2 Απλός διακόπτης διαρροής γείωσης (ELCB)

Τα συζητημένα διαγράμματα διακόπτη διαρροής γείωσης θα παρακολουθούν το επίπεδο ρεύματος διαρροής της γραμμής γείωσης των ηλεκτρικών πριζών του σπιτιού σας και θα ενεργοποιήσουν τις συσκευές μόλις εντοπιστεί σφάλμα. Εδώ θα μάθουμε 2 σχέδια, πρώτα χρησιμοποιώντας μόνο τρανζίστορ και το δεύτερο χρησιμοποιώντας IC LM324.

Εισαγωγή

Εάν κάτι πάει στραβά μαζί τους, θα απενεργοποιηθεί αμέσως το δίκτυο και θα σταματήσει οποιαδήποτε περαιτέρω απώλεια. Ένα απλό κύκλωμα ELCB συζητείται εδώ.

Ένα απλό κύκλωμα ενός διακόπτη διαρροής γείωσης που ονομάζεται επίσης διακόπτης κυκλώματος σφάλματος γείωσης συζητείται σε αυτό το άρθρο.

Το κύκλωμα που μόλις κατασκευαστεί και εγκατασταθεί θα παρακολουθεί σιωπηλά την «υγεία» της γείωσης του σπιτιού σας και της συνδεδεμένης συσκευής.

Το κύκλωμα θα σβήσει αμέσως το δίκτυο για την ανίχνευση λείπουν σύνδεσης γείωσης ή διαρροής ρεύματος μέσω του σώματος της συσκευής.

Γιατί χρειάζεστε ένα ELCB

Ένα ρεύμα διαρροής μέσω τερματικού γείωσης είναι πιθανώς πιο επικίνδυνο από ένα βραχυκύκλωμα σε οικιακή καλωδίωση.

Ο κίνδυνος βραχυκυκλώματος είναι ορατός και αντιμετωπίζεται ως επί το πλείστον μέσω μιας ασφάλειας ή μιας μονάδας διακόπτη κυκλώματος.

Ωστόσο, οι διαρροές ρεύματος γείωσης μπορεί να παραμείνουν κρυμμένες για χρόνια, καταναλώνοντας τον πολύτιμο ηλεκτρισμό σας και εξασθενίζοντας ή επιδεινώνοντας τις συνθήκες καλωδίωσης και επίσης τις συσκευές.

Επιπλέον, εάν η σύνδεση γείωσης δεν είναι σωστά γειωμένη λόγω ακατάλληλης αγωγιμότητας ή θραύσης, η διαρροή μπορεί να μετατραπεί σε θανατηφόρο σοκ στο σώμα της συσκευής.

Μειονεκτήματα των εμπορικών μονάδων ELCB

Οι διαθέσιμες στο εμπόριο μονάδες διακόπτη διαρροής γείωσης είναι πολύ δαπανηρές και ογκώδεις, με πολύπλοκη διαδικασία εγκατάστασης.

Έχω σχεδιάσει ένα απλό κύκλωμα με χαμηλό κόστος και αντιμετωπίζω την κατάσταση με άνεση. Η συσκευή θα ανιχνεύσει τυχόν ρεύμα που υπερβαίνει τα 5mA μέσω της γείωσης και θα σβήσει το δίκτυο.

Στη συνέχεια, η συνδεδεμένη συσκευή θα χρειαστεί διάγνωση ή πλήρη εξάλειψη. Μια συσκευή που διαρρέει όχι μόνο σπαταλά τον ηλεκτρισμό σας, αλλά μπορεί επίσης να αποβεί επικίνδυνη.

Διάγραμμα κυκλώματος χρησιμοποιώντας τρανζίστορ

Λειτουργία κυκλώματος

Ο προτεινόμενος διακόπτης κυκλώματος σφάλματος γείωσης ή το ELCB χρησιμοποιεί μια απλή αρχή ανίχνευσης του σήματος εναλλασσόμενου ρεύματος μάλλον της εφαρμοζόμενης ή της τάσης διαρροής.

Εδώ, το διαρροή AC μπορεί να είναι πολύ μικρό για να ανιχνευθεί ως πιθανή διαφορά χρησιμοποιώντας απλή διαμόρφωση ανίχνευσης τάσης, επομένως η διαρροή ανιχνεύεται αποτελεσματικά ως συχνότητα, χρησιμοποιώντας ένα απλό στάδιο ενισχυτή ήχου.

Όπως φαίνεται στο διάγραμμα, ένα απλό δίκτυο ενισχυτή με bootstrapped αποτελεί το κύριο στάδιο ανίχνευσης της μονάδας. Τα τρανζίστορ Τ1 και Τ2 μαζί με τα σχετικά παθητικά εξαρτήματα συνδέονται σε έναν μικρό ενισχυτή δύο σταδίων.

Η εισαγωγή του R3 καθίσταται πολύ κρίσιμη καθώς παρέχει θετική τροφοδοσία στην είσοδο καθιστώντας το κύκλωμα πιο σταθερό και ανταποκρίνεται στα ελάχιστα σήματα εισόδου.

Ο επαγωγέας L1 έχει βασικά δύο περιελίξεις, η κύρια που συνδέεται με το σημείο γείωσης της υποδοχής έχει μικρότερο αριθμό στροφών, η δευτερεύουσα περιέλιξη έχει έξι φορές περισσότερο αριθμό στροφών και είναι ενσωματωμένη στην είσοδο του κυκλώματος μέσω C1.

Ο ρόλος του L1 είναι να ενισχύσει κάθε AC που προκαλείται στην πρωτεύουσα περιέλιξή του, το οποίο μπορεί να συμβεί μόνο σε περίπτωση διαρροής μέσω του σώματος μιας συσκευής που είναι συνδεδεμένη στην πρίζα.

Η παραπάνω ενισχυμένη τάση διαρροής ενισχύεται περαιτέρω σε επίπεδο αρκετά ώστε να ενεργοποιεί το RL1, απενεργοποιώντας αμέσως την είσοδο στη συσκευή και υποδεικνύοντας το σφάλμα διαρροής γείωσης.

Ο πυκνωτής C5 μαζί με τα D3 και C4 σχηματίζει μια τυπική τροφοδοσία χωρίς μετασχηματιστή για την τροφοδοσία του κυκλώματος.

Το D3 εκτελεί διπλή λειτουργία διόρθωσης και καταστολής κύματος. Είναι ενδιαφέρον ότι η ίδια η κύρια σύνδεση γείωσης γίνεται το αρνητικό του κυκλώματος αντί της ουδέτερης γραμμής.

Επίσης, επειδή το RL2 συνδέεται άμεσα με την τροφοδοσία μέσω του θετικού κυκλώματος και της γείωσης, απλά σημαίνει ότι εάν η γείωση γίνει αδύναμη ή αποσυνδεθεί, το ρελέ θα απενεργοποιηθεί, διακόπτοντας το δίκτυο AC στη συσκευή, οπότε υποδεικνύει αποτελεσματικά την υγεία της γείωσης και προστατεύει το σπίτι από ελαττωματικές ή λείπουν συνδέσεις γείωσης.

Λίστα ανταλλακτικών κυκλωμάτων ELCB.

• R1 = 22Κ,
• R2 = 4K7,
• R3 = 100Κ,
• R4 = 220Ε,
• R5 = 1Κ,
• R6 = 1Μ,
• C1 = 0,22 / 50V,
• C2 = 47UF / 25V,
• C4 = 10uF / 250V,
• C5 = 2UF / 400V ΔΕΗ,
• T1, T2 = BC 547B,
• T3 = BC 557B,
• Ρελέ = 12V, 400 Ohm, SPDT,
• Όλες οι δίοδοι είναι = 1N4007,

L1 = Πηνίο τυλιγμένο πάνω από ένα μπομπίνα που χρησιμοποιείται κανονικά με Ε-πυρήνες (μικρότερο μέγεθος,) αρχίστε πρώτα να τυλίγετε 50 στροφές 25 συρμάτων SWG, δέστε το και κολλήστε το για να παράγει τους πρωτεύοντες ακροδέκτες στη μία πλευρά του μπομπίνα. Τώρα χρησιμοποιώντας 32 SWG χάλκινο σύρμα, ο άνεμος 300 γυρίζει πάνω από την πρωτεύουσα περιέλιξη, όπως πριν συνδέσετε τα άκρα στην άλλη πλευρά του μπομπίνα με συγκόλληση. Εισαγάγετε και στερεώστε το πηνίο εντός των πυρήνων E. Ασφαλίστε το καλά χρησιμοποιώντας ταινία PVC

Πώς να φτιάξετε μια μονάδα σπιτικού διακόπτη διαρροής γης (ELCB) χρησιμοποιώντας το IC 324

Ένας διακόπτης διαρροής γείωσης είναι μια ηλεκτρική συσκευή ασφαλείας που χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση των διαρροών ρεύματος μέσω του ακροδέκτη 'γείωσης' και απενεργοποίηση του δικτύου όταν αυτή η διαρροή υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο επικίνδυνο επίπεδο.

Εισαγωγή

Κανονικά χρησιμοποιούνται ηλεκτρομηχανικές έννοιες για την κατασκευή αυτών των συσκευών, ωστόσο εδώ θα δούμε πώς μπορεί να κατασκευαστεί ένα ELCB χρησιμοποιώντας συνηθισμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Θα δούμε επίσης γιατί ένα ηλεκτρονικό αντίστοιχο είναι πιο αποτελεσματικό από τις εμπορικές ηλεκτρομηχανικές μονάδες.

Υπάρχουν τρεις εκδόσεις μέσω ενός ηλεκτρονικού ELCB που μπορεί να γίνει, η πρώτη χρησιμοποιεί ένα ρελέ για τις ενέργειες εναλλαγής, η δεύτερη ιδέα ενσωματώνει ένα Triac και η τρίτη ιδέα χρησιμοποιεί ένα SSR ή ένα ρελέ στερεάς κατάστασης για τις απαιτούμενες υλοποιήσεις.

Για όλες τις παραπάνω έννοιες, η δυνατότητα ενεργοποίησης παραμένει η ίδια, μέσω ενός σταδίου εισαγωγής επαγωγέα.

Κύκλωμα ELCB με χρήση ρελέ

Κοιτάζοντας το σχήμα μπορούμε να δούμε ότι ολόκληρο το κύκλωμα συγκεντρώνεται γύρω από ένα μόνο Opamp από το IC 324. Το opamp έχει διαμορφωθεί ως ενισχυτής αντιστροφής υψηλής απόδοσης.

Το opamp έχει διαμορφωθεί ως ενισχυτής AC υψηλής απόδοσης και η ευαισθησία του μπορεί να ρυθμιστεί μεταβάλλοντας την τιμή του R2, αυξάνοντας την τιμή του αυξάνοντας την ευαισθησία του κυκλώματος.

Οποιοδήποτε λεπτό σήμα AC που μπορεί να υπάρχει στην είσοδο αντιστροφής # 2 του IC επιλέγεται μέσω του πυκνωτή ζεύξης C1 και ενισχύεται αμέσως από το IC.

Ένας μικρός μετασχηματιστής επαγωγέα συνδέεται με καλώδιο κατά μήκος της παραπάνω εισόδου του IC. Το πρωτεύον του επαγωγέα συνδέεται με το καλώδιο το οποίο τελικά καταλήγει στον ακροδέκτη γείωσης ή στον ακροδέκτη των διαφόρων υποδοχών 3 ακίδων στο χώρο.

Ο μετασχηματιστής μπορεί να είναι ένας συνηθισμένος μετασχηματιστής εξόδου που χρησιμοποιείται στο στάδιο του ενισχυτή εξόδου μικρού ραδιοφωνικού δέκτη.

Σε περίπτωση διαρροής, το ρεύμα διαρροής διέρχεται από την πρωτεύουσα περιέλιξη του επαγωγέα και ανεβαίνει στην δευτερεύουσα περιέλιξη.

Το ενισχυμένο επαγόμενο AC ανιχνεύεται αμέσως από την είσοδο IC και ενισχύεται περαιτέρω στα επιθυμητά επίπεδα, έτσι ώστε το SCR να αλλάζει σε απόκριση στην ενεργοποίηση.

Το SCR, λόγω της έμφυτης ιδιότητάς του, ασφαλίζει αμέσως και τραβά το ρελέ σε αγωγιμότητα.

Το ρελέ ενεργοποιεί και απενεργοποιεί την τροφοδοσία ρεύματος στις υποδοχές τριών ακίδων, αλλάζοντας τις συσκευές και εξαλείφοντας έτσι τις συνθήκες διαρροής γείωσης

Κύκλωμα ELCB χρησιμοποιώντας ένα Triac

Το παραπάνω κύκλωμα μπορεί επίσης να εφαρμοστεί χρησιμοποιώντας ένα Triac, όλα παραμένουν τα ίδια, εκτός από το στάδιο ρελέ, το οποίο τώρα αντικαθίσταται από ένα Triac.

Σε κανονικές συνθήκες, η έξοδος IC παραμένει απενεργοποιημένη και το triac αφήνεται να πραγματοποιήσει και να λειτουργήσει το φορτίο.

Ωστόσο, τη στιγμή που ανιχνεύεται διαρροή, η έξοδος IC πηγαίνει υψηλή, η οποία ενεργοποιεί το SCR και ασφαλίζει την άνοδο του στη γείωση. Αυτό αναστέλλει το ρεύμα πύλης στο triac που σταματά αμέσως να αγωγεί, απενεργοποιεί το φορτίο και διορθώνει τις δυσμενείς συνθήκες.

Κύκλωμα ELCB Χρησιμοποιώντας SSR ή SolidState Relay

Οι συσκευές SSR που λειτουργούν από Mians χρησιμοποιούνται σήμερα αποτελεσματικά για την εναλλαγή των φορτίων που λειτουργούν με το δίκτυο πιο αποτελεσματικά από τα ρελέ και δεδομένου ότι αυτά είναι ηλεκτρικά απομονωμένα και στερεά στη φύση, καθίστανται πιο επιθυμητά από τις συμβατικές συσκευές μεταγωγής όπως τα triacs και τα ρελέ.

Εδώ, εφ 'όσον οι συνθήκες είναι φυσιολογικές, το SSR είναι σε θέση να αντλήσει την απαιτούμενη τάση ενεργοποίησης εισόδου από το κύκλωμα, ωστόσο, τη στιγμή που αναμένεται διαρροή, το κύκλωμα ενεργοποιεί το SCR το οποίο με τη σειρά του πνίγει τη σκανδάλη εισόδου SSR στη γείωση. Το SSR σταματά αμέσως να διεξάγει, εφαρμόζοντας τις προβλεπόμενες ενέργειες διακόπτοντας το φορτίο και αποτρέποντας κάθε πιθανό κίνδυνο.

Λίστα ανταλλακτικών

• R1 = 100Κ,
• R2 = 1Μ,
• R3, R4, R5 = 1Κ,
• C1 = 0,01uF
• C2 = 100uF / 25V
• L1 = συνηθισμένος μετασχηματιστής μικρής εξόδου όπως χρησιμοποιείται σε ραδιόφωνα τρανζίστορ.
• SCR = BT169
• Triac = BT 136 ή υψηλότερος τρέχων τύπος
• Op amp = ¼ IC324
• SSR = Σύμφωνα με τις προδιαγραφές του χρήστη.
• Ρελέ = 12V, SPDT