Grundlæggende beskyttelse mod overspænding | Elektrisk kortslutningsforebyggelse

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





En elektrisk kortslutning er den mest almindelige årsag til utilsigtede brande i husholdnings-, kommercielle og industrielle bygninger. Det sker, når de unormale forhold finder sted i det elektriske kredsløb som overstrøm, isolationsfejl, menneskelige kontakter, overspændinger osv. I denne artikel diskuteres nogle af kortslutningsbrand- og overspændingsmetoder.

Elektrisk kortslutningsforebyggelse

Korrekte elektriske forbindelser

100% af brandens elektriske kortslutning skyldes dårlig viden om elektriker eller hans skødesløshed. De fleste af elektrikerne lærer ved at blive en hjælper til en erfaren og mangler stærkt at få den grundlæggende elektriske idé.




sikring

sikring

I en indenlandsk ansøgning om 3-faset 4-ledningsforsyning bruger elektrikere 4 MCB-kombinationen kaldet TPN i stedet for 3 MCB-kombination. Det er grundårsagen til brand, der stammer fra elektriske problemer. Så lad aldrig neutralen passere gennem en switch.



Årsagen til, hvorfor 3 MCB-typen er den bedste, forklares nedenfor. For TPN (tre poler plus Neutral) er 3 MCB'er, der kan trippe ved overskridelse af nominel strøm, og den fjerde er bare en switch for neutral. Det fornemmer ikke nogen strøm. Antag af en eller anden grund, at neutralen bliver afbrudt ved husenden i TPN, den fase, der er mindre belastet, kan opleve en spændingsoptagelse på op til 50% plus eller mere. Dette betyder, at enfasebelastningen ville være omkring 350 volt mod 220 volt. Mange gadgets brænder på ingen tid, og genstande som et rørlys med jernkvælning kan antænde. Forestil dig, man er ikke hjemme i det øjeblik, og der er en garderobe i nærheden! Dette er en af ​​hovedårsagerne til brandudbrud. Situationen er også den samme med en 3 MCB, hvis neutral løsnes. Så vær meget omhyggelig med at sikre, at den neutrale hverken passerer gennem en kontakt i en trefaset installation og lad ikke neutralen løsne sig.

3-fase

Lad os matematisk beregne. En lampe er 100 watt i en fase til neutral og en anden 10 watt forbundet fra en anden fase til neutral. Antag, at de begge får 220 RMS fra en 3-faset afbalanceret forsyning. Lad os nu afbryde det neutrale. Så begge lamperne er i serie på tværs af fase til fase, dvs. vender mod en spænding på 220 X √3 = 381 volt. Beregn nu spændingsfaldet over hver lampe, mens den ene modstand er 484 og den anden er 4840. Nu er jeg = 381 / (484 + 4840) eller I = 381/5324 eller I = 0,071. Nu står V over for 100 watt lampe = IR = 34 Volt og V står over for 10 watt lampe = 340 Volt. Jeg har ikke taget højde for lampens kolde modstand, som er 10 gange mindre end den varme modstand (hvilket betyder, mens den lyser). Hvis dette tages i betragtning, vil 10 watt-lampen svigte på få sekunder.

Kortslutningsbeskyttelse i integreret systemstrømforsyning

Det ses ofte, at mens strømforsyningen til et nyligt samlet kredsløb udvikler strømforsyningssektionen selv en fejl muligvis på grund af en eller anden kortslutning. Kredsløbet, der er udviklet nedenfor, eliminerer dette problem ved at isolere den integrerede sektion til den for andre hjælpesektioner. Således, hvis fejlen ligger i dette afsnit, forbliver den integrerede sektion upåvirket. Den indlejrede sektion, der består af mikrokontroller, trækker 5 volt strøm fra A, mens resten af ​​kredsløbet trækker fra B.


Kortslutningsbeskyttelsesdiagram

Nogle ammetere, voltmålere og en trykknapkontakt bruges i kredsløbet til at finde resultatet i et testkredsløb i simulering. I realtid er sådanne målere ikke påkrævet. Q1 er den vigtigste strømforsyningstransistor til hjælpeafsnittene fra B. Belastning er vist som en 100R belastning, og en testafbryder i form af en trykknap bruges til at kontrollere kredsløbets funktion. Transistor BD140 eller SK100 og BC547 bruges til at udlede den sekundære udgang på ca. 5V B fra hovedforsyningen 5V A.

Når 5V DC-udgang fra regulator IC 7805 er tilgængelig, leder transistor BC547 gennem modstande R1 og R3 og LED1. Som et resultat leder transistor SK100, og kortslutningsbeskyttet 5V DC-udgang vises på tværs af B-terminaler. Den grønne LED (D2) lyser for at indikere det samme, mens den røde LED (D1) forbliver slukket på grund af tilstedeværelsen af ​​den samme spænding i begge ender. Når B-terminaler er korte, afbryder BC547 på grund af jordforbindelse af basen. Som et resultat er SK100 også afskåret. Under kortslutning slukkes den grønne LED (D2), og den røde LED (D1) lyser. Kondensatorer C2 og C3 over hovedudgangen 5V A absorberer spændingsudsving, der opstår på grund af kortslutning i B, hvilket sikrer forstyrrelsesfri A. Udformningen af ​​kredsløbet er baseret på nedenstående forhold: RB = (HFE X Vs) / (1.3 X IL) hvor, RB = Base modstand af transistorer af SK100 og BC547 HFE = 200 for SK100 og 350 for BC547 Skiftespænding Vs = 5V 1.3 = Sikkerhedsfaktor IL = Samler-emitterstrøm af transistorer Saml kredsløbet på en generel- formål PCB og vedlægges i et passende kabinet. Tilslut klemmerne A og B på frontpanelet på kabinettet. Tilslut også netledningen for at føre 230V AC til transformeren. Tilslut D1 og D2 for visuel indikation.

Kortslutningsindikator sammen med reguleret strømforsyning

En reguleret strømforsyning er det vigtigste krav til drift af mange elektroniske apparater, der har brug for en konstant jævnstrømsforsyning til deres drift. Systemer som en bærbar computer eller en mobiltelefon eller en computer kræver en reguleret jævnstrømsforsyning for at drive dens kredsløb. En af måderne at levere en jævnstrømsforsyning er at bruge et batteri. Den grundlæggende begrænsning er dog den begrænsede batterilevetid. En anden måde er at bruge en AC-DC-konverter.
Normalt består en AC-DC-konverter af en ensrettersektion, der består af dioder og producerer et pulserende DC-signal. Dette pulserende jævnstrømssignal filtreres ved hjælp af en kondensator til at fjerne krusninger, og derefter reguleres dette filtrerede signal ved hjælp af en hvilken som helst regulator IC.

IC-7812Et 12 volt strømforsyningskredsløb med kortslutningsindikation er designet. Her er en 12 volt arbejdsbænk strømforsyning til at teste prototyperne. Det giver velreguleret 12 volt jævnstrøm til at strømme flertallet af kredsløb og også til brødbrætforsamlingen. Et tilføjelseskredsløb med kortslutningsindikation er også inkluderet for at detektere kortslutningen i prototypen, hvis nogen. Dette hjælper med at afbryde strømforsyningen med det samme for at gemme komponenterne.

Den indeholder følgende komponenter:

  • En 500mA transformer til at nedtræde vekselspændingen.
  • En 7812 regulator IC, der giver 12V reguleret output.
  • En summer til at indikere kortslutning.
  • 3 dioder - 2, der udgør en del af en fuldbølger ensretter og en til at begrænse strøm gennem modstanden.
  • To transistorer til at levere strøm til summeren.

Reguleret-strømforsyning-med

En 14-0-14, 500 milli ampere transformer bruges til at træde ned 230 volt AC. Dioder D1 og D2 er ensrettere, og C1 er udjævningskondensatoren for at gøre DC krusningsfri. IC1 er den 7812 positive spændingsregulator, der giver 12 volt reguleret output. Kondensatorer C2 og C3 reducerer transienterne i strømforsyningen. Fra udgangen af ​​IC1 vil 12 volt reguleret DC være tilgængelig. Kortslutningsindikatoren er bygget ved hjælp af to NPN-transistorer T1 og T2 med en summer, en diode og to modstande R1 og R2.

Under normal drift trædes AC-signalet ned ved hjælp af transformeren. Dioderne afhjælper vekselstrømssignalet, dvs. frembringer et pulserende jævnstrømsignal, der filtreres af kondensatoren C1 for at fjerne filtrene, og dette filtrerede signal reguleres ved hjælp af LM7812. Når strøm passerer gennem kredsløbet, får transistor T2 tilstrækkelig spænding ved basen til at blive tændt, og transistoren T1 er forbundet til jordpotentiale og er derfor i slukket tilstand, og summeren er slukket. . Når der er en kortslutning ved udgangen, begynder dioden at lede strømmen gennem R2 falder, og T2 slukkes. Dette gør det muligt for T1 at lede, og summeren bipper, hvilket indikerer kortslutningsforekomsten.

2. Beskyttelse mod overspænding

Overspændinger på grund af overspændinger eller lyn medfører isolationsfejl, hvilket igen fører til alvorlige konsekvenser.

2 måder til overspændingsbeskyttelse

  • Ved at træffe forebyggende foranstaltninger under opførelse af bygninger og elektriske installationer. Det gøres ved at sikre, at de elektriske apparater med forskellig spænding er placeret separat. De enkelte faser kan også opdeles i henhold til deres funktionalitet for at undgå afbrydelse af faser.
  • Ved at bruge komponenter eller kredsløb til overspændingsbeskyttelse: Disse kredsløb slukker normalt over spændinger , dvs. forårsage kortslutning på tværs af dem, inden den når de elektriske apparater. De skal have en hurtig reaktion og en høj strømkapacitet.

Overspændingsbeskytter

Overspændingsbeskytter

Overspændinger er ekstremt høje spændinger, der generelt ligger over de foreskrevne spændingsværdier for de elektriske og elektroniske enheder og kan forårsage fuldstændig forstyrrelse af enhedens isolering (fra jord eller andre spændingsbærende komponenter) og dermed beskadige enhederne. Disse overspændinger opstår på grund af faktorer som lyn, elektrisk afladning, forbigående og defekt skift. For at kontrollere dette er der ofte behov for et overspændingsbeskyttelseskredsløb.

Design af et simpelt overspændingsbeskyttelseskredsløb

Her er et simpelt overspændingsbeskytter kredsløb, der bryder strømmen til belastningen, hvis spændingen stiger over det forudindstillede niveau. Strømmen genoprettes kun, hvis spændingen falder til det normale niveau. Denne type kredsløb bruges i spændingsstabilisatorer som beskyttelse mod overbelastning.

Kredsløbet bruger følgende komponenter:

  • En reguleret strømforsyning bestående af 0-9V step down transformer, diode D1 og en udjævningskondensator.
  • En Zener-diode til styring af relædriveren.

Arbejde i systemet

Enhver spændingsforøgelse i transformatorens primære (når netspændingen stiger) vil også afspejle sig som en tilsvarende spændingsforøgelse i dens sekundære. Dette princip bruges i kredsløbet til at udløse relæet. Når indgangsspændingen til transformatorens primær (omkring 230 volt), vil Zener være ude af ledning (som indstillet af VR1), og relæet vil være i spændingsfri tilstand. Belastningen får strøm gennem relæets fælles og NC-kontakter. I denne tilstand vil LED være slukket.

Når spændingen stiger, leder Zener-dioden, og relæet aktiveres. Dette bryder strømforsyningen til lasten. LED viser relæets aktiveringsstatus. Kondensator C1 fungerer som en buffer ved bunden af ​​T1 til glat bearbejdning af T1 for at forhindre reliklikning under dens aktivering / deaktivering.

Overspændingsbeskytter

Belastningen er forbundet via relæets fælles- og NC-kontakter (normalt tilsluttet) som vist i diagrammet. Neutral skal gå direkte til belastningen.

Inden belastningen tilsluttes, skal du langsomt justere VR1, indtil LED bare slukkes, forudsat at linjespændingen er mellem 220-230 volt. Kontroller om nødvendigt netspændingen ved hjælp af en vekselstrømsmåler. Kredsløbet er klar til brug. Tilslut nu lasten. Når spændingen stiger, leder Zener relæet og aktiverer det. Når linjespændingen vender tilbage til normal, vil belastningen igen få strøm.

Et andet kredsløb til overspændingsbeskyttelse diskuteres nedenfor, som også beskytter de elektriske belastninger mod overspændinger.

Overspændingsbeskyttelsesdiagram

Nogle gange sker det således, at en bænkstrømforsyning ikke længere forbliver kontrolleret på grund af en defekt, og altid skyder den farligt op. Enhver belastning, der er forbundet med dette, beskadiges således på ingen tid. Dette kredsløb giver fuldstændig beskyttelse af denne situation. MOSFET er i serie med belastningen. Dens port får drev, der altid får drænet og kilden til at forblive i ledning, så længe IC1-indstillet spænding ved pin 1 er under den interne referencespænding. I tilfælde af højere spænding er spændingen ved pin nr. 1 i IC1 over referencespændingen, og det slukker for MOSFET, der fratager sit gate-drev for at få drænet og kilden til at være åben, for at afbryde strømmen til belastningskredsløbet.

Advarselstegn på strømforsyningsfejl i et kredsløb

Strømforsyningsfejl kredsløbsdiagram

Mens strømforsyningen er tilgængelig, bruges en switch til at levere strøm til transformeren til test af kredsløbet. Q1 opfører sig ikke, da dens base og emitter har samme potentiale gennem D1 & D2 fra DC udviklet af broensretteren. På det tidspunkt oplades kondensatoren C1 og C2 til jævnstrømsspænding, der er således afledt. Mens forsyningen fejler, leverer C1 emitterstrøm til bunden af ​​Q1 til og med R1. Dette resulterer i, at kondensator C1 aflades gennem Q1 emitteropsamler, der fører via summeren. Der genereres således en kort lyd hver gang hovedforsyningen fejler, indtil C1 bliver helt afladet.