนำ L2 เข้าสู่วงจรดังนั้นกระแสไฟฟ้าข้ามตัวต้านทาน R2 จึงเพิ่มขึ้นทำให้แรงดันไฟฟ้าตกคร่อม R2 สูงขึ้น

ฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตั้งค่าใหม่ได้ - แผนภาพวงจร:

ด้วยค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 100K และ R1 แรงดันไฟฟ้านี้จะทริกเกอร์ SCR U1 ที่ทำงานรีเลย์ RL1 สิ่งนี้จะตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายกับโหลดและในเวลาเดียวกันก็ถอดแหล่งจ่ายไปยัง SCR ควรถอดโอเวอร์โหลดออกและควรปิด sw2 แล้วเปิดใหม่อีกครั้งเพื่อรีเซ็ต สามารถใช้ SCR ใด ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการในการกระตุ้นแรงดันไฟฟ้าและประตู

ต้องการ Electronic Circuit Breaker

เบรกเกอร์ขนาดเล็กแบบดั้งเดิมประกอบด้วยแถบ bimetallic เพื่อป้องกันกระแสโหลดและแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ในกรณีที่ใช้งานเกินกำลังแถบ bimetallic จะโค้งงอทำให้สปริงคลายตัวพร้อมกับการเคลื่อนที่ของจุดสลักและในที่สุดก็เปิดหน้าสัมผัส MCB ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจะพัฒนาแรงแม่เหล็กข้ามเมื่อกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ไหลผ่านซึ่งทำให้จุดสลักถูกเคลื่อนย้ายและจะเปิดหน้าสัมผัส MCB อีกครั้ง ดังนั้นในกรณีที่เกิดไฟเกินและไฟฟ้าลัดวงจร MCB จะเดินทางไปที่ตำแหน่งปิด

อย่างไรก็ตามมีข้อเสียหลายประการสำหรับเบรกเกอร์ขนาดเล็กแบบเดิมนี้:

• มีราคาค่อนข้างแพงและยิ่งไปกว่านั้นคือกระแสไฟฟ้าลัดวงจรยิ่งไปกว่านั้นคือค่าใช้จ่ายของ MCB
• แถบ bimetallic มีแนวโน้มที่จะเสียรูปได้ง่ายเนื่องจากความร้อนหรืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจากรอบข้างทำให้กำลังการผลิตกระแสไฟฟ้าของเบรกเกอร์ลดลง
• เนื่องจากมีการใช้ส่วนประกอบเชิงกลจึงมีแนวโน้มที่จะสึกหรอได้ง่ายกว่า
• เวลาในการเดินทางช้าลง

เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้วิธีแก้ปัญหาที่สะดวกที่สุดคือการใช้ Electronic Circuit Breaker หรือเบรกเกอร์ที่เกี่ยวข้องกับสวิตช์อัตโนมัติที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ไม่เกี่ยวข้องกับขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแถบความร้อนหรือส่วนประกอบทางกลใด ๆ

การกำหนดเบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์

อัน เบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์ ประกอบด้วยสวิตช์ที่ทำงานโดยอัตโนมัติซึ่งควบคุมโดยข้อเสนอแนะจากโหลด ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าในช่วงเวลาที่กระแสไฟฟ้าถูกโหลดมากเกินไปหรือไหลในสายมากเกินไปสวิตช์จะปิดโดยอัตโนมัติชั่วขณะหนึ่งจากนั้นสวิตช์จะเปิดโดยอัตโนมัติหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง . สวิตช์สามารถเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเช่น SCR หรือสวิตช์ไฟฟ้าเช่นรีเลย์ซึ่งควบคุมโดยองค์ประกอบตรวจจับกระแสใด ๆ เช่นตัวต้านทาน อุปกรณ์ทำลายวงจรที่เร็วเป็นพิเศษนี้ใช้ตัวต้านทานแบบอนุกรมเพื่อตรวจจับกระแสไฟฟ้าและในขณะที่เกินค่าที่ตั้งไว้แรงดันไฟฟ้าตกที่สอดคล้องกัน (ในความต้านทานแบบอนุกรม) ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย แรงดันไฟฟ้านี้ถูกตรวจจับแก้ไขเป็น DC จากนั้นเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าโดยตัวเปรียบเทียบเพื่อสร้างเอาต์พุตที่ขับเคลื่อนรีเลย์ผ่าน MOSFET เพื่อเดินทางโหลดทันที กลไกการสะดุดนั้นเร็วมากเนื่องจากเป็นไปตามหลักการตรวจจับในปัจจุบันแทนที่จะเป็นกลไกการเดินทางที่ใช้ความร้อนเช่น MCB ไมโครคอนโทรลเลอร์ สามารถใช้สำหรับการแสดงผลบน LCD ตามสถานะของเซอร์กิตเบรกเกอร์

ดังนั้นด้วยการใช้อุปกรณ์นี้การตัดวงจรที่รวดเร็วเป็นพิเศษสามารถทำได้เพื่อประหยัดอุปกรณ์ราคาแพงจากความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น การใช้แนวคิดที่เป็นเอกลักษณ์นี้สามารถพัฒนาต้นแบบเป็นโครงงานสำหรับนักศึกษาวิศวกรรมไฟฟ้า

เบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานบนหลักการของกลไกการตรวจจับกระแสไฟฟ้า ให้ทั้งการป้องกันกระแสเกินและการลัดวงจรเช่นเดียวกับในกรณีใด ๆ กระแสไฟฟ้าผ่านสายจะถูกตรวจสอบและสวิตช์จะสะดุดในกรณีที่กระแสเกินกำลังไหล

ตัวอย่างการทำงานของเบรกเกอร์วงจรอิเล็กทรอนิกส์อย่างง่าย

องค์ประกอบการตรวจจับกระแสหรือตัวต้านทานสามารถใช้เพื่อตรวจจับปริมาณกระแสที่ไหลผ่านโหลด แรงดันตกจากตัวต้านทานจะถูกกำหนดให้กับอินพุตที่ไม่เปลี่ยนกลับของตัวเปรียบเทียบและแรงดันไฟฟ้าคงที่จะถูกกำหนดให้กับขั้วต่อกลับด้านของตัวเปรียบเทียบ ในกรณีของการทำงานปกติ (กระแสที่ไหลโดยมีจำนวนโหลดเพียงพอ) แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าคงที่และอินพุตของตัวเปรียบเทียบต่ำพอที่จะทำให้ MOSFET อยู่ในสภาพปิด หน้าสัมผัสทั่วไปของรีเลย์เชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสปิดตามปกติและวงจรจะเสร็จสมบูรณ์โดยโหลดรับกระแสไฟจากแหล่งจ่ายไฟหลัก

อย่างไรก็ตามเมื่อเชื่อมต่อโหลดเพิ่มเติมใด ๆ กระแสไฟฟ้าผ่านองค์ประกอบตรวจจับกระแสจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะเพิ่มแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน ในบางช่วงเวลาแรงดันตกนี้จะมากกว่าแรงดันไฟฟ้าคงที่นั่นคืออินพุตที่ขั้วที่ไม่เปลี่ยนขั้วเป็นมากกว่าอินพุตที่ขั้วกลับด้านของเครื่องเปรียบเทียบ สิ่งนี้ทำให้เอาต์พุตลอจิกสูงที่ตัวเปรียบเทียบโดยมีแรงดันไฟฟ้าเพียงพอที่จะเรียก MOSFET ให้อยู่ในเงื่อนไข ขณะที่ MOSFET ดำเนินการขดลวดรีเลย์จะได้รับพลังงานและตอนนี้หน้าสัมผัสทั่วไปเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสที่เปิดตามปกติ สิ่งนี้ทำให้เกิดการขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าเนื่องจากตอนนี้วงจรเสียและโหลดถูกสลับเนื่องจากไม่มีแหล่งจ่ายไฟ

ข้อดีของ Electronic Circuit Breaker

• เบรกเกอร์วงจรอิเล็กทรอนิกส์สามารถออกแบบให้เดินทางโดยใช้กระแสไฟฟ้าเกินขนาดเล็กและไม่ตอบสนองต่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้า
• พวกเขามีเวลาตอบสนองที่เร็วขึ้นเนื่องจากลักษณะการตอบสนองขึ้นอยู่กับเวลาที่กระแสไฟฟ้าผ่านจุดเชื่อมต่อเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์เท่านั้น
• พวกเขาไม่ประสบปัญหาการสึกหรอของระบบทั่วไปเนื่องจากส่วนประกอบที่ใช้เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• มีราคาไม่แพงเนื่องจากส่วนประกอบที่ใช้มีน้ำหนักเบาและมีค่าใช้จ่ายน้อยและบำรุงรักษาง่าย

เบรกเกอร์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานได้จริง

สวิตช์ป้องกันอิเล็กทรอนิกส์โดย Phoneix

ทำงานร่วมกับแหล่งจ่ายไฟ 24 V DC และมาพร้อมกับแนวคิดการตรวจสอบและการส่งสัญญาณระยะไกล ประกอบด้วยการรีเซ็ตแบบรีโมทคอนโทรล ใช้เพื่อป้องกันรีเลย์ตัวควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้มอเตอร์เซ็นเซอร์แอคชูเอเตอร์วาล์ว ฯลฯ

HFDE308032

มาพร้อมกับคุณสมบัติกระแสไฟฟ้าที่ปรับได้ 15-80 A และประกอบด้วยการตั้งค่าเวลายาวที่ปรับได้การตั้งค่าเวลาสั้นและการตั้งค่าทันทีพร้อมสัญญาณสถานะและสัญญาณเตือน

เครดิตภาพ:

• ฟิวส์ไฟฟ้า by ขายปรากาติ
• NC100H Circuit Breaker โดย CIRTG