Què és Lightning?
En els moments en què es produeixen fortes pluges, és possible que hagueu vist un flaix de llum al cel i, per descomptat, sempre se us aconsella mantenir-vos a salvo a casa. Juntament amb el flaix de llum, també podeu sentir un gran tro. Aquest flaix de llum no és res més que la descàrrega d’electricitat o una il·luminació com l’anomenem. Vegem, doncs, què causa realment el llamp, els seus efectes i com podem evitar que els nostres aparells elèctrics es facin malbé.
Què causa el llamp?
Quan la superfície terrestre s’escalfa, escalfa l’aire que hi ha a sobre. Quan aquest aire calent entra en contacte amb qualsevol cos d’aigua, escalfa l’aigua que es vaporitza i, a mesura que l’aire puja amb el vapor d’aigua, aquest es refreda i forma núvols. A mesura que els núvols s’eleven més amunt, la seva mida augmenta i quan les partícules líquides del núvol arriben a una altitud més alta es congelen fins a convertir-les en gel. Quan aquestes partícules de gel i partícules líquides xoquen entre elles, es carreguen amb polaritat positiva. Les partícules de gel més petites es carreguen positivament, mentre que les partícules més grans es carreguen negativament i s’arrosseguen cap a la terra a causa de l’atracció gravitacional de la terra. Així, es forma un camp elèctric entre aquestes dues càrregues. A mesura que augmenta aquesta intensitat de camp elèctric, arriba un moment en què l’electricitat estàtica comença a fluir a través de les línies del camp elèctric, donant lloc a una espurna entre elles. El llamp pot estar dins d’un núvol entre les partícules carregades positives a la part superior i les partícules carregades negatives a la part inferior. El llamp també pot estar entre el núvol carregat negativament i les coses carregades positivament a terra, com ara humans, arbres o qualsevol altre conductor. Així, a mesura que la càrrega elèctrica flueix entre el núvol i la persona a terra, es produeix un xoc. Aquesta és la raó per la qual, durant la tempesta, es recomana no sortir ni parar-se sota un arbre ni tocar cap material conductor com les barres de ferro de la finestra. També la temperatura del llamp pot estar a un rang de temperatura superior a 27.000 graus centígrads, que és aproximadament sis vegades més que la superfície del sol. A mesura que aquesta electricitat passa a través de l’aire, augmenta la temperatura de l’aire en un curt període de temps i al cap d’un temps l’aire es refreda. A mesura que l’aire s’escalfa, s’expandeix i, a mesura que es refreda, es contrau. Aquesta expansió i contracció de l’aire provoca la producció d’ones sonores.
Ara, ja que la llum viatja més ràpid que el so, podem veure primer el llamp i després sentir la tempesta.
Com afecta els llamps els sistemes de subministrament elèctric a les llars
Mesureu la tensió de corrent altern entre la terra i el terminal neutre del endoll de tres pins de casa vostra. Tothom es sorprendrà de comprovar que varia d'1 a 50 volts o més fins i tot. L’ideal seria que fos zero. La Terra oberta també mostrarà zero, cosa perillosa. Llavors, què hem de fer per estar en un lloc segur? Cortar terra i neutre és perillós i no es fa mai.
Per què els llamps fan malbé el vostre sistema elèctric?
El punt neutre a la subestació que alimenta casa té una resistència definida, per exemple 1 ohm respecte al terra. A causa de la tensió desequilibrada en 3 ph, el corrent flueix en aquesta resistència. Aquest corrent pot ser d’1 A a 50 A o més parell. Per tant, l’IR varia d’1 V a 50 volts. Així, a casa vostra, entre la terra i el neutre apareix el mateix voltatge, sobre el qual no teniu control. El pitjor passa si es produeix un llamp a la subestació que pot forçar quilos d'amperes a través d'aquesta resistència. Imagineu aquesta tensió. Això provoca danys catastròfics en un circuit electrònic que també utilitza el cablejat de terra de la casa. Les empreses han perdut milions de rupies en el passat fins que es va implementar una solució. Els electrodomèstics, com ara TV, ordinadors, etc., sovint es fan malbé per les puntes d’alta tensió que apareixen a les línies elèctriques. Quan es produeix un llamp, es produeixen pics i transitoris de molt alta tensió durant una fracció de segon a les línies de subministrament. Aquests pics d’alta tensió de curta durada s’imposen a la xarxa també quan s’encenen o apaguen càrregues d’alta capacitat. També passa quan es torna a alimentar després d’una fallada d’alimentació a causa d’un alt camp magnètic del transformador de distribució. El fort corrent d’entrada en corrent quan es reprèn l’energia després d’una fallada de corrent. Això es deu a la generació d'un alt camp magnètic en el transformador de distribució del sistema de distribució d'energia. Això pot provocar una avaria instantània dels dispositius, com ara el televisor, si es manté en estat encès durant una fallada de corrent. Per tant, és aconsellable sobretot apagar els electrodomèstics en cas de fallada elèctrica. Tot i que les puntes són massa curtes en poc temps, poden causar danys permanents als aparells.
Com s’eviten els danys causats pels llamps?
La millor solució és on es pot fer un curtcircuit de la terra a un neutre aïllat mitjançant un transformador d’aïllament de proporció 1: 1 primària a secundària. Compte, no es pot fer un curtcircuit del neutre subministrat per l’empresa de serveis públics a la vostra terra.
Dues maneres de protegir els vostres dispositius elèctrics contra danys a causa dels efectes d'un llamp
1. Ús de MOV (Varistor d'òxid de metall)
Es poden afegir pocs MOV a la placa de commutació existent per protegir els aparells contra pics d’alta tensió. Si es produeixen transitoris pesats a la xarxa elèctrica, el MOV del circuit farà un curtcircuit de les línies i el fusible / MCB de la casa explotarà.
Varistor
Protecció MOV:
El varistor d'òxid metàl·lic (MOV) conté una massa ceràmica de grans d'òxid de zinc, en una matriu d'altres òxids metàl·lics com petites quantitats de bismut, cobalt, manganès, etc. intercalades entre dues plaques metàl·liques que formen els elèctrodes. El límit entre cada gra i el seu veí forma una unió de díodes, que permet que el corrent flueixi només en una direcció. Quan s’aplica una tensió petita o moderada a través dels elèctrodes, només flueix un corrent minúscul causat per fuites inverses a través de les unions del díode.
Quan s’aplica una tensió gran, la unió del díode es descompon a causa d’una combinació d’emissió termionica i túnel d’electrons i grans fluxos de corrent. El varistor pot absorbir part d’una sobretensió. L’efecte depèn de l’equip i dels detalls del Varistor seleccionat.
El Varistor continua sent no conductor com a dispositiu en mode de derivació durant el funcionament normal quan la tensió es manté molt per sota de la seva 'tensió de tancament'. Si el pols transitori és massa alt, el dispositiu es pot fondre, cremar, vaporitzar o danyar-se o destruir-se.
Aquí s’utilitzen tres MOV, un entre la fase i el neutre, un altre entre la fase i la terra i el tercer entre el neutre i la terra. Es poden proporcionar fusibles de 10 Amperes o MCB tant a la línia de fase com a la neutra per a una protecció total. Aquesta configuració es pot disposar a la placa de commutació existent des de la qual l'aparell s'enfora.
2. Retardar el temps de commutació dels relés
La idea bàsica és retardar el temps de commutació dels relés que són interruptors electromagnètics per alimentar els dispositius electrònics.
Aquest circuit senzill resol el problema. Només proporciona energia al dispositiu després d'un retard de dos minuts quan està engegat o es torna a alimentar després d'una fallada de corrent. Durant aquest interval, la tensió de xarxa s'estabilitzarà.
Bàsicament, la commutació del relé està controlada pel SCR, la commutació de la qual està controlada al seu torn per la velocitat de càrrega i descàrrega del condensador.
El circuit funciona com el circuit de retard en estabilitzadors. Utilitza només uns quants components i es pot muntar fàcilment. Funciona sobre el principi de càrrega i descàrrega del condensador. S’utilitza un condensador C1 d’alt valor per obtenir el retard de temps requerit. En engegar-se, C1 es carrega lentament a través de R1. Quan es carrega completament, el SCR s'activa i el relé s'encén. L'alimentació del dispositiu es proporciona mitjançant el NO (normalment obert) i els contactes comuns del relé. Així, quan el relé s’activa, el dispositiu s’encén. El SCR té la propietat de bloqueig. És a dir, es dispara i el corrent flueix del seu ànode al càtode quan la porta obté un pols positiu. El SCR continua funcionant, fins i tot si se suprimeix el voltatge de la porta. El SCR només s’apaga si s’elimina el corrent d’ànode en apagar el circuit.
Es proporciona un indicador LED per indicar l’activació del relé. La resistència R3 limita el corrent LED i la resistència R2 descarrega el condensador.
Com configurar
La configuració del circuit és fàcil. Muntar-lo en un PCB comú i tancar-lo en una caixa. Fixeu una presa de corrent altern a la caixa. Connecteu la línia de fase al contacte comú del relé i el contacte NO a la presa de corrent altern. La línia neutral hauria d’anar directament a l’altre passador del sòcol. Per tant, la línia de fase continua quan el contacte NO del relé fa el contacte amb el contacte comú.
