2tom056

3. APARATY ELEKTRYCZNE 114

Układy ochronne są układami, które nie biorą udziaiu w wykonywaniu czynności łączeniowych łącznika bezzestykowcgo. Są jednak niezbędne ze względu na jego bezpieczne i niezawodne działanie. Zagadnienia te omówiono w [3.32].

Rozróżnia się następujące układy ochronne:

—    układy przeciwprzcpięciowe;

■— zabezpieczenia nadmiarowoprądowc;

—    zabezpieczenia przed przekroczeniem parametrów dynamicznych;

—    układy ochrony przed zakłóceniami radioelektrycznymi;

—    układy ochrony przed wzajemnym oddziaływaniem obwodów.

Zadaniem układów przeciwprzepięciowych jest ochrona głównie łącznika bezzestykowcgo przede wszystkim przed przepięciami wywołanymi:

—    działaniem innych elementów układu (bezpieczników, łączeniem transformatorów itp.);

—    procesami łączeniowymi chronionego łącznika bezzestykowcgo;

—    komutacją zaworów półprzewodnikowych.

Układy przcciwprzepięciowc składają się najczęściej z liniowych elementów, tzn. kondensatorów, rezystorów i dławików. Ochrona przcciwprzepięciowa jest również realizowana za pomocą elementów nieliniowych: warystorów tlenkowych ZnO, prostowników (płytek) selenowych, diod lawinowych, diod Zenera itp.

Zabezpieczenia nadmiarowo prądowe powinny chronić łącznik przed uszkodzeniem w stanach zakłóceniowych. W przypadku łączników bezzestykowych są tylko dwa sposoby praktycznie użyteczne: zastosowanie bezpiecznika topikowego lub wyłącznika.

Warunki prawidłowego doboru zabezpieczenia nadmiarowoprądowego łącznika bezzestykowego są następujące:

całka Joule’a (l²t) zastosowanego zabezpieczenia powinna być nie większa niż. całka Joule’a elementów półprzewodnikowych;

charakterystyki czasowo-prądowe działania (wyłączania) zastosowanego zabezpieczenia w całym zakresie czasów zadziałania powinny znajdować się poniżej krzywej przcciążalności elementu półprzewodnikowego, wyznaczonej przy najwyższej dopuszczalnej temperaturze.

Zabezpieczenia przed przekroczeniem parametrów dynamicznych dotyczą głównie elementów bistabilnych (tyrystor, tyrystor wyłączalny itp.) i dzielą się na:

—    zabezpieczenia przed przekroczeniem dopuszczalnej stromości narastania napięcia blokowania. Stosuje się kilka sposobów, z których najczęściej spotykany występuje w postaci dodatkowych elementów RC. W przypadku łączników prądu przemiennego zazwyczaj skutecznie zabezpieczają one przed przepięciami komutacyjnymi;

—    zabezpieczenia przed przekroczeniem dopuszczalnej stromości narastania prądu anodowego są realizowane za pomocą włączenia małej indukcyjności (cewka powietrzna kilkuzwojowa lub cewka z rdzeniem ferrytowym) szeregowo z elementem półprzewodnikowym lub w obwód łączony łącznikiem. Sposób ten najczęściej jest stosowany w układach bezzestykowych o komutacji wymuszonej. W innych przypadkach natomiast, indukcyjności przewodów doprowadzających, źródła lub rozproszenia są wystarczającym środkiem ochrony przed przekroczeniem dopuszczalnej stromości narastania prądu anodowego.

Układy ochrony przed zakłóceniami radioelektrycznymi mają za zadanie tłumić generowane fale elektromagnetyczne podczas działania łączników bezzestykowych.

Jako środki ochrony przed zakłóceniami radioelektrycznymi służą: kondensatory przeciwzakłóceniowe, dławki, rezystory, ekranowania itp.

Ochrona przed wzajemnym oddziaływaniem obwodów polega głównie na eliminowaniu lub ograniczeniu w obwodach fałszywych sygnałów sterowniczych, pochodzących od pasożytniczych sprzężeń pojemnościowych i indukcyjnych. Przed tymi fałszywymi impulsami chroni się urządzenia zarówno przez odpowiednie rozmieszczenie przewodów obwodów głównych i sterowniczych, jak i przez używanie przewodów ekranowanych lub koncentrycznych. Innym środkiem zaradczym jest takie usytuowanie elementów, aby połączenia między nimi były jak najkrótsze.

3.4.3.    Zalety i wady łączników bezzestykowych

Zalety łączników bezzestykowych są następujące:

—    bezłukowe łączenie;

—    krótkie czasy załączania i wyłączania;

—    bezdźwiękowa praca;

—    praca w dowolnym położeniu i odporność na wstrząsy;

—    duża niezawodność i trwałość;

niski poziom zakłóceń radioelektrycznych (zwłaszcza przez łączniki zerowe);

—    możliwość pracy w środowiskach zawierających gazy i pary palne, wybuchowe i chemicznie agresywne.

Wady łączników bezzestykowych są następujące:

—    większy (1 — 2 V) niż w łącznikach zestykowych (dziesiątki mV) spadek napięcia w torze głównym w stanic załączenia, a więc i większe straty;

większe wymiary i masa niż łączników zestykowych (związane to jest głównie z większą mocą traconą);

wrażliwość na temperaturę, objawiająca się niesprawnym działaniem łącznika bezzestykowcgo lub jego zniszczeniem w przypadku niewłaściwego doboru do warunków pracy;

—    duża wrażliwość (podatność) na przeciążenia, co wymaga starannego doboru zabezpieczeń nadprądowych i układów ochronnych;

znaczna wartość prądów upływu w stanie wyłączenia (od kilkudziesięciu pA do mA); konieczne jest wówczas stosowanie w obwodzie dodatkowego łącznika izolacyjnego w celu galwanicznego odcięcia odbiornika od źródła; jest to niezbędne przy dokonywaniu przeglądów i napraw odbiornika lub instalacji pomiędzy łącznikiem a odbiornikiem;

—    wysoki koszt; wynika on przede wszystkim z kosztu elementów energoelektronicznych, aczkolwiek nie bez znaczenia mogą być koszty układów logicznych i sterowniczych wraz z czujnikami i przetwornikami niezbędnymi w przypadku automatyzowania jakiegoś procesu produkcyjnego.

3.4.4.    Zastosowanie łączników bezzestykowych

Obecnie poglądy na temat zastosowania łączników bezzestykowych są bardziej wyważone, gdyż ze względu na postęp technologiczno-materiałowy współczesne łączniki zestykowe skutecznie jeszcze konkurują z łącznikami bezzestykowymi. Należy zdać sobie sprawę z tego, że te dwa rodzaje łączników muszą się wzajemnie uzupełniać.

Poniżej podano możliwości zastosowań łączników bezzestykowych, a więc:

—    łączenie cewek elektromagnesów — zawory i zamki sterowane elektromagnetycznie, elektromagnesy hamulcowe na dźwignicach, elektromagnesy w automatach do gier itp.;

~ łączenie silników elektrycznych — silniki dźwigów osobowych, żurawi, urządzeń komunikacyjnych, obrabiarek sterowanych numerycznie, wentylatorów przemysłowych, urządzeń klimatyzacyjnych, pomp do wody lub innych cieczy, drzwi