Βασικά στοιχεία προστασίας από τάση | Πρόληψη ηλεκτρικών βραχυκυκλωμάτων

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Ένα ηλεκτρικό βραχυκύκλωμα είναι η πιο κοινή αιτία τυχαίων πυρκαγιών σε οικιακά, εμπορικά και βιομηχανικά κτίρια. Εμφανίζεται όταν οι ασυνήθιστες συνθήκες συμβαίνουν στο ηλεκτρικό κύκλωμα όπως υπερέντα ρεύμα, αστοχίες μόνωσης, ανθρώπινες επαφές, υπέρταση κ.λπ. Σε αυτό το άρθρο, συζητούνται μερικές από τις μεθόδους πρόληψης πυρκαγιάς και υπέρτασης βραχυκυκλώματος.

Πρόληψη ηλεκτρικών βραχυκυκλωμάτων

Σωστές ηλεκτρικές συνδέσεις

Το 100% της πυρκαγιάς από ηλεκτρικό βραχυκύκλωμα οφείλεται στην κακή γνώση του ηλεκτρολόγου ή της απροσεξίας του. Οι περισσότεροι ηλεκτρολόγοι μαθαίνουν να γίνουν βοηθοί σε έναν έμπειρο και δεν έχουν σε μεγάλο βαθμό τη βασική ηλεκτρική ιδέα.




ασφάλεια ηλεκτρική

ασφάλεια ηλεκτρική

Σε οικιακή εφαρμογή για τροφοδοσία 3 φάσεων 4, οι ηλεκτρολόγοι χρησιμοποιούν το συνδυασμό 4 MCB που ονομάζεται TPN αντί για συνδυασμό 3 MCB. Είναι η βασική αιτία της φωτιάς που προέρχεται από ηλεκτρικά προβλήματα. Επομένως, μην αφήνετε ποτέ το ουδέτερο να περάσει από ένα διακόπτη.



Λοιπόν, ο λόγος για τον οποίο ο τύπος 3 MCB είναι ο καλύτερος εξηγείται παρακάτω. Για TPN (τρεις πόλοι συν Neutral) 3 είναι MCBs που μπορούν να ταξιδεύουν σε υπέρβαση ονομαστικού ρεύματος και το 4ο είναι απλά ένας διακόπτης για ουδέτερο. Δεν έχει κανένα ρεύμα. Για οποιονδήποτε λόγο ας υποθέσουμε ότι το ουδέτερο αποσυνδέεται στο άκρο του σπιτιού στο TPN, η φάση που είναι λιγότερο φορτωμένη μπορεί να παρουσιάσει βολή τάσης έως και 50% συν ή περισσότερο. Αυτό σημαίνει ότι το μονοφασικό φορτίο θα είναι περίπου 350 βολτ έναντι 220 βολτ. Πολλά gadgets θα κάψουν σε χρόνο μηδέν και αντικείμενα όπως ένα φως σωλήνα με σίδερο πνιγμού μπορεί να φωτιά. Φανταστείτε ότι κάποιος δεν είναι στο σπίτι κατά τη διάρκεια αυτής της στιγμής και υπάρχει μια ντουλάπα κοντά! Αυτός είναι ένας από τους κύριους λόγους για την έξαρση πυρκαγιάς. Η κατάσταση είναι επίσης ίδια με ένα 3 MCB εάν το ουδέτερο χαλαρώσει. Γι 'αυτό να είστε πολύ προσεκτικοί για να βεβαιωθείτε ότι το ουδέτερο ούτε περνάει από ένα διακόπτη στο τριφασική εγκατάσταση ούτε αφήστε το ουδέτερο να χαλαρώσει.

3-φάση

Ας υπολογίσουμε μαθηματικά. Ένας λαμπτήρας είναι 100 watt σε μία φάση προς ουδέτερο και ένας άλλος 10 watt συνδεδεμένος από μια άλλη φάση σε ουδέτερη. Ας υποθέσουμε ότι και οι δύο θα λάβουν 220 RMS από μια ισορροπημένη παροχή 3 φάσεων. Τώρα ας αποσυνδέσουμε το ουδέτερο. Έτσι και οι δύο λαμπτήρες βρίσκονται σε σειρά σε φάση σε φάση, δηλαδή αντιμετωπίζουν τάση 220 Χ √3 = 381 βολτ. Τώρα υπολογίστε την πτώση τάσης σε κάθε λάμπα ενώ η μία αντίσταση είναι 484 και η άλλη είναι 4840. Τώρα I = 381 / (484 + 4840) ή I = 381/5324 ή I = 0,071. Τώρα το V που αντιμετωπίζει η λυχνία 100 watt = IR = 34 Volts και το V που αντιμετωπίζει η λυχνία 10 watt = 340 Volts. Δεν έχω λάβει υπόψη την αντίσταση στο κρύο της λάμπας που είναι 10 φορές μικρότερη από την αντίσταση στη θερμότητα (που σημαίνει ότι ανάβει). Εάν ληφθεί υπόψη, η λυχνία 10 watt θα σβήσει σε δευτερόλεπτα.

Προστασία βραχυκυκλώματος στο τροφοδοτικό ενσωματωμένου συστήματος

Συχνά φαίνεται ότι κατά την τροφοδοσία ενός πρόσφατα συναρμολογημένου κυκλώματος, το ίδιο το τμήμα τροφοδοσίας παρουσιάζει κάποιο σφάλμα πιθανώς λόγω κάποιου βραχυκυκλώματος. Το κύκλωμα που αναπτύχθηκε παρακάτω εξαλείφει αυτό το πρόβλημα με την απομόνωση του ενσωματωμένου τμήματος από αυτό των άλλων βοηθητικών τμημάτων. Έτσι, εάν το σφάλμα βρίσκεται σε αυτήν την ενότητα, το ενσωματωμένο τμήμα παραμένει ανεπηρέαστο. Το ενσωματωμένο τμήμα που αποτελείται από μικροελεγκτή αντλεί ισχύ 5 Volt από το Α, ενώ το υπόλοιπο κύκλωμα αντλεί από το B.


Διάγραμμα κυκλώματος προστασίας βραχυκυκλώματος

Ορισμένα αμπερόμετρα, μετρητές βολτ και διακόπτης μπουτόν χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα για να βρουν το αποτέλεσμα σε ένα κύκλωμα δοκιμής σε προσομοίωση. Σε πραγματικό χρόνο, δεν απαιτούνται τέτοιοι μετρητές. Το Q1 είναι το κύριο τρανζίστορ εναλλαγής τροφοδοσίας στα βοηθητικά τμήματα από το B. Το φορτίο εμφανίζεται ως φορτίο 100R και χρησιμοποιείται ένας δοκιμαστικός διακόπτης με τη μορφή ενός μπουτόν για τον έλεγχο της λειτουργίας του κυκλώματος. Τα τρανζίστορ BD140 ή SK100 και BC547 χρησιμοποιούνται για να αντλήσουν τη δευτερεύουσα έξοδο περίπου 5V B από την κύρια τροφοδοσία 5V A.

Όταν η έξοδος 5V DC από τον ρυθμιστή IC 7805 είναι διαθέσιμη, το τρανζίστορ BC547 πραγματοποιείται μέσω των αντιστάσεων R1 και R3 και LED1. Ως αποτέλεσμα, το τρανζίστορ SK100 διεξάγει και η έξοδος 5V DC με προστασία βραχυκυκλώματος εμφανίζεται στους ακροδέκτες Β. Το πράσινο LED (D2) ανάβει για να δείξει το ίδιο, ενώ το κόκκινο LED (D1) παραμένει σβηστό λόγω της παρουσίας της ίδιας τάσης και στα δύο άκρα του. Όταν το τερματικό Β είναι βραχύ, το BC547 διακόπτεται λόγω της γείωσης της βάσης του. Ως αποτέλεσμα, το SK100 είναι επίσης αποσυνδεδεμένο. Έτσι, κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος, το πράσινο LED (D2) σβήνει και το κόκκινο LED (D1) ανάβει. Οι πυκνωτές C2 και C3 κατά μήκος της κύριας εξόδου 5V Α απορροφούν τις διακυμάνσεις τάσης που οφείλονται σε βραχυκύκλωμα στο Β, εξασφαλίζοντας χωρίς διαταραχές A. Ο σχεδιασμός του κυκλώματος βασίζεται στη σχέση που δίνεται παρακάτω: RB = (HFE X Vs) / (1.3 X IL) όπου, RB = Βάσεις αντιστάσεων των τρανζίστορ SK100 και BC547 HFE = 200 για SK100 και 350 για BC547 Τάση μεταγωγής Vs = 5V 1.3 = Συντελεστής ασφαλείας IL = Ρεύμα συλλέκτη-εκπομπής τρανζίστορ Συναρμολογήστε το κύκλωμα σε ένα γενικό- PCB και τοποθετήστε το σε κατάλληλο ντουλάπι. Συνδέστε τους ακροδέκτες Α και Β στον μπροστινό πίνακα του θαλάμου. Συνδέστε επίσης το καλώδιο τροφοδοσίας για τροφοδοσία 230V AC στον μετασχηματιστή. Συνδέστε τα D1 και D2 για οπτική ένδειξη.

Ένδειξη βραχυκυκλώματος μαζί με ρυθμιζόμενη παροχή ρεύματος

Η ρυθμιζόμενη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος είναι η πιο σημαντική απαίτηση για τη λειτουργία πολλών ηλεκτρονικών συσκευών που χρειάζονται συνεχή παροχή ρεύματος για τη λειτουργία τους. Συστήματα όπως φορητός υπολογιστής ή κινητό τηλέφωνο ή υπολογιστής απαιτούν ρυθμιζόμενη τροφοδοσία DC για την τροφοδοσία του κυκλώματος. Ένας από τους τρόπους παροχής τροφοδοσίας DC είναι η χρήση μπαταρίας. Ωστόσο, ο βασικός περιορισμός είναι ο περιορισμένος χρόνος ζωής της μπαταρίας. Ένας άλλος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε έναν μετατροπέα AC-DC.
Κανονικά ένας μετατροπέας AC-DC αποτελείται από ένα τμήμα ανορθωτή, το οποίο αποτελείται από διόδους και παράγει ένα παλμικό σήμα DC. Αυτό το παλμικό σήμα DC φιλτράρεται χρησιμοποιώντας έναν πυκνωτή για να αφαιρέσετε τους κυματισμούς και στη συνέχεια αυτό το φιλτραρισμένο σήμα ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε ρυθμιστή IC.

IC-7812Έχει σχεδιαστεί ένα κύκλωμα τροφοδοσίας 12 volt με ένδειξη βραχυκυκλώματος. Εδώ είναι ένα τροφοδοτικό πάγκο εργασίας 12 volt για να δοκιμάσετε τα πρωτότυπα. Δίνει καλά ρυθμιζόμενα 12 βολτ DC στην πλειονότητα των κυκλωμάτων ισχύος και επίσης για το συγκρότημα της πλακέτας ψωμιού. Ένα πρόσθετο κύκλωμα ένδειξης βραχυκυκλώματος περιλαμβάνεται επίσης για να ανιχνεύσει το βραχυκύκλωμα στο πρωτότυπο εάν υπάρχει. Αυτό βοηθά στην άμεση απενεργοποίηση της τροφοδοσίας για την αποθήκευση των εξαρτημάτων.

Περιέχει τα ακόλουθα στοιχεία:

  • Ένας μετασχηματιστής 500mA για να κατεβάσει την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος.
  • Ένας ρυθμιστής 7812 IC που παρέχει 12V ρυθμιζόμενη έξοδο.
  • Ένας βομβητής που δείχνει το βραχυκύκλωμα.
  • 3 δίοδοι - 2 που αποτελούν μέρος ανορθωτή πλήρους κύματος και μία για περιορισμό ρεύματος μέσω της αντίστασης.
  • Δύο τρανζίστορ για παροχή ρεύματος στον βομβητή.

Ρυθμιζόμενη τροφοδοσία-με

Ένας μετασχηματιστής αμπέρ 14-0-14, 500 milli χρησιμοποιείται για να κατεβάσει το 230 volt AC. Οι δίοδοι D1 και D2 είναι ανορθωτές και το C1 είναι ο πυκνωτής εξομάλυνσης που κάνει το DC κυματισμό ελεύθερο. Το IC1 είναι ο ρυθμιστής θετικής τάσης 7812 για απόδοση 12 βολτ. Οι πυκνωτές C2 και C3 μειώνουν τα μεταβατικά στο τροφοδοτικό. Από την έξοδο του IC1, θα είναι διαθέσιμα 12 βολτ ρυθμιζόμενα DC. Ο δείκτης βραχυκυκλώματος κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας δύο τρανζίστορ NPN T1 και T2 με βομβητή, μια δίοδο και δύο αντιστάσεις R1 και R2.

Σε κανονική λειτουργία, το σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος κατεβαίνει χρησιμοποιώντας τον μετασχηματιστή. Οι δίοδοι διορθώνουν το σήμα ac, δηλ. Παράγουν ένα παλμικό σήμα dc, το οποίο φιλτράρεται από τον πυκνωτή C1 για να αφαιρέσει τα φίλτρα και αυτό το φιλτραρισμένο σήμα ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας το LM7812. Καθώς το ρεύμα περνά μέσα από το κύκλωμα, το τρανζίστορ Τ2 παίρνει αρκετή τάση στη βάση του για να ενεργοποιηθεί και το τρανζίστορ Τ1 συνδέεται στο δυναμικό γείωσης και ως εκ τούτου είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης και ο βομβητής είναι απενεργοποιημένος. . Όταν υπάρχει βραχυκύκλωμα στην έξοδο, η δίοδος αρχίζει να διεξάγει το ρεύμα μέσω R2 σταγόνες και T2 απενεργοποιείται. Αυτό επιτρέπει στο Τ1 να κάνει αγωγή και ο βομβητής να ηχήσει, δείχνοντας έτσι την εμφάνιση βραχυκυκλώματος.

2. Προστασία υπέρτασης

Υπερβολικές τάσεις λόγω υπερτάσεων ή φωτισμού προκαλούν αστοχία μόνωσης η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε σοβαρές συνέπειες.

2 τρόποι προστασίας από υπέρταση

  • Λαμβάνοντας προληπτικά μέτρα κατά την κατασκευή κτιρίων και ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Αυτό γίνεται διασφαλίζοντας ότι οι ηλεκτρικές συσκευές με διαφορετικές ονομαστικές τάσεις τοποθετούνται ξεχωριστά. Οι μεμονωμένες φάσεις μπορούν επίσης να χωριστούν ανάλογα με τη λειτουργικότητά τους για να αποφευχθεί η διακοπή των φάσεων.
  • Χρησιμοποιώντας εξαρτήματα ή κυκλώματα προστασίας από υπέρταση: Αυτά τα κυκλώματα συνήθως σβήνουν το υπερ τάσεις , δηλ. προκαλεί βραχυκύκλωμα απέναντί ​​τους πριν φτάσει στις ηλεκτρικές συσκευές. Πρέπει να έχουν γρήγορη απόκριση και υψηλή τρέχουσα ικανότητα μεταφοράς.

Προστατευτικό υπερβολικής τάσης

Προστατευτικό υπερβολικής τάσης

Οι υπερβολικές τάσεις είναι εξαιρετικά υψηλές τάσεις που είναι γενικά υψηλότερες από τις προδιαγραφόμενες ονομαστικές τάσεις των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συσκευών και μπορούν να προκαλέσουν πλήρη διακοπή της μόνωσης της συσκευής (από γείωση ή άλλα εξαρτήματα μεταφοράς τάσης) και έτσι να καταστρέψουν τις συσκευές. Αυτές οι υπερβολικές τάσεις οφείλονται σε παράγοντες όπως αστραπή, ηλεκτρική εκφόρτιση, παροδική και ελαττωματική εναλλαγή. Για τον έλεγχο αυτό, απαιτείται συχνά κύκλωμα προστασίας από τάση.

Σχεδιασμός ενός απλού κυκλώματος προστασίας από τάση

Εδώ είναι ένα απλό προστασία από τάση κύκλωμα που διακόπτει την ισχύ στο φορτίο εάν η τάση αυξηθεί πάνω από το προκαθορισμένο επίπεδο. Η ισχύς θα αποκατασταθεί μόνο εάν η τάση πέσει στο κανονικό επίπεδο. Αυτό το είδος κυκλώματος χρησιμοποιείται σε σταθεροποιητές τάσης ως προστασία έναντι φορτίου.

Το κύκλωμα χρησιμοποιεί τα ακόλουθα στοιχεία:

  • Ρυθμιζόμενη τροφοδοσία που αποτελείται από μετασχηματιστή κατεβάσματος 0-9V, δίοδο D1 και πυκνωτή εξομάλυνσης.
  • Μια δίοδος Zener για τον έλεγχο του προγράμματος οδήγησης ρελέ.

Λειτουργία του συστήματος

Οποιαδήποτε αύξηση τάσης στο Πρωτεύον του μετασχηματιστή (καθώς αυξάνεται η τάση δικτύου) θα αντικατοπτρίζεται ως αντίστοιχη αύξηση τάσης στο δευτερεύον επίσης. Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται στο κύκλωμα για την ενεργοποίηση του ρελέ. Όταν η τάση εισόδου στο πρωτεύον του μετασχηματιστή (περίπου 230 βολτ), το Zener θα είναι εκτός αγωγιμότητας (όπως ορίζεται από το VR1) και το ρελέ θα είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης. Το φορτίο θα πάρει ισχύ μέσω των κοινών και των επαφών NC του ρελέ. Σε αυτήν την κατάσταση, το LED θα σβήσει.

Όταν η τάση αυξάνεται, η δίοδος Zener πραγματοποιείται και το ρελέ θα ενεργοποιηθεί. Αυτό διακόπτει την παροχή ρεύματος στο φορτίο. Το LED δείχνει την κατάσταση ενεργοποίησης του ρελέ. Ο πυκνωτής C1 λειτουργεί ως buffer στη βάση του T1 για την ομαλή λειτουργία του T1 για να αποτρέψει το κλικ του ρελέ κατά την ενεργοποίηση / απενεργοποίηση.

Προστατευτικό υπερβολικής τάσης

Το φορτίο συνδέεται μέσω των κοινών και των NC (κανονικά συνδεδεμένων) επαφών του ρελέ όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Το ουδέτερο πρέπει να πηγαίνει απευθείας στο φορτίο.

Πριν συνδέσετε το φορτίο, ρυθμίστε αργά το VR1 έως ότου απενεργοποιηθεί το LED υποθέτοντας ότι η τάση των γραμμών κυμαίνεται μεταξύ 220-230 βολτ. Εάν είναι απαραίτητο, ελέγξτε την τάση γραμμής χρησιμοποιώντας έναν μετρητή βολτ AC. Το κύκλωμα είναι έτοιμο για χρήση. Τώρα συνδέστε το φορτίο. Όταν η τάση αυξάνεται, το Zener θα μεταφέρει και ενεργοποιεί το ρελέ. Όταν η τάση των γραμμών επανέλθει στην κανονική, και πάλι το φορτίο θα πάρει ισχύ.

Ένα άλλο κύκλωμα για προστασία από υπέρταση συζητείται παρακάτω, το οποίο προστατεύει επίσης τα ηλεκτρικά φορτία από τάσεις κύματος.

Διάγραμμα κυκλώματος προστασίας από τάση

Μερικές φορές συμβαίνει ότι μια έξοδος τροφοδοσίας πάγκου δεν παραμένει πλέον ελεγχόμενη εξαιτίας ενός ελαττώματος και συνεχώς αυξάνεται επικίνδυνα. Έτσι, κάθε φορτίο που συνδέεται με αυτό θα υποστεί ζημιά σε χρόνο μηδέν. Αυτό το κύκλωμα παρέχει πλήρη προστασία σε αυτήν την κατάσταση. Το MOSFET είναι σε σειρά με το φορτίο. Η πύλη του παίρνει κίνηση προκαλώντας πάντα την αποστράγγιση και την πηγή να παραμένουν σε αγωγή, αρκεί η τάση IC1 στον πείρο 1 να είναι κάτω από την εσωτερική τάση αναφοράς. Σε περίπτωση υψηλότερης τάσης, η τάση στον ακροδέκτη Νο 1 του IC1 είναι πάνω από την τάση αναφοράς και αυτό απενεργοποιεί το MOSFET στερώντας την κίνηση πύλης του για να προκαλέσει την αποστράγγιση και την πηγή ως ανοιχτή, για να αποσυνδεθεί η ισχύς από το κύκλωμα φορτίου.

Προειδοποιητικά σημάδια αποτυχίας τροφοδοσίας σε κύκλωμα

Διάγραμμα κυκλώματος βλάβης τροφοδοσίας

Ενώ είναι διαθέσιμη τροφοδοσία δικτύου, για τη δοκιμή του κυκλώματος χρησιμοποιείται ένας διακόπτης για παροχή ισχύος στον μετασχηματιστή. Το Q1 δεν συμπεριφέρεται καθώς η βάση του και ο πομπός έχουν το ίδιο δυναμικό μέσω D1 & D2 από το DC που αναπτύχθηκε από τον ανορθωτή γέφυρας. Εκείνη τη στιγμή ο πυκνωτής C1 και C2 φορτίζεται στην τάση Dc που προκύπτει. Ενώ η τροφοδοσία αποτυγχάνει, το C1 τροφοδοτεί το ρεύμα του πομπού στη βάση του Q1 έως το R1. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αποφόρτιση του πυκνωτή C1 μέσω του συλλέκτη εκπομπών Q1 μέσω του βομβητή. Έτσι δημιουργείται ένας σύντομος ήχος κάθε φορά που η κύρια τροφοδοσία αποτυγχάνει έως ότου αποφορτιστεί πλήρως το C1.