Kwalifikacja: ELE.05 - Eksploatacja maszyn, urządzeń i instalacji elektrycznych

W prostownikach i ogólnie w układach energoelektronicznych bardzo łatwo pomylić elementy odpowiedzialne za ochronę przed przepięciami z tymi, które chronią przed zwarciem czy przeciążeniem. Na schemacie mamy kilka grup elementów: obwody R1C1, obwody R2C2 oraz bezpieczniki F2 i F3. Wszystkie wyglądają „jakieś zabezpieczenia”, ale ich funkcje są zupełnie różne. Kluczowe jest zrozumienie, czym są przepięcia komutacyjne. Pojawiają się one wtedy, gdy prąd płynący przez element indukcyjny (np. uzwojenie transformatora, dławik, silnik) jest nagle przełączany lub przerywany. Indukcyjność „broni się” przed gwałtowną zmianą prądu, generując krótkotrwałe, wysokie skoki napięcia. Te impulsy mogą przebijać izolację, niszczyć diody, tyrystory, tranzystory mocy. Do ich ograniczania stosuje się układy RC, nazywane gasikami, snubberami, które montuje się bezpośrednio tam, gdzie zachodzi komutacja. Właśnie taką rolę pełnią obwody R2C2 – są skojarzone z częścią prostownikową i ich zadaniem jest tłumienie przepięć w momencie przełączania prądów. Natomiast obwody R1C1 w wielu schematach pełnią inną funkcję: mogą służyć jako układy filtrujące, formujące napięcie sterujące, kompensujące zakłócenia o wysokiej częstotliwości po stronie sterowania czy ograniczające zakłócenia przewodzone do sieci. One też wpływają na kształt przebiegów, ale nie są typowym zabezpieczeniem przed przepięciami komutacyjnymi w obwodzie mocy. Typowy błąd myślowy polega na tym, że każdy RC w układzie traktuje się jako „zabezpieczenie przed przepięciami”, co nie zawsze jest prawdą – liczy się miejsce wpięcia i kontekst pracy. Jeszcze częściej myli się zabezpieczenia przeciwprzepięciowe z bezpiecznikami topikowymi. Bezpieczniki F2 i F3 są przeznaczone do ochrony nadprądowej: zadziałają przy zwarciu, przeciążeniu, długotrwałym zbyt dużym prądzie. Ich zadaniem jest odłączyć obwód, żeby nie doszło do przegrzania przewodów, transformatora, prostownika. Nie reagują one na krótkie impulsy napięciowe o dużej wartości, bo energia tych impulsów jest zbyt mała, żeby przepalić topik. Dlatego bezpiecznik nie „gasi” przepięć komutacyjnych, tylko chroni instalację i urządzenie przed skutkami zwarć. Z mojego doświadczenia wielu uczniów patrzy na oznaczenie F i automatycznie zakłada, że to element „od wszystkich zagrożeń”. W rzeczywistości ochrona przed przepięciami to głównie odpowiednio dobrane układy RC, warystory, diody transilowe, a ochrona nadprądowa to bezpieczniki, wyłączniki nadprądowe czy wyłączniki silnikowe. Rozróżnienie tych funkcji jest kluczowe przy analizie schematów i przy późniejszej diagnostyce uszkodzeń.