5.4.2. Приборы для ограничения токов в цепях

Приборы, которые ограничивают ток в цепи, выполняют следующие функции:

• Безусловное прерывание или резкое ограничение тока в цепи, если превышается допустимое значение тока.

• Ограничение или подавление пиков тока (главным образом вместе с компонентами, ограничивающими напряжение).

Резисторы

Использование резистора является простейшим способом ограничения тока. При этом функция прерывания тока не обеспечивается.

Пики переходного тока (благодаря пикам напряжения) приводят к соответствующему снижению напряжения на защищаемой цепи, что уменьшает перенапряжение. Последовательно соединённые резисторы часто используются в схемах вместе с компонентами, ограничивающими напряжение.

Максимально допустимое сопротивление последовательного соединения часто определяется применением. С одной стороны падение напряжения должно быть малым для рабочего тока, а с другой стороны, защитный резистор может быть уже перегружен при рабочем токе. Так как эффект ограничения тока пропорционален величине сопротивления, некоторый выигрыш при ограничении импульсных токов достигается использованием совместно с резисторами индуктивностей.

Плавкие предохранители

Плавкие предохранители являются традиционными элементами для ограничения тока. Плавкий предохранитель состоит из короткого отрезка проводника в стеклянном или керамическом корпусе, который включается в защищаемую цепь последовательно. Элемент плавкого предохранителя имеет заранее известное электрическое сопротивление, так что температура плавкого предохранителя возрастает с увеличением протекающего тока. Если ток достигает определенной величины, температура элемента плавкого предохранителя достигает температуры плавления и предохранитель перегорает, вызывая размыкание цепи.

Так как значение сопротивления плавкого предохранителя при рабочем токе значительно, то плавкий предохранитель обеспечивает эффект ограничения тока также, как в резисторе.

Индуктивности

Индуктивности (катушки) позволяют иметь высокий эффект ограничения импульсного тока при сохранении низкого сопротивления на постоянном токе. Недостатком индуктивности, однако, является зависимость сопротивления от частоты, которая может приводить к частотным искажениям сигналов.

Резисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления

Резисторы с положительным температурным коэффициентом представляют собой изделия из керамики, которые во время нормальной работы действуют как элементы ограничения тока подобно резисторам.

С увеличением температуры резистора его сопротивление сначала остаётся почти постоянным, но после достижения определённой температуры фазового перехода сопротивление быстро возрастает (в 10⁴- 10⁶раз) и затем при дальнейшем повышении температуры изменяется мало.

Рис.5.13. Зависимость сопротивления от температуры резистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления.

Повышение температуры может быть вызвано воздействием внешнего источника тепла или нагреванием из-за протекания тока.

С точки зрения собственного нагрева резистор с положительным температурным коэффициентом ведёт себя подобно плавкому предохранителю с тем дополнительным преимуществом, что автоматически восстанавливается после устранения дефекта. Этот элемент может, следовательно, обеспечить токовую защиту, не требуя замены после устранения короткого замыкания.