Un scurtcircuit electric este cea mai frecventă cauză a incendiilor accidentale în clădirile domestice, comerciale și industriale. Apare atunci când condițiile anormale au loc în circuitul electric, cum ar fi supracurent, defecțiuni de izolație, contacte umane, supratensiuni etc. În acest articol, sunt discutate unele dintre metodele de prevenire a incendiilor și supratensiunii de scurtcircuit.
Prevenirea scurtcircuitului electric
Conexiuni electrice adecvate
100% din focul provocat de scurtcircuit electric se datorează cunoștințelor slabe despre electrician sau neglijenței sale. Majoritatea electricienilor învață devenind un ajutor pentru unul experimentat și le lipsește foarte mult ideea electrică de bază.
siguranță
Într-o aplicație internă pentru alimentarea cu 3 faze a 4 fire, electricienii folosesc combinația de 4 MCB numită TPN în loc de combinația de 3 MCB. Este cauza principală a incendiului cauzat de probleme electrice. Deci, nu lăsați niciodată neutrul să treacă printr-un comutator.
Ei bine, motivul pentru care tipul 3 MCB este cel mai bun este explicat mai jos. Pentru TPN (trei poli plus Neutru) 3 sunt MCB-uri care pot declanșa la depășirea curentului nominal, iar cel de-al patrulea este doar un comutator pentru neutru. Nu simte niciun curent. Din orice motiv, să presupunem că neutrul se deconectează la capătul casei în TPN, faza care este mai puțin încărcată poate avea o tensiune de până la 50% plus sau mai mult. Aceasta înseamnă că sarcina monofazată ar fi de aproximativ 350 volți față de 220 volți. Multe gadgeturi vor arde în cel mai scurt timp și elemente precum o lampă cu tub cu sufocator de fier ar putea lua foc. Imaginați-vă, nu se află acasă în acea clipă și există un dulap în apropiere! Acesta este unul dintre motivele majore ale izbucnirii incendiilor. Situația este, de asemenea, aceeași cu un 3 MCB dacă neutrul este slăbit. Deci, fiți foarte atenți să vă asigurați că neutrul nu trece nici printr-un comutator într-un instalare trifazată nici să nu permită neutrului să se elibereze.
Să calculăm matematic. O lampă are 100 de wați într-o fază la neutru și încă 10 wați conectați dintr-o altă fază la neutru. Să presupunem că ambii vor obține 220 RMS dintr-o alimentare echilibrată cu 3 faze. Acum, să deconectăm neutrul. Deci, ambele lămpi sunt în serie de la o fază la alta, adică se confruntă cu o tensiune de 220 X √3 = 381 volți. Acum calculați căderea de tensiune pe fiecare lampă în timp ce o rezistență este 484 și cealaltă este 4840. Acum I = 381 / (484 + 4840) sau I = 381/5324 sau I = 0,071. Acum, V se confruntă cu lampa de 100 wați = IR = 34 de volți și V se confruntă cu lampa de 10 wați = 340 volți. Nu am luat în considerare rezistența la rece a lămpii, care este de 10 ori mai mică decât rezistența la cald (adică în timp ce străluceste). Dacă acest lucru este luat în considerare, lampa de 10 wați se va defecta în câteva secunde.
Protecție la scurtcircuit în sursa de alimentare a sistemului încorporat
Se vede adesea că, în timp ce alimentați un circuit nou asamblat, secțiunea de alimentare cu energie însăși dezvoltă o defecțiune posibil din cauza unui scurtcircuit. Circuitul dezvoltat mai jos elimină această problemă prin izolarea secțiunii încorporate de cea a altor secțiuni auxiliare. Astfel, dacă defecțiunea se află în acea secțiune, secțiunea încorporată rămâne neafectată. Secțiunea încorporată care cuprinde microcontroler extrage o putere de 5 volți de la A, în timp ce restul circuitului ia de la B.
Unele ampermetre, voltimetri și un comutator cu buton sunt utilizate în circuit pentru a găsi rezultatul într-un circuit de testare în simulare. În timp real, nu sunt necesare astfel de contoare. Q1 este principalul tranzistor de comutare de alimentare la secțiunile auxiliare din B. Sarcina este prezentată ca o sarcină 100R și un comutator de testare sub formă de buton este utilizat pentru verificarea funcționării circuitului. Tranzistorul BD140 sau SK100 și BC547 sunt folosite pentru a obține ieșirea secundară de aproximativ 5V B din alimentarea principală 5V A.
Când ieșirea de 5V DC de la regulatorul IC 7805 este disponibilă, tranzistorul BC547 conduce prin rezistențele R1 și R3 și LED1. Drept urmare, tranzistorul SK100 conduce și ieșirea de 5V DC protejată împotriva scurtcircuitului apare pe bornele B. LED-ul verde (D2) luminează pentru a indica același lucru, în timp ce LED-ul roșu (D1) rămâne stins din cauza prezenței aceleiași tensiuni la ambele capete. Când terminalele B sunt scurte, BC547 se întrerupe din cauza împământării bazei sale. Ca urmare, SK100 este, de asemenea, tăiat. Astfel, în timpul scurtcircuitului, LED-ul verde (D2) se stinge și LED-ul roșu (D1) luminează. Condensatoarele C2 și C3 pe ieșirea principală 5V A absorb fluctuațiile de tensiune care apar datorită scurtcircuitului în B, asigurând fără perturbări A. Proiectarea circuitului se bazează pe relația dată mai jos: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) unde, RB = Rezistențele de bază ale tranzistoarelor SK100 și BC547 HFE = 200 pentru SK100 și 350 pentru BC547 Tensiunea de comutare Vs = 5V 1.3 = Factorul de siguranță IL = Curentul colector-emițător al tranzistoarelor Montați circuitul pe o pentru PCB și închideți-le într-un dulap adecvat. Conectați bornele A și B de pe panoul frontal al dulapului. De asemenea, conectați cablul de alimentare de la rețea pentru a alimenta 230V AC la transformator. Conectați D1 și D2 pentru indicații vizuale.
Indicator de scurtcircuit împreună cu sursa de alimentare reglementată
O sursă de alimentare reglementată este cea mai importantă cerință pentru funcționarea multor aparate electronice care necesită o sursă de alimentare continuă continuă pentru funcționarea lor. Sistemele precum un laptop sau un telefon mobil sau un computer necesită o sursă de CC regulată pentru alimentarea circuitelor sale. Una dintre modalitățile de a furniza o sursă de curent continuu este utilizarea unei baterii. Cu toate acestea, constrângerea de bază este durata de viață limitată a bateriei. O altă modalitate este utilizarea unui convertor AC-DC.
În mod normal, un convertor AC-DC constă dintr-o secțiune de redresare, care constă din diode și produce un semnal DC pulsatoriu. Acest semnal DC pulsatoriu este filtrat folosind un condensator pentru a elimina undele și apoi acest semnal filtrat este reglat folosind orice regulator IC.
A fost proiectat un circuit de alimentare de 12 volți cu indicație de scurtcircuit. Iată o sursă de alimentare pe bancă de lucru de 12 volți pentru a testa prototipurile. Oferă 12 volți DC bine reglați pentru a alimenta majoritatea circuitelor și, de asemenea, pentru ansamblul plăcii de pâine. Un circuit suplimentar de indicație de scurtcircuit este, de asemenea, inclus pentru a detecta scurtcircuitul în prototip, dacă există. Acest lucru ajută la oprirea imediată a sursei de alimentare pentru a salva componentele.
Conține următoarele componente:
- Un transformator de 500mA pentru a reduce tensiunea de curent alternativ.
- Un IC regulator 7812 care furnizează o ieșire reglată de 12V.
- Un buzzer pentru a indica scurtcircuitul.
- 3 diode - 2 care fac parte dintr-un redresor cu undă completă și una pentru a limita curentul prin rezistor.
- Două tranzistoare pentru a furniza curent sonorului.
Un transformator de 14-0-14, 500 mili amperi este folosit pentru a coborî 230 V ca. Diodele D1 și D2 sunt redresoare, iar C1 este condensatorul de netezire pentru a face ca ondularea continuă să fie liberă. IC1 este regulatorul de tensiune pozitiv 7812 pentru a oferi 12 volți de ieșire reglată. Condensatoarele C2 și C3 reduc tranzitorii în sursa de alimentare. Din ieșirea IC1, vor fi disponibili 12 volți DC reglementați. Indicatorul de scurtcircuit este construit folosind doi tranzistori NPN T1 și T2 cu un buzzer, o diodă și două rezistențe R1 și R2.
În funcționare normală, semnalul de curent alternativ este redus cu ajutorul transformatorului. Diodele rectifică semnalul de curent alternativ, adică produc un semnal de curent continuu, care este filtrat de condensatorul C1 pentru a elimina filtrele și acest semnal filtrat este reglat utilizând LM7812. Pe măsură ce curentul trece prin circuit, tranzistorul T2 devine suficientă tensiune la baza sa pentru a fi pornit, iar tranzistorul T1 este conectat la potențialul de masă și, prin urmare, este în starea oprită și soneria este oprită. . Când există un scurtcircuit la ieșire, dioda începe să conducă curentul prin picături R2 și T2 se oprește. Acest lucru permite T1 să conducă și buzzer-ul emite semnale sonore, indicând astfel apariția scurtcircuitului.
2. Protecție la supratensiune
Supratensiunile cauzate de supratensiuni sau de lumină determină defectarea izolației, care la rândul său duce la consecințe grave.
2 moduri de protecție la supratensiune
- Prin luarea de măsuri preventive în timpul construcției de clădiri și instalații electrice. Se face asigurându-vă că aparatele electrice cu tensiuni diferite sunt amplasate separat. Fazele individuale pot fi, de asemenea, împărțite în funcție de funcționalitatea lor pentru a evita întreruperea fazelor.
- Prin utilizarea componentelor sau circuitelor de protecție la supratensiune: Aceste circuite normal sting peste tensiuni , adică provoacă un scurtcircuit peste ele înainte de a ajunge la aparatele electrice. Acestea ar trebui să aibă un răspuns rapid și o capacitate mare de încărcare a curentului.
Protector de supratensiune
Supratensiunile sunt tensiuni extrem de mari, care sunt, în general, peste valorile prescrise pentru tensiunea nominală a dispozitivelor electrice și electronice și pot provoca întreruperea completă a izolației dispozitivului (de la pământ sau alte componente care transportă tensiunea) și astfel pot deteriora dispozitivele. Aceste supratensiuni apar din cauza unor factori precum fulgerul, descărcarea electrică, comutarea tranzitorie și defectă. Pentru a controla acest lucru, este adesea necesar un circuit de protecție la supratensiune.
Proiectarea unui circuit simplu de protecție la supratensiune
Iată un simplu protector de supratensiune circuit care întrerupe puterea la sarcină dacă tensiunea crește peste nivelul presetat. Puterea va fi restabilită numai dacă tensiunea scade la nivelul normal. Acest tip de circuit este utilizat în stabilizatoarele de tensiune ca protecție la suprasarcină.
Circuitul folosește următoarele componente:
- O sursă de alimentare reglată constând din transformator de 0-9V, diodă D1 și un condensator de netezire.
- O diodă Zener pentru a controla driverul releului.
Funcționarea sistemului
Orice creștere de tensiune în primarul transformatorului (pe măsură ce crește tensiunea de rețea) se va reflecta ca o creștere a tensiunii corespunzătoare și în secundar. Acest principiu este utilizat în circuit pentru a declanșa releul. Când tensiunea de intrare la primarul transformatorului (în jur de 230 de volți), Zener va fi în afara conducției (așa cum este setat de VR1), iar releul va fi în stare deconectată. Încărcarea va obține energie prin contactele comune și NC ale releului. În această stare, LED-ul va fi stins.
Când tensiunea crește, dioda Zener conduce și releul va fi activat. Acest lucru întrerupe alimentarea cu energie a sarcinii. LED-ul arată starea de activare a releului. Condensatorul C1 acționează ca un tampon la baza T1 pentru funcționarea lină a T1 pentru a preveni clicul releului în timpul activării / dezactivării acestuia.
Sarcina este conectată prin contactele comune și NC (conectate în mod normal) ale releului așa cum se arată în diagramă. Neutrul ar trebui să meargă direct la sarcină.
Înainte de a conecta sarcina, reglați încet VR1 până când LED-ul se oprește doar presupunând că tensiunea liniilor este între 220-230 volți. Dacă este necesar, verificați tensiunea de linie folosind un contor de curent alternativ. Circuitul este gata de utilizare. Acum conectați sarcina. Când tensiunea crește, Zener va conduce și acționa releul. Când tensiunea liniilor revine la normal, din nou sarcina va deveni electrică.
Un alt circuit pentru protecția la supratensiune este discutat mai jos, care protejează și sarcinile electrice împotriva tensiunilor de supratensiune.
Uneori se întâmplă ca o sursă de alimentare de la bancă să nu mai rămână controlată din cauza unui defect și invariabil să dispară periculos. Astfel, orice sarcină conectată la aceasta se va deteriora în cel mai scurt timp. Acest circuit oferă protecție completă situației respective. MOSFET-ul este în serie cu sarcina. Poarta sa devine unitatea care determină întotdeauna scurgerea și sursa să rămână în conductă atâta timp cât tensiunea IC1 setată la pinul 1 este sub tensiunea de referință internă. În cazul unei tensiuni mai mari, tensiunea la pinul 1 al IC1 este mai mare decât tensiunea de referință și care oprește MOSFET, lipsind unitatea de poartă pentru a provoca scurgerea și sursa ca fiind deschise, pentru a deconecta alimentarea de la circuitul de sarcină.
Semne de avertizare a defecțiunii sursei de alimentare într-un circuit
În timp ce alimentarea de la rețea este disponibilă, pentru testarea circuitului se utilizează un comutator pentru a furniza energie transformatorului. Q1 nu se comportă, deoarece baza și emițătorul sunt la același potențial prin D1 și D2 de la DC dezvoltat de redresorul de punte. În acea perioadă, condensatorul C1 și C2 se încarcă la tensiunea DC astfel derivată. În timp ce alimentarea eșuează, C1 furnizează emițător de curent la baza Q1 până la R1.Aceasta are ca rezultat descărcarea condensatorului C1 prin colectorul emițătorului Q1 care conduce prin buzzer. Se generează astfel un scurt sunet de fiecare dată când alimentarea principală eșuează până când C1 se descarcă complet.
