Электрическое короткое замыкание - наиболее частая причина случайных возгораний в жилых, коммерческих и промышленных зданиях. Это происходит, когда в электрической цепи возникают аномальные условия, такие как перегрузка по току, нарушения изоляции, контакты с людьми, перенапряжения и т. Д. В этой статье обсуждаются некоторые методы предотвращения пожара короткого замыкания и перенапряжения.
Предотвращение электрического короткого замыкания
Правильные электрические соединения
100% электрического короткого замыкания возникло из-за плохой подготовки электрика или его халатности. Большинство электриков учатся, становясь помощниками опытного специалиста и не понимая базовых электрических идей.
предохранитель
В домашнем приложении для 3-фазного 4-проводного питания электрики используют комбинацию из 4 MCB, называемую TPN, вместо комбинации из 3 MCB. Это основная причина возгорания из-за проблем с электричеством. Поэтому никогда не позволяйте нейтрали проходить через переключатель.
Что ж, причина, по которой тип 3 MCB является лучшим, объясняется ниже. Для TPN (три полюса плюс нейтраль) 3 - это автоматические выключатели, которые могут отключаться при превышении номинального тока, а четвертый - просто переключатель для нейтрали. Он не чувствует никакого тока. По любой причине предположим, что нейтраль отключается в конце дома в TPN, менее загруженная фаза может испытывать скачок напряжения до 50% и более. Это означает, что однофазная нагрузка будет составлять около 350 вольт вместо 220 вольт. Многие устройства сгорают в мгновение ока, а такие предметы, как ламповый светильник с железной заслонкой, могут загореться. Представьте себе, в это мгновение вас нет дома, а рядом стоит шкаф! Это одна из основных причин возникновения пожара. То же самое и с 3 MCB, если нейтраль ослаблена. Поэтому будьте очень осторожны, чтобы убедиться, что нейтраль не проходит через переключатель в трехфазная установка и не позволяйте нейтрали ослабнуть.
Рассчитаем математически. Одна лампа имеет мощность 100 Вт при подключении одной фазы к нейтрали и еще 10 Вт при подключении другой фазы к нейтрали. Предположим, что оба они получают 220 RMS от трехфазного симметричного источника питания. Теперь отключим нейтраль. Таким образом, обе лампы включены последовательно между фазами, т.е. на них подается напряжение 220 X √3 = 381 вольт. Теперь рассчитайте падение напряжения на каждой лампе, пока сопротивление одной лампы составляет 484, а другого - 4840. Теперь I = 381 / (484 + 4840), или I = 381/5324, или I = 0,071. Теперь V перед лампой мощностью 100 Вт = IR = 34 Вольт, а V перед лампой мощностью 10 Вт = 340 Вольт. Я не учел хладостойкость лампы, которая в 10 раз меньше горячего (то есть во время горения). Если это принять во внимание, лампа мощностью 10 Вт выйдет из строя за секунды.
Защита от короткого замыкания во встроенном системном блоке питания
Часто можно увидеть, что при питании только что собранной схемы в самой секции источника питания возникает неисправность, возможно, из-за короткого замыкания. Схема, разработанная ниже, устраняет эту проблему, изолируя встроенную секцию от других вспомогательных секций. Таким образом, если неисправность находится в этой секции, встроенная секция остается неизменной. Встроенная секция, состоящая из микроконтроллера, потребляет 5 Вольт от A, а остальная часть схемы - от B.
Некоторые амперметры, вольтметры и кнопочный переключатель используются в схеме для определения результата в испытательной схеме при моделировании. В режиме реального времени такие измерители не требуются. Q1 - это главный транзистор, переключающий питание вспомогательных секций из B. Нагрузка показана как нагрузка 100R, а тестовый переключатель в виде кнопки используется для проверки работы схемы. Транзисторы BD140 или SK100 и BC547 используются для получения вторичного выхода около 5 В B от основного источника 5 В A.
Когда доступен выход 5 В постоянного тока от регулятора IC 7805, транзистор BC547 проводит через резисторы R1, R3 и LED1. В результате транзистор SK100 проводит ток, и на клеммах B появляется защищенный от короткого замыкания выход 5 В постоянного тока. Зеленый светодиод (D2) светится, указывая на то же самое, в то время как красный светодиод (D1) остается выключенным из-за наличия одинакового напряжения на обоих его концах. Когда клеммы B закорачиваются, BC547 отключается из-за заземления его основания. В итоге SK100 тоже отсечен. Таким образом, во время короткого замыкания зеленый светодиод (D2) гаснет, а красный светодиод (D1) светится. Конденсаторы C2 и C3 на главном выходе A 5 В поглощают колебания напряжения, возникающие из-за короткого замыкания в B, обеспечивая отсутствие помех A. Конструкция схемы основана на соотношении, приведенном ниже: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL), где RB = Базовые сопротивления транзисторов SK100 и BC547 HFE = 200 для SK100 и 350 для BC547 Напряжение переключения Vs = 5V 1,3 = Коэффициент безопасности IL = Коллектор-эмиттерный ток транзисторов назначьте печатную плату и поместите в подходящий шкаф. Подключите клеммы A и B на передней панели шкафа. Также подключите сетевой шнур для подачи переменного тока 230 В к трансформатору. Подключите D1 и D2 для визуальной индикации.
Индикатор короткого замыкания вместе с регулируемым источником питания
Регулируемый источник питания является наиболее важным требованием для работы многих электронных устройств, которым для работы требуется постоянный источник питания постоянного тока. Такие системы, как портативный компьютер, сотовый телефон или компьютер, требуют регулируемого источника постоянного тока для питания своих схем. Один из способов обеспечить питание постоянного тока - использовать аккумулятор. Однако основным ограничением является ограниченное время автономной работы. Другой способ - использовать преобразователь переменного тока в постоянный.
Обычно преобразователь переменного тока в постоянный состоит из секции выпрямителя, которая состоит из диодов и выдает пульсирующий сигнал постоянного тока. Этот пульсирующий сигнал постоянного тока фильтруется с помощью конденсатора для удаления пульсаций, а затем этот отфильтрованный сигнал регулируется с помощью любого регулятора IC.
Разработана схема питания 12 В с индикацией короткого замыкания. Вот источник питания рабочего стола на 12 вольт для тестирования прототипов. Он обеспечивает хорошо стабилизированное напряжение 12 В постоянного тока для питания большинства цепей, а также для макетной платы. Также включена дополнительная цепь индикации короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в прототипе, если таковое имеется. Это помогает немедленно отключить питание для сохранения компонентов.
Он содержит следующие компоненты:
- Трансформатор на 500 мА для понижения переменного напряжения.
- ИС регулятора 7812, обеспечивающая регулируемый выход 12 В.
- Зуммер для индикации короткого замыкания.
- 3 диода - 2, составляющие часть двухполупериодного выпрямителя, и один для ограничения тока через резистор.
- Два транзистора для подачи тока на зуммер.
Трансформатор 14-0-14, 500 миллиампер используется для понижения напряжения 230 вольт переменного тока. Диоды D1 и D2 - это выпрямители, а C1 - сглаживающий конденсатор, позволяющий избежать пульсаций постоянного тока. IC1 - это стабилизатор положительного напряжения 7812, обеспечивающий регулируемое выходное напряжение 12 В. Конденсаторы C2 и C3 уменьшают переходные процессы в источнике питания. С выхода IC1 будет поступать 12 вольт регулируемого постоянного тока. Индикатор короткого замыкания построен на двух NPN-транзисторах Т1 и Т2 с зуммером, диодом и двумя резисторами R1 и R2.
При нормальной работе сигнал переменного тока понижается с помощью трансформатора. Диоды выпрямляют сигнал переменного тока, то есть создают пульсирующий сигнал постоянного тока, который фильтруется конденсатором C1 для удаления фильтров, и этот отфильтрованный сигнал регулируется с помощью LM7812. Когда ток проходит через цепь, транзистор T2 получает достаточное напряжение на своей базе для включения, а транзистор T1 подключается к потенциалу земли и, следовательно, находится в выключенном состоянии, и зуммер выключен. . При коротком замыкании на выходе диод начинает пропускать ток через R2, и T2 отключается. Это позволяет T1 проводить, и зуммер издает звуковой сигнал, указывая тем самым на возникновение короткого замыкания.
2. Защита от перенапряжения.
Перенапряжение из-за скачков напряжения или молнии вызывает нарушение изоляции, что, в свою очередь, приводит к серьезным последствиям.
2 способа защиты от перенапряжения
- Принимая превентивные меры при строительстве зданий и электроустановок. Это делается путем размещения электроприборов с разным номинальным напряжением отдельно. Отдельные фазы также можно разделить в соответствии с их функциями, чтобы избежать прерывания фаз.
- Используя компоненты или схемы защиты от перенапряжения: эти схемы обычно гасят превышение напряжения , т. е. вызвать короткое замыкание между ними, прежде чем оно достигнет электрических приборов. Они должны иметь быстрый отклик и высокую допустимую нагрузку по току.
Защита от перенапряжения
Перенапряжения - это чрезвычайно высокие напряжения, которые обычно превышают предписанные номинальные напряжения электрических и электронных устройств и могут вызвать полное нарушение изоляции устройства (от земли или других компонентов, находящихся под напряжением) и, таким образом, повредить устройства. Эти перенапряжения возникают из-за таких факторов, как молния, электрический разряд, переходные процессы и неправильное переключение. Чтобы контролировать это, часто требуется схема защиты от перенапряжения.
Проектирование простой схемы защиты от перенапряжения
Вот простой защита от перенапряжения цепь, отключающая питание нагрузки, если напряжение превышает заданный уровень. Электроснабжение будет восстановлено только при падении напряжения до нормального уровня. Такая схема используется в стабилизаторах напряжения в качестве защиты от перегрузки.
В схеме используются следующие компоненты:
- Стабилизированный источник питания, состоящий из понижающего трансформатора 0-9 В, диода D1 и сглаживающего конденсатора.
- Стабилитрон для управления драйвером реле.
Работа системы
Любое увеличение напряжения в первичной обмотке трансформатора (по мере увеличения напряжения сети) будет отражаться как соответствующее увеличение напряжения и на его вторичной обмотке. Этот принцип используется в схеме для срабатывания реле. При подаче входного напряжения на первичную обмотку трансформатора (около 230 вольт) стабилитрон будет вне проводимости (как установлено VR1), а реле будет в обесточенном состоянии. Нагрузка будет получать питание через общий и нормально замкнутый контакты реле. В этом состоянии светодиод не горит.
Когда напряжение увеличивается, стабилитрон проводит, и реле активируется. Это нарушит подачу питания на нагрузку. Светодиод показывает состояние активации реле. Конденсатор C1 действует как буфер на базе T1 для плавной работы T1, чтобы предотвратить щелчок реле во время его активации / деактивации.
Нагрузка подключается через общий и нормально замкнутый контакты реле, как показано на схеме. Нейтраль должна идти прямо на нагрузку.
Перед подключением нагрузки медленно регулируйте VR1 до тех пор, пока светодиод не погаснет, при условии, что напряжение в линии находится в пределах 220-230 вольт. При необходимости проверьте напряжение в сети с помощью вольтметра переменного тока. Схема готова к использованию. Теперь подключите нагрузку. Когда напряжение увеличивается, стабилитрон проводит и включает реле. Когда напряжение в линиях вернется в норму, нагрузка снова получит питание.
Другая схема защиты от перенапряжения обсуждается ниже, которая также защищает электрические нагрузки от перенапряжения.
Иногда случается так, что выход настольного блока питания перестает контролироваться из-за неисправности и неизменно опасно выскакивает. Таким образом, любая подключенная к нему нагрузка должна быть повреждена в кратчайшие сроки. Эта схема обеспечивает полную защиту в такой ситуации. МОП-транзистор включен последовательно с нагрузкой. Его ворота получает привод всегда вызывает стоком и истоком, чтобы оставаться в состоянии проводимости до тех пор, как IC1 установленного напряжения на выводе 1 ниже внутреннего опорного напряжения. В случае более высокого напряжения напряжение на вывод no1 из IC1 выше опорного напряжения и что выключает МОП-транзистор, лишающий его привод затвора, чтобы вызвать утечку и источник как открытая, чтобы отключить питание цепи нагрузки.
Предупреждающие признаки отказа источника питания в цепи
При наличии сетевого питания для тестирования схемы используется выключатель для подачи питания на трансформатор. Q1 не проводит, поскольку его база и эмиттер имеют одинаковый потенциал через D1 и D2 от постоянного тока, создаваемого мостовым выпрямителем. В этот раз конденсаторы C1 и C2 заряжаются до полученного таким образом напряжения постоянного тока. Когда питание отсутствует, C1 подает эмиттерный ток на базу Q1 через R1. Это приводит к разряду конденсатора C1 через коллектор эмиттера Q1, проводящего через зуммер. Таким образом, каждый раз при отключении основного питания воспроизводится короткий звук, пока C1 не будет полностью разряжен.
