2 Explicación del interruptor de circuito de fuga a tierra simple (ELCB)

2 Explicación del interruptor de circuito de fuga a tierra simple (ELCB)

Los diagramas de disyuntores de fuga a tierra discutidos monitorearán el nivel de corriente de fuga de la línea de tierra de los enchufes eléctricos de su casa y dispararán los aparatos tan pronto como se detecte una falla. Aquí aprenderemos 2 diseños, primero usando solo transistores y el segundo usando IC LM324.



Introducción

Si algo sale mal con ellos, apagará instantáneamente la red y detendrá cualquier pérdida adicional asociada. Aquí se analiza un circuito ELCB simple.

En este artículo se analiza un circuito simple de un interruptor automático de fuga a tierra, también llamado interruptor de circuito de falla a tierra.





El circuito, una vez construido e instalado, controlará silenciosamente el 'estado' de la conexión a tierra de su casa y el aparato conectado.

El circuito apagará inmediatamente la red al detectar una conexión a tierra faltante o una fuga de corriente a través del cuerpo del aparato.



Por qué necesita un ELCB

Una fuga de corriente a través del terminal de tierra es probablemente más peligrosa que un cortocircuito en un cableado doméstico.

Un peligro de cortocircuito es visible y se resuelve principalmente a través de un fusible o una unidad de disyuntor.

Pero las fugas de corriente a tierra pueden permanecer ocultas durante años, consumiendo su preciosa electricidad y también debilitando o deteriorando las condiciones del cableado y también los electrodomésticos.

Además, si la conexión a tierra no está correctamente conectada a tierra debido a una conducción incorrecta o una rotura, la fuga puede convertirse en una descarga letal sobre el cuerpo del aparato.

Contras de las unidades comerciales ELCB

Las unidades de disyuntores de fuga a tierra disponibles comercialmente son muy costosas y voluminosas, lo que implica un procedimiento de instalación complicado.

He diseñado un circuito simple que es de bajo costo y, sin embargo, maneja la situación generosamente. El dispositivo detectará cualquier corriente superior a 5 mA a través del paso de tierra y desconectará la red.

El aparato conectado necesitará un diagnóstico o una eliminación total. Un aparato con fugas no solo desperdicia su electricidad, sino que también puede ser peligroso y fatal.

Diagrama de circuito usando transistores

Circuito del disyuntor de fuga a tierra (ELCB)

Operación del circuito

El interruptor de circuito de falla a tierra propuesto o ELCB utiliza un principio simple de detectar la señal de CA en lugar del voltaje aplicado o con fugas.

Aquí, la CA con fugas puede ser demasiado pequeña para ser detectada como una diferencia de potencial usando una configuración de detección de voltaje simple, por lo tanto, la fuga se detecta efectivamente como una frecuencia, usando una etapa de amplificador de audio simple.

Como se muestra en el diagrama, una simple red de amplificadores de arranque forma la etapa de detección principal de la unidad. Los transistores T1 y T2 junto con los componentes pasivos asociados están conectados a un pequeño amplificador de dos etapas.

La introducción de R3 se vuelve muy crucial, ya que proporciona una retroalimentación positiva a la entrada, lo que hace que el circuito sea más estable y responda a las señales de entrada más pequeñas.

El inductor L1 tiene básicamente dos devanados, el primario que está conectado al punto de tierra del zócalo tiene menos número de vueltas, el secundario tiene seis veces más número de vueltas y está integrado a la entrada del circuito vía C1.

El papel de L1 es amplificar cualquier CA inducida en su devanado primario, lo que solo puede ocurrir en caso de una fuga a través del cuerpo de un aparato conectado al enchufe.

El voltaje de fuga amplificado anterior se amplifica aún más a un nivel suficiente para activar RL1, deshabilitando instantáneamente la entrada al aparato e indicando la falla de fuga a tierra.

El condensador C5 junto con D3 y C4 forman una fuente de alimentación estándar sin transformador para alimentar el circuito.

D3 realiza una doble función de rectificación y supresión de sobretensiones. Curiosamente, la propia conexión a tierra principal se convierte en el negativo del circuito en lugar de la línea neutra.

Además, dado que RL2 está conectado directamente a la alimentación a través del positivo del circuito y la conexión a tierra, simplemente significa que si la conexión a tierra se debilita o se desconecta, el relé se desactivará, cortando la alimentación de CA al aparato, por lo que indica efectivamente la salud. de la puesta a tierra y protege la casa de conexiones a tierra defectuosas o faltantes.

Lista de piezas del circuito ELCB.

  • R1 = 22K,
  • R2 = 4K7,
  • R3 = 100 K,
  • R4 = 220E,
  • R5 = 1 K,
  • R6 = 1 M,
  • C1 = 0,22 / 50 V,
  • C2 = 47 UF / 25 V,
  • C4 = 10 uF / 250 V,
  • C5 = PPC 2UF / 400V,
  • T1, T2 = BC 547B,
  • T3 = BC 557B,
  • Relés = 12V, 400 Ohm, SPDT,
  • Todos los diodos son = 1N4007,

L1 = Bobina enrollada sobre una bobina que se utiliza normalmente con núcleos E (tamaño más pequeño), comience a enrollar 50 vueltas de cable 25 SWG primero, átelo y suéldelo para producir los terminales primarios en un lado de la bobina. Ahora, usando alambre de cobre 32 SWG, enrolle 300 vueltas sobre el devanado primario, como antes, ate los extremos al otro lado de la bobina soldando. Inserte y fije la bobina dentro de los E-cores. Asegúrelo firmemente con cinta de PVC

Cómo hacer una unidad de disyuntor de fugas a tierra (ELCB) casera con IC 324

Un disyuntor de fuga a tierra es un dispositivo eléctrico de seguridad que se utiliza para controlar las fugas de corriente a través del terminal de 'puesta a tierra' y desconectar la red cuando esta fuga supera un cierto nivel peligroso.

Introducción

Normalmente se emplean conceptos electromecánicos para fabricar estos dispositivos, sin embargo, aquí veremos cómo se puede hacer un ELCB utilizando componentes electrónicos ordinarios y también veremos por qué una contraparte electrónica es más eficiente que las unidades electromecánicas comerciales.

Se pueden realizar tres versiones mediante un ELCB electrónico, la primera usa un relé para las acciones de conmutación, la segunda idea incorpora un Triac y el tercer concepto emplea un relé SSR o de estado sólido para las implementaciones requeridas.

Para todos los conceptos anteriores, la característica de activación sigue siendo la misma, a través de una etapa de inductor de entrada.

Unidad de disyuntor de fuga a tierra (ELCB) con IC 324

Circuito ELCB con relé

Mirando la figura podemos ver que todo el circuito se concentra alrededor de un solo Opamp del IC 324. El opamp está configurado como un amplificador inversor de alta ganancia.

El amplificador operacional está configurado como un amplificador de CA de alta ganancia y su sensibilidad se puede ajustar variando el valor de R2, aumentando su valor aumenta la sensibilidad del circuito.

Cualquier señal de CA de minuto que pueda estar presente en la entrada inversora # 2 del IC se selecciona a través del condensador de acoplamiento C1 y se amplifica instantáneamente por el IC.

Un pequeño transformador inductor está conectado a través de la entrada anterior del IC. El primario del inductor está conectado al cable que finalmente termina en el terminal de puesta a tierra o en el pin de los distintos enchufes de 3 pines en el local.

El transformador puede ser un transformador de salida ordinario que se utiliza en la etapa de amplificación de salida del receptor de radio pequeño.

En caso de una fuga, la corriente de fuga pasa a través del devanado primario del inductor y aumenta en el devanado secundario.

La CA inducida aumentada es detectada inmediatamente por la entrada del IC y se amplifica aún más a los niveles deseados, de modo que el SCR cambia en respuesta al disparo.

El SCR, debido a su propiedad inherente, se engancha instantáneamente y empuja el relé a la conducción.

El relé conduce y desconecta la alimentación de red a los enchufes de tres clavijas, conmutando los aparatos y eliminando así las condiciones de fuga a tierra.

SCR, debido a su propiedad inherente, se engancha instantáneamente y tira del relé a la conducción.

Circuito ELCB usando un Triac

El circuito anterior también se puede implementar usando un Triac, todo sigue igual, excepto la etapa de relé, que ahora se reemplaza por un Triac.

Durante condiciones normales, la salida IC permanece apagada y el triac puede conducir y operar la carga.

Sin embargo, en el momento en que se detecta una fuga, la salida del IC aumenta, lo que activa el SCR y bloquea su ánodo a tierra. Esto inhibe la corriente de la puerta al triac que instantáneamente deja de conducir, apagando la carga y rectificando las condiciones desfavorables.

Circuito ELCB usando un Triac

Circuito ELCB que utiliza un relé SSR o de estado sólido

Los dispositivos SSR operados por Mians se emplean hoy en día de manera efectiva para conmutar cargas operadas por la red de manera más eficiente que los relés y, dado que están aislados eléctricamente y son de estado sólido, se vuelven más deseables que los dispositivos de conmutación convencionales como triacs y relés.

Aquí, siempre que las condiciones sean normales, el SSR puede derivar el voltaje de activación de entrada requerido del circuito, sin embargo, en el momento en que se anticipa una fuga, el circuito activa el SCR que a su vez ahoga el disparador de entrada del SSR a tierra. El SSR deja de conducir instantáneamente, implementando las acciones previstas al disparar la carga y evita cualquier posible peligro.

Lista de partes

  • R1 = 100 K,
  • R2 = 1 M,
  • R3, R4, R5 = 1K,
  • C1 = 0.01uF
  • C2 = 100 uF / 25 V
  • L1 = transformador de salida pequeño ordinario como se usa en radios de transistores.
  • SCR = BT169
  • Triac = BT 136 o tipo de corriente superior
  • Amplificador operacional = ¼ IC324
  • SSR = Según las especificaciones del usuario.
  • Relé = 12V, SPDT



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