أساسيات حماية الجهد الزائد | منع ماس كهربائى

تعد الدائرة الكهربائية القصيرة السبب الأكثر شيوعًا للحرائق العرضية في المباني المنزلية والتجارية والصناعية. يحدث ذلك عندما تحدث ظروف غير طبيعية في الدائرة الكهربائية مثل التيار الزائد ، وفشل العزل ، والتلامس البشري ، والجهد الزائد ، وما إلى ذلك. في هذه المقالة ، تتم مناقشة بعض طرق الوقاية من حرائق الدائرة القصيرة والجهد الزائد.

منع ماس كهربائى

التوصيلات الكهربائية المناسبة

100 ٪ من ماس كهربائي ناتج عن حريق بسبب ضعف المعرفة بالكهربائي أو إهماله. يتعلم معظم الكهربائيين من خلال أن يصبحوا مساعدًا لشخص متمرس ويفتقرون بشدة إلى الفكرة الكهربائية الأساسية.

فتيل

في تطبيق محلي لإمداد الأسلاك من 3 مراحل 4 ، يستخدم الكهربائيون مجموعة 4 MCB تسمى TPN بدلاً من مجموعة 3 MCB. إنه السبب الجذري للحريق الناتج عن المشاكل الكهربائية. لذلك لا تسمح أبدًا للمحايد بالمرور عبر مفتاح.

حسنًا ، يتم شرح سبب كون 3 نوع MCB هو الأفضل أدناه. بالنسبة إلى TPN (ثلاثة أقطاب بالإضافة إلى محايد) ، فإن 3 عبارة عن MCBs يمكنها التعثر في تجاوز التيار المقنن والرابع هو مجرد مفتاح للمحايد. لا يشعر بأي تيار. لأي سبب من الأسباب ، افترض أن المحايد قد تم فصله عند نهاية المنزل في TPN ، فإن المرحلة الأقل تحميلًا قد تشهد زيادة في الجهد تصل إلى 50٪ زائد أو أكثر. هذا يعني أن الحمل أحادي الطور سيكون حوالي 350 فولت مقابل 220 فولت. ستحترق العديد من الأدوات في أي وقت من الأوقات ، وقد تشتعل النيران في عناصر مثل مصباح أنبوب مع خنق الحديد. تخيل أن المرء لم يكن في المنزل خلال تلك اللحظة وهناك خزانة ملابس قريبة! هذا هو أحد الأسباب الرئيسية لاندلاع الحريق. الوضع هو نفسه أيضًا مع 3 MCB إذا تم فك المحايد. لذا كن حذرًا جدًا للتأكد من أن المحايد لا يمر عبر مفتاح في a ثلاث مراحل التثبيت ولا تسمح للمحايد أن يفقد.

دعونا نحسب رياضيا. مصباح واحد 100 وات في مرحلة واحدة إلى محايد وآخر 10 واط متصل من طور آخر إلى محايد. افترض أن كلاهما سيحصل على 220 RMS من إمداد متوازن ثلاثي الطور. الآن دعونا نفصل المحايد. لذا فإن كلا المصباحين متسلسلين عبر طور إلى طور ، أي أنهما يواجهان جهد 220 X of3 = 381 فولت. الآن احسب انخفاض الجهد عبر كل مصباح بينما المقاومة الواحدة 484 والأخرى 4840. الآن أنا = 381 / (484 + 4840) أو أنا = 381/5324 أو أنا = 0.071. الآن V يواجه المصباح 100 واط = IR = 34 فولت و V الذي يواجهه المصباح 10 واط = 340 فولت. لم أضع في الاعتبار مقاومة البرودة للمصباح والتي تقل 10 مرات عن المقاومة الساخنة (أي أثناء التوهج). إذا تم أخذ ذلك في الاعتبار ، فسوف يفشل مصباح 10 واط في ثوانٍ.

حماية ماس كهربائى في مزود طاقة النظام المدمج

غالبًا ما يُرى أنه أثناء تشغيل دائرة مجمعة حديثًا ، فإن قسم إمداد الطاقة نفسه يطور بعض الأخطاء ربما بسبب بعض الدائرة القصيرة. تعمل الدائرة المطورة أدناه على التخلص من هذه المشكلة عن طريق عزل القسم المضمن عن قسم الأقسام المساعدة الأخرى. وبالتالي ، إذا كان الخطأ يكمن في هذا القسم ، فإن القسم المضمن يظل غير متأثر. يسحب القسم المضمن الذي يتكون من متحكم دقيق طاقة 5 فولت من A ، بينما يستمد باقي الدائرة من B.

تُستخدم بعض مقاييس التيار الكهربائي ومقاييس الفولتية ومفتاح زر الضغط في الدائرة لإيجاد النتيجة في دائرة اختبار في المحاكاة. في الوقت الفعلي ، لا يلزم استخدام مثل هذه العدادات. Q1 هو ترانزستور تبديل الطاقة الرئيسي للأقسام المساعدة من B. يظهر الحمل على شكل حمولة 100R ويستخدم مفتاح اختبار على شكل زر ضغط لفحص عمل الدائرة. يتم استخدام الترانزستور BD140 أو SK100 و BC547 لاشتقاق الناتج الثانوي لحوالي 5V B من مصدر 5V الرئيسي A.

عندما يتوفر خرج 5V DC من المنظم IC 7805 ، فإن الترانزستور BC547 يمر عبر المقاومات R1 و R3 و LED1. نتيجة لذلك ، يوصل الترانزستور SK100 ويظهر خرج 5V DC المحمي بالدائرة القصيرة عبر المحطات B. يضيء مؤشر LED الأخضر (D2) للإشارة إلى نفس الشيء ، بينما يظل مؤشر LED الأحمر (D1) مطفأ بسبب وجود نفس الجهد في كلا طرفيه. عندما تقصر المحطات B ، تنقطع BC547 بسبب تأريض قاعدتها. نتيجة لذلك ، فإن SK100 أيضًا مقطوعة. وهكذا أثناء قصر الدائرة ، ينطفئ مؤشر LED الأخضر (D2) ويضيء المصباح الأحمر (D1). المكثفات C2 و C3 عبر المخرج الرئيسي 5 فولت A تمتص تقلبات الجهد التي تحدث بسبب قصر الدائرة في B ، مما يضمن عدم حدوث أي اضطراب. يعتمد تصميم الدائرة على العلاقة الموضحة أدناه: RB = (HFE X Vs) / (1.3 X IL) حيث ، RB = المقاومات الأساسية للترانزستورات من SK100 و BC547 HFE = 200 لـ SK100 و 350 لـ BC547 تبديل الجهد Vs = 5V 1.3 = عامل الأمان IL = تيار المجمع الباعث للترانزستورات قم بتجميع الدائرة على عام- الغرض ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأرفقها في خزانة مناسبة. قم بتوصيل المحطات A و B على اللوحة الأمامية للخزانة. قم أيضًا بتوصيل سلك الطاقة الرئيسي لتغذية 230 فولت تيار متردد بالمحول. قم بتوصيل D1 و D2 للإشارة المرئية.

مؤشر الدائرة القصيرة مع مصدر طاقة منظم

يعد مصدر الطاقة المنظم من أهم متطلبات تشغيل العديد من الأجهزة الإلكترونية التي تحتاج إلى مصدر طاقة ثابت للتيار المستمر لتشغيلها. تتطلب أنظمة مثل الكمبيوتر المحمول أو الهاتف الخلوي أو الكمبيوتر مصدر تيار مستمر منظم لتشغيل دوائرها. إحدى طرق توفير مصدر التيار المستمر هي استخدام البطارية. ومع ذلك ، فإن القيد الأساسي هو عمر البطارية المحدود. طريقة أخرى هي استخدام محول AC- DC.
يتكون محول التيار المتردد والتيار المتردد عادة من قسم مقوم يتكون من ثنائيات وينتج إشارة تيار مستمر نابضة. يتم ترشيح إشارة التيار المستمر النابضة هذه باستخدام مكثف لإزالة التموجات ومن ثم يتم تنظيم هذه الإشارة المفلترة باستخدام أي منظم IC.

تم تصميم دائرة إمداد طاقة 12 فولت مع إشارة ماس كهربائى. فيما يلي مصدر طاقة 12 فولت للعمل لاختبار النماذج الأولية. إنه يعطي تيار مستمر 12 فولت منظم جيدًا لتشغيل غالبية الدوائر وأيضًا لتجميع لوح الخبز. يتم أيضًا تضمين دارة إضافية لمؤشر ماس كهربائى لاكتشاف ماس كهربائى في النموذج الأولي إن وجد. هذا يساعد على إيقاف تشغيل مصدر الطاقة على الفور لحفظ المكونات.

يحتوي على المكونات التالية:

• محول 500 مللي أمبير للتنحي عن جهد التيار المتردد.
• يوفر IC منظم 7812 خرجًا منظمًا بجهد 12 فولت.
• جرس للإشارة إلى ماس كهربائى.
• 3 ثنائيات- 2 يشكلان جزءًا من مقوم موجة كاملة وواحد للحد من التيار عبر المقاوم.
• اثنان من الترانزستورات لتزويد الجرس بالتيار.

يتم استخدام محول 14-0-14 ، 500 مللي أمبير للتنحي عن 230 فولت تيار متردد. الثنائيات D1 و D2 عبارة عن مقومات و C1 هو مكثف التنعيم لجعل تموج التيار المستمر. IC1 هو منظم الجهد الموجب 7812 لإعطاء خرج منظم 12 فولت. تقلل المكثفات C2 و C3 من العبور في مصدر الطاقة. من خرج IC1 ، سيتوفر تيار مستمر منظم بجهد 12 فولت. تم تصميم مؤشر الدارة القصيرة باستخدام ترانزستورات NPN T1 و T2 مع صفارة ، وصمام ثنائي ، ومقاومتان R1 و R2.

في التشغيل العادي ، تنحى إشارة التيار المتردد باستخدام المحول. تقوم الثنائيات بتصحيح إشارة التيار المتردد ، أي تنتج إشارة تيار مستمر نابضة ، يتم ترشيحها بواسطة المكثف C1 لإزالة المرشحات ويتم تنظيم هذه الإشارة المفلترة باستخدام LM7812. مع مرور التيار عبر الدائرة ، يحصل الترانزستور T2 على جهد كافي في قاعدته ليتم تشغيله ويتم توصيل الترانزستور T1 بالإمكانات الأرضية وبالتالي يكون في حالة إيقاف تشغيل الجرس. . عندما يكون هناك دائرة كهربائية قصيرة عند الخرج ، يبدأ الصمام الثنائي في توصيل التيار من خلال قطرات R2 وينطفئ T2. يسمح هذا لـ T1 بإجراء ويصدر صوت صفير ، مما يشير إلى حدوث ماس كهربائي.

2. حماية الجهد الزائد

تؤدي زيادة الفولتية بسبب الاندفاعات أو البرق إلى فشل العزل مما يؤدي بدوره إلى عواقب وخيمة.

طريقتان للحماية من الجهد الزائد

• من خلال اتخاذ الإجراءات الوقائية أثناء تشييد المباني والتركيبات الكهربائية. يتم ذلك عن طريق التأكد من وضع الأجهزة الكهربائية ذات معدلات الجهد المختلفة بشكل منفصل. يمكن أيضًا تقسيم المراحل الفردية وفقًا لوظائفها لتجنب مقاطعة المراحل.
• باستخدام مكونات أو دوائر حماية الجهد الزائد: تعمل هذه الدوائر عادةً على إخماد على الفولتية أي تسبب في حدوث ماس كهربائي عبرها قبل أن تصل إلى الأجهزة الكهربائية. يجب أن يكون لديهم استجابة سريعة وقدرة تحمل عالية الحالية.

على حامي الجهد

تعد الفولتية الزائدة من الفولتية العالية للغاية والتي تكون بشكل عام أعلى من معدلات الجهد المحددة للأجهزة الكهربائية والإلكترونية ويمكن أن تتسبب في تعطل كامل لعزل الجهاز (من الأرض أو غيرها من مكونات حمل الجهد) وبالتالي تلف الأجهزة. تحدث هذه الفولتية الزائدة بسبب عوامل مثل البرق والتفريغ الكهربائي والتبديل العابر والخطأ. للتحكم في ذلك ، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى دائرة حماية من الجهد الزائد.

تصميم دارة حماية من الجهد الزائد

هنا بسيط على حامي الجهد دائرة كهربائية تقطع الطاقة إلى الحمل إذا زاد الجهد فوق المستوى المحدد مسبقًا. ستتم استعادة الطاقة فقط إذا انخفض الجهد إلى المستوى الطبيعي. يستخدم هذا النوع من الدوائر في مثبتات الجهد كحماية من الحمل الزائد.

تستخدم الدائرة المكونات التالية:

• مصدر طاقة منظم يتكون من محول تنحى 0-9 فولت وصمام ثنائي D1 ومكثف تنعيم.
• الصمام الثنائي Zener للتحكم في سائق التتابع.

عمل النظام

ستنعكس أي زيادة في الجهد الأساسي في المحول (مع زيادة جهد التيار الكهربائي) كزيادة مقابلة في الجهد الثانوي أيضًا. يستخدم هذا المبدأ في الدائرة لتشغيل التتابع. عندما يكون جهد الدخل إلى المحول الأساسي (حوالي 230 فولت) ، سيكون Zener خارج التوصيل (كما هو محدد بواسطة VR1) وسيكون التتابع في حالة عدم تنشيط. سوف تحصل الحمولة على الطاقة من خلال جهات الاتصال المشتركة و NC الخاصة بالمرحل. في هذه الحالة ، سيتم إيقاف تشغيل LED.

عندما يزداد الجهد ، يعمل الصمام الثنائي Zener وسيتم تنشيط التتابع. هذا يقطع التيار الكهربائي للحمل. يظهر LED حالة تنشيط التتابع. يعمل Capacitor C1 كمخزن مؤقت في قاعدة T1 للعمل السلس لـ T1 لمنع نقر الترحيل أثناء التنشيط / إلغاء التنشيط.

يتم توصيل الحمل من خلال جهات الاتصال العامة و NC (المتصلة عادة) الخاصة بالمرحل كما هو موضح في الرسم التخطيطي. يجب أن يذهب المحايد مباشرة إلى الحمولة.

قبل توصيل الحمل ، اضبط VR1 ببطء حتى ينطفئ مؤشر LED على افتراض أن جهد الخطوط يتراوح بين 220-230 فولت. إذا لزم الأمر ، تحقق من جهد الخط باستخدام مقياس جهد التيار المتردد. الدائرة جاهزة للاستخدام. الآن قم بتوصيل الحمل. عندما يزداد الجهد ، سينفذ زينر ويحفز التتابع. عندما يعود جهد الخطوط إلى طبيعته ، سيحصل الحمل مرة أخرى على الطاقة.

تتم مناقشة دائرة أخرى لحماية الجهد الزائد أدناه والتي تحمي أيضًا الأحمال الكهربائية من زيادة الفولتية.

يحدث أحيانًا أن يظل خرج مصدر طاقة البدلاء غير متحكم فيه بسبب عيب ويصعد بشكل خطير دائمًا. وبالتالي فإن أي حمل متصل بذلك سوف يتضرر في أي وقت من الأوقات. توفر هذه الدائرة حماية كاملة لهذا الموقف. إن MOSFET في سلسلة مع الحمولة. تحصل بوابتها دائمًا على محرك يؤدي دائمًا إلى بقاء الصرف والمصدر في التوصيل طالما أن جهد مجموعة IC1 عند الطرف 1 أقل من الجهد المرجعي الداخلي. في حالة ارتفاع الجهد ، يكون الجهد عند الطرف رقم 1 من IC1 أعلى من الجهد المرجعي والذي يقوم بإيقاف تشغيل MOSFET مما يؤدي إلى حرمان محرك البوابة الخاص به من التسبب في فتح الصرف والمصدر ، لفصل الطاقة عن دائرة التحميل.

علامات التحذير من انقطاع التيار الكهربائي في الدائرة

أثناء توفر مصدر التيار الكهربائي ، لاختبار الدائرة ، يتم استخدام مفتاح لتوفير الطاقة للمحول. لا يعمل Q1 لأن قاعدته والباعث لهما نفس الإمكانات من خلال D1 & D2 من DC الذي طوره مقوم الجسر. في ذلك الوقت ، يتم شحن المكثف C1 و C2 إلى جهد تيار مستمر مشتق. بينما يفشل الإمداد ، يقوم C1 بإمداد تيار الباعث إلى قاعدة Q1 إلى R1 ، مما يؤدي إلى تفريغ مكثف C1 من خلال مجمع باعث Q1 الذي يتم إجراؤه عبر الجرس. وبالتالي يتم إنشاء صوت قصير في كل مرة يفشل فيها العرض الرئيسي حتى يتم تفريغ C1 بالكامل.