Automatyka
Wyłącznik różnicowoprądowy (nazwy potoczne, lecz niepoprawne wyłącznik przeciwporażeniowy, różnicówka, bezpiecznik różnicowoprądowy, czasami używany angielski skrót RCD ? residual current device) ? zabezpieczenie elektryczne, urządzenie, które rozłącza obwód, gdy wykryje, że prąd elektryczny wypływający z obwodu nie jest równy prądowi wpływającemu. Służące do ochrony ludzi przed porażeniem prądem elektrycznym przy dotyku pośrednim, jak i bezpośrednim ogranicza także skutki uszkodzenia urządzeń, w tym wywołanie pożaru.
Spis treści
1 Budowa
2 Zasada działania
3 Podział i oznaczenia
4 Zastosowanie
4.1 Nieporozumienia związane z wyłącznikiem różnicowoprądowym
4.2 Wyłącznik różnicowoprądowy a rzeczywistość
4.3 Uwaga eksploatacyjna
5 Zobacz też
6 Linki zewnętrzne
Budowa
Schemat wyłącznika różnicowoprądowego
Wyłącznik można podzielić na 4 zasadnicze elementy:
Zestyki torów prądowych wraz z zamkiem i dźwignią załączającą
Wyzwalacz różnicowoprądowy, najczęściej jest to przekaźnik spolaryzowany
Przekładnik Ferrantiego ? w postaci pierścienia ferromagnetycznego, przez który przechodzą przewody fazowe i przewód neutralny
Obwód testowania wyłącznika ? umożliwia jego sprawdzenie w trakcie eksploatacji.
Zasada działania
Zasada działania wyłącznika różnicowopradowego
Podczas normalnej pracy wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik jest równa zero (zgodnie z I prawem Kirchhoffa). Stąd w uzwojeniu wtórnym przekładnika Ferrantiego (nawiniętym na rdzeniu) nie indukuje się SEM, przekaźnik spolaryzowany jest zamknięty (zwora przyciągana przez magnes stały) a styki główne zamknięte.
Jeżeli w chronionym obwodzie pojawi się prąd upływowy (np. przez ciało człowieka do ziemi lub przez przewód PE), to wtedy suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera. W uzwojeniu wtórnym indukuje się SEM, która powoduje przepływ prądu przez cewkę przekaźnika spolaryzowanego. Pole magnetyczne wytworzone przez cewkę kompensuje pole magnetyczne magnesu stałego przekaźnika. Jeśli prąd upływu przekroczy próg zadziałania wyłącznika (I?n), przekaźnik spolaryzowany zostanie otwarty zwalniając zamek i otwierając styki główne, a przez to odłączając zasilanie obwodu.
Podczas testowania przycisk testujący zwiera zacisk toru fazowego wyłącznika od strony odbiornika z przewodem neutralnym od strony zasilania poprzez wbudowany rezystor (zwykle 10 k?). W ten sposób przez wyłącznik płynie tylko prąd w torze fazowym, a suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera, tak jak w przypadku upływu. Wyłącznik powinien wtedy zadziałać.
Podział i oznaczenia
Ze względu na czułość (prąd zadziałania I?n):
Wysokoczułe ? I?n nie większy od 30 mA
Średnioczułe ? I?n pomiędzy 30 a 500 mA
Niskoczułe ? I?n powyżej 500 mA
Ze względu na wykrywane rodzaje prądów upływu:
AC ? prąd przemienny sinusoidalny (wyłacznik reaguje tylko na prądy różnicowe przemienne sinusoidalnie)
A ? prąd przemienny sinusoidalny, prąd sinusoidalny wyprostowany jednopołówkowo i impulsowy (wyłącznik reaguje na prądy różnicowe przemienne sinusoidalnie, na prądy pulsujące jedno-połówkowe ze składową stałą do 6 mA)
B ? prąd przemienny sinusoidalny, prąd sinusoidalny wyprostowany jednopołówkowo i impulsowy, prąd stały (wyłącznik reaguje na prądy jak wyżej, i na prądy wyprostowane (uniwersalny)
Ze względu na wbudowane zabezpieczenie nadprądowe:
RCCB ? wyłącznik różnicowoprądowy bez wbudowanego zabezpieczenia nadmiarowoprądowego
RCBO ? wyłącznik różnicowoprądowy z wbudowanym zabezpieczeniem nadmiarowoprądowym
Zastosowanie
Wyłącznik różnicowoprądowy jest stosowany jako ochrona dodatkowa, obok ?samoczynnego wyłączenia zasilania? działającego przy bezpośrednim zwarciu faza-obudowa. Wykrywa on znacznie mniejsze prądy upływu, które mogłyby nie spowodować zadziałania zabezpieczeń nadprądowych ze względu na dużą rezystancję (na przykład ciała ludzkiego).
Wyłączniki różnicowoprądowe stosuje się w układach sieci TN-S, TN-C-S (na odcinku z rozdzielonymi przewodami ochronnym PE i neutralnym N), TT, oraz (rzadko) IT.
Nieporozumienia związane z wyłącznikiem różnicowoprądowym
W obiegowej opinii wyłącznik różnicowoprądowy nazywany jest bezpiecznikiem przeciwporażeniowym. Ta nieprawidłowa nazwa utrwalana jest m.in. przez część sprzedawców detalicznych, jak i wykonawców mających niewielką wiedzę na temat tego urządzenia. Wyłącznik różnicowoprądowy nie zabezpiecza bowiem przed porażeniem, gdy zostaną dotknięte dwa przewody objęte zabezpieczeniem np. przewód fazowy i neutralny.
Najczęściej używany RCD o znamionowym prądzie różnicowym Iz = 30 mA jest wyzwalany przez prąd I = 0,65 * Iz = 20 mA. Prąd o mniejszym natężeniu umożliwia oderwanie się porażonej osoby od instalacji. Prąd o tej wartości może już być groźny dla zdrowia i życia człowieka. Można stosować wyłączniki RCD o prądzie znamionowym 10 (co było praktykowane w Polsce już w latach 80. XX w.), co znacząco zwiększa bezpieczeństwo. Może to jednak wiązać się z problemami eksploatacyjnymi w postaci niepotrzebnych zadziałań, mających związek z upływnościami w instalacjach elektrycznych i urządzeniach.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Wy%C5%82%C4%85cznik_r%C3%B3%C5%BCnicowopr%C4%85dowy
LED
Dawno już minęły czasy, kiedy dom miał spełniać tyko swoją podstawową funkcję - bezpiecznego, stabilnego miejsca naszego życia. Obecnie coraz więcej czasu spędzamy w pracy, i chętnie korzystamy z nowych technologii, ułatwiających nam codzienne funkcjonowanie. Któż z nas nie korzysta z mikrofalówki, albo ze zmywarki - dzięki tym urządzeniom oszczędzamy czas.
Można jednak znacznie podnieść swój komfort oraz jednocześnie poprawić bezpieczeństwo. Coraz popularniejsza staje się automatyzacja funkcjonowania naszego domu. Możemy sterować za pomocą elektroniki oświetleniem, bramą, garażem, możemy zainwestować w wideodomofon. To już nie jest wielki luksus, lecz - zwłaszcza w naprawdę dużych domach - konieczność.
Póki co cały czas takie frazy, jak "inteligentny dom" kojarzą się z nowinkami technicznymi. Jednak zdobywają coraz szerszą popularność, zwłaszcza wśród ludzi troszczących się o bezpieczeństwo i wygodę w swoich domach.
Diody led
Wynalezienie diody
Do produkcji weszła w latach sześćdziesiątych w formie opracowanej przez amerykańskiego inżyniera Nicka Holonyaka juniora, który jest uważany za jej wynalazcę.
Możliwe jest, że została wynaleziona już wcześniej, w latach 20. XX wieku. Radziecki technik radiowy Oleg Łosiew zauważył, że diody ostrzowe używane w odbiornikach radiowych emitują światło, w latach 1927-30 opublikował łącznie 16 artykułów opisujących działanie diod elektroluminescencyjnych
Działanie
Działanie diody elektroluminescencyjnej (LED) opiera się na zjawisku rekombinacji nośników ładunku (rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy zachowują swój pseudopęd. Jest to tzw. przejście proste. Podczas tego przejścia energia elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania elektromagnetycznego. Przejścia tego rodzaju dominują w półprzewodnikach z prostym układem pasmowym, w którym minimum pasma przewodnictwa i wierzchołkowi pasma walencyjnego odpowiada ta sama wartość pędu.
Półprzewodnikiem cechującym się tego rodzaju przejściami jest arsenek galu (GaAs) i między innymi dzięki tej własności głównie on jest wykorzystywany do produkcji źródeł promieniowania (drugim powodem jest bardzo duża sprawność kwantowa ? jest to parametr określający udział przejść rekombinacyjnych, w wyniku których generowane są fotony do ilości nośników ładunku przechodzących przez warstwę zaporową złącza p-n, przejścia rekombinowane zachodzą w obszarze czynnym złącza).
przy czym:
Nfot ? całkowita ilość fotonów generowanych wewnątrz obszaru czynnego;
Nnośo ? całkowita ilość nośników wstrzykiwanych do obszaru czynnego złącza;
Pprom ? moc promieniowania generowanego wewnątrz półprzewodnika;
h ? stała Plancka;
v ? częstotliwość generowanego promieniowania;
I ? prąd elektryczny doprowadzony do diody;
e ? ładunek elektronu.
W krzemie i germanie dominują przejścia skośne.
Luminescencja jest zjawiskiem fizycznym polegającym na emitowaniu przez materię promieniowania elektromagnetycznego pod wpływem czynnika pobudzającego, które dla pewnych długości fali przewyższa emitowane przez tę materię promieniowanie temperaturowe. W diodzie elektroluminescencyjnej (LED) mamy do czynienia z tzw. elektroluminescencją, przy wytworzeniu której źródłem energii pobudzającej jest prąd elektryczny dostarczony z zewnątrz, czasami pole elektryczne. Najefektywniejsza elektroluminescencja w półprzewodniku powstaje w wyniku rekombinacji swobodnych nośników ładunku w złączu p-n, gdy jest ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia. Intensywność świecenia zależy od wartości doprowadzonego prądu, przy czym zależność ta jest liniowa w dużym zakresie zmian prądu. Zjawiska przeszkadzające elektroluminescencji to pochłanianie wewnętrzne i całkowite odbicie wewnętrzne. Długość fali generowanego promieniowania:
przy czym:
Wg = Wc ? Wv ? szerokość pasma zabronionego lub różnica energii poziomów, między którymi zachodzi rekombinacja,
h ? stała Plancka,
c ? prędkość światła.
Miarą strat na odbicie wewnętrzne i pochłanianie jest stosunek zewnętrznej do wewnętrznej sprawności kwantowej nqz/nnw. O ile wewnętrzna sprawność kwantowa nqw jest zależna od technologii procesu wytwarzania złącza oraz właściwości zastosowanego półprzewodnika, o tyle na zewnętrzną sprawność kwantową ma także wpływ kształt diody.
Na rysunku a) przekrój diody elektroluminescencyjnej płaskiej, a na rysunku b) półsferycznej. Kąt krytyczny, przy którym występuje pełne odbicie wewnętrzne
przy czym n* jest współczynnikiem załamania.
Pochłanianie wewnętrzne może być wyrażane za pomocą funkcji exp, gdzie a(l) jest współczynnikiem absorpcji dla danej długości fali, x zaś określa odległość od miejsca rekombinacji promienistej do powierzchni emitującej promieniowanie diody na zewnątrz.
Całkowitą sprawność zamiany energii elektrycznej na energię promienistą w przypadku omawianej diody płaskiej określa zależność:
przy czym:
P ? moc wejściowa elektryczna;
4n*/(n*+1)? ? współczynnik transmisji (przepuszczalności) promieniowania z wnętrza półprzewodnika do powietrza;
f(l) ? strumień fotonów;
R ? współczynnik odbicia od kontaktu tylnego;
?n, ?p ? współczynnik absorpcji w obszarze n lub p diody;
xn , xp ? grubość obszaru n lub p diody.
Złącza p-n diod elektroluminescencyjnych z GaAs wykonuje się zazwyczaj techniką dyfuzyjną, co zapewnia im wysoką sprawność kwantową.
Promieniowanie diod elektroluminescencyjnych z GaAs można uczynić widzialnym za pomocą przetworników podczerwieni, na przykład przez pokrycie powierzchni diody odpowiednim luminoforem. Promieniowanie widzialne emitują diody elektroluminescencyjne z półprzewodników trójskładnikowych GaAsP, w których tak samo jak w GaAs są spełnione warunki dla prostych przejść rekombinacyjnych. Diody z GaAsP emitują światło czerwone o długości fali l = 650 nm.
Długość fali emitowanego promieniowania zwiększa się ze wzrostem temperatury złącza. Diody emitują promieniowanie w bardzo wąskim przedziale widma: od 490 nm ? kolor niebieski do 950 nm ? bliska podczerwień.
Diody elektroluminescencyjne są wytwarzane z materiałów półprzewodnikowych (pierwiastki z III i V grupy układu okresowego np. arsenek galu GaAs, fosforek galu GaP, arseno-fosforek galu GaAsP o odpowiednim domieszkowaniu). Barwa promieniowania emitowanego przez diody elektroluminescencyjne zależy od materiału półprzewodnikowego; są to barwy: niebieska, żółta, zielona, pomarańczowa, czerwona.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Dioda_elektroluminescencyjna
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz