Un curtcircuit elèctric és la causa més freqüent d’incendis accidentals en edificis domèstics, comercials i industrials. Es produeix quan es produeixen condicions anormals al circuit elèctric com sobrecorrent, fallades d’aïllament, contactes humans, sobretensions, etc. En aquest article, es discuteixen alguns dels mètodes de prevenció d’incendis i sobretensions de curtcircuits.
Prevenció de curtcircuits elèctrics
Connexions elèctriques adequades
El 100% del foc originat per un curtcircuit elèctric es deu al mal coneixement de l’electricista o a la seva negligència. La majoria dels electricistes aprenen convertint-se en un ajudant d’un experimentat i no tenen una idea bàsica sobre elèctrica.
fusible
En una aplicació domèstica per al subministrament de cables de 3 fases 4, els electricistes utilitzen la combinació de 4 MCB anomenada TPN en lloc de la combinació de 3 MCB. És la causa fonamental del foc originat per problemes elèctrics. Per tant, no permeteu que el neutre passi a través d’un interruptor.
Bé, a continuació s’explica el motiu pel qual el tipus de 3 MCB és el millor. Per a TPN (tres pols més neutre), 3 són MCB que poden trencar en superar el corrent nominal i el quart és només un commutador de neutre. No intueix cap corrent. Per qualsevol motiu, suposem que el neutre es desconnecta a l'extrem de la casa a la RPT, la fase menys carregada pot experimentar un disparament de tensió del 50% més o més. Això significa que la càrrega monofàsica seria d'uns 350 volts enfront de 220 volts. Molts aparells es cremaran en poc temps i articles com un llum de tub amb sufocació de ferro poden prendre foc. Imagineu-vos, no es troba a casa durant aquest instant i hi ha un armari a prop. Aquest és un dels principals motius de l’incendi. La situació també és la mateixa amb un 3 MCB si el neutre s’afluixa. Tingueu, doncs, molta precaució per assegurar-vos que el neutre no passi per cap interruptor de la instal·lació trifàsica ni permetre que el neutral es deixi anar.
Calculem matemàticament. Una làmpada fa 100 watts en una fase a neutre i una altra de 10 watts connectada des d’una altra fase a neutre. Suposem que tots dos obtindran 220 RMS d’un subministrament equilibrat en tres fases. Ara desconnectem el neutral. Per tant, les dues làmpades estan en sèrie de fase en fase, és a dir, enfrontades a una tensió de 220 X √3 = 381 volts. Ara calculeu la caiguda de tensió de cada llum mentre una resistència és 484 i l’altra és 4840. Ara I = 381 / (484 + 4840) o I = 381/5324 o I = 0,071. Ara la V enfrontada per la làmpada de 100 watts = IR = 34 volts i la V enfrontada per la làmpada de 10 watts = 340 volts. No he tingut en compte la resistència al fred de la làmpada, que és deu vegades menor que la resistència al calent (és a dir, mentre brilla). Si es té en compte, la llum de 10 watts fallarà en qüestió de segons.
Protecció contra curtcircuits a la font d'alimentació del sistema incrustat
Sovint es veu que, mentre s’alimenta un circuit acabat de muntar, la pròpia secció de subministrament d’energia produeix algun error possiblement a causa d’un curtcircuit. El circuit desenvolupat a continuació elimina aquest problema aïllant la secció incrustada a la d'altres seccions auxiliars. Per tant, si la falla es troba en aquesta secció, la secció incrustada no es veurà afectada. La secció incrustada que consta de microcontrolador obté una potència de 5 volts des d’A, mentre que la resta del circuit pren de B.
Alguns amperímetres, voltímetres i un interruptor de polsador s’utilitzen al circuit per trobar el resultat en un circuit de prova en simulació. No s’utilitzen aquests mesuradors en temps real. Q1 és el principal transistor de commutació d'alimentació a les seccions auxiliars de B. La càrrega es mostra com una càrrega 100R i s'utilitza un commutador de prova en forma de polsador per comprovar el funcionament del circuit. El transistor BD140 o SK100 i BC547 s’utilitzen per obtenir la sortida secundària d’uns 5V B de la font principal de 5V A.
Quan està disponible la sortida de 5 V CC del regulador IC 7805, el transistor BC547 es condueix a través de les resistències R1 i R3 i LED1. Com a resultat, el transistor SK100 condueix i la sortida de 5 V CC protegida contra el curtcircuit apareix a través dels terminals B. El LED verd (D2) brilla per indicar el mateix, mentre que el LED vermell (D1) roman apagat a causa de la presència del mateix voltatge als dos extrems. Quan els terminals B són curts, el BC547 es talla a causa de la connexió a terra de la seva base. Com a resultat, SK100 també està tallat. Així, durant el curtcircuit, el LED verd (D2) s’apaga i el LED vermell (D1) s’encén. Els condensadors C2 i C3 a la sortida principal de 5V A absorbeixen les fluctuacions de tensió produïdes a causa del curtcircuit en B, garantint A. sense pertorbacions. El disseny del circuit es basa en la relació que es mostra a continuació: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) on, RB = Resistències de base dels transistors de SK100 i BC547 HFE = 200 per a SK100 i 350 per a BC547 Voltatge de commutació Vs = 5V 1,3 = Factor de seguretat IL = Corrent de transistor de col·lector-emissor Muntar el circuit en general PCB propòsit i tancar-lo en un armari adequat. Connecteu els terminals A i B al tauler frontal de l'armari. Connecteu també el cable d'alimentació per alimentar 230V CA al transformador. Connecteu D1 i D2 per obtenir indicacions visuals.
Indicador de curtcircuit juntament amb una font d'alimentació regulada
Una font d'alimentació regulada és el requisit més important per al funcionament de molts aparells electrònics que necessiten una font d'alimentació de CC constant per al seu funcionament. Sistemes com un ordinador portàtil, un telèfon mòbil o un ordinador requereixen un subministrament continu regulat per alimentar els seus circuits. Una de les maneres de proporcionar un subministrament de corrent continu és utilitzar una bateria. No obstant això, la limitació bàsica és la durada limitada de la bateria. Una altra manera és utilitzar un convertidor AC-DC.
Normalment, un convertidor AC-CC consta d’una secció rectificadora, que consisteix en díodes i produeix un senyal de CC pulsant. Aquest senyal pulsant de CC es filtra amb un condensador per eliminar les ondulacions i, a continuació, aquest senyal filtrat es regula mitjançant qualsevol IC de regulador.
S'ha dissenyat un circuit d'alimentació de 12 volts amb indicació de curtcircuit. Aquí hi ha una font d’alimentació de banc de treball de 12 volts per provar els prototips. Dóna 12 volts de corrent continu regulats per alimentar la majoria de circuits i també per al conjunt de la placa de pa. També s’inclou un circuit addicional d’indicació de curtcircuit per detectar el curtcircuit al prototip si n’hi ha. Això ajuda a apagar immediatament la font d'alimentació per estalviar els components.
Conté els components següents:
- Un transformador de 500 mA per reduir la tensió de corrent altern.
- Un circuit regulador 7812 que proporciona una sortida regulada de 12V.
- Un brunzidor per indicar el curtcircuit.
- 3 díodes- 2 que formen part d'un rectificador d'ona completa i un per limitar el corrent a través de la resistència.
- Dos transistors per subministrar corrent al brunzidor.
S’utilitza un transformador de 14-0-14, 500 mil amperis per reduir el voltatge de 230 volts CA. Els díodes D1 i D2 són rectificadors i C1 és el condensador de suavització per fer lliure l’ondulació de CC. IC1 és el regulador de tensió positiu 7812 que proporciona una sortida regulada de 12 volts. Els condensadors C2 i C3 redueixen els transitoris de la font d'alimentació. Des de la sortida d’IC1, hi haurà disponibles 12 volts de CC regulats. L'indicador de curtcircuit es construeix mitjançant dos transistors NPN T1 i T2 amb un brunzidor, un díode i dos resistors R1 i R2.
En funcionament normal, el senyal de corrent altern es redueix mitjançant el transformador. Els díodes rectifiquen el senyal de corrent altern, és a dir, produeixen un senyal de corrent continu que és filtrat pel condensador C1 per eliminar els filtres i aquest senyal filtrat es regula mitjançant LM7812. A mesura que el corrent passa pel circuit, el transistor T2 obté suficient tensió a la seva base per encendre’s i el transistor T1 està connectat al potencial de terra i, per tant, està en estat apagat i el brunzidor està apagat. . Quan hi ha un curtcircuit a la sortida, el díode comença a conduir el corrent a través de caigudes de R2 i T2 s'apaga. Això permet que T1 es condueixi i el brunzidor emet un so, indicant així l’aparició de curtcircuits.
2. Protecció contra sobretensions
Les sobretensions a causa de sobrecàrregues o descàrregues causen fallades d’aïllament que al seu torn comporten greus conseqüències.
2 formes de protecció contra sobretensions
- Prenent mesures preventives durant la construcció d’edificis i instal·lacions elèctriques. Es fa assegurant-se que els aparells elèctrics amb tensions diferents es col·loquen per separat. Les fases individuals també es poden dividir segons la seva funcionalitat per evitar la interrupció de les fases.
- Mitjançant l'ús de components o circuits de protecció contra sobretensió: aquests circuits normalment apaguen el sobre tensions , és a dir, provocar un curtcircuit a través d’ells abans d’arribar als aparells elèctrics. Haurien de tenir una resposta ràpida i una alta capacitat de càrrega de corrent.
Protector de sobretensió
Les sobretensions són tensions extremadament altes que generalment superen els voltatges prescrits en els dispositius elèctrics i electrònics i poden causar una interrupció completa de l’aïllament del dispositiu (de la terra o d’altres components que porten tensió) i, per tant, danyar els dispositius. Aquests sobretensions es produeixen a causa de factors com el llamp, la descàrrega elèctrica, la commutació transitòria i defectuosa. Per controlar-ho, sovint es necessita un circuit de protecció contra sobretensió.
Dissenyant un circuit senzill de protecció contra tensió
Aquí hi ha un senzill protector de sobretensió circuit que trenca la potència de la càrrega si la tensió augmenta per sobre del nivell predeterminat. L'alimentació només es restablirà si la tensió baixa al nivell normal. Aquest tipus de circuit s’utilitza en estabilitzadors de tensió com a protecció contra sobrecàrrega.
El circuit utilitza els components següents:
- Una font d'alimentació regulada que consisteix en transformador reduït de 0-9 V, díode D1 i un condensador de suavització.
- Un díode Zener per controlar el controlador del relé.
Funcionament del sistema
Qualsevol augment de tensió a la primària del transformador (a mesura que augmenti la tensió de xarxa) es reflectirà com un augment de la tensió corresponent a la seva secundària també. Aquest principi s’utilitza al circuit per activar el relé. Quan la tensió d'entrada al primari del transformador (al voltant de 230 volts), Zener estarà fora de conducció (tal com estableix VR1) i el relé estarà en estat sense energia. La càrrega obtindrà energia a través dels contactes comuns i NC del relé. En aquest estat, el LED estarà apagat.
Quan augmenta la tensió, el díode Zener condueix i el relé s’activarà. Això trenca l'alimentació de la càrrega. El LED mostra l'estat d'activació del relé. El condensador C1 actua com a memòria intermèdia a la base de T1 per al bon funcionament de T1 per evitar el clic del relé durant la seva activació / desactivació.
La càrrega es connecta a través dels contactes comuns i NC (normalment connectats) del relé tal com es mostra al diagrama. El neutral hauria d’anar directament a la càrrega.
Abans de connectar la càrrega, ajusteu lentament VR1 fins que el LED només s'apagui assumint que la tensió de les línies està entre 220-230 volts. Si cal, comproveu la tensió de la línia mitjançant un mesurador de voltatge de corrent altern. El circuit està llest per al seu ús. Ara connecteu la càrrega. Quan el voltatge augmenta, Zener conduirà i accionarà el relé. Quan la tensió de les línies torna a la normalitat, de nou la càrrega obtindrà energia.
A continuació, es discuteix un altre circuit de protecció contra sobretensions, que també protegeix les càrregues elèctriques contra tensions de sobretensió.
De vegades passa que una sortida d’alimentació bancària ja no es controla a causa d’un defecte i, invariablement, dispara disparament perillós. Per tant, qualsevol càrrega connectada a això es danyarà en un tres i no res. Aquest circuit proporciona una protecció completa a aquesta situació. El MOSFET està en sèrie amb la càrrega. La seva porta obté unitat sempre provocant que el drenatge i la font es mantinguin en conducció sempre que la tensió configurada IC1 al pin 1 sigui inferior a la tensió de referència interna. En cas de tensió més alta, la tensió del pin no1 de IC1 és superior a la tensió de referència i això apaga el MOSFET privant de la seva unitat de porta perquè el drenatge i la font estiguin oberts, per desconnectar l'alimentació del circuit de càrrega.
Signes d'advertència de fallada de la font d'alimentació en un circuit
Tot i que hi ha disponible subministrament de xarxa, per provar el circuit s’utilitza un interruptor per proporcionar energia al transformador. El Q1 no es comporta ja que la seva base i l’emissor tenen el mateix potencial a través de D1 i D2 des del CC desenvolupat pel rectificador de pont. Aquesta vegada, el condensador C1 i C2 es carrega a la tensió de CC derivada. Mentre el subministrament falla, el C1 subministra corrent d’emissor a la base de Q1 a R1.Això provoca que el condensador C1 es descarregui a través del col·lector d’emissors Q1 que es condueix a través del brunzidor. Es genera un so breu cada vegada que falla el subministrament principal fins que el C1 es descarrega completament.
