Ochrona obwodów

Termin „zabezpieczenia obwodów” odnosi się do komponentów i strategii używanych do ochrony układów elektrycznych przed uszkodzeniami powodowanymi przez nietypowe warunki, takie jak zwarcia, nadmierne prądy, nadmierne napięcia lub zbyt wysokie temperatury. Obwody chronione są zaprojektowane w taki sposób, aby bezpiecznie odłączyć lub przekierować energię elektryczną, zanim uszkodzi urządzenia, przewody lub spowoduje obrażenia ciała użytkownika. Bez odpowiedniej ochrony usterki mogą powodować awarie sprzętu, zagrożenie pożarem, a nawet porażenia prądem elektrycznym, zwłaszcza we wrażliwych zastosowaniach elektronicznych oraz sterowaniu silnikami.

Dwa najczęściej stosowane urządzenia zabezpieczające to bezpieczniki topikowe i wyłączniki automatyczne. Bezpiecznik topikowy zawiera przewód metalowy, który topi się gdy prąd przekroczy konkretną wartość progową, co trwale przerywa obwód i zapobiega dalszym uszkodzeniom. Bezpieczniki topikowe są proste i ekonomiczne, jednak wymagają wymiany po przepaleniu. Wyłączniki automatyczne, z kolei są wyłącznikami mechanicznymi wykrywającymi nadmierny prąd, który wyzwala ich otwarcie - dzięki temu odłączają one zasilanie i nie wymagają wymiany. Można je zresetować po usunięciu usterki. Ziemnozwarciowe przerywacze obwodu (GFCI) są specjalnym rodzajem wyłącznika, służącym do ochrony osób przed porażeniem prądem elektrycznym. Monitorują one równowagę pomiędzy prądami w linii fazowej i neutralnej. W przypadku wykrycia upływu do ziemi - często powodowanego uszkodzeniem izolacji lub kontaktem z wodą - następuje ich natychmiastowe wyzwolenie.

W nowoczesnych układach elektronicznych coraz większego znaczenia nabierają półprzewodnikowe urządzenia zabezpieczające. Takie komponenty jak warystory - a w szczególności warystory metalowo-tlenkowe (MOV) - oraz ograniczniki przepięciowe (TVS) zostały zaprojektowane do radzenia sobie ze skokami napięcia i stanami nieustalonymi powodowanymi przez obciążenia indukcyjne, uderzenia pioruna lub wyładowania elektrostatyczne. Urządzenia te mogą absorbować lub przekierowywać nadmiar energii, chroniąc delikatne półprzewodniki przed usterką. Inne urządzenia, na przykład odłączniki termiczne (bezpieczniki termiczne) odłączają obwody, gdy temperatury robocze wzrastają nadmiernie. Z kolei iskierniki gazowe (GDT) chronią przed udarami wysokoenergetycznymi, zwłaszcza w liniach komunikacyjnych i zasilających niskiego napięcia.