¿Qué es un rayo?
En momentos en que ocurren fuertes lluvias, es posible que haya visto un destello de luz en el cielo y, por supuesto, siempre se le aconseja que se mantenga seguro en sus hogares. Junto con el destello de luz, también puede escuchar un gran trueno. Este destello de luz no es más que la descarga de electricidad o un rayo, como lo llamamos. Entonces, veamos qué causa realmente los rayos, sus efectos y cómo podemos evitar que nuestros aparatos eléctricos se dañen.
¿Qué causa los rayos?
Cuando la superficie de la tierra se calienta, calienta el aire sobre ella. Cuando este aire caliente entra en contacto con cualquier cuerpo de agua, calienta el agua que se vaporiza y a medida que el aire se eleva con el vapor de agua, este último se enfría y forma nubes. A medida que las nubes se elevan, su tamaño aumenta y cuando las partículas líquidas en la nube alcanzan la mayor altitud se congelan en partículas de hielo. Cuando estas partículas de hielo y partículas líquidas chocan entre sí, se cargan con polaridad positiva. Las partículas de hielo más pequeñas se cargan positivamente, mientras que las partículas más grandes se cargan negativamente y son arrastradas hacia la tierra debido a la atracción gravitacional de la tierra. Por tanto, se forma un campo eléctrico entre estas dos cargas. A medida que aumenta la intensidad de este campo eléctrico, llega un punto en el que la electricidad estática comienza a fluir a través de las líneas del campo eléctrico, lo que genera una chispa entre ellas. El rayo puede estar dentro de una nube entre las partículas con carga positiva en la parte superior y las partículas con carga negativa en la parte inferior. El rayo también puede estar entre la nube cargada negativamente y las cosas cargadas positivamente en el suelo, como humanos, árboles o cualquier otro conductor. Así, cuando la carga eléctrica fluye entre la nube y la persona en el suelo, recibe una descarga. Esta es la razón por la que durante una tormenta eléctrica, se recomienda no salir ni pararse debajo de un árbol ni tocar ningún material conductor como las varillas de hierro de su ventana. Además, la temperatura del rayo puede estar en un rango de temperatura más alto de 27000 grados Celsius, que es aproximadamente seis veces más que en la superficie del sol. A medida que esta electricidad pasa por el aire, aumenta la temperatura del aire en un corto período de tiempo y después de algún tiempo el aire se enfría. A medida que el aire se calienta, se expande y, a medida que se enfría, se contrae. Esta expansión y contracción del aire provoca la producción de ondas sonoras.
Ahora, dado que la luz viaja más rápido que el sonido, primero podemos ver los relámpagos y luego escuchar la tormenta.
Cómo los rayos afectan los sistemas de suministro eléctrico en los hogares
Mida el voltaje de CA entre la tierra y el terminal neutro en el enchufe de tres clavijas de su casa. Todo el mundo se sorprenderá al descubrir que varía de 1 a 50 voltios o incluso más. Idealmente debería ser cero. La Tierra abierta también mostrará cero, lo cual es peligroso. Entonces, ¿qué debemos hacer para estar seguros? Poner en cortocircuito a tierra y neutral es peligroso y nunca se hace.
¿Por qué los rayos dañan su sistema eléctrico?
El neutro en la subestación que alimenta su casa tiene una resistencia definida, digamos 1 ohmio con respecto a tierra. Debido al voltaje desequilibrado en 3 fases, la corriente fluye en esta resistencia. Esta corriente puede ser de 1 A a 50 A o incluso más. Entonces IR varía de 1 V a 50 voltios. Así en tu casa, entre tierra a neutro aparece el mismo voltaje, sobre el que no tienes control. Lo peor sucede si cae un rayo en la subestación que puede forzar kilo amperios a través de esta resistencia. Imagina ese voltaje. Esto causa un daño catastrófico a un circuito electrónico que también usa la tierra del cableado de la casa. Las empresas han perdido millones de rupias en el pasado hasta que se implementó una solución. Los electrodomésticos como televisores, computadoras, etc., a menudo se dañan por los picos de alto voltaje que aparecen en las líneas eléctricas. Se desarrollan picos de voltaje muy altos y transitorios durante una fracción de segundo en las líneas de suministro cuando ocurre un rayo. Estos picos de alto voltaje de corta duración se superponen a la red eléctrica también cuando se encienden o apagan cargas de alta capacidad. También ocurre cuando la energía se reanuda después de un corte de energía debido a un campo magnético alto en el transformador de distribución. La fuerte corriente de entrada fluye cuando se reanuda la energía después de un corte de energía. Esto se debe a la generación de un alto campo magnético en el transformador de distribución del sistema de distribución de energía. Esto puede causar una avería instantánea de los dispositivos como el televisor si se mantiene encendido durante un corte de energía. Por lo tanto, lo más recomendable es apagar los aparatos durante un corte de energía. Aunque los picos son demasiado cortos en un período de tiempo corto, pueden causar daños permanentes a los electrodomésticos.
¿Cómo se previenen los daños causados por los rayos?
La mejor solución es cuando se puede cortocircuitar la tierra a un neutro aislado mediante el uso de un transformador de aislamiento con una relación de primario a secundario de 1: 1. Tenga en cuenta que no se puede cortocircuitar el neutro suministrado por la empresa de servicios públicos a la tierra de su casa.
2 formas de proteger sus dispositivos eléctricos para que no se dañen debido a los efectos de los rayos
1. Uso de MOV (varistor de óxido metálico)
Se pueden agregar pocos MOV en el tablero de interruptores existente para proteger los dispositivos de picos de alto voltaje. Si se desarrollan fuertes transitorios en la red, el MOV en el circuito cortocircuitará las líneas y el fusible / MCB de la casa se fundirá.
Varistor
Protección MOV:
El varistor de óxido metálico (MOV) contiene una masa cerámica de granos de óxido de zinc, en una matriz de otros óxidos metálicos como pequeñas cantidades de bismuto, cobalto, manganeso, etc. intercalados entre dos placas metálicas que forman los electrodos. El límite entre cada grano y su vecino forma una unión de diodos, que permite que la corriente fluya en una sola dirección. Cuando se aplica un voltaje pequeño o moderado a través de los electrodos, solo fluye una pequeña corriente causada por una fuga inversa a través de las uniones de diodos.
Cuando se aplica un voltaje grande, la unión del diodo se rompe debido a una combinación de emisión termoiónica y tunelización de electrones, y grandes flujos de corriente. El varistor puede absorber parte de una sobretensión. El efecto depende del equipo y los detalles del Varistor seleccionado.
El varistor permanece no conductor como dispositivo en modo de derivación durante el funcionamiento normal cuando el voltaje permanece muy por debajo de su 'voltaje de sujeción'. Si un pulso transitorio es demasiado alto, el dispositivo puede derretirse, quemarse, vaporizarse o dañarse o destruirse.
Aquí se utilizan tres MOV, uno entre la fase y el neutro, otro entre la fase y la tierra y el tercero entre el neutro y la tierra, se pueden proporcionar fusibles de 10 amperios o MCB tanto en las líneas de fase como neutra para una protección total. Esta configuración se puede organizar en la placa de conmutación existente desde la que se alimenta el aparato.
2. Retraso del tiempo de conmutación de relés
La idea básica es retrasar el tiempo de conmutación de los relés que son interruptores electromagnéticos para encender los dispositivos electrónicos.
Este simple circuito resuelve el problema. Proporciona energía al dispositivo solo después de un retraso de dos minutos cuando se enciende o se reanuda después de un corte de energía. Durante este intervalo, la tensión de red se estabilizará.
Básicamente, la conmutación del relé está controlada por el SCR, cuya conmutación a su vez está controlada por la tasa de carga y descarga del condensador.
El circuito funciona como el circuito de retardo en estabilizadores. Utiliza solo unos pocos componentes y se puede ensamblar fácilmente. Funciona según el principio de carga y descarga del condensador. Se utiliza un condensador C1 de alto valor para obtener el retardo de tiempo requerido. Al encender, C1 se carga lentamente a través de R1. Cuando se carga completamente, el SCR se dispara y el relé se enciende. La alimentación del dispositivo se proporciona a través de los contactos NO (normalmente abierto) y común del relé. Entonces, cuando se activa el relé, el dispositivo se enciende. El SCR tiene la propiedad de enclavamiento. Es decir, se dispara y la corriente fluye desde su ánodo al cátodo cuando la puerta recibe un pulso positivo. El SCR continúa conduciendo, incluso si se elimina su voltaje de puerta. El SCR se apaga solo si su corriente de ánodo se elimina apagando el circuito.
Se proporciona un indicador LED para indicar la activación del relé. La resistencia R3 limita la corriente del LED y la resistencia R2 descarga el condensador.
Cómo establecer
La configuración del circuito es fácil. Móntelo en una placa de circuito impreso común y ciérrelo en una caja. Fije una toma de CA en la caja. Conecte la línea de fase al contacto común del relé y el contacto NO a la toma de CA. La línea neutra debe ir directamente al otro pin del enchufe. Entonces la línea de fase continúa cuando el contacto NO del relé hace el contacto con el contacto común.
