Chập mạch điện là nguyên nhân phổ biến nhất của các vụ hỏa hoạn ngẫu nhiên trong các tòa nhà sinh hoạt, thương mại và công nghiệp. Nó xảy ra khi các điều kiện bất thường diễn ra trong mạch điện như quá dòng, hỏng cách điện, tiếp xúc với người, quá áp, vv Trong bài viết này, một số phương pháp phòng chống cháy ngắn mạch và quá áp sẽ được thảo luận.
Phòng chống ngắn mạch điện
Kết nối điện thích hợp
100% các vụ cháy do chập điện đều do người thợ điện kém hiểu biết hoặc do sự bất cẩn của anh ta. Hầu hết các thợ điện học bằng cách trở thành người trợ giúp cho một người có kinh nghiệm và thiếu nhiều kiến thức cơ bản về điện.
cầu chì
Trong một ứng dụng trong nước cho nguồn cung cấp dây 3 pha 4, các thợ điện sử dụng kết hợp 4 MCB được gọi là TPN thay vì kết hợp 3 MCB. Nó là nguyên nhân sâu xa của cháy nổ bắt nguồn từ sự cố về điện. Vì vậy, không bao giờ cho phép trung tính đi qua một công tắc.
Lý do tại sao loại 3 MCB là tốt nhất được giải thích dưới đây. Đối với TPN (ba cực cộng với Trung tính) 3 là MCB có thể ngắt dòng điện định mức vượt quá và thứ 4 chỉ là một công tắc cho trung tính. Nó không cảm thấy bất kỳ hiện tại. Vì bất kỳ lý do nào, giả sử trung tính bị ngắt kết nối ở cuối nhà trong TPN, pha được tải ít hơn có thể bị ảnh hưởng điện áp lên đến 50% cộng hoặc hơn. Điều này có nghĩa là tải một pha sẽ là khoảng 350 volt so với 220 volt. Nhiều thiết bị sẽ nhanh chóng bị cháy và các vật dụng như đèn tuýp có cuộn sắt có thể bắt lửa. Hãy tưởng tượng, một người không ở nhà trong thời gian đó và có một tủ quần áo gần đó! Đây là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến cháy nổ. Tình hình cũng tương tự với 3 MCB nếu trung tính bị nới lỏng. Vì vậy, hãy rất cẩn thận để đảm bảo rằng trung tính không đi qua một công tắc trong cài đặt ba giai đoạn cũng không cho phép trung lập trở nên lỏng lẻo.
Hãy để chúng tôi tính toán toán học. Một đèn có công suất 100 watt ở một pha sang trung tính và đèn khác 10 watt nối từ pha khác sang trung tính. Giả sử cả hai đều nhận được 220 RMS từ nguồn cung cấp cân bằng 3 pha. Bây giờ chúng ta hãy ngắt kết nối trung tính. Vì vậy, cả hai bóng đèn mắc nối tiếp cùng pha, tức là đối mặt với hiệu điện thế 220 X √3 = 381 vôn. Bây giờ hãy tính điện áp rơi trên mỗi đèn khi một điện trở là 484 và điện trở kia là 4840. Bây giờ I = 381 / (484 + 4840) hoặc I = 381/5324 hoặc I = 0,071. Bây giờ V đối diện với đèn 100 watt = IR = 34 Volts và V đối diện với đèn 10 watt = 340 Volts. Tôi đã không tính đến điện trở lạnh của đèn nhỏ hơn 10 lần so với điện trở nóng (có nghĩa là trong khi phát sáng). Nếu điều đó được xem xét, đèn 10 watt sẽ hỏng trong vài giây.
Bảo vệ ngắn mạch trong bộ nguồn hệ thống nhúng
Người ta thường thấy rằng trong khi cấp nguồn cho một mạch mới được lắp ráp, bản thân bộ phận cung cấp điện sẽ phát triển một số lỗi có thể do ngắn mạch nào đó. Mạch được phát triển bên dưới loại bỏ vấn đề đó bằng cách cô lập phần nhúng với phần phụ trợ khác. Do đó, nếu lỗi nằm trong phần đó, phần được nhúng vẫn không bị ảnh hưởng. Phần nhúng bao gồm bộ vi điều khiển lấy công suất 5 Vôn từ A, trong khi phần còn lại của mạch lấy từ B.
Một số ampe kế, vôn kế và công tắc nút nhấn được sử dụng trong mạch để tìm kết quả trong mạch thử nghiệm trong mô phỏng. Trong thời gian thực, không cần sử dụng các đồng hồ đó. Q1 là bóng bán dẫn chuyển mạch cấp nguồn chính cho các phần phụ từ B. Tải được hiển thị dưới dạng tải 100R và công tắc kiểm tra dưới dạng nút nhấn được sử dụng để kiểm tra hoạt động của mạch. Bóng bán dẫn BD140 hoặc SK100 và BC547 được sử dụng để lấy đầu ra thứ cấp khoảng 5V B từ nguồn 5V chính A.
Khi có đầu ra 5V DC từ IC điều chỉnh 7805, transistor BC547 dẫn qua các điện trở R1 và R3 và LED1. Kết quả là bóng bán dẫn SK100 dẫn và đầu ra 5V DC được bảo vệ ngắn mạch xuất hiện trên các đầu cuối B. Đèn LED màu xanh lá cây (D2) phát sáng để cho biết cùng, trong khi đèn LED màu đỏ (D1) vẫn tắt do sự hiện diện của cùng một điện áp ở cả hai đầu của nó. Khi các đầu cuối B bị ngắn, BC547 cắt do tiếp đất của đế của nó. Do đó, SK100 cũng bị cắt bỏ. Do đó trong quá trình ngắn mạch, đèn LED xanh lục (D2) tắt và đèn LED đỏ (D1) phát sáng. Các tụ điện C2 và C3 trên đầu ra 5V chính A hấp thụ các dao động điện áp xảy ra do ngắn mạch ở B, đảm bảo không có nhiễu A. Thiết kế của mạch dựa trên mối quan hệ cho dưới đây: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) trong đó, RB = Điện trở cơ bản của bóng bán dẫn SK100 và BC547 HFE = 200 đối với SK100 và 350 đối với Điện áp chuyển mạch BC547 Vs = 5V 1.3 = Hệ số an toàn IL = Dòng thu-phát của bóng bán dẫn Lắp ráp mạch trên tổng thể- mục đích PCB và bao bọc trong một tủ thích hợp. Kết nối các đầu cuối A và B trên mặt trước của tủ. Đồng thời kết nối dây nguồn chính để cấp nguồn điện xoay chiều 230V cho máy biến áp. Kết nối D1 và D2 để chỉ thị trực quan.
Chỉ báo ngắn mạch cùng với nguồn điện được điều chỉnh
Nguồn điện được điều chỉnh là yêu cầu quan trọng nhất đối với hoạt động của nhiều thiết bị điện tử cần nguồn điện một chiều không đổi cho hoạt động của chúng. Các hệ thống như máy tính xách tay, điện thoại di động hoặc máy tính yêu cầu nguồn điện một chiều được điều chỉnh để cấp nguồn cho mạch của nó. Một trong những cách cung cấp nguồn điện một chiều là sử dụng pin. Tuy nhiên hạn chế cơ bản là thời lượng sử dụng pin hạn chế. Một cách khác là sử dụng bộ chuyển đổi AC-DC.
Thông thường một bộ chuyển đổi AC-DC bao gồm một phần chỉnh lưu, trong đó bao gồm các điốt và tạo ra tín hiệu DC xung. Tín hiệu DC xung này được lọc bằng cách sử dụng một tụ điện để loại bỏ các gợn sóng và sau đó tín hiệu được lọc này được điều chỉnh bằng cách sử dụng bất kỳ IC điều chỉnh nào.
Một mạch cung cấp điện 12 volt với chỉ báo ngắn mạch đã được thiết kế. Đây là nguồn cung cấp điện cho bàn làm việc 12 volt để kiểm tra các nguyên mẫu. Nó cung cấp 12 volt DC được điều chỉnh tốt để cung cấp năng lượng cho phần lớn các mạch và cả cho cụm bảng mạch bánh mì. Một mạch bổ sung chỉ báo ngắn mạch cũng được bao gồm để phát hiện ngắn mạch trong nguyên mẫu nếu có. Thao tác này giúp tắt nguồn điện ngay lập tức để cứu các thành phần.
Nó chứa các thành phần sau:
- Một máy biến áp 500mA để hạ điện áp xoay chiều.
- Một IC điều chỉnh 7812 cung cấp đầu ra quy định 12V.
- Một còi báo hiệu đoản mạch.
- 3 điốt- 2 tạo thành một phần của bộ chỉnh lưu toàn sóng và một để hạn chế dòng điện qua điện trở.
- Hai bóng bán dẫn để cung cấp dòng điện cho còi.
Một máy biến áp 14-0-14, 500 mili ampe được sử dụng để giảm nguồn AC 230 volt. Điốt D1 và D2 là bộ chỉnh lưu và C1 là tụ điện làm phẳng để làm cho dòng DC không bị gợn sóng. IC1 là bộ điều chỉnh điện áp dương 7812 để cung cấp đầu ra điều chỉnh 12 volt. Tụ điện C2 và C3 làm giảm quá độ trong nguồn điện. Từ đầu ra của IC1, DC điều chỉnh 12 volt sẽ có sẵn. Chỉ báo ngắn mạch được xây dựng bằng cách sử dụng hai bóng bán dẫn NPN T1 và T2 với một còi, một diode và hai điện trở R1 và R2.
Trong hoạt động bình thường, tín hiệu xoay chiều là bước xuống bằng cách sử dụng máy biến áp. Các điốt chỉnh lưu tín hiệu xoay chiều, tức là tạo ra tín hiệu một chiều xung, được lọc bởi tụ điện C1 để loại bỏ các bộ lọc và tín hiệu được lọc này được điều chỉnh bằng cách sử dụng LM7812. Khi dòng điện đi qua mạch, bóng bán dẫn T2 nhận đủ điện áp tại cơ sở của nó để được bật và bóng bán dẫn T1 được kết nối với điện thế đất và do đó ở trạng thái tắt và còi sẽ tắt. . Khi có ngắn mạch ở đầu ra, diode bắt đầu dẫn dòng qua R2 giảm và T2 tắt. Điều này cho phép T1 dẫn và còi kêu bíp, do đó cho biết sự xuất hiện ngắn mạch.
2. Bảo vệ quá áp
Quá điện áp do tăng điện áp hoặc quá sáng gây ra hỏng cách điện từ đó dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
2 cách bảo vệ quá áp
- Bằng cách thực hiện các biện pháp phòng ngừa trong quá trình xây dựng các tòa nhà và lắp đặt điện. Nó được thực hiện bằng cách đảm bảo rằng các thiết bị điện có xếp hạng điện áp khác nhau được đặt riêng biệt. Các giai đoạn riêng lẻ cũng có thể được chia nhỏ theo chức năng của chúng để tránh gián đoạn các giai đoạn.
- Bằng cách sử dụng các thành phần hoặc mạch bảo vệ quá áp: Các mạch này thường dập tắt quá điện áp , tức là gây đoản mạch trên chúng trước khi nó đến các thiết bị điện. Chúng phải có phản ứng nhanh và khả năng mang dòng điện cao.
Bảo vệ quá áp
Quá điện áp là điện áp cực cao thường cao hơn mức điện áp quy định của thiết bị điện và điện tử và có thể gây ra sự gián đoạn hoàn toàn cách điện của thiết bị (từ đất hoặc các bộ phận mang điện áp khác) và do đó làm hỏng thiết bị. Quá điện áp này xảy ra do các yếu tố như sét, phóng điện, chuyển mạch quá độ và lỗi. Để kiểm soát điều này, thường cần một mạch bảo vệ quá áp.
Thiết kế một mạch bảo vệ quá áp đơn giản
Đây là một đơn giản bảo vệ quá áp ngắt điện cho tải nếu điện áp tăng quá mức đặt trước. Nguồn sẽ chỉ được phục hồi nếu điện áp giảm xuống mức bình thường. Loại mạch này được sử dụng trong ổn áp để bảo vệ quá tải.
Mạch sử dụng các thành phần sau:
- Một nguồn cung cấp năng lượng được điều chỉnh bao gồm biến áp xuống 0-9V, diode D1 và tụ điện làm mịn.
- Một diode Zener để điều khiển trình điều khiển rơ le.
Hoạt động của hệ thống
Bất kỳ sự gia tăng điện áp nào trong Sơ cấp của máy biến áp (khi điện áp nguồn tăng lên) sẽ phản ánh sự gia tăng điện áp tương ứng ở thứ cấp của nó. Nguyên tắc này được sử dụng trong mạch để kích hoạt rơle. Khi điện áp đầu vào vào sơ cấp của máy biến áp (khoảng 230 vôn), Zener sẽ bị mất dẫn (như được thiết lập bởi VR1) và rơle sẽ ở trong tình trạng mất điện. Tải sẽ lấy điện thông qua các tiếp điểm chung và NC của Rơle. Ở trạng thái này, đèn LED sẽ tắt.
Khi điện áp tăng, diode Zener dẫn điện và rơle sẽ được kích hoạt. Điều này làm đứt nguồn cung cấp cho tải. Đèn LED hiển thị trạng thái kích hoạt của rơ le. Tụ C1 hoạt động như một bộ đệm ở chân của T1 để T1 làm việc trơn tru để ngăn chặn sự kích hoạt của rơle trong quá trình kích hoạt / ngừng hoạt động của nó.
Tải được kết nối thông qua các tiếp điểm Chung và NC (Kết nối Thường) của rơle như trong sơ đồ. Trung tính nên đi trực tiếp vào tải.
Trước khi kết nối tải, từ từ điều chỉnh VR1 cho đến khi đèn LED chỉ tắt với giả định rằng điện áp đường dây nằm trong khoảng 220-230 volt. Nếu cần, hãy kiểm tra điện áp đường dây bằng đồng hồ đo vôn AC. Mạch đã sẵn sàng để sử dụng. Bây giờ kết nối tải. Khi điện áp tăng, Zener sẽ dẫn và kích hoạt rơle. Khi điện áp đường dây trở lại bình thường, tải sẽ có điện trở lại.
Một mạch khác để bảo vệ quá áp được thảo luận bên dưới, mạch này cũng bảo vệ tải điện chống lại điện áp tăng.
Đôi khi nó xảy ra như vậy là đầu ra của bộ nguồn dự phòng không còn được kiểm soát vì lỗi và luôn luôn xảy ra nguy hiểm. Vì vậy, bất kỳ tải nào được kết nối với đó sẽ bị hỏng ngay lập tức. Mạch này bảo vệ hoàn toàn cho tình huống đó. MOSFET mắc nối tiếp với tải. Cổng của nó được biến tần luôn làm cho cống và nguồn vẫn dẫn miễn là điện áp đặt IC1 tại chân 1 thấp hơn điện áp tham chiếu bên trong. Trong trường hợp điện áp cao hơn, điện áp tại chân số 1 của IC1 cao hơn điện áp tham chiếu và việc tắt MOSFET sẽ tước bỏ ổ đĩa cổng của nó gây ra hiện tượng thoát và nguồn mở, ngắt kết nối nguồn với mạch tải.
Dấu hiệu cảnh báo về sự cố nguồn điện trong mạch
Trong khi nguồn điện có sẵn, để kiểm tra mạch, một công tắc được sử dụng để cung cấp điện cho máy biến áp. Q1 không dẫn điện như cơ sở của nó và bộ phát có cùng điện thế thông qua D1 & D2 từ DC được phát triển bởi bộ chỉnh lưu cầu. Khi đó tụ điện C1 và C2 được tích điện đến hiệu điện thế Dc nên suy ra. Trong khi nguồn cung cấp không thành công, C1 cung cấp dòng điện cực phát cho gốc Q1 thông qua R1, điều này dẫn đến tụ điện C1 được phóng điện qua bộ thu cực phát Q1 dẫn qua bộ rung. Do đó, một âm thanh ngắn được tạo ra mỗi khi nguồn cung cấp chính bị lỗi cho đến khi C1 được xả hết.
