Sekering elektronik untuk arus bolak-balik. Sekering elektronik menggunakan saklar buluh Sekering elektronik berdasarkan transistor efek medan

Sekering dapat dibuang dan memerlukan penggantian wajib jika rusak karena lonjakan listrik. Masing-masing dirancang untuk arus tertentu, tetapi jika tidak ada elemen yang sesuai, nilai yang paling dekat dipasang. Tindakan tersebut berdampak negatif pada pengoperasian peralatan dan mengurangi keandalannya. Oleh karena itu, rangkaian modern menggunakan pembatas arus, yaitu sekering elektronik. Perangkat ini memberikan perlindungan otomatis dan meningkatkan kinerja perangkat secara signifikan.

Efisiensi pembatas saat ini

Sekering telah digunakan di hampir semua sirkuit sejak lama. Mereka sering gagal dan memerlukan penggantian manual. Jika mereka tidak ada, praktiknya adalah menggunakan perangkat buatan sendiri dalam bentuk berbagai jumper, yang sangat tidak dapat diandalkan dan berbahaya dalam segala hal.

Elemen paling sederhana ini telah digantikan oleh sekering elektronik yang berfungsi sebagai pembatas arus. Menurut tindakannya, mereka dibagi menjadi dua kategori utama. Kelompok pertama memulihkan sirkuit suplai setelah penyebab kecelakaan dihilangkan. Pengoperasian perangkat kelompok kedua hanya terjadi dengan partisipasi spesialis. Selain itu, terdapat alat proteksi pasif yang menandakan terjadinya situasi berbahaya dengan menggunakan suara atau cahaya.

Pada perangkat radio-elektronik, proteksi terhadap kelebihan arus dilakukan dengan menggunakan sensor arus resistif atau semikonduktor yang dihubungkan secara seri dalam rangkaian. Jika voltase turun di bawah level standar, perangkat pelindung diaktifkan, memutus peralatan dari catu daya. Metode proteksi ini mengasumsikan kemungkinan mengubah besarnya arus di mana proteksi dipicu.

Perlindungan yang baik dan efektif dijamin dengan jumlah terbatas arus pembatas yang melewati beban. Level yang disetel tidak dapat dilampaui meskipun terjadi korsleting di sirkuit. Pembatasan arus maksimum dilakukan dengan menggunakan perangkat khusus - generator arus stabil.

Diagram sekering elektronik

Diagram yang disajikan menampilkan tindakan perlindungan otomatis paling sederhana terhadap kelebihan beban saat ini. Perancangan perangkat ini didasarkan pada perangkat yang memiliki arus awal yang tidak dapat dilampaui. Nilai arus yang diperlukan diatur dengan memilih transistor tertentu.

Diagram 1 menggunakan elemen merek KP302A yang menunjukkan nilai arus maksimum 30-50 mA. Untuk meningkatkan nilai ini, perlu menghubungkan beberapa transistor secara paralel sekaligus.

Rangkaian 2 bekerja menggunakan transistor bipolar konvensional dengan rasio transfer arus minimal 80-100. Jalur tegangan input dimulai pada resistor R1, kemudian melewati transistor VT1, membukanya. Mode saturasi transistor menyebabkan sebagian besar tegangan mengalir ke output. Jika arus tidak melebihi nilai ambang batas, dalam hal ini transistor VT2 tetap tertutup dan LED HL1 tidak menyala. Di sirkuit 2, resistor R3 adalah sensor arus.

Jika terjadi penurunan tegangan, transistor VT1 akan menutup sehingga membatasi aliran arus yang melalui beban. Elemen VT2, sebaliknya, akan terbuka, dan LED menyala secara bersamaan. Peringkat elemen yang ditunjukkan pada diagram 2 sesuai dengan arus hubung singkat dengan tegangan 0,7 volt, resistansi 3,6 ohm, dan arus 0,2 - 0,23 ampere.

Pada diagram 3, sekering elektronik menggunakan transistor efek medan berdaya tinggi VT1 sebagai kuncinya. Perlindungan beroperasi pada arus yang bergantung pada rasio elemen resistif. Peran penting dimainkan oleh nilai resistansi sensor arus, yang dihubungkan secara seri dengan transistor efek medan. Setelah proteksi trip, beban disambungkan kembali dengan menekan tombol SA1.

Pembatas saat ini - stabilisator

Stabilisator dianggap sebagai salah satu pembatas arus yang paling efektif. Misalnya, dengan menggunakan perangkat pada diagram 1, dimungkinkan untuk memperoleh tegangan keluaran yang stabil, dapat disesuaikan dari 0 hingga 17 volt.

Untuk melindungi dari hubung singkat dan arus lebih, digunakan elemen khusus berupa thyristor VS1 dan sensor arus pada resistor R2. Ketika arus dalam beban meningkat, thyristor dihidupkan dengan shunting simultan dari rangkaian kontrol VT1. Setelah ini, nilai tegangan keluaran menjadi nol. Pemicu perlindungan dikonfirmasi dengan menyalakan LED.

Setelah kerusakan dihilangkan, stabilizer dihidupkan ulang dengan menekan tombol SB1 dan kemudian membuka kunci thyristor. Terdapat pembatas arus yang dilengkapi dengan proteksi dan indikator beban berlebih yang dapat didengar. Untuk mengontrol generator frekuensi audio, digunakan kunci khusus pada transistor.

Merupakan kejahatan jika tidak menyebutkan sekering di sini. Seperti jenis perangkat keselamatan lainnya, perangkat ini dirancang untuk melindungi bagian sirkuit dari lonjakan arus suplai yang berbahaya.

Sekering

Ciri khas dari sekering tersebut adalah kesederhanaannya yang jelas. Perangkat ini tidak lebih dari sepotong kawat berdiameter kecil. Yang terakhir ini mudah meleleh ketika arus melebihi ambang batas yang ditentukan.

Tentu saja, metode perlindungan ini memiliki kelemahan yang jelas - waktu reaksi (pencairan kawat tidak terjadi secara instan). Artinya, hal ini tidak akan menyelamatkan Anda dari dorongan jangka pendek, namun tidak kalah merusaknya, saat ini. Namun sangat efektif jika terjadi korsleting pada jaringan atau bila beban yang diijinkan terlampaui.

Prinsip operasinya didasarkan pada kerja termal yang dilakukan arus ketika melewati konduktor (dan tegangan tidak terlalu penting di sini).

Ampere = Daya / Tegangan rangkaian maksimum yang diizinkan

Artinya, arus maksimum yang harus ditahan oleh sekering pada rangkaian daya 220 V pada beban maksimum 3 kW adalah sekitar 15 A.

Karena kenyataan bahwa fusibilitas bergantung pada banyak faktor (diameter kawat, kapasitas penghilangan panas lingkungan, bahan dari mana kawat dibuat, dll.), paling sering elemen yang terbakar diubah sesuai dengan perhitungan yang sudah jadi dari tabel di bawah (untuk logam terpopuler) .

Tabel 1

Sekering pada relai

Seperti disebutkan di atas, sekering memiliki kelemahan serius - waktu reaksi. Selain itu, elemen yang terbakar harus diganti seluruhnya (kabel atau seluruh sekring harus diganti).

Alternatifnya mungkin dengan mempertimbangkan relay.

Salah satu contoh implementasi skema tersebut ada di bawah ini.

Beras. 1. Diagram relai

Selama hubungan pendek di sirkuit listrik, arus meningkat tajam, akibatnya transistor komposit (VT1 VT2) dimatikan dan semua tegangan disuplai ke relai pertama, yang, sebagai hasil operasi, membuka saklar. relai kedua dan arus tetap hanya pada transistor komposit tertutup.

Blok yang ditunjuk dirancang hanya untuk sirkuit yang arus suplainya tidak melebihi 1,6A, yang mungkin merepotkan untuk berbagai tugas.

Itu bisa dimodifikasi sedikit seperti ini.

Beras. 2. Sirkuit relai didesain ulang

Peringkat R4 tidak disebutkan secara spesifik, karena memerlukan perhitungan tergantung pada parameter rangkaian daya.

Anda dapat menggunakan indikator yang sudah jadi pada tabel di bawah ini sebagai dasar.

Meja 2

Kedua rangkaian di atas dirancang untuk beroperasi hanya pada rangkaian catu daya 12 V.

Sekering elektronik tanpa relai

Jika rangkaian Anda menyuplai arus hingga 5A dan tegangan hingga 25V, maka Anda pasti akan menyukai rangkaian di bawah ini. Ambang respons dapat diatur menggunakan resistor pemangkas, dan waktu respons dapat diatur menggunakan kapasitor.

Beras. 3. Diagram sekering tanpa relai

Karena transistor dapat memanas di bawah beban konstan, yang terbaik adalah meletakkannya di unit pendingin.

Sebagai alternatif penerapannya, namun dengan prinsip yang sama.

Beras. 4. Skema sekering tanpa relai

Sekering elektronik yang lebih sederhana dengan komponen minimum ditunjukkan pada diagram di bawah.

Beras. 5. Rangkaian sekring elektronik dengan komponen minimal

Jika terjadi korsleting, transistor diblokir untuk waktu yang singkat. Jika pemblokiran dihilangkan, tetapi korsleting tetap ada, “sekring” akan putus lagi, dan seterusnya hingga masalah pada sirkuit listrik teratasi. Artinya, sekring semacam itu tidak perlu dihidupkan atau dimatikan. Satu-satunya kelemahannya adalah dimasukkannya beban langsung secara konstan dalam rangkaian dalam bentuk resistor R3.

Sekering elektronik untuk 220 V

Rangkaian sekring elektronik yang ditunjukkan di atas hanya dapat beroperasi pada rangkaian daya konstan. Namun bagaimana jika Anda memerlukan sekring putus cepat untuk melindungi daya pada rangkaian AC 220V?

Anda dapat menggunakan diagram blok proteksi beban berlebih di bawah ini.

Beras. 6. Diagram blok proteksi beban berlebih

Arus operasi maksimum rangkaian ini, yang dibuat pada stabilizer 7906, adalah 2A.

T1 adalah transistor TIC225M, dan

T2 - BTA12-600CW (penggantian tidak diperbolehkan).

Berikut ini mungkin alternatif yang lebih sederhana untuk rangkaian AC.

Otomatisasi rumah tangga

Perangkat ini (Gbr. 7.21) bertindak sebagai sekering elektronik yang mematikan beban jika arus yang mengalir melaluinya melebihi batas yang diizinkan. Arus yang mengalir melalui beban yang terhubung ke konektor XI menciptakan penurunan tegangan pada resistor R3. Bagian dari tegangan ini, dilepas dari resistor variabel R2, disuplai ke rangkaian dasar transistor V3. Relai elektromagnetik K1 dihubungkan ke rangkaian kolektor transistor ini. Jika arus beban melebihi nilai yang ditentukan, maka relai K1 akan beroperasi dan kontaknya Kl.l, K1.2 akan memutus beban dari jaringan dan diblokir. Perangkat tetap dalam keadaan ini sampai tombol S1 “Reset” ditekan.

Diagram perangkat

Resistor R1, dioda V2, dioda zener VI dan kapasitor C1 membentuk sumber listrik yang stabil. Dioda V4 melindungi sambungan emitor transistor V3 agar tidak terkena tegangan polaritas terbalik. Arus pembatas diatur oleh resistor variabel R2. Arus pembatas minimum ditentukan oleh resistansi resistor R3.

Dengan rating yang tertera pada diagram adalah 0,2...0,3 A. Untuk melindungi jaringan dari korsleting pada beban, digunakan sekering F1. Kontak Kl.l, K1.2 dari relai dihubungkan secara paralel untuk meningkatkan kemungkinan arus beban maksimum. Transistor V3 bisa dari seri MP25, MP26 dengan indeks huruf apa saja, dioda V4 - dari seri D7, D9, D311. Dioda zener D816G dapat diganti dengan tiga dioda zener D814D yang dihubungkan secara seri. Relai K1 - RES9 (paspor RS4.524.205). Tombol S1 -MT1-1 atau P2K. Arus beban maksimum yang dibatasi oleh perangkat tidak boleh melebihi 1,5 A - jika tidak, kontak relai K1 dapat terbakar.

Diagram rangkaian sekering elektronik (EF) pada transistor efek medan:

Resistansi rendah dari saluran terbuka transistor efek medan (27 mOhm) digunakan sebagai sensor arus. Pada rangkaian ini, PT menjalankan dua fungsi: saklar elektronik dan sensor arus. Chip LM358 digunakan sebagai pembanding tegangan. Sumber tegangan referensi 2,5 V dipasang pada chip TL431.
Tombol SB1 memulai ED, ketika ditekan sebentar, tegangan suplai melalui dioda VD2 dan resistor R4 disuplai ke gerbang PT, sebagai akibatnya membuka dan menghubungkan beban ke sumber listrik.
Ketika arus beban mencapai nilai tertentu (ditetapkan oleh resistor R1), perangkat menutup transistor secara tiba-tiba dan mematikan daya beban. LED HL1 menunjukkan bahwa beban mati.
Untuk menghidupkan beban, tekan kembali sebentar tombol SB1.

Komponen:
Pada sekering elektronik, Anda dapat menggunakan penguat operasional (OA) apa saja yang beroperasi pada tegangan nol pada kedua input, asalkan memiliki suplai unipolar (LM358, KP1040UD1A, K1464UD1P) dalam paket DIP8.
TL431 - salah satu seri ini. Transistor efek medan semua saluran-N (IRLR2905, IRL1404, IRF1010N, IRLZ44, IRF840). PT yang ditunjukkan dalam diagram berada di rumah D-Pak.
Detail lain dari EP:
Resistor:
R1 - 10 kOhm tipe SP3-19a, SP3-28 atau serupa;
R2 - 200 kOhm;
R3 – 3 kOhm;
R4-R5-1 kOhm - 0,125 W.
Dioda:
VD1,VD2-1N4148, KD522B
Kapasitor: C1 - 0,1 µF - K10-17V
LED: AL307.

Papan sirkuit tercetak:

Foto perangkat yang sudah jadi:

Pengaturan:
Jadi, perangkat itu sudah dirakit. Kami menghubungkannya ke sumber listrik, menghubungkan beban. Kami meningkatkan tegangan catu daya (resistor R1 diatur ke posisi resistansi maksimum).
Pada 2,5 V, HL1 mulai bersinar. Menaikkan tegangan menjadi 10V. Bebannya nol volt. Kita tekan tombol SB1, LED padam dan muncul tegangan listrik pada beban.
Arus pada amperemeter adalah 4,5 A. Tegangan kita naikkan menjadi 20 V. Pada arus 9 A, LED menyala menandakan beban dimatikan. Arus operasi minimum yang dapat kami atur adalah 3 A.
Interval perubahan arus respons dapat diatur dengan memilih resistansi resistor R2. Untuk mengurangi arus respons, perlu memasang resistor kuat dengan resistansi sekitar 0,1 Ohm pada rangkaian terbuka rangkaian pembuangan DC (ditandai dengan tanda bintang pada diagram).

Sekring elektronik beroperasi pada tegangan 5 V sampai 20 V dan arus beban sampai dengan 40 A. Untuk sumber listrik dengan tegangan sampai dengan 40 V perlu dilakukan perubahan pada rangkaian:
1) gunakan op-amp yang dirancang untuk tegangan positif unipolar yang sesuai, jumlahnya tidak banyak, Anda perlu mencarinya. LM358 memiliki batas tegangan suplai tunggal sebesar 32 V.
2) Tingkatkan resistor R4 menjadi 47 kOhm. Pasang resistor 47 kOhm antara sumber dan gerbang PT (di papan ini adalah resistor R6), karena IRLR2905 memiliki tegangan sumber pembuangan yang diizinkan sebesar 20 V.
Tingkatkan resistor R3, R5 menjadi 10 kOhm, dan tingkatkan daya resistor R5 menjadi 0,25 W.

Unduh PCB: