Osnove prenaponske zaštite | Električna prevencija kratkog spoja

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Kratki spoj u električnoj mreži najčešći je uzrok slučajnih požara u kućanskim, trgovačkim i industrijskim zgradama. To se događa kada se u električnom krugu dogode abnormalni uvjeti poput prekomjerne struje, kvara izolacije, ljudskih kontakata, prenapona itd. U ovom članku razmatraju se neke od metoda sprečavanja požara i prenapona kratkog spoja.

Električna prevencija kratkog spoja

Pravilne električne veze

100% požara nastalog zbog kratkog spoja nastaje uslijed lošeg poznavanja električara ili njegove nepažnje. Većina električara uči tako što postaju pomagači iskusnima i nedostaje im snažnog dobivanja osnovne električne ideje.




osigurač

osigurač

U domaćoj aplikaciji za trofazno napajanje 4 žice, električari koriste kombinaciju 4 MCB koja se naziva TPN umjesto kombinacije 3 MCB. To je osnovni uzrok požara koji proizlazi iz električnih problema. Zato nikada ne dopustite da neutralni prođe kroz prekidač.



Pa, razlog zašto je vrsta 3 MCB najbolja objašnjen je u nastavku. Za TPN (tri pola plus Neutral) 3 su MCB-ovi koji se mogu prebaciti s prekoračenjem nazivne struje, a četvrti je samo prekidač za nulu. Ne osjeća nikakvu struju. Iz bilo kojeg razloga, pretpostavimo da se neutralna spona odvoji na kraju kuće u TPN-u, faza koja je manje opterećena može doživjeti pucanje napona do 50% plus ili više. To znači da bi jednofazno opterećenje bilo oko 350 volti u odnosu na 220 volti. Mnogi će uređaji začas izgorjeti, a predmeti poput žarulje sa željeznom prigušnicom mogu se zapaliti. Zamislite, u tom trenutku nikoga nema kod kuće, a u blizini je garderoba! To je jedan od glavnih razloga za izbijanje požara. Ista je situacija i s 3 MCB ako se neutralna olabavi. Stoga budite vrlo oprezni i provjerite da neutralna niti prolazi kroz prekidač u a trofazna instalacija niti dopustiti da se neutralno olabavi.

3-fazna

Matematički izračunajmo. Jedna žarulja ima 100 vata u jednoj fazi na nulu, a druga 10 vata spojena je iz druge faze na nulu. Pretpostavimo da će obojica dobiti 220 RMS iz trofazne uravnotežene opskrbe. Prekinimo sada neutralno. Dakle, obje su svjetiljke u nizu u različitim fazama, tj. Okrenute prema naponu od 220 X √3 = 381 volti. Sada izračunajte pad napona na svakoj žarulji dok je jedan otpor 484, a drugi 4840. Sada je I = 381 / (484 + 4840) ili I = 381/5324 ili I = 0,071. Sada je V okrenut prema žarulji od 100 vata = IR = 34 V, a V prema žarulji od 10 vata = 340 V. Nisam uzeo u obzir otpor žarulje na hladnoću koji je 10 puta manji od otpora vrućini (znači dok svijetli). Ako se to uzme u obzir, lampica od 10 W neće uspjeti za nekoliko sekundi.

Zaštita od kratkog spoja u napajanju ugrađenog sustava

Često se može vidjeti da tijekom napajanja novosklopljenog kruga sam dio napajanja razvija neki kvar, možda zbog nekog kratkog spoja. Donji krug razvijen uklanja taj problem izoliranjem ugrađenog dijela na onaj ostalih pomoćnih dijelova. Dakle, ako kvar leži u tom odjeljku, ugrađeni odjeljak ostaje nepromijenjen. Ugrađeni dio koji se sastoji od mikrokontrolera crpi snagu od 5 V iz A, dok ostatak kruga crpi iz B.


Dijagram zaštitnog kruga kratkog spoja

U krugu se koriste neki ampermetri, voltmetri i prekidač s tipkom za pronalaženje rezultata u testnom krugu u simulaciji. U stvarnom vremenu takvi mjerači nisu potrebni. Q1 je glavni sklopni tranzistorski sklop na pomoćne odsječke iz B. Opterećenje je prikazano kao opterećenje od 100R, a ispitni prekidač u obliku gumba koristi se za provjeru rada kruga. Tranzistor BD140 ili SK100 i BC547 koriste se za dobivanje sekundarnog izlaza od oko 5V B iz glavnog 5V napajanja A.

Kad je dostupan 5V istosmjerni izlaz iz regulatora IC 7805, tranzistor BC547 provodi kroz otpornike R1 i R3 i LED1. Kao rezultat toga, tranzistor SK100 provodi i na B stezaljkama se pojavljuje zaštićeni od kratkog spoja 5V DC izlaz. Zelena LED (D2) svijetli da ukazuje na isto, dok crvena LED (D1) ostaje isključena zbog prisutnosti istog napona na oba kraja. Kad je B stezaljka kratka, BC547 se odsječe zbog uzemljenja baze. Kao rezultat, SK100 je također odsječen. Tako se tijekom kratkog spoja zelena LED (D2) isključuje, a crvena LED (D1) svijetli. Kondenzatori C2 i C3 na glavnom 5V izlazu A apsorbiraju fluktuacije napona koje nastaju uslijed kratkog spoja u B, osiguravajući bez ometanja A. Dizajn kruga temelji se na dolje navedenom odnosu: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) gdje je, RB = osnovni otpori tranzistora SK100 i BC547 HFE = 200 za SK100 i 350 za BC547 Preklopni napon Vs = 5V 1,3 = Sigurnosni faktor IL = Kolektorsko-emiterska struja tranzistora Sastavite krug na općenito- PCB i zatvorite u prikladan ormar. Spojite terminale A i B na prednjoj ploči ormarića. Također priključite mrežni kabel za napajanje 230V izmjeničnog napona u transformator. Spojite D1 i D2 za vizualnu indikaciju.

Pokazatelj kratkog spoja zajedno s reguliranim napajanjem

Regulirano napajanje najvažniji je uvjet za rad mnogih elektroničkih uređaja kojima je za njihov rad potrebno stalno napajanje istosmjernom strujom. Sustavi poput prijenosnog računala ili mobitela ili računala zahtijevaju regulirano napajanje istosmjernom strujom za napajanje svojih krugova. Jedan od načina opskrbe istosmjernom strujom je upotreba baterije. Međutim, osnovno ograničenje je ograničeno vrijeme trajanja baterije. Drugi način je upotreba AC-DC pretvarača.
Obično se AC-DC pretvarač sastoji od ispravljačkog dijela koji se sastoji od dioda i proizvodi pulsirajući istosmjerni signal. Ovaj pulsirajući istosmjerni signal filtrira se pomoću kondenzatora za uklanjanje mreškanja, a zatim se taj filtrirani signal regulira pomoću bilo kojeg IC regulatora.

IC-7812Dizajniran je krug napajanja od 12 volti s indikacijom kratkog spoja. Evo 12-voltnog napajanja za radni sto za testiranje prototipova. Daje dobro regulirani DC od 12 volti za napajanje većine krugova, a također i za sklop ploče za kruh. Dodatni sklop indikacije kratkog spoja također je uključen za otkrivanje kratkog spoja u prototipu ako postoji. To pomaže u isključivanju napajanja radi spremanja komponenata.

Sadrži sljedeće komponente:

  • Transformator od 500 mA za snižavanje izmjeničnog napona.
  • IC 7812 regulatora koji daje 12V regulirani izlaz.
  • Zujalica koja ukazuje na kratki spoj.
  • 3 diode - 2 koje čine dio ispravljača s punim valom i jedna za ograničavanje struje kroz otpor.
  • Dva tranzistora za napajanje zujalice strujom.

Regulirano napajanje-sa

Transformator od 14-0-14 500 ampera koristi se za spuštanje 230 V izmjeničnog napona. Diode D1 i D2 su ispravljači, a C1 je kondenzator za zaglađivanje kako bi se oslobodio istosmjerni talas. IC1 je regulator pozitivnog napona 7812 koji daje 12 volti regulirani izlaz. Kondenzatori C2 i C3 smanjuju prijelazne promjene u napajanju. Iz izlaza IC1 bit će dostupni 12 volti regulirani istosmjerni tok. Pokazatelj kratkog spoja izrađen je pomoću dva NPN tranzistora T1 i T2 sa zujalicom, diodom i dva otpora R1 i R2.

U normalnom radu, izmjenični signal se smanjuje pomoću transformatora. Diode ispravljaju izmjenični signal, tj. Proizvode pulsirajući istosmjerni signal, koji kondenzator C1 filtrira za uklanjanje filtara, a taj filtrirani signal regulira se pomoću LM7812. Kako struja prolazi kroz krug, tranzistor T2 dobiva dovoljno napona na svojoj bazi da se uključi, a tranzistor T1 je povezan s potencijalom uzemljenja, što znači da je u isključenom stanju, a zujalo je isključeno. . Kada postoji kratki spoj na izlazu, dioda počinje provoditi struju kroz R2 pada i T2 se isključuje. To omogućuje T1 da provodi i zujalo oglašava, što ukazuje na pojavu kratkog spoja.

2. Zaštita od prenapona

Prekomjerni naponi uslijed prenapona ili munja uzrokuju neuspjeh izolacije što zauzvrat dovodi do ozbiljnih posljedica.

2 načina zaštite od prenapona

  • Poduzimanjem preventivnih mjera tijekom gradnje zgrada i električnih instalacija. To se postiže osiguravanjem da su električni uređaji s različitim naponima smješteni zasebno. Pojedine faze također se mogu podijeliti prema njihovoj funkcionalnosti kako bi se izbjegao prekid faza.
  • Korištenjem komponenata ili krugova za zaštitu od prenapona: Ovi krugovi obično gase preko napona , tj. uzrokovati kratki spoj preko njih prije nego što dođe do električnih uređaja. Trebali bi imati brz odziv i visoku nosivost struje.

Zaštita od prenapona

Zaštita od prenapona

Prenaponi su izuzetno visoki naponi koji su općenito iznad propisanih naponskih vrijednosti električnih i elektroničkih uređaja i mogu prouzročiti potpuni poremećaj izolacije uređaja (od zemlje ili drugih dijelova koji nose napon) i na taj način oštetiti uređaje. Ovi prenaponi nastaju zbog čimbenika poput munje, električnog pražnjenja, prolaznog i neispravnog prebacivanja. Da bi se to kontroliralo, često je potreban prenaponski zaštitni krug.

Projektiranje jednostavnog sklopa za zaštitu od napona

Ovdje je jednostavno zaštitnik od prenapona krug koji prekida napajanje opterećenja ako se napon poveća iznad zadane razine. Snaga će se obnoviti samo ako napon padne na normalnu razinu. Ova vrsta sklopa koristi se u stabilizatorima napona kao zaštita od preopterećenja.

Krug koristi sljedeće komponente:

  • Regulirano napajanje koje se sastoji od silaznog transformatora 0-9V, diode D1 i kondenzatora za zaglađivanje.
  • Zener dioda za upravljanje pokretačem releja.

Rad sustava

Svako povećanje napona u primarnoj struji transformatora (kako se mrežni napon povećava) odražava se i kao odgovarajući porast napona u njegovoj sekundarnoj mreži. Ovaj se princip koristi u krugu za aktiviranje releja. Kad se ulazni napon na primar primarnog transformatora (oko 230 volti), Zener prestane voditi (kako je to postavilo VR1), a relej će biti u isključenom stanju. Opterećenje će dobiti napajanje preko zajedničkog i NC kontakata releja. U tom će stanju LED biti isključen.

Kada se napon poveća, Zener dioda provodi i relej će se aktivirati. To prekida napajanje tereta. LED prikazuje status aktivacije releja. Kondenzator C1 djeluje kao odbojnik na bazi T1 za nesmetan rad T1 kako bi se spriječio klik releja tijekom njegovog aktiviranja / deaktiviranja.

Zaštita od prenapona

Opterećenje je povezano preko zajedničkog i NC (normalno spojenog) kontakta releja kako je prikazano na dijagramu. Neutralno treba ići izravno na teret.

Prije spajanja tereta, polako podesite VR1 dok se LED samo ne isključi, pretpostavljajući da je napon vodova između 220-230 volti. Ako je potrebno, provjerite mrežni napon pomoću AC voltmetra. Krug je spreman za upotrebu. Sada spojite teret. Kada se napon poveća, Zener će provesti i aktivirati relej. Kad se napon vodova vrati u normalu, opet će opterećenje dobiti snagu.

U nastavku se govori o drugom krugu zaštite od prenapona koji također štiti električna opterećenja od prenaponskih napona.

Dijagram kruga zaštite od prenapona

Ponekad se dogodi da izlaz napajanja sa stola više ne postoji zbog kvara i uvijek opasno puca. Stoga će se bilo koji teret povezan s tim začas oštetiti. Ovaj krug pruža potpunu zaštitu toj situaciji. MOSFET je u seriji s opterećenjem. Njegova vrata dobivaju pogon uvijek uzrokujući da odvod i izvor ostanu provodljivi sve dok je postavljeni napon IC1 na pin 1 ispod unutarnjeg referentnog napona. U slučaju većeg napona, napon na kontaktu br. 1 IC1 je iznad referentnog napona i to isključuje MOSFET, uskraćujući njegov pogon vrata, zbog čega se odvod i izvor otvaraju, te prekida napajanje kruga opterećenja.

Znakovi upozorenja o prekidu napajanja u krugu

Dijagram kruga kvara napajanja

Iako je mrežno napajanje dostupno, za ispitivanje sklopa koristi se prekidač za napajanje transformatora. Q1 se ne ponaša jer mu baza i emiter imaju isti potencijal kroz D1 i D2 iz istosmjerne struje koju je razvio ispravljač mosta. Tada se kondenzatori C1 i C2 napune na tako izvedeni napon istosmjerne struje. Iako opskrba ne uspijeva, C1 opskrbljuje struju emitora na bazu Q1 preko R1. To rezultira kondenzatorom C1 koji se prazni kroz kolektor emitora Q1 koji vodi preko zujalice. Tako se generira kratki zvuk svaki put kad glavno napajanje zakaže dok se C1 potpuno ne isprazni.