Elektrický skrat je najbežnejšou príčinou náhodných požiarov v domácich, obchodných a priemyselných budovách. Vyskytuje sa vtedy, keď v elektrickom obvode prebiehajú abnormálne podmienky, ako napríklad nadprúd, poruchy izolácie, ľudské kontakty, prepätia atď. V tomto článku sú diskutované niektoré metódy prevencie skratu a prepätia.
Prevencia elektrických skratov
Správne elektrické pripojenie
100% požiaru spôsobeného elektrickým skratom je dôsledkom zlých znalostí elektrikára alebo jeho neopatrnosti. Väčšina elektrikárov sa učí tým, že sa stáva pomocníkom skúseného človeka, a chýba im základná elektrická predstava.
poistka
V domácej aplikácii pre 3-fázové 4-drôtové napájanie používajú elektrikári namiesto 3 MCB kombináciu 4 MCB nazývanú TPN. Je to hlavná príčina požiaru pochádzajúceho z elektrických problémov. Nikdy teda nenechajte neutrál prejsť spínačom.
Dôvod, prečo sú najlepšie 3 typy MCB, je vysvetlený nižšie. Pre TPN (tri póly plus neutrál) 3 sú MCB, ktoré môžu vypnúť pri prekročení menovitého prúdu a štvrtý z nich je iba spínačom pre neutrál. Necíti žiadny prúd. Z nejakého dôvodu, ak sa odpojí neutrál na konci domu v TPN, môže byť vo fáze, ktorá je menej zaťažená, dôjde k nárastu napätia až o 50% a viac. To znamená, že jednofázové zaťaženie by bolo asi 350 voltov oproti 220 voltom. Mnoho pomôcok sa za chvíľu zhorí a predmety ako žiarovkové svetlo so železnou tlmivkou sa môžu vznietiť. Predstavte si, že človek počas toho okamihu nie je doma a neďaleko je šatník! To je jeden z hlavných dôvodov úniku požiaru. Rovnaká situácia je aj pri 3 ističoch, ak sa uvoľní neutrál. Buďte preto veľmi opatrní, aby neutrál neprešiel spínačom v a trojfázová inštalácia ani nedovoliť, aby sa neutrál uvoľnil.
Poďme matematicky vypočítať. Jedna žiarovka má 100 wattov v jednej fáze na neutrál a ďalších 10 wattov je pripojených z inej fázy na neutrál. Predpokladajme, že obaja dostanú 220 RMS z 3fázového vyváženého zdroja. Teraz odpojme neutrál. Takže obe žiarovky sú zapojené do série naprieč fázou, to znamená, že čelia napätiu 220 X √3 = 381 voltov. Teraz vypočítajte pokles napätia na každej žiarovke, zatiaľ čo jeden odpor je 484 a druhý je 4840. Teraz I = 381 / (484 + 4840) alebo I = 381/5324 alebo I = 0,071. Teraz V čelí 100 W žiarovke = IR = 34 Voltov a V čelí 10 W žiarovke = 340 Voltov. Nebral som do úvahy odpor žiarovky za studena, ktorý je 10-krát menší ako odpor za tepla (to znamená, že svieti). Ak sa to vezme do úvahy, 10-wattová lampa zlyhá za niekoľko sekúnd.
Ochrana proti skratu v napájacom zdroji zabudovaného systému
Často sa ukazuje, že pri napájaní novo zostaveného obvodu sa v samotnej časti napájacieho zdroja vyskytne chyba, pravdepodobne z dôvodu skratu. Obvod vyvinutý nižšie eliminuje tento problém izoláciou vloženej časti od ostatných pomocných častí. Pokiaľ teda chyba spočíva v tejto sekcii, zabudovaná sekcia zostáva nedotknutá. Vstavaná časť pozostávajúca z mikrokontroléra odoberá 5 voltový prúd z A, zatiaľ čo zvyšok obvodu odoberá z B.
Niektoré ampérmetre, voltmetre a tlačidlový spínač sa používajú v obvode na nájdenie výsledku v testovacom obvode v simulácii. Takéto merače sa v reálnom čase nevyžadujú. Q1 je hlavný napájací spínací tranzistor na pomocné úseky z B. Zaťaženie sa zobrazuje ako záťaž 100R a na kontrolu fungovania obvodu sa používa testovací spínač vo forme tlačidla. Tranzistor BD140 alebo SK100 a BC547 sa používajú na odvodenie sekundárneho výstupu okolo 5V B z hlavného napájania 5V A.
Keď je k dispozícii výstup 5V DC z regulátora IC 7805, tranzistor BC547 vedie cez rezistory R1 a R3 a LED1. Vo výsledku vedie tranzistor SK100 a na svorkách B sa objaví výstup 5V DC chránený proti skratu. Zelená LED (D2) svieti, čo indikuje to isté, zatiaľ čo červená LED (D1) zostáva zhasnutá kvôli prítomnosti rovnakého napätia na obidvoch koncoch. Keď sú svorky B krátke, BC547 sa odpojí z dôvodu uzemnenia svojej základne. Vďaka tomu je SK100 tiež prerušený. Počas skratu teda zelená LED (D2) zhasne a červená LED (D1) svieti. Kondenzátory C2 a C3 na hlavnom výstupe 5 V A absorbujú kolísanie napätia, ku ktorému dochádza v dôsledku skratu v B, čím zaručujú bezporuchové A. Konštrukcia obvodu vychádza z nižšie uvedeného vzťahu: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) kde, RB = Základné odpory tranzistorov SK100 a BC547 HFE = 200 pre SK100 a 350 pre BC547 Spínacie napätie Vs = 5V 1,3 = Bezpečnostný faktor IL = Prúd kolektor-emitor tranzistorov Zostavte obvod na všeobecnom - účel PCB a uzavrieť do vhodnej skrinky. Pripojte svorky A a B na prednom paneli skrinky. Pripojte tiež sieťový napájací kábel, ktorý napája transformátor 230 V str. Pre vizuálnu indikáciu pripojte D1 a D2.
Indikátor skratu spolu s regulovaným napájaním
Regulovaný zdroj napájania je najdôležitejšou požiadavkou na prevádzku mnohých elektronických spotrebičov, ktoré pre svoju prevádzku potrebujú stály zdroj jednosmerného prúdu. Systémy ako prenosný počítač alebo mobilný telefón alebo počítač vyžadujú na napájanie svojich obvodov regulované jednosmerné napájanie. Jedným zo spôsobov zabezpečenia jednosmerného napájania je použitie batérie. Základným obmedzením je však obmedzená životnosť batérie. Ďalším spôsobom je použitie prevodníka AC-DC.
Normálne prevodník AC-DC pozostáva z usmerňovacej časti, ktorá sa skladá z diód a vytvára pulzujúci jednosmerný signál. Tento pulzujúci jednosmerný signál je filtrovaný pomocou kondenzátora na odstránenie zvlnenia a potom je tento filtrovaný signál regulovaný pomocou ktoréhokoľvek IC regulátora.
Bol navrhnutý 12-voltový napájací obvod s indikáciou skratu. Tu je 12-voltový napájací zdroj pre testovanie prototypov. Poskytuje dobre regulovaných 12 voltov jednosmerného prúdu na napájanie väčšiny obvodov a tiež na montážnu dosku. Súčasťou je aj prídavný obvod indikácie skratu na detekciu prípadného skratu v prototype. To pomáha okamžite vypnúť zdroj napájania, aby sa šetrilo s komponentmi.
Obsahuje nasledujúce komponenty:
- Transformátor 500 mA na zníženie striedavého napätia.
- Regulátor IC 7812 poskytujúci regulovaný výstup 12V.
- Bzučiak signalizujúci skrat.
- 3 diódy - 2 tvoriace súčasť usmerňovača s plnou vlnou a jedna na obmedzenie prúdu cez rezistor.
- Dva tranzistory na napájanie bzučiaka.
Na zníženie napätia 230 V striedavého prúdu sa používa transformátor 14-0-14 500 milimetrov. Diódy D1 a D2 sú usmerňovače a C1 je vyhladzovací kondenzátor, ktorý umožňuje zvlnenie jednosmerného prúdu. IC1 je regulátor pozitívneho napätia 7812, ktorý poskytuje regulovaný výstup 12 voltov. Kondenzátory C2 a C3 redukujú prechodové javy v napájacom zdroji. Z výstupu IC1 bude k dispozícii 12 voltov regulovaných ss. Indikátor skratu je zostrojený pomocou dvoch NPN tranzistorov T1 a T2 s bzučiakom, diódy a dvoch rezistorov R1 a R2.
V normálnej prevádzke je striedavý signál zmenšený pomocou transformátora. Diódy usmerňujú striedavý signál, to znamená, že vytvárajú pulzujúci jednosmerný signál, ktorý je filtrovaný kondenzátorom C1, aby sa odstránili filtre, a tento filtrovaný signál je regulovaný pomocou LM7812. Keď prúd prechádza obvodom, tranzistor T2 dostane na svojej základni dostatočné napätie na to, aby sa mohol zapnúť, a tranzistor T1 je pripojený k potenciálu zeme, a preto je vypnutý a bzučiak je vypnutý. . Keď dôjde ku skratu na výstupe, dióda začne viesť prúd cez R2 a T2 sa vypne. To umožňuje T1 viesť a pípať bzučiak, čo indikuje výskyt skratu.
2. Prepäťová ochrana
Prepätie v dôsledku prepätia alebo blesku spôsobuje poruchu izolácie, čo vedie k vážnym následkom.
2 spôsoby prepäťovej ochrany
- Prijatím preventívnych opatrení pri stavbe budov a elektrických inštalácií. Vykonáva sa to tak, že elektrické spotrebiče s rôznymi menovitými hodnotami napätia sú umiestnené oddelene. Jednotlivé fázy je tiež možné rozdeliť podľa ich funkčnosti, aby nedošlo k prerušeniu fáz.
- Použitím súčastí alebo obvodov prepäťovej ochrany: Tieto obvody normálne uhasia nad napätím , tj. spôsobiť skrat cez ne skôr, ako sa dostane k elektrickým spotrebičom. Mali by mať rýchlu odozvu a veľkú prúdovú zaťažiteľnosť.
Prepäťová ochrana
Prepätie je extrémne vysoké napätie, ktoré je obvykle nad predpísaným napätím elektrických a elektronických prístrojov a môže spôsobiť úplné narušenie izolácie prístroja (od zeme alebo iných komponentov prenášajúcich napätie), a tým k poškodeniu prístrojov. Tieto prepätia sa vyskytujú v dôsledku faktorov, ako sú blesk, elektrický výboj, prechodné a chybné spínanie. Na jeho riadenie je často potrebný ochranný obvod proti prepätiu.
Navrhovanie jednoduchých obvodov na ochranu proti prepätiu
Tu je jednoduché prepäťová ochrana obvod, ktorý preruší napájanie záťaže, ak napätie stúpne nad nastavenú úroveň. Napájanie sa obnoví, iba ak napätie klesne na normálnu úroveň. Tento druh obvodu sa používa v stabilizátoroch napätia ako ochrana proti preťaženiu.
Obvod používa nasledujúce komponenty:
- Regulovaný napájací zdroj pozostávajúci z transformátora s krokom 0 - 9 V, diódy D1 a vyhladzovacieho kondenzátora.
- Zenerova dióda na ovládanie budiča relé.
Fungovanie systému
Akékoľvek zvýšenie napätia v primárnej časti transformátora (pri zvýšení sieťového napätia) sa prejaví ako zodpovedajúce zvýšenie napätia aj v jeho sekundárnej časti. Tento princíp sa používa v obvode na spustenie relé. Keď bude vstupné napätie na primárnej strane transformátora (okolo 230 voltov), Zener bude mimo vedenia (stanovené VR1) a relé bude v beznapäťovom stave. Zaťaženie bude napájané cez bežné a NC kontakty relé. V tomto stave bude LED nesvietiť.
Keď sa napätie zvýši, vedie Zenerova dióda a relé sa aktivuje. Týmto sa preruší napájanie záťaže. LED zobrazuje stav aktivácie relé. Kondenzátor C1 slúži ako vyrovnávacia pamäť na základni T1 pre plynulú prácu T1, aby sa zabránilo klikaniu relé počas jeho aktivácie / deaktivácie.
Zaťaženie je pripojené cez spoločné a NC (normálne pripojené) kontakty relé, ako je to znázornené na diagrame. Neutrál by mal smerovať priamo k záťaži.
Pred pripojením záťaže pomaly nastavujte VR1, až kým LED nesvieti, za predpokladu, že sieťové napätie je medzi 220-230 voltami. Ak je to potrebné, skontrolujte sieťové napätie pomocou merača striedavého napätia. Okruh je pripravený na použitie. Teraz pripojte záťaž. Keď sa napätie zvýši, Zener bude relé viesť a aktivovať. Keď sa sieťové napätie vráti do normálu, záťaž opäť získa napájanie.
Ďalej je diskutovaný ďalší obvod na ochranu proti prepätiu, ktorý tiež chráni elektrické záťaže pred prepätím.
Niekedy sa stane, že výstup napájania z lavičky prestane byť kvôli poruche kontrolovaný a vždy nebezpečne vystrelí. Každé zaťaženie s tým spojené sa tak okamžite poškodí. Tento obvod poskytuje tejto situácii úplnú ochranu. MOSFET je v sérii so záťažou. Jeho hradlo dostane pohon, ktorý vždy spôsobí, že odtok a zdroj zostanú vo vedení, pokiaľ je nastavené napätie IC1 na kolíku 1 pod interným referenčným napätím. V prípade vyššieho napätia je napätie na kolíku č. 1 IC1 nad referenčným napätím a tým sa vypne MOSFET zbavený pohonu hradla, čo spôsobí otvorenie odtoku a zdroja a odpojenie napájania záťažového obvodu.
Varovné príznaky poruchy napájania v obvode
Aj keď je k dispozícii sieťové napájanie, na testovanie obvodu sa používa vypínač na napájanie transformátora. Q1 nereaguje, pretože jeho základňa a vysielač sú na rovnakom potenciáli cez D1 a D2 z jednosmerného prúdu vyvinutého mostíkovým usmerňovačom. V tom čase sa kondenzátor C1 a C2 nabije na odvodené napätie Dc. Zatiaľ čo napájanie zlyhá, C1 dodáva prúd emitora na základňu Q1 až R1. To má za následok vybitie kondenzátora C1 cez kolektor emitoru Q1 vedený cez bzučiak. Krátky zvuk sa tak vygeneruje zakaždým, keď dôjde k zlyhaniu hlavného napájania, kým sa C1 úplne nevybije.
