יסודות הגנת מתח יתר מניעת חשמלית קצרה

קצר חשמלי הוא הגורם השכיח ביותר לשריפות מקריות בבניינים ביתיים, מסחריים ותעשייתיים. זה קורה כאשר התנאים החריגים מתרחשים במעגל החשמלי כמו זרם יתר, כשלים בבידוד, מגעים אנושיים, מתח יתר וכו '. במאמר זה, נדון בחלק משיטות האש הקצר ומניעת מתח יתר.

מניעת חשמלית קצרה

חיבורים חשמליים תקינים

100% מהאש שמקורם בקצר חשמלי נובעת מידע גרוע בחשמלאי או בחוסר זהירותו. מרבית החשמלאים לומדים על ידי הפיכתם לעוזר למנוסה וחסרים בכבדות את הרעיון החשמלי הבסיסי.

נתיך

ביישום מקומי לאספקת חוט תלת פאזי 4, חשמלאים משתמשים בשילוב 4 MCB הנקרא TPN במקום שילוב 3 MCB. זהו גורם הבסיס לשריפה שמקורו בבעיות חשמל. אז לעולם אל תאפשר לנייטרלי לעבור דרך מתג.

ובכן, הסיבה מדוע 3 MCB היא הטובה ביותר מוסברת להלן. עבור TPN (שלושה קטבים פלוס ניטראלי) 3 הם MCB שיכולים לנסוע על זרם מדורג גבוה והרביעי הוא רק מתג לניטראלי. זה לא מרגיש שום זרם. מכל סיבה שהיא נניח שהניטראלי יתנתק בסוף הבית ב- TPN, השלב שהוא פחות טעון עשוי לחוות מתח של עד 50% פלוס ומעלה. המשמעות היא שהעומס החד פאזי יהיה כ -350 וולט לעומת 220 וולט. גאדג'טים רבים יישרפו תוך זמן קצר ופריטים כמו נורת צינור עם חנק ברזל עלולים להתלקח. תאר לעצמך, אחד לא נמצא בבית באותו רגע ויש ארון בגדים בקרבת מקום! זו אחת הסיבות העיקריות לפריצת שריפה. המצב זהה גם עם 3 MCB אם הנייטרלי מתרופף. אז הקפד מאוד לוודא שהניטראלי לא עובר דרך מתג a התקנה תלת פאזית וגם לא לאפשר לניטרל להשתחרר.

בואו נחשב מתמטית. מנורה אחת היא 100 וואט בשלב אחד לניטראלי ועוד 10 וואט מחוברת משלב אחר לניטראלי. נניח לשניהם לקבל 220 RMS מהיצע מאוזן בשלושה שלבים. עכשיו תן לנו לנתק את הנייטרלי. אז שתי המנורות נמצאות בסדרה בין שלב לשלב כלומר מול מתח של 220 X √3 = 381 וולט. כעת חשב את ירידת המתח על פני כל מנורה כאשר התנגדות אחת היא 484 והשנייה היא 4840. עכשיו אני = 381 / (484 + 4840) או I = 381/5324 או I = 0.071. עכשיו ה- V מול המנורה 100 וואט = IR = 34 וולט וה- V מול המנורה 10 וואט = 340 וולט. לא לקחתי בחשבון את ההתנגדות הקרה של המנורה שהיא פי 10 פחות מההתנגדות החמה (כלומר בזמן זוהר). אם לוקחים זאת בחשבון מנורת 10 וואט תיכשל תוך שניות.

הגנת מעגל קצר באספקת החשמל המוטמעת של המערכת

לעיתים קרובות נראה כי בעת הפעלת מעגל שהורכב לאחרונה, קטע אספקת החשמל עצמו מפתח תקלה כלשהי, אולי בגלל קצר. המעגל שפותח להלן מבטל את הבעיה על ידי בידוד החלק המוטבע לזה של קטעי עזר אחרים. לפיכך, אם התקלה נעוצה בחלק זה, החלק המוטבע נותר ללא השפעה. החלק המוטבע המורכב ממיקרו-בקרה שואב 5 וולט מתח A, ואילו שאר המעגל שואב מ- B.

משתמשים במעגלים, מד וולט ומתג כפתור במעגל כדי למצוא את התוצאה במעגל בדיקה בסימולציה. בזמן אמת אין להשתמש במונים כאלה. Q1 הוא הטרנזיסטור העיקרי למיתוג ההפעלה לחלקי העזר מ- B. העומס מוצג כעמס 100R ומתג בדיקה בצורת כפתור לחיצה משמש לבדיקת תפקוד המעגל. הטרנזיסטור BD140 או SK100 ו- BC547 משמשים להפקת הפלט המשני של כ -5 וולט B מהספק הראשי 5V A.

כאשר פלט DC 5V מווסת IC 7805 זמין, הטרנזיסטור BC547 מוליך באמצעות נגדים R1 ו- R3 ו- LED1. כתוצאה מכך טרנזיסטור SK100 מוליך ופלט 5V DC מוגן בקצר חשמלי מופיע על גבי מסופי B. הנורית הירוקה (D2) זוהרת כדי לציין את אותו הדבר, ואילו הנורית האדומה (D1) נותרת כבויה בגלל הימצאותו של אותו מתח בשני קצותיו. כאשר מסופי B קצרים, BC547 מנותק עקב הארקת בסיסו. כתוצאה מכך, גם SK100 מנותק. לפיכך במהלך קצר חשמלי, הנורית הירוקה (D2) נכבתה והנורית האדומה (D1) זוהרת. קבלים C2 ו- C3 על פלט 5V הראשי A סופגים את תנודות המתח המתרחשות בגלל קצר במעגל B, ומבטיחות ללא הפרעות A. תכנון המעגל מבוסס על הקשר המופיע להלן: RB = (HFE X Vs) / (1.3 X IL) כאשר, RB = התנגדות בסיס של טרנזיסטורים של SK100 ו- BC547 HFE = 200 עבור SK100 ו- 350 עבור BC547 מתח מיתוג Vs = 5 V 1.3 = מקדם בטיחות IL = זרם פולט אספן של טרנזיסטורים. הרכיב את המעגל באופן כללי PCB ייעודי וסגור בארון מתאים. חבר את המסופים A ו- B בלוח הקדמי של הארון. חבר גם את כבל החשמל להזנת 230 וולט שנאי. חבר את D1 ו- D2 לאינדיקציה חזותית.

מחוון קצר חשמלי יחד עם ספק כוח מוסדר

ספק כוח מוסדר הוא הדרישה החשובה ביותר להפעלת מכשירים אלקטרוניים רבים הזקוקים לספק כוח DC קבוע להפעלתם. מערכות כמו מחשב נייד או טלפון סלולרי או מחשב דורשות ספק DC מוסדר בכדי להפעיל את המעגלים שלו. אחת הדרכים לספק אספקת DC היא שימוש בסוללה. עם זאת האילוץ הבסיסי הוא זמן חיי הסוללה המוגבל. דרך נוספת היא שימוש בממיר AC-DC.
בדרך כלל ממיר AC-DC מורכב מקטע מיישר, המורכב מדיודות ומייצר אות DC פועם. אות DC פועם זה מסונן באמצעות קבלים להסרת אדוות ואז האות המסונן הזה מווסת באמצעות כל רגולטור IC.

תוכנן מעגל אספקת חשמל של 12 וולט עם חיווי קצר. הנה ספק כוח עבודה של 12 וולט לבדיקת אבות הטיפוס. זה נותן 12 וולט DC מוסדרים היטב להפעלת רוב המעגלים וגם לאסיפת לוח הלחם. מעגל תוספת של אינדיקציה לקצר חשמלי כלול גם כדי לזהות את הקצר במערך האב טיפוס אם בכלל. זה עוזר לכבות את אספקת החשמל באופן מיידי כדי לשמור את הרכיבים.

הוא מכיל את המרכיבים הבאים:

• שנאי 500mA להורדת מתח המתח.
• רגולטור IC 7812 המספק פלט מוסדר 12V.
• זמזם לציין את הקצר.
• 3 דיודות - 2 המהוות חלק ממיישר גל מלא ואחת להגבלת הזרם דרך הנגד.
• שני טרנזיסטורים המספקים זרם לזמזם.

שנאי 14-0-14, 500 מיליאמפר אמפר משמש להדרגת מתח הוולט 230 וולט. דיודות D1 ו- D2 הם מיישרים ו- C1 הוא קבלים החלקה כדי להפוך את אדוות ה- DC לחופשית. IC1 הוא ויסות המתח החיובי 7812 המספק פלט מוסדר של 12 וולט. הקבלים C2 ו- C3 מפחיתים את הארעיות באספקת החשמל. מהפלט של IC1, 12 וולט וולט מוסדר יהיה זמין. מחוון הקצר בנוי באמצעות שני טרנזיסטורי NPN T1 ו- T2 עם זמזם, דיודה ושני נגדים R1 ו- R2.

בפעולה רגילה, האות זרם החילוף יורד באמצעות השנאי. הדיודות מתקנות את אות ה- AC, כלומר מייצרות אות DC פועם, אשר מסונן על ידי הקבל C1 כדי להסיר את המסננים ואת האות המסונן הזה מווסת באמצעות LM7812. כאשר הזרם עובר במעגל, הטרנזיסטור T2 מקבל מספיק מתח בבסיסו כדי להידלק והטרנזיסטור T1 מחובר לפוטנציאל הקרקע ולכן הוא במצב כבוי והמזמזם כבוי. . כשיש קצר במוצא, הדיודה מתחילה להוביל את הזרם דרך R2 יורדת ו- T2 מכבה. זה מאפשר ל- T1 להתנהל והמזמזם מצפצף, ובכך מציין את התרחשות הקצר.

2. הגנה על מתח יתר

מתח יתר בגלל נחשולים או ברקים גורם לכשל בידוד שמוביל בתורו לתוצאות קשות.

2 דרכים להגנה על מתח יתר

• על ידי נקיטת אמצעי מניעה במהלך בניית מבנים ומתקני חשמל. זה נעשה על ידי וודא שמוצרי החשמל בעלי דירוג המתח שונה ממוקמים בנפרד. ניתן לפצל את השלבים הבודדים בהתאם לפונקציונליות שלהם כדי למנוע הפרעה בשלבים.
• באמצעות רכיבי או מעגלי הגנה על מתח יתר: מעגלים אלה מרווים בדרך כלל את מעל מתח , כלומר לגרום לקצר סביבם לפני שהוא מגיע למכשירי החשמל. עליהם להיות בעלי תגובה מהירה ויכולת נשיאה גבוהה של זרם.

מגן מתח יתר

מתח יתר הוא מתח גבוה במיוחד אשר בדרך כלל מעל לדירוג המתח הקבוע של המכשירים החשמליים והאלקטרוניים ועלול לגרום להפרעה מוחלטת של בידוד המכשיר (מכדור הארץ או מרכיבי מתח אחרים) ובכך לפגוע בהתקנים. מתח יתר זה מתרחש עקב גורמים כמו ברקים, פריקה חשמלית, מעבר חלופי ופגום. כדי לשלוט בזה, לעתים קרובות יש צורך במעגל הגנה על מתח יתר.

תכנון מעגלי הגנה על מתח פשוט

הנה פשוט מגן מתח יתר מעגל המפרק את הכוח לעומס אם המתח עולה מעל לרמה הקבועה מראש. ההספק יוחזר רק אם המתח יירד לרמה הרגילה. מעגל מסוג זה משמש במייצבי מתח כהגנה על עומס.

המעגל משתמש ברכיבים הבאים:

• ספק כוח מוסדר המורכב משנאי מדרגות 0-9 וולט, דיודה D1 וקבל החלקה.
• דיודת זנר לשליטה על נהג הממסר.

עבודה של המערכת

כל עלייה במתח הראשי של השנאי (ככל שעולה מתח הרשת) תשקף כעליית מתח מקבילה גם במשנית. עיקרון זה משמש במעגל להפעלת הממסר. כאשר מתח הכניסה לראשי של השנאי (סביב 230 וולט), זנר יהיה מחוץ להולכה (כפי שנקבע על ידי VR1) והממסר יהיה במצב חסוי. העומס יקבל כוח דרך המגעים המשותפים והמגעים של הממסר. במצב זה, נורית LED תהיה כבויה.

כאשר המתח עולה, דיודת זנר מתנהלת והממסר יופעל. זה שובר את אספקת החשמל לעומס. נורית LED מציגה את מצב ההפעלה של הממסר. הקבל C1 משמש כחוצץ בבסיס T1 לעבודה חלקה של T1 כדי למנוע לחיצה על ממסר במהלך הפעלתו / השבתתו.

העומס מחובר דרך המגעים המשותפים וה- NC (מחובר בדרך כלל) של הממסר, כפי שמוצג בתרשים. נייטרלי צריך לעבור ישירות לעומס.

לפני חיבור העומס, כוונן את VR1 לאט עד שהנורית רק תיכבה בהנחה שמתח הקווים נע בין 220-230 וולט. במידת הצורך, בדוק את מתח הקו באמצעות מד מתח וולט. המעגל מוכן לשימוש. עכשיו חבר את העומס. כאשר המתח עולה, זנר יוליך ויפעיל את הממסר. כאשר מתח הקווים חוזר לקדמותו, שוב העומס יקבל כוח.

מעגל נוסף להגנת מתח יתר נדון להלן המגן גם על העומסים החשמליים מפני מתח נחשול.

לפעמים כל כך קורה שתפוק אספקת החשמל של הספסל כבר לא נשלט בגלל פגם, ובדרך כלל הוא יורה בצורה מסוכנת. לפיכך כל עומס המחובר אליו ייפגע תוך זמן קצר. מעגל זה מעניק הגנה מלאה למצב זה. ה- MOSFET נמצא בסדרה עם העומס. השער שלו מקבל כונן שתמיד גורם לניקוז ולמקור להישאר בהולכה כל עוד מתח ה- IC1 שנקבע בסיכה 1 נמצא מתחת למתח הייחוס הפנימי. במקרה של מתח גבוה יותר המתח בסיכה מספר 1 של IC1 הוא מעל למתח הייחוס וכיבוי ה- MOSFET מונע מכונן השער שלו כדי לגרום לניקוז ולמקור כפתוח, לנתק את החשמל למעגל העומס.

סימני אזהרה לכשל באספקת החשמל במעגל

אמנם אספקת חשמל זמינה, אך לבדיקת המעגל מתג משמש לספק שנאי. ה- Q1 אינו מתנהל כבסיסו ופולטו הם באותו פוטנציאל דרך D1 & D2 מה- DC שפותח על ידי מיישר הגשר. באותו זמן הקבל C1 ו- C2 נטענים למתח Dc הנגזר כל כך. בעוד שהאספקה ​​נכשלת, C1 מספק זרם פולט לבסיס Q1 עד R1. כתוצאה מכך קבלים C1 משתחררים דרך אספן פולט Q1 המוליך באמצעות הבאזר. כך נוצר צליל קצר בכל פעם שהאספקה ​​הראשית נכשלת עד שה- C1 משתחרר לחלוטין.