Električni kratek stik je najpogostejši vzrok za nenamerne požare v gospodinjskih, poslovnih in industrijskih zgradbah. To se zgodi, ko se v električnem tokokrogu pojavijo neobičajne razmere, kot so prekomerni tok, okvare izolacije, stiki ljudi, prenapetosti itd. V tem članku so obravnavane nekatere metode preprečevanja požara in prenapetosti kratkega stika.
Preprečevanje električnega kratkega stika
Pravilne električne povezave
100% požara, ki ga povzroča električni kratek stik, je posledica slabega poznavanja električarja ali njegove neprevidnosti. Večina električarjev se uči tako, da postane pomoč izkušenemu in mu ni težko dobiti osnovne električne ideje.
varovalka
V domači aplikaciji za 3-fazno 4-žilno napajanje električarji namesto kombinacije 3 MCB uporabljajo kombinacijo 4 MCB, imenovano TPN. Je glavni vzrok za požar, ki izvira iz električnih težav. Zato nikoli ne dovolite, da nevtralni preide skozi stikalo.
No, razlog, zakaj je vrsta 3 MCB najboljša, je razložen spodaj. Za TPN (trije poli in nevtralni) so 3 MCB-ji, ki se lahko spotaknejo pri preseganju nazivnega toka, četrti pa je le stikalo za nevtralno. Ne zazna nobenega toka. Predpostavimo, da se nevtralna napetost na koncu hiše v TPN odklopi, v manj obremenjeni fazi pa lahko pride do napetosti do 50% ali več. To pomeni, da bi bila enofazna obremenitev približno 220 voltov v primerjavi z 220 volti. Številni pripomočki bodo v kratkem zgoreli in predmeti, kot je cevna lučka z železno dušilko, se lahko vnamejo. Predstavljajte si, da tistega trenutka ni doma in je v bližini garderoba! To je eden glavnih razlogov za požar. Tudi pri 3 MCB je enako, če se nevtral popušča. Zato bodite zelo previdni, da nevtralni element ne gre skozi stikalo v a trifazna namestitev prav tako ne dovolite, da se nevtral razrahlja.
Računajmo matematično. Ena žarnica je 100 vatov v eni fazi v nevtralno in druga 10 vatov je priključena iz druge faze v nevtralno. Predpostavimo, da dobita 220 RMS iz 3-fazne uravnotežene oskrbe. Zdaj pa odklopite nevtralno. Torej sta obe sijalki zaporedoma med fazami, tj.s napetostjo 220 X √3 = 381 voltov. Zdaj izračunajte padec napetosti na vsaki žarnici, medtem ko je ena odpornost 484, druga pa 4840. Zdaj I = 381 / (484 + 4840) ali I = 381/5324 ali I = 0,071. Zdaj je V, s katero se sooča 100-vatna žarnica = IR = 34 voltov, in V, s katero se sooča žarnica z 10 vati = 340 voltov. Nisem upošteval odpornosti žarnice na mraz, ki je 10-krat manjša od odpornosti na vročino (kar pomeni med žarenjem). Če se to upošteva, 10-vatna žarnica v nekaj sekundah ne bo uspela.
Zaščita pred kratkim stikom v napajalniku vgrajenega sistema
Pogosto je videti, da med napajanjem na novo sestavljenega vezja sam odsek za napajanje razvije napako, morda zaradi nekega kratkega stika. Spodnje razvito vezje odpravlja to težavo z izolacijo vdelanega odseka na drugi pomožni odsek. Če je torej napaka v tem odseku, vdelani odsek ostane nespremenjen. Vgrajeni odsek, ki ga sestavlja mikrokrmilnik, napaja 5 voltov iz A, preostali del vezja pa iz B.
Nekateri ampermetri, voltmetri in stikalno stikalo se uporabljajo v vezju za iskanje rezultata v preskusnem vezju v simulaciji. V realnem času takšni števci niso potrebni. Q1 je glavni vklopni preklopni tranzistor na pomožne odseke iz B. Obremenitev je prikazana kot obremenitev 100R, za preverjanje delovanja vezja pa se uporablja preskusno stikalo v obliki potisnega gumba. Tranzistor BD140 ali SK100 in BC547 se uporabljata za pridobivanje sekundarne izhodne napetosti približno 5V B iz glavne 5V napajalne enote A.
Ko je na voljo 5V enosmerni izhod iz regulatorja IC 7805, tranzistor BC547 vodi skozi upore R1 in R3 ter LED1. Kot rezultat, tranzistor SK100 prevaja in na terminalih B se pojavi zaščiten 5V DC izhod pred kratkim stikom. Zelena LED (D2) sveti, da označuje enako, medtem ko rdeča LED (D1) ostane ugasnjena zaradi prisotnosti enake napetosti na obeh koncih. Ko so terminali B kratki, BC547 prekine zaradi ozemljitve osnove. Posledično je tudi SK100 odrezan. Tako se med kratkim stikom zelena LED (D2) ugasne in rdeča LED (D1) zasveti. Kondenzatorji C2 in C3 na glavnem 5V izhodu A absorbirata nihanja napetosti, ki se pojavijo zaradi kratkega stika v B, kar zagotavlja brez motenj A. Zasnova vezja temelji na spodnjem razmerju: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) kjer je RB = osnovni upori tranzistorjev SK100 in BC547 HFE = 200 za SK100 in 350 za BC547 Preklopna napetost Vs = 5V 1,3 = varnostni faktor IL = kolektorsko-emiterski tok tranzistorjev Sestavite vezje na splošno- PCB in zaprite v primerno omarico. Povežite sponki A in B na sprednji plošči omarice. Na napajalni kabel priključite tudi napajalni kabel 230V AC na transformator. Za vizualni prikaz povežite D1 in D2.
Indikator kratkega stika skupaj z reguliranim napajanjem
Urejeno napajanje je najpomembnejša zahteva za delovanje številnih elektronskih naprav, ki za svoje delovanje potrebujejo stalno enosmerno napajanje. Sistemi, kot so prenosni računalnik, mobilni telefon ali računalnik, potrebujejo regulirano enosmerno napajanje za napajanje svojih vezij. Eden od načinov za zagotavljanje enosmernega napajanja je uporaba baterije. Vendar je osnovna omejitev omejena življenjska doba baterije. Drug način je uporaba pretvornika AC-DC.
Običajno je pretvornik AC-DC sestavljen iz usmerniškega odseka, ki je sestavljen iz diod in proizvaja pulzirajoč enosmerni signal. Ta pulzirajoči enosmerni signal se filtrira s pomočjo kondenzatorja, da se odstranijo valovi, nato pa se ta filtrirani signal regulira s katerim koli regulatorjem IC.
Izdelano je 12-voltno napajalno vezje z indikacijo kratkega stika. Tukaj je 12-voltno napajanje delovne mize za preizkušanje prototipov. Daje dobro reguliran 12-voltni enosmerni tok za napajanje večine vezij in tudi za sklop krušne plošče. Vključen je tudi dodatni krog indikacije kratkega stika, ki zazna kratek stik v prototipu, če obstaja. To pomaga takoj izklopiti napajanje, da shranite komponente.
Vsebuje naslednje komponente:
- Transformator 500 mA za znižanje izmenične napetosti.
- IC 7812 regulatorja, ki zagotavlja 12V reguliran izhod.
- Zvočni signal za kratek stik.
- 3 diode - 2, ki so del polno usmernega usmernika in ena za omejevanje toka skozi upor.
- Dva tranzistorja za dovajanje toka na brenčalo.
Za odstop 230-voltnega izmeničnega toka se uporablja transformator 14-0-14 500 amperov. Diodi D1 in D2 sta usmernika, C1 pa je glajevalni kondenzator, ki sprosti valovanje DC. IC1 je regulator pozitivne napetosti 7812, ki daje 12 voltov reguliran izhod. Kondenzatorja C2 in C3 zmanjšata prehodne napetosti v napajalniku. Od izhoda IC1 bo na voljo 12 voltov reguliranega enosmernega toka. Indikator kratkega stika je zgrajen z uporabo dveh NPN tranzistorjev T1 in T2 z brenčalom, diodo in dvema uporoma R1 in R2.
V normalnem delovanju se izmenični signal s transformatorjem zniža. Diode popravijo izmenični signal, tj. Proizvajajo pulzirajoči enosmerni signal, ki ga kondenzator C1 filtrira, da odstrani filtre, in ta filtrirani signal regulira z uporabo LM7812. Ko tok prehaja skozi vezje, dobi tranzistor T2 dovolj napetosti na svojem dnu, da ga je mogoče vklopiti, tranzistor T1 pa je povezan s potencialom tal, zato je v izklopljenem stanju in brenčalec izključen. . Ko pride do kratkega stika na izhodu, začne dioda voditi tok skozi padce R2 in T2 se izklopi. To T1 omogoča vodenje in zvočni signal zapiska, kar kaže na pojav kratkega stika.
2. Prenapetostna zaščita
Prekomerne napetosti zaradi prenapetosti ali razsvetljave povzročijo okvaro izolacije, kar pa povzroči hude posledice.
2 načina zaščite pred prenapetostjo
- S preventivnimi ukrepi med gradnjo stavb in električnih instalacij. To se naredi tako, da se zagotovi, da so električni aparati z različnimi napetostmi ločeno nameščeni. Posamezne faze lahko razdelite tudi glede na njihovo funkcionalnost, da se izognete prekinitvi faz.
- Z uporabo komponent ali vezij za zaščito pred prenapetostjo: Ta vezja običajno ugasnejo nad napetostmi povzročijo kratek stik na njih, preden pride do električnih naprav. Imeti morajo hiter odziv in visoko nosilnost toka.
Zaščita pred prenapetostjo
Prenapetosti so izredno visoke napetosti, ki so na splošno nad predpisanimi napetostnimi vrednostmi električnih in elektronskih naprav in lahko povzročijo popolne motnje izolacije naprave (od zemlje ali drugih komponent, ki nosijo napetost) in s tem poškodujejo naprave. Te prenapetosti se pojavijo zaradi dejavnikov, kot so strela, električni izpust, prehodno in napačno preklapljanje. Za nadzor tega je pogosto potrebno vezje za zaščito pred prenapetostjo.
Oblikovanje enostavnega vezja za zaščito pred napetostjo
Tukaj je preprosto zaščita pred prenapetostjo vezje, ki prekine moč obremenitve, če napetost naraste nad prednastavljeno raven. Moč bo obnovljena le, če napetost pade na normalno raven. Ta vrsta vezja se uporablja v napetostnih stabilizatorjih kot zaščita pred preobremenitvijo.
Vezje uporablja naslednje komponente:
- Regulirano napajanje, sestavljeno iz 0-9V transformatorja, diode D1 in gladilnega kondenzatorja.
- Zenerjeva dioda za nadzor gonilnika releja.
Delovanje sistema
Vsako povečanje napetosti v primarnem transformatorju (ko se omrežna napetost poveča) se bo odražalo kot ustrezno povečanje napetosti tudi v njegovem sekundarnem. To načelo se uporablja v vezju za sprožitev releja. Ko je vhodna napetost na primarnem transformatorju (približno 230 voltov), Zener ne bo več voden (kot določa VR1), rele pa bo brez napetosti. Load bo dobil moč prek skupnega in NC kontaktov releja. V tem stanju lučka LED ne bo svetila.
Ko se napetost poveča, se sproži Zenerjeva dioda in rele se aktivira. To prekine napajanje obremenitve. LED prikazuje stanje vklopa releja. Kondenzator C1 deluje kot odbojnik na dnu T1 za nemoteno delovanje T1, da prepreči klik releja med njegovo aktivacijo / deaktivacijo.
Obremenitev je povezana preko skupnega in NC (normalno povezanega) kontakta releja, kot je prikazano na diagramu. Nevtralno mora iti neposredno na obremenitev.
Pred priključitvijo bremena počasi nastavite VR1, da se LED samo izklopi, ob predpostavki, da je napetost vodov med 220-230 voltov. Po potrebi preverite omrežno napetost z merilnikom izmeničnega toka. Vezje je pripravljeno za uporabo. Zdaj priključite tovor. Ko se napetost poveča, bo Zener vodil in sprožil rele. Ko se napetost vodov vrne v normalno stanje, bo obremenitev spet dobila moč.
Spodaj je obravnavano drugo vezje za zaščito pred prenapetostjo, ki ščiti tudi električne obremenitve pred prenapetostnimi napetostmi.
Včasih se zgodi, da izhod napajalne napetosti zaradi napake ni več nadzorovan in vedno nevarno strelja. Tako se vsa obremenitev, povezana s tem, v kratkem poškoduje. To vezje daje popolno zaščito tej situaciji. MOSFET je v seriji z obremenitvijo. Njegova vrata dobijo pogon, zaradi katerega odtok in vir ostaneta prevodna, dokler je nastavljena napetost IC1 na zatiču 1 pod notranjo referenčno napetostjo. V primeru višje napetosti je napetost na zatiču št. 1 IC1 nad referenčno napetostjo in to izklopi MOSFET brez odprtine pogona vrat, zaradi česar sta odtok in vir odprta, da odklopi napajanje tovornega tokokroga.
Opozorilni znaki okvare napajanja v tokokrogu
Medtem ko je na voljo omrežno napajanje, se za preskušanje vezja uporablja stikalo za napajanje transformatorja. Q1 ne deluje, saj imata osnova in oddajnik enak potencial prek D1 in D2 iz enosmernega toka, ki ga razvije mostni usmernik. Takrat se kondenzator C1 in C2 napolnimo na tako izpeljano napetost enosmernega toka. Medtem ko napajanje odpove, C1 oddaja tok oddajnika na dno Q1 do R1.To povzroči, da se kondenzator C1 izprazni skozi kolektor oddajnika Q1, ki ga vodi prek brenčača. Kratek zvok se tako sproži vsakič, ko glavno napajanje odpove, dokler se C1 popolnoma ne izprazni.
