Sähköinen oikosulku on yleisin syy kotitalous-, kauppa- ja teollisuusrakennusten vahingossa tapahtuviin tulipaloihin. Se tapahtuu, kun sähköpiirissä esiintyy poikkeavia olosuhteita, kuten ylivirta, eristysviat, ihmiskontaktit, ylijännitteet jne. Tässä artikkelissa käsitellään joitain oikosulun tulipalo- ja ylijännitesuojausmenetelmiä.
Sähköinen oikosulun esto
Oikeat sähköliitännät
100% oikosulkujen aiheuttamasta tulesta johtuu huonosta sähkömiehen tuntemuksesta tai hänen huolimattomuudestaan. Suurin osa sähköasentajista oppii tulemaan auttajaksi kokeneelle, eikä heillä ole kovin paljon sähköä.
sulake
Kotimaan sovelluksessa 3 vaiheen 4 johtimien syöttöön sähköasentajat käyttävät 4 MCB -yhdistelmää, nimeltään TPN, 3 MCB-yhdistelmän sijaan. Se on sähköongelmista johtuvan tulen syy. Älä siis koskaan anna neutraalin kulkea kytkimen läpi.
No, syy miksi 3 MCB-tyyppi on paras, selitetään alla. TPN: lle (kolme napaa plus neutraali) 3 ovat MCB: itä, jotka voivat laukea ylittää nimellisvirran, ja neljäs on vain kytkin neutraalille. Se ei tunne mitään virtaa. Jostain syystä oletetaan, että nolla katkaistaan talon päässä TPN: ssä, vähemmän kuormitetulle vaiheelle voi aiheutua jännitteen nousua jopa 50% tai enemmän. Tämä tarkoittaa, että yksivaiheinen kuormitus olisi noin 350 volttia verrattuna 220 volttiin. Monet gadgetit palavat hetkessä ja tavarat, kuten putkivalo, jossa on rautakuristin, voivat syttyä. Kuvittele, ihmistä ei ole kotona tuon hetken aikana ja lähellä on vaatekaappi! Tämä on yksi tärkeimmistä syistä tulipaloon. Tilanne on sama myös 3 MCB: n kanssa, jos neutraali löystyy. Joten ole erittäin varovainen varmistaaksesi, että neutraali ei kulje kytkimen läpi a: ssa kolmivaiheinen asennus äläkä anna neutraalin tulla irti.
Laske matemaattisesti. Yksi lamppu on 100 wattia yhdessä vaiheessa neutraaliksi ja toinen 10 wattia kytkettynä toisesta vaiheesta neutraaliin. Oletetaan, että molemmat saavat 220 RMS kolmivaiheisesta tasapainotetusta syötöstä. Irrota nyt neutraali. Joten molemmat lamput ovat sarjaan vaiheittain, ts. Vastakkain 220 X √3 = 381 volttin jännitteellä. Laske nyt jokaisen lampun jännitehäviö samalla kun yksi vastus on 484 ja toinen 4840. Nyt I = 381 / (484 + 4840) tai I = 381/5324 tai I = 0,071. Nyt 100 watin lampun kohtaama V = IR = 34 volttia ja V 10 watin lampun edessä = 340 volttia. En ole ottanut huomioon lampun kylmävastusta, joka on 10 kertaa pienempi kuin kuumavastus (eli hehkuvan). Jos tämä otetaan huomioon, 10 watin lamppu ei toimi sekunneissa.
Oikosulkusuojaus sulautetun järjestelmän virtalähteessä
Usein nähdään, että samalla kun virtaa vasta kootusta piiristä, virtalähdeosassa itsessään kehittyy jokin vika mahdollisesti jonkin oikosulun vuoksi. Alla kehitetty piiri poistaa tuon ongelman eristämällä upotetun osan muiden lisäosien kanssa. Siten, jos vika on kyseisessä osassa, upotettu osa ei muutu. Sisäänrakennettu osa, joka koostuu mikrokontrollerista, vetää 5 voltin tehon A: sta, kun taas muu piiri virtaa B: stä.
Joitakin ampeerimittareita, volttimittareita ja painikekytkintä käytetään piirissä tuloksen löytämiseksi testipiirissä simulaatiossa. Reaaliaikaisessa käytössä tällaisia mittareita ei tarvita. Q1 on päävirtakytkentätransistori lisäosiin kohdasta B. Kuormitus näytetään 100R: n kuormana ja testikytkintä painikkeen muodossa käytetään piirin toiminnan tarkistamiseen. Transistoria BD140 tai SK100 ja BC547 käytetään noin 5 V B: n toissijaisen lähdön johtamiseen 5 V: n päävirtalähteestä A.
Kun säätimen IC 7805 5 V DC-ulostulo on käytettävissä, transistori BC547 johtaa vastusten R1 ja R3 sekä LED1 kautta. Tämän seurauksena transistori SK100 johtaa ja oikosulkusuojattu 5 V DC -lähtö ilmestyy B-liittimien yli. Vihreä LED (D2) palaa osoittamaan samaa, kun taas punainen LED (D1) ei pala samasta jännitteestä johtuen sen molemmissa päissä. Kun B-liittimet ovat lyhyitä, BC547 katkeaa alustan maadoituksen vuoksi. Tämän seurauksena myös SK100 on katkaistu. Täten oikosulun aikana vihreä LED (D2) sammuu ja punainen LED (D1) palaa. Kondensaattorit C2 ja C3 5 V: n pääulostulon A yli absorboivat jännitteen vaihtelut, jotka johtuvat B: n oikosulusta, varmistaen häiriötön A.Piirin rakenne perustuu alla annettuun suhteeseen: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) missä, RB = SK100: n ja BC547: n transistoreiden perusresistanssit HFE = 200 SK100: lle ja 350: lle BC547: lle Kytkentäjännite Vs = 5V 1,3 = Turvakerroin IL = Transistoreiden kollektori-emitterivirta Kokoa piiri yleiseen PCB ja sulje sopivaan kaappiin. Liitä kaapin etupaneelin liittimet A ja B. Liitä myös virtajohto 230 V AC: n syöttämiseksi muuntajaan. Liitä D1 ja D2 visuaalista ilmaisua varten.
Oikosulkumerkkivalo yhdessä säännellyn virtalähteen kanssa
Säännelty virtalähde on tärkein vaatimus monien elektronisten laitteiden toiminnalle, jotka tarvitsevat jatkuvan tasavirtalähteen toimintaansa. Kannettavan tietokoneen, matkapuhelimen tai tietokoneen kaltaiset järjestelmät vaativat säännellyn tasavirtalähteen virtansa virtapiirinsä. Yksi tapa tarjota tasavirtalähde on käyttää akkua. Perusrajoituksena on kuitenkin rajoitettu akun käyttöikä. Toinen tapa on käyttää AC-DC-muunninta.
Normaalisti AC-DC-muunnin koostuu tasasuuntaajaosasta, joka koostuu diodeista ja tuottaa sykkivän DC-signaalin. Tämä sykkivä DC-signaali suodatetaan kondensaattorilla väreiden poistamiseksi ja sitten tätä suodatettua signaalia säädetään millä tahansa säätimen IC: llä.
Suunniteltu 12 voltin virtalähde, jossa on oikosulku. Tässä on 12 voltin työpöydän virtalähde prototyyppien testaamiseksi. Se antaa hyvin säädetyn 12 voltin tasavirran suurimmalle osalle piirejä ja myös leipälautakokoonpanoon. Mukana on myös oikosulun ilmaisun lisäpiiri tunnistamaan oikosulku prototyypissä, jos sellainen on. Tämä auttaa sammuttamaan virtalähteen välittömästi komponenttien säästämiseksi.
Se sisältää seuraavat komponentit:
- 500 mA: n muuntaja vaihtojännitteen alentamiseksi.
- 7812-säädinpiiri, joka tarjoaa 12 V: n säädetyn lähdön.
- Summeri oikosulun osoittamiseksi.
- 3 diodia - 2, jotka muodostavat osan täyden aallon tasasuuntaajasta ja yhden rajoittamaan virtaa vastuksen läpi.
- Kaksi transistoria virran syöttämiseksi summerille.
14-0-14, 500 milliampeerin muuntajaa käytetään poistamaan 230 voltin vaihtovirta. Diodit D1 ja D2 ovat tasasuuntaajia ja C1 on tasoituskondensaattori, joka tekee DC: n aaltoilusta vapaan. IC1 on 7812 positiivisen jännitteen säädin, joka antaa 12 voltin säädetyn lähdön. Kondensaattorit C2 ja C3 vähentävät virtalähteen transientteja. IC1: n lähdöstä on saatavana 12 voltin säädelty tasavirta. Oikosulkunilmaisin on rakennettu käyttämällä kahta NPN-transistoria T1 ja T2, joissa on summeri, diodi ja kaksi vastusta R1 ja R2.
Normaalikäytössä vaihtosignaali poistuu muuntajan avulla. Diodit tasaavat vaihtosignaalin, ts. Tuottavat sykkivän DC-signaalin, jonka kondensaattori C1 suodattaa suodattimien poistamiseksi ja tätä suodatettua signaalia säädetään LM7812: lla. Kun virta kulkee piirin läpi, transistori T2 saa riittävän jännitteen pohjaansa kytkemiseksi päälle ja transistori T1 on kytketty maapotentiaaliin ja on siten pois päältä ja summeri on pois päältä. . Kun lähdössä on oikosulku, diodi alkaa johtaa virtaa R2-pudotusten kautta ja T2 sammuu. Tämä antaa T1: n johtaa ja summeri antaa äänimerkin, mikä osoittaa oikosulun.
2. Ylijännitesuoja
Ylijännitteet aiheuttavat ylijännitteitä tai salamoita aiheuttavat eristysvian, mikä puolestaan johtaa vakaviin seurauksiin.
2 tapaa ylijännitesuojausta
- Toteuttamalla ennalta ehkäiseviä toimenpiteitä rakennusten ja sähköasennusten rakentamisen aikana. Se tehdään varmistamalla, että eri jänniteluokituksella varustetut sähkölaitteet on sijoitettu erikseen. Yksittäiset vaiheet voidaan myös jakaa toimintojensa mukaan vaiheiden keskeytymisen välttämiseksi.
- Käyttämällä ylijännitesuojakomponentteja tai piirejä: Nämä piirit yleensä sammuttavat ylijännitteet eli aiheuttaa oikosulun niiden yli ennen kuin se saavuttaa sähkölaitteet. Niillä tulisi olla nopea vaste ja suuri virran kantokyky.
Ylijännitesuoja
Ylijännitteet ovat erittäin korkeita jännitteitä, jotka yleensä ylittävät sähköisten ja elektronisten laitteiden määrätyt jännitearvot ja voivat aiheuttaa häiriöitä laitteen eristämisessä (maadoituksesta tai muista jännitteitä kuluttavista komponenteista) ja siten vahingoittaa laitteita. Nämä ylijännitteet johtuvat sellaisista tekijöistä kuin salama, sähköpurkaus, ohimenevä ja viallinen kytkentä. Tämän hallitsemiseksi tarvitaan usein ylijännitesuojapiiri.
Yksinkertaisen ylijännitesuojapiirin suunnittelu
Tässä on yksinkertainen ylijännitesuoja piiri, joka katkaisee kuorman tehon, jos jännite nousee ennalta asetetun tason yläpuolelle. Virta palautuu vain, jos jännite putoaa normaalille tasolle. Tällaista virtapiiriä käytetään jännitteen vakautimissa ylikuormitussuojana.
Piiri käyttää seuraavia komponentteja:
- Säädetty virtalähde, joka koostuu 0–9 V: n alamuuntajasta, diodista D1 ja tasoituskondensaattorista.
- Zener-diodi ohjaamaan releohjainta.
Järjestelmän toiminta
Mikä tahansa jännitteen lisäys muuntajan ensiöalueella (verkkojännitteen kasvaessa) heijastuu vastaavana jännitteen kasvuna myös sen toissijaisessa. Tätä periaatetta käytetään piirissä releen laukaisemiseksi. Kun muuntajan ensiöjännitteen tulojännite (noin 230 volttia) on Zener johtokyvytön (VR1: n asettama) ja rele on jännitteettömässä tilassa. Kuormitus saa virtaa releen yhteisten ja NC-koskettimien kautta. Tässä tilassa LED ei pala.
Kun jännite kasvaa, Zener-diodi johtaa ja rele aktivoituu. Tämä katkaisee kuorman virransyötön. LED näyttää releen aktivointitilan. Kondensaattori C1 toimii puskurina T1: n pohjalla T1: n sujuvalle toiminnalle estääkseen releen napsautuksen sen aktivoinnin / deaktivoinnin aikana.
Kuormitus kytketään releen Common- ja NC (Normally Connected) -koskettimien kautta kaavion mukaisesti. Neutraalin tulisi mennä suoraan kuormaan.
Ennen kuorman liittämistä säädä VR1: tä hitaasti, kunnes LED sammuu vain olettaen, että linjan jännite on välillä 220-230 volttia. Tarkasta tarvittaessa verkkojännite vaihtovirtamittarilla. Piiri on käyttövalmis. Liitä nyt kuorma. Kun jännite kasvaa, Zener johtaa ja aktivoi releen. Kun verkkojännite palautuu normaaliksi, kuorma taas saa virtaa.
Jäljempänä käsitellään toista ylijännitesuojapiiriä, joka suojaa myös sähkökuormituksia ylijännitteiltä.
Joskus tapahtuu niin, että penkkivirtalähteen lähtöä ei enää hallita vian takia ja poikkeuksetta se ampuu vaarallisesti. Siten kaikki siihen liittyvät kuormat eivät saa vaurioitua hetkessä. Tämä piiri antaa täydellisen suojan tilanteelle. MOSFET on sarjassa kuorman kanssa. Sen portti saa käyttölaitteen aiheuttamaan aina viemärin ja lähteen johtamisen niin kauan kuin IC1: n asetettu jännite tapissa 1 on alle sisäisen vertailujännitteen. Jos jännite on korkeampi, IC1: n nastassa nro 1 oleva jännite on vertailujännitteen yläpuolella ja se kytkee MOSFET-virran pois päältä porttikäyttöään aiheuttamatta tyhjennyksen ja lähteen avoimena, katkaisemaan virran kuormituspiiriin.
Varoitusmerkkejä virtalähteen vikaantumisesta piirissä
Vaikka verkkovirtaa on saatavana, virtapiirin testaamiseen käytetään kytkintä virran syöttämiseksi muuntajalle. Q1 ei johda, koska sen emäs ja emitteri ovat samassa potentiaalissa sillan tasasuuntaajan kehittämän DC: n kautta D1 & D2: n kautta. Tuolloin kondensaattorit C1 ja C2 latautuvat näin johdetulle DC-jännitteelle. Vaikka syöttö epäonnistuu, C1 syöttää emitterivirtaa Q1: n pohjaan R1: n kautta. Tämä johtaa kondensaattorin C1 purkautumiseen Q1-lähettimen keräimen kautta, joka johtaa summeria. Lyhyt ääni kuuluu siis aina, kun päävirta katkeaa, kunnes C1 purkautuu kokonaan.
