Защита от короткого замыкания.
Эта защита отключает источник питания в случае короткого замыкания его выходных цепей, во избежание возможного пожара.
Рассмотрим процесс короткого замыкания, с точки зрения физики.
Предположим, у нас имеется схема: лампа питается от источника питания Bat:
Что будет, если возникнет короткое замыкание между точками А и В схемы?
В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет очень большая сила тока, согласно закону Ома:
В этом режиме сила тока может достичь критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.
Закон Джоуля-Ленца гласит:
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока
где
Q – это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки Rн .
I – сила тока в этой цепи
Rн – сопротивление нагрузки
t – период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке Rн
То есть: ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА прямо пропорционально КВАДРАТУ силы тока на данном участке электрической цепи.
Если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — в 400 раз!
Это означает, что на проводе AB будет выделяться огромное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит.
Вот почему электроэнергия может превратиться в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары.
Поэтому, защита от короткого замыкания имеет очень важное значение.
Защита от перегрузки.
При выходе из строя устройства или электронных компонентов в его составе может возрасти ток потребления, который может, в свою очередь, привести к выходу из строя источника питания и создать возможность возникновения пожара. Поэтому одной из важных функций защиты источника питания является функция защиты от перегрузки.
Когда значение потребляемого нагрузкой тока превышает номинальное значение источника питания, срабатывает схема защиты от перегрузки.
В технической документации на источники питания MEAN WELL указаны следующие варианты срабатывания защиты от перегрузки:
Constant current limiting
Режим ограничения выходного тока представляет собой перевод источника питания в режим, когда выходной ток остается на постоянном уровне и находится в пределах указанного диапазона, в то время как выходное напряжение падает до более низкого уровня.
Hiccup mode
Режим прерывистого питания (hiccup) представляет собой периодическое выключение и последующее включение выхода с небольшим периодом, не позволяя источнику питания выдать ток, превышающий максимальный.
Режим защиты некоторых моделей источников питания может сочетать несколько упомянутых типов:
Методы восстановления:
1) Автоматическое восстановление: источник питания восстанавливается автоматически после устранения неисправного состояния. Большинство источников питания фирмы MEAN WELL имеют функцию автоматического восстановления.
2) Повторное включение питания: источник питания перезапускается путем ручного включения входного напряжения после устранения неисправного состояния. Прежде чем запустить источник питания вручную, необходимо убедиться, что условия, вызвавшие отключение, устранены. Необходимо помнить, что условия перезапуска требуют выдержать паузу несколько секунд между включением и выключением источника питания.
Защита от повышенного напряжения.
К выходу источника питания пользователем может быть подключена индуктивная нагрузка.
Для индуктивной нагрузки характерно явление возникновения э. д. с. самоиндукции.
Эта э. д. с. возникает при всяком изменении тока, например при замыкании и размыкании электрических цепей, где имеется индуктивность. При этом, чем быстрее изменяется ток, тем больше скорость изменения магнитного потока и тем большая э. д. с. самоиндукции индуцируется. Возникает так называемое коммутационное перенапряжение. В этом случае возникающая э. д. с. самоиндукции может во много раз превысить напряжение U источника и, суммируясь с ним, послужить причиной возникновения перенапряжений в электрических цепях.
Возникновение перенапряжения при размыкании электрических цепей с индуктивностью иллюстрируется графиком:
Поэтому, в источниках питания применяют защиту от перенапряжения на выходе.
Выходное напряжение отключается, когда его значение достигает диапазона включения защиты.
Защита от перегрева.
Источники питания должны работать, не допуская чрезмерного повышения температуры. Тем не менее, могут возникнуть такие неисправности как:
- постоянное состояние перегрузки;
- неисправный вентилятор;
- случайная блокировка входа/выхода охлаждающего воздуха;
- отказ системы кондиционирования воздуха в помещении.
Защита от перегрева выключает источник питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Такой защитой оснащены не все источники питания.
Входные предохранители.
Для того, чтобы дополнительно защитить входные цепи источника питания, на входе устанавливают плавкие предохранители. Они надежно защищают схемы источников питания от значительных разрушений. Однако, в некоторых случаях, перегорание входных предохранителей вызвано необратимыми процессами во входных цепях, которые уже произошли до перегорания предохранителя. Поэтому его замена не всегда приводит к восстановлению работоспособности источника питания.
Предостережения при режимах перегрузки.
Защитные и восстановительные цепи источников питания разработаны таким образом, чтобы предотвратить выход из строя источника питания, однако длительное нахождение в экстренном режиме перегрузки не рекомендуется и может привести к выходу из строя компонентов источника питания.