Az elektromos rövidzárlat a leggyakoribb oka a háztartási, kereskedelmi és ipari épületekben bekövetkező baleseteknek. Akkor fordul elő, amikor a rendellenes körülmények bekövetkeznek az elektromos áramkörben, mint például a túláram, a szigetelés meghibásodása, az emberi érintkezés, a túlfeszültség stb. Ebben a cikkben a rövidzárlat tűz- és túlfeszültség-megelőzési módszereit tárgyaljuk.
Elektromos rövidzárlat-megelőzés
Megfelelő elektromos csatlakozások
Az elektromos rövidzárlatból eredő tűz 100% -a a villanyszerelő gyenge ismeretének vagy gondatlanságának köszönhető. A villanyszerelők többsége úgy tanul, hogy segítővé válik egy tapasztalt ember számára, és nincs nagyon megalapozva az alapvető elektromos ötlet.
biztosíték
Háromfázisú 4 vezetékes tápellátás házi alkalmazásában a villanyszerelők a 3 MCB kombináció helyett a TPN-nek nevezett 4 MCB kombinációt használják. Ez az elektromos problémákból eredő tűz kiváltó oka. Tehát soha ne engedje, hogy a semleges átmenjen egy kapcsolón.
Nos, a 3 MCB típus miért a legjobb okát az alábbiakban fejtjük ki. A TPN (három pólus plusz semleges) esetében 3 olyan MCB, amelyek meghaladják a névleges áramot, a negyedik pedig csak egy kapcsoló a semlegeshez. Nem érzékel semmilyen áramot. Bármilyen okból feltételezzük, hogy a semleges a TPN ház végén leválik, a kevésbé terhelt fázis 50% vagy annál nagyobb feszültséglökést tapasztalhat. Ez azt jelenti, hogy az egyfázisú terhelés kb. 350 V lenne, szemben a 220 V-val. Számos eszköz pillanatok alatt leég, és olyan tárgyak gyulladhatnak ki, mint a vasfojtással ellátott csőfény. Képzelje el, hogy az ember nincs otthon abban a pillanatban, és van egy szekrény a közelben! Ez a tűzkitörés egyik fő oka. Ugyanez a helyzet egy 3 MCB-vel, ha a semleges meglazul. Ezért nagyon ügyeljen arra, hogy a semleges sem menjen át a kapcsolón a-ban háromfázisú telepítés sem a semlegeset nem szabad lazulni.
Számoljunk matematikailag. Az egyik lámpa 100 wattos egy fázisban semlegesre, másik 10 watt pedig egy másik fázisról semlegesre. Tegyük fel, hogy mindkettő 220 RMS-t kap egy háromfázisú kiegyensúlyozott ellátásból. Most válasszuk le a semlegeset. Tehát mindkét lámpa sorozatosan halad fázisról fázisra, vagyis 220 X √3 = 381 volt feszültséggel néz szembe. Most számítsa ki az egyes lámpák feszültségesését, miközben az egyik ellenállás 484, a másik 4840. Most I = 381 / (484 + 4840) vagy I = 381/5324 vagy I = 0,071. Most a V szemben a 100 wattos lámpával = IR = 34 volt, a V pedig a 10 wattos lámpával szemben = 340 volt. Nem vettem figyelembe a lámpa hideg ellenállását, amely tízszer kisebb, mint a forró ellenállás (vagyis izzás közben). Ha ezt figyelembe vesszük, a 10 wattos lámpa másodpercek alatt meghibásodik.
Rövidzárlat-védelem a beágyazott rendszer tápegységében
Gyakran látható, hogy az újonnan összeállított áramkör táplálása közben az áramellátó szakasz maga is hibát okozhat, valószínűleg valamilyen rövidzárlat miatt. Az alábbiakban kifejlesztett áramkör kiküszöböli ezt a problémát azáltal, hogy a beágyazott részt elkülöníti a többi segédszakaszétól. Tehát, ha a hiba abban a szakaszban rejlik, a beágyazott szakasz nem változik. A mikrovezérlőből álló beágyazott szakasz 5 voltos energiát vesz A-ból, míg az áramkör többi része B-ből merít.
Néhány ampermérőt, voltmérőt és egy nyomógombos kapcsolót használnak az áramkörben, hogy szimulációban megtalálják az eredményt egy teszt áramkörben. Valós idejű használat esetén ilyen mérőkre nincs szükség. A Q1 a fő tápellátás-kapcsoló tranzisztor B-től származó kiegészítő szakaszokhoz. A terhelés 100R terhelésként jelenik meg, és egy nyomógombos tesztkapcsolót használnak az áramkör működésének ellenőrzésére. A BD140 vagy az SK100 és a BC547 tranzisztort használják arra, hogy az A fő 5 V-os tápfeszültségről körülbelül 5 V B szekunder kimenetet nyerjenek.
Ha rendelkezésre áll az IC 7805 szabályozó 5 V DC kimenete, a BC547 tranzisztor az R1 és R3, valamint a LED1 ellenállásokon keresztül vezet. Ennek eredményeként az SK100 tranzisztor vezet és rövidzárlattal védett 5 V DC kimenet jelenik meg a B terminálokon. A zöld LED (D2) világít, hogy ugyanezt jelezze, míg a piros LED (D1) kialszik, mivel mindkét végén ugyanaz a feszültség van. Amikor a B kapcsok rövidek, a BC547 az alapja földelése miatt megszakad. Ennek eredményeként az SK100 is levágásra kerül. Így rövidzárlat alatt a zöld LED (D2) kialszik és a piros LED (D1) világít. A C2 és C3 kondenzátorok az 5 A fő kimeneten elnyelik a B rövidzárlat következtében fellépő feszültségingadozásokat, biztosítva az A zavarokat. Az áramkör kialakítása az alábbiakban megadott összefüggésen alapul: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) ahol, RB = az SK100 és BC547 tranzisztorok alapellenállása HFE = 200 az SK100 esetében és a 350 az BC547 kapcsolási feszültsége. Vs = 5V rendeltetésű NYÁK-ot, és zárja le egy megfelelő szekrénybe. Csatlakoztassa az A és B kivezetéseket a szekrény előlapján. Csatlakoztassa a hálózati tápkábelt is a 230 V AC táplálásához a transzformátorhoz. Csatlakoztassa a D1-et és a D2-t a vizuális jelzéshez.
Rövidzárlat jelző a szabályozott tápegységgel együtt
A szabályozott tápegység a legfontosabb követelmény számos olyan elektronikus készülék működéséhez, amelyek működéséhez állandó egyenáramú tápegységre van szükség. Az olyan rendszerek, mint egy laptop, mobiltelefon vagy számítógép, szabályozott egyenáramú tápellátást igényelnek áramköreinek táplálásához. Az egyenáramú tápellátás egyik módja az akkumulátor használata. Az alapvető korlát azonban az akkumulátor korlátozott élettartama. Egy másik módszer az AC-DC átalakító használata.
Normál esetben az AC-DC átalakító egy egyenirányító szakaszból áll, amely diódákból áll és pulzáló egyenáramot generál. Ezt a pulzáló egyenáramú jelet kondenzátor segítségével szűrjük le a hullámosságok eltávolítására, majd ezt a szűrt jelet bármely szabályozó IC segítségével szabályozzuk.
12 V-os áramellátási áramkört terveztek rövidzárlat-jelzéssel. Itt van egy 12 voltos munkaasztal tápegysége a prototípusok teszteléséhez. Jól szabályozott 12 voltos egyenáramot ad az áramkörök többségének áramellátásához, valamint a kenyérlemez-szerelvényhez is. Rövidzárlat-jelző kiegészítő áramkört is tartalmaz a prototípus rövidzárlatának észleléséhez, ha van ilyen. Ez segít az áramellátás azonnali kikapcsolásában az alkatrészek megtakarítása érdekében.
A következő összetevőket tartalmazza:
- 500 mA-es transzformátor a váltakozó feszültség csökkentésére.
- Egy 7812-es szabályozó IC, amely 12 V-os szabályozott kimenetet biztosít.
- Hangjelzés a rövidzárlat jelzésére.
- 3 dióda - 2, amelyek egy teljes hullámú egyenirányító részét képezik, és az egyik az ellenálláson keresztüli áram korlátozására.
- Két tranzisztor táplálja az áramot a hangjelzőhöz.
Egy 14-0-14, 500 milliamperos transzformátort használnak a 230 voltos váltakozó áram csökkentésére. A D1 és D2 dióda egyenirányító, C1 pedig a simító kondenzátor, amely a DC hullámzását szabaddá teszi. Az IC1 a 7812 pozitív feszültségszabályozó, amely 12 voltos szabályozott kimenetet eredményez. A C2 és C3 kondenzátorok csökkentik az áramellátás tranziensét. Az IC1 kimenetéből 12 voltos szabályozott egyenáram lesz elérhető. A rövidzárlat-jelző két T1 és T2 NPN tranzisztor segítségével épül fel, hangjelzővel, diódával és két R1 és R2 ellenállással.
Normál üzemben a váltóáramú jelet a transzformátor segítségével csökkentik. A diódák kijavítják az AC jelet, vagyis pulzáló egyenáram jelet hoznak létre, amelyet a C1 kondenzátor szűr a szűrők eltávolításához, és ezt a szűrt jelet az LM7812 segítségével szabályozzák. Amint az áram áthalad az áramkörön, a T2 tranzisztor elegendő feszültséget kap az alapján a bekapcsoláshoz, és a T1 tranzisztor a földpotenciálhoz van csatlakoztatva, ezért ki van kapcsolva, és a hangjelző ki van kapcsolva. . Amikor rövidzárlat van a kimeneten, a dióda elkezdi vezetni az áramot az R2 cseppeken keresztül, és a T2 kikapcsol. Ez lehetővé teszi a T1 számára a vezetést és a hangjelzést, ezzel jelezve a rövidzárlat előfordulását.
2. Túlfeszültség-védelem
A túlfeszültségek a túlfeszültségek vagy a villámlás következtében a szigetelés meghibásodását okozzák, ami súlyos következményekkel jár.
A túlfeszültség elleni védelem 2 módja
- Megelőző intézkedések meghozatalával az épületek és az elektromos berendezések építése során. Annak érdekében, hogy a különböző feszültségű elektromos készülékeket külön helyezzék el. Az egyes fázisok funkcionalitásuk szerint is feloszthatók, hogy elkerüljék a fázisok megszakítását.
- Túlfeszültség-védelmi alkatrészek vagy áramkörök használatával: Ezek az áramkörök általában kioltják a túlfeszültségek , azaz rövidzárlatot okoznak rajtuk, mielőtt az eljutna az elektromos készülékekhez. Gyors reagálással és nagy áramerősséggel kell rendelkezniük.
Túlfeszültség védő
A túlfeszültségek rendkívül magas feszültségek, amelyek általában meghaladják az elektromos és elektronikus eszközök előírt feszültségértékeit, és a készülék szigetelésének teljes megszakadását (föld vagy más feszültséget szállító alkatrészek által) okozhatják, és ezáltal károsíthatják az eszközöket. Ezek a túlfeszültségek olyan tényezők miatt következnek be, mint a villámlás, az elektromos kisülés, az átmeneti és hibás kapcsolás. Ennek ellenőrzéséhez gyakran túlfeszültség-védelmi áramkörre van szükség.
Egyszerű túlfeszültség-védelmi áramkör tervezése
Itt van egy egyszerű túlfeszültség védő áramkör, amely megszakítja a terhelés teljesítményét, ha a feszültség az előre beállított szint fölé emelkedik. Az áramellátás csak akkor áll helyre, ha a feszültség a normális szintre csökken. Ezt a fajta áramkört feszültségstabilizátorokban használják, mint túlterhelés elleni védelmet.
Az áramkör a következő komponenseket használja:
- Szabályozott tápegység, amely 0–9 V-os transzformátorból, D1 diódából és egy simító kondenzátorból áll.
- Zener dióda a relé meghajtó vezérléséhez.
A rendszer működése
A transzformátor primerjének bármilyen feszültségnövekedése (ahogy a hálózati feszültség növekszik) a feszültség növekedése a szekunderben is tükröződik. Ezt az elvet használják az áramkörben a relé beindítására. Amikor a transzformátor primer bemeneti feszültsége (kb. 230 volt), a Zener vezetésen kívül esik (a VR1 által beállított módon), és a relé feszültségmentes állapotban van. A terhelés a relé közös és NC érintkezőin keresztül kap áramot. Ebben az állapotban a LED nem világít.
Amikor a feszültség növekszik, a Zener dióda vezet, és a relé aktiválódik. Ez megszakítja a terhelés áramellátását. A LED a relé aktiválási állapotát mutatja. A C1 kondenzátor pufferként működik a T1 tövében a T1 zökkenőmentes működéséhez, hogy megakadályozza a relé kattintását annak aktiválása / deaktiválása során.
A terhelés a relé Common és NC (Normally Connected) érintkezõin keresztül csatlakozik, az ábra szerint. A semlegesnek közvetlenül a terhelésre kell mennie.
A terhelés csatlakoztatása előtt lassan állítsa be a VR1 értéket, amíg a LED kialszik, feltéve, hogy a vezeték feszültsége 220-230 volt között van. Ha szükséges, ellenőrizze a hálózati feszültséget egy AC feszültségmérővel. Az áramkör használatra kész. Most csatlakoztassa a terhelést. Amikor a feszültség növekszik, a Zener vezeti és működteti a relét. Amikor a vezeték feszültsége normalizálódik, a terhelés ismét energiát kap.
Az alábbiakban a túlfeszültség-védelem egy másik áramkörét tárgyaljuk, amely szintén védi az elektromos terheléseket a túlfeszültségektől.
Néha előfordul, hogy egy pad tápegységének kimenete egy hiba miatt már nem vezérelhető, és mindig veszélyes módon fellő. Így az ehhez kapcsolódó terhelések pillanatok alatt megsérülhetnek. Ez az áramkör teljes védelmet nyújt a helyzetnek. A MOSFET sorban van a terheléssel. Kapuja meghajtást kap, ami mindig a lefolyó és a forrás vezetõképességét tartja fenn mindaddig, amíg az IC1 beállított feszültsége az 1. érintkezõnél a belső referenciafeszültség alatt van. Nagyobb feszültség esetén az IC1 1. sz. Érintkezőjénél a feszültség meghaladja a referenciafeszültséget, és ez kikapcsolja a MOSFET-et, ha a kapuhajtásától megfosztja, hogy a lefolyó és a forrás nyitva legyen, és áramtalanítsa a terhelő áramkört.
Az áramellátás meghibásodásának figyelmeztető jelei egy áramkörben
Míg rendelkezésre áll a hálózati táp, az áramkör teszteléséhez kapcsolót használnak a transzformátor áramellátására. A Q1 nem vezet, mivel a bázisa és az emittere azonos potenciállal rendelkezik a hídirányító által kifejlesztett egyenáramból származó D1 és D2 révén. Ekkor a C1 és C2 kondenzátor feltöltődik az így származtatott egyenfeszültségre. Míg az áramellátás meghibásodik, a C1 emitter áramot juttat a Q1 alapjához R1-től. Ez azt eredményezi, hogy a C1 kondenzátor kisül a Q1 emitter kollektoron keresztül, amely a hangjelzőn keresztül vezet. Így egy rövid hang hallható minden alkalommal, amikor a tápegység meghibásodik, amíg a C1 teljesen lemerül.
