Evsel, ticari ve endüstriyel binalarda meydana gelen kaza yangınlarının en yaygın nedeni elektrik kısa devresidir. Elektrik devresinde aşırı akım, izolasyon arızaları, insan kontakları, aşırı gerilimler vb. Gibi anormal koşullar gerçekleştiğinde ortaya çıkar. Bu makalede, kısa devre yangın ve aşırı gerilim önleme yöntemlerinden bazıları tartışılmaktadır.
Elektriksel Kısa Devre Önleme
Uygun Elektrik Bağlantıları
Elektriksel kısa devre kaynaklı yangının% 100'ü elektrikçinin yetersiz bilgisinden veya dikkatsizliğinden kaynaklanmaktadır. Elektrikçilerin çoğu, deneyimli birine yardımcı olarak öğrenir ve temel elektrik fikrini büyük ölçüde elde edemez.
sigorta
3 fazlı 4 kablolu besleme için bir ev uygulamasında, elektrikçiler 3 MCB kombinasyonu yerine TPN adı verilen 4 MCB kombinasyonunu kullanır. Elektriksel problemlerden kaynaklanan yangının temel sebebidir. Bu nedenle, nötrün bir anahtardan geçmesine asla izin vermeyin.
Peki, 3 MCB tipinin en iyisi olmasının nedeni aşağıda açıklanmıştır. TPN için (üç kutup artı Nötr) 3, anma akımının aşılması durumunda açma yapabilen MCB'lerdir ve dördüncüsü sadece nötr için bir anahtardır. Herhangi bir akım algılamaz. Herhangi bir nedenle, nötrün TPN'de ev ucunda bağlantısının kesildiğini varsayalım, daha az yüklü olan faz% 50 artı veya daha fazlasına kadar bir voltaj artışı yaşayabilir. Bu, tek fazlı yükün 220 volta göre yaklaşık 350 volt olacağı anlamına gelir. Pek çok alet zaman kaybetmeden yanar ve demir bobini olan tüp ışık gibi öğeler alev alabilir. Düşünün, o anda evde değilsiniz ve yakında bir gardırop var! Bu, yangın çıkmasının en önemli nedenlerinden biridir. Nötr gevşetilirse durum 3 MCB ile de aynıdır. Bu nedenle, nötrün hiçbirinin bir anahtardan geçmediğinden emin olmak için çok dikkatli olun. üç fazlı kurulum nötrün gevşemesine izin vermeyin.
Matematiksel olarak hesaplayalım. Bir lamba, bir fazda nötre 100 watt ve başka bir fazdan nötre bağlanan diğer 10 watt'tır. Her ikisinin de 3 fazlı dengeli bir beslemeden 220 RMS aldığını varsayın. Şimdi nötrün bağlantısını keselim. Dolayısıyla, her iki lamba da fazdan faza seri halindedir, yani 220 X √3 = 381 voltluk bir gerilime karşı karşıyadır. Şimdi bir direnç 484 ve diğeri 4840 iken her bir lambadaki voltaj düşüşünü hesaplayın. Şimdi I = 381 / (484 + 4840) veya I = 381/5324 veya I = 0.071. Şimdi 100 wattlık lambanın karşı karşıya olduğu V = IR = 34 Volt ve 10 watt lambanın karşılaştığı V = 340 Volt. Sıcak direncinden (yani parlarken) 10 kat daha az olan lambanın soğuğa direncini dikkate almadım. Bu dikkate alınırsa 10 watt'lık lamba saniyeler içinde bozulacaktır.
Gömülü Sistem Güç Kaynağında Kısa Devre Koruması
Yeni monte edilmiş bir devreye güç sağlarken, güç kaynağı bölümünün kendisinin muhtemelen bazı kısa devre nedeniyle bazı arızalar geliştirdiği sıklıkla görülmektedir. Aşağıda geliştirilen devre, gömülü bölümü diğer yardımcı bölümlerinkinden izole ederek bu sorunu ortadan kaldırır. Böylelikle, arıza bu bölümde yer alıyorsa, gömülü bölüm etkilenmeden kalır. Mikrodenetleyiciden oluşan gömülü bölüm A'dan 5 Volt güç çekerken, devrenin geri kalanı B'den çekiyor.
Simülasyonda bir test devresinde sonucu bulmak için devrede bazı ampermetreler, voltmetreler ve bir düğme anahtarı kullanılır. Gerçek zamanlı kullanımda bu tür sayaçlar gerekli değildir. Q1, B'den yardımcı bölümlere giden ana güç anahtarlama transistörüdür. Yük, 100R yük olarak gösterilir ve devrenin işleyişini kontrol etmek için bir düğme şeklinde bir test anahtarı kullanılır. Transistör BD140 veya SK100 ve BC547, ana 5V besleme A'dan yaklaşık 5V B ikincil çıkış elde etmek için kullanılır.
IC 7805 regülatöründen 5V DC çıkışı mevcut olduğunda, BC547 transistörü R1 ve R3 ve LED1 dirençleri üzerinden iletir. Sonuç olarak, SK100 transistör iletir ve kısa devre korumalı 5V DC çıkışı B terminallerinde görünür. Yeşil LED (D2) aynı şeyi göstermek için yanarken, kırmızı LED (D1) her iki ucunda da aynı voltajın varlığı nedeniyle kapalı kalır. B terminalleri kısa olduğunda, BC547 tabanının topraklanması nedeniyle kesilir. Sonuç olarak, SK100 de kesilir. Böylece kısa devre sırasında yeşil LED (D2) söner ve kırmızı LED (D1) yanar. Ana 5V çıkışı A üzerindeki C2 ve C3 kapasitörleri, B'deki kısa devre nedeniyle oluşan voltaj dalgalanmalarını emerek parazitsiz bir A sağlar.Devrenin tasarımı, aşağıda verilen ilişkiye dayanır: RB = (HFE X Vs) / (1.3 X IL) burada, RB = SK100 ve BC547 transistörlerinin temel dirençleri HFE = SK100 için 200 ve BC547 Anahtarlama Gerilimi Vs = 5V 1.3 = Güvenlik faktörü IL = Transistörlerin kollektör-verici akımı Devreyi genel bir amaçlı PCB ve uygun bir kabine koyun. Kabinin ön panelindeki A ve B terminallerini bağlayın. Ayrıca transformatöre 230 V AC beslemek için ana güç kablosunu bağlayın. Görsel gösterge için D1 ve D2'yi bağlayın.
Düzenlenmiş Güç Kaynağı ile birlikte Kısa Devre Göstergesi
Düzenlenmiş bir güç kaynağı, çalışmaları için sabit bir DC güç kaynağına ihtiyaç duyan birçok elektronik cihazın çalışması için en önemli gerekliliktir. Bir dizüstü bilgisayar, cep telefonu veya bilgisayar gibi sistemler, devresine güç sağlamak için düzenlenmiş bir DC kaynağına ihtiyaç duyar. Bir DC kaynağı sağlamanın yollarından biri pil kullanmaktır. Ancak temel kısıtlama, sınırlı pil ömrü süresidir. Başka bir yol da AC-DC dönüştürücü kullanmaktır.
Normalde bir AC-DC dönüştürücü, diyotlardan oluşan ve titreşimli bir DC sinyali üreten bir doğrultucu bölümünden oluşur. Bu titreşimli DC sinyali, dalgalanmaları gidermek için bir kapasitör kullanılarak filtrelenir ve daha sonra bu filtrelenmiş sinyal, herhangi bir düzenleyici IC kullanılarak düzenlenir.
Kısa devre göstergeli 12 voltluk bir güç kaynağı devresi tasarlanmıştır. İşte prototipleri test etmek için 12 voltluk bir çalışma tezgahı güç kaynağı. Devrelerin çoğuna ve ayrıca ekmek tahtası montajı için iyi düzenlenmiş 12 volt DC sağlar. Varsa, prototipteki kısa devreyi tespit etmek için bir Ek Kısa devre göstergesi eklenmiştir. Bu, bileşenleri kurtarmak için güç kaynağının hemen kapatılmasına yardımcı olur.
Aşağıdaki bileşenleri içerir:
- AC voltajını düşürmek için 500mA transformatör.
- 12V regüle çıkış sağlayan 7812 regülatör IC.
- Kısa devreyi belirtmek için bir zil.
- 3 diyot - 2 tam dalga doğrultucunun bir parçasını oluşturan ve biri direnç üzerinden akımı sınırlamak için.
- Zile akım sağlamak için iki transistör.
230 volt AC'yi düşürmek için 14-0-14, 500 mili amperlik bir transformatör kullanılır. Diyotlar D1 ve D2 redresörlerdir ve C1, DC dalgalanmasını serbest bırakmak için yumuşatma kapasitördür. IC1, 12 voltluk regüle çıkış veren 7812 pozitif voltaj regülatörüdür. Kapasitörler C2 ve C3, güç kaynağındaki geçici akımları azaltır. IC1 çıkışından 12 volt regüle edilmiş DC mevcut olacaktır. Kısa devre göstergesi, bir zil, bir diyot ve iki direnç R1 ve R2 ile iki NPN transistörü T1 ve T2 kullanılarak oluşturulmuştur.
Normal çalışmada, ac sinyali trafo kullanılarak düşürülür. Diyotlar ac sinyalini düzeltir, yani filtreleri çıkarmak için C1 kondansatörü tarafından filtrelenen ve bu filtrelenmiş sinyal LM7812 kullanılarak düzenlenen darbeli bir dc sinyali üretir. Akım devreden geçerken, transistör T2 tabanında açılacak kadar voltaj alır ve transistör T1 toprak potansiyeline bağlanır ve bu nedenle kapalı durumda ve sesli uyarı kapalıdır. . Çıkışta kısa devre olduğunda, diyot akımı R2 damlalarından geçirmeye başlar ve T2 kapanır. Bu, T1'in iletmesine ve sesli uyarının bip sesi çıkarmasına izin verir, böylece kısa devre oluşumunu gösterir.
2. Aşırı Gerilim Koruması
Dalgalanma veya yıldırımdan kaynaklanan aşırı gerilimler yalıtımın bozulmasına neden olur ve bu da ciddi sonuçlara yol açar.
Aşırı gerilim korumasının 2 yolu
- Bina ve elektrik tesisatı inşaatı sırasında önleyici tedbirler alarak. Farklı voltaj değerlerine sahip elektrikli cihazların ayrı ayrı yerleştirilmesi sağlanarak yapılır. Aşamaların kesintiye uğramasını önlemek için ayrı aşamalar da işlevlerine göre bölünebilir.
- Aşırı gerilim koruma bileşenlerini veya devrelerini kullanarak: Bu devreler normalde aşırı voltajlar yani elektrikli cihazlara ulaşmadan önce aralarında kısa devreye neden olabilir. Hızlı tepki vermeli ve yüksek akım taşıma kapasitesine sahip olmalıdır.
Aşırı Gerilim Koruyucu
Aşırı gerilimler, genellikle elektrikli ve elektronik cihazların öngörülen gerilim oranlarının üzerinde olan ve cihaz yalıtımının tamamen bozulmasına (toprak veya diğer gerilim taşıyan bileşenlerden) neden olabilen ve dolayısıyla cihazlara zarar verebilen aşırı yüksek gerilimlerdir. Bu aşırı gerilimler, yıldırım, elektrik boşalması, geçici ve hatalı anahtarlama gibi faktörlerden kaynaklanmaktadır. Bunu kontrol etmek için, genellikle bir aşırı voltaj koruma devresine ihtiyaç vardır.
Basit bir Aşırı Gerilim Koruma Devresi Tasarlama
İşte basit aşırı voltaj koruyucu Voltaj önceden ayarlanmış seviyenin üzerine çıkarsa yüke giden gücü kesen devre. Güç, yalnızca voltaj normal seviyeye düştüğünde geri gelecektir. Bu tür bir devre voltaj dengeleyicilerde aşırı yük koruması olarak kullanılır.
Devre aşağıdaki bileşenleri kullanır:
- 0-9V düşürücü trafo, D1 diyotu ve yumuşatma kapasitöründen oluşan düzenlenmiş bir güç kaynağı.
- Röle sürücüsünü kontrol etmek için bir Zener diyotu.
Sistemin çalışması
Transformatörün Primerindeki herhangi bir voltaj artışı (şebeke voltajı arttıkça), sekonderinde de karşılık gelen voltaj artışı olarak yansıtılacaktır. Bu prensip devrede röleyi tetiklemek için kullanılır. Transformatörün primerine giriş voltajı (yaklaşık 230 volt) olduğunda, Zener kondüksiyon dışı olacaktır (VR1 ile ayarlandığı gibi) ve röle enerjisiz durumda olacaktır. Yük, Rölenin ortak ve NC kontakları üzerinden güç alacaktır. Bu durumda LED kapalı olacaktır.
Voltaj yükseldiğinde Zener diyot iletir ve röle devreye girer. Bu, yüke giden güç kaynağını keser. LED, rölenin aktivasyon durumunu gösterir. Kondansatör C1, etkinleştirme / devre dışı bırakma sırasında rölenin tıklanmasını önlemek için T1'in sorunsuz çalışması için T1'in tabanında bir tampon görevi görür.
Yük, şemada gösterildiği gibi rölenin Ortak ve NC (Normalde Bağlı) kontakları üzerinden bağlanır. Nötr, doğrudan yüke gitmelidir.
Yükü bağlamadan önce, hat voltajının 220-230 volt arasında olduğunu varsayarak, LED sönene kadar VR1'i yavaşça ayarlayın. Gerekirse, bir AC voltmetre kullanarak hat voltajını kontrol edin. Devre kullanıma hazırdır. Şimdi yükü bağlayın. Voltaj yükseldiğinde, Zener röleyi yönetecek ve çalıştıracaktır. Hat voltajı normale döndüğünde yük tekrar güç alacaktır.
Elektrik yüklerini aşırı gerilimlere karşı koruyan aşırı gerilim koruması için başka bir devre aşağıda tartışılmıştır.
Bazen öyle olur ki, bir tezgah güç kaynağı çıkışı, bir kusur nedeniyle artık kontrol edilmez ve her zaman tehlikeli bir şekilde yükselir. Böylelikle ona bağlı herhangi bir yük kısa sürede zarar görmeyecektir. Bu devre, bu duruma tam koruma sağlar. MOSFET yük ile seri haldedir. Pim 1'deki IC1 ayar voltajı dahili referans voltajının altında olduğu sürece kapısı sürücü alır ve her zaman tahliye ve kaynağın iletimde kalmasına neden olur. Daha yüksek voltaj durumunda, IC1'in 1 numaralı pimindeki voltaj referans voltajının üzerindedir ve MOSFET'in, yük devresine giden gücü kesmesi için boşaltma ve kaynağın açık olmasına neden olmak için kapı sürücüsünden yoksun bırakmasını kapatır.
Bir Devredeki Güç Kaynağı Arızasına İlişkin Uyarı İşaretleri
Şebeke beslemesi varken, devreyi test etmek için transformatöre güç sağlamak için bir anahtar kullanılır. Q1, taban ve yayıcı köprü doğrultucu tarafından geliştirilen DC'den D1 ve D2 yoluyla aynı potansiyelde olduğundan iletim yapmaz. Bu sefer C1 ve C2 kondansatörleri Dc voltajına yüklenir, böylece türetilir. Besleme arızalandığında C1, Q1'den R1'e kadar olan yayıcı akımını sağlar. Bu, C1 kapasitörünün zil aracılığıyla iletilen Q1 yayıcı toplayıcı aracılığıyla boşalmasına neden olur. Böylece, C1 tamamen boşalıncaya kadar ana besleme kesildiğinde her seferinde kısa bir ses üretilir.
