Un cortocircuito eléctrico es la causa más común de incendios accidentales en edificios domésticos, comerciales e industriales. Ocurre cuando ocurren condiciones anormales en el circuito eléctrico como sobrecorriente, fallas de aislamiento, contactos humanos, sobretensiones, etc. En este artículo, se analizan algunos de los métodos de prevención de incendios por cortocircuitos y sobretensiones.
Prevención de cortocircuitos eléctricos
Conexiones eléctricas adecuadas
El 100% de los incendios originados por cortocircuitos eléctricos se deben a un escaso conocimiento del electricista o su descuido. La mayoría de los electricistas aprenden convirtiéndose en ayudantes de uno con experiencia y les falta mucho entender la idea eléctrica básica.
fusible
En una aplicación doméstica para suministro trifásico de 4 cables, los electricistas usan la combinación de 4 MCB llamada TPN en lugar de la combinación de 3 MCB. Es la causa principal de los incendios originados por problemas eléctricos. Por lo tanto, nunca permita que el neutro pase a través de un interruptor.
Bueno, la razón por la que el tipo 3 MCB es el mejor se explica a continuación. Para TPN (tres polos más neutro), 3 son MCB que pueden dispararse al exceder la corriente nominal y el cuarto es solo un interruptor para neutral. No siente ninguna corriente. Por cualquier motivo, suponga que el neutro se desconecta en el extremo de la casa en el TPN, la fase que está menos cargada puede experimentar un aumento de voltaje del 50% o más. Esto significa que la carga monofásica sería de unos 350 voltios frente a 220 voltios. Muchos aparatos se queman en poco tiempo y elementos como un tubo de luz con estrangulador de hierro pueden incendiarse. ¡Imagínese, uno no está en casa durante ese instante y hay un armario cerca! Ésta es una de las principales razones del incendio. La situación también es la misma con un MCB 3 si el neutro se afloja. Así que tenga mucho cuidado de asegurarse de que el neutro no pase por un interruptor en un instalación trifásica ni permitir que el neutro se afloje.
Calculemos matemáticamente. Una lámpara es de 100 vatios en una fase a neutra y otra de 10 vatios conectada de otra fase a neutra. Suponga que ambos obtienen 220 RMS de un suministro equilibrado trifásico. Ahora desconectemos el neutro. Entonces, ambas lámparas están en serie de fase a fase, es decir, frente a un voltaje de 220 X √3 = 381 voltios. Ahora calcule la caída de voltaje en cada lámpara mientras una resistencia es 484 y la otra es 4840. Ahora I = 381 / (484 + 4840) o I = 381/5324 o I = 0.071. Ahora la V frente a la lámpara de 100 vatios = IR = 34 Voltios y la V frente a la lámpara de 10 vatios = 340 Voltios. No he tenido en cuenta la resistencia al frío de la lámpara, que es 10 veces menor que la resistencia al calor (es decir, mientras está encendida). Si se tiene en cuenta, la lámpara de 10 vatios fallará en segundos.
Protección contra cortocircuitos en la fuente de alimentación del sistema integrado
A menudo se ve que mientras se alimenta un circuito recién ensamblado, la sección de suministro de energía en sí desarrolla alguna falla posiblemente debido a algún cortocircuito. El circuito desarrollado a continuación elimina ese problema al aislar la sección empotrada a la de otras secciones auxiliares. Por lo tanto, si la falla se encuentra en esa sección, la sección empotrada no se ve afectada. La sección integrada que comprende el microcontrolador consume 5 voltios de potencia de A, mientras que el resto del circuito se basa en B.
Algunos amperímetros, voltímetros y un interruptor de botón se utilizan en el circuito para encontrar el resultado en un circuito de prueba en simulación. En el uso en tiempo real, tales medidores no son necesarios. Q1 es el transistor de conmutación de alimentación principal a las secciones auxiliares de B. La carga se muestra como una carga 100R y se utiliza un interruptor de prueba en forma de botón para verificar el funcionamiento del circuito. El transistor BD140 o SK100 y BC547 se utilizan para derivar la salida secundaria de alrededor de 5 V B del suministro principal de 5 V A.
Cuando la salida de 5 VCC del regulador IC 7805 está disponible, el transistor BC547 conduce a través de las resistencias R1 y R3 y LED1. Como resultado, el transistor SK100 conduce y aparece una salida de 5 V CC protegida contra cortocircuitos en los terminales B. El LED verde (D2) se ilumina para indicar lo mismo, mientras que el LED rojo (D1) permanece apagado debido a la presencia del mismo voltaje en ambos extremos. Cuando los terminales B tienen un corto, BC547 se corta debido a la conexión a tierra de su base. Como resultado, SK100 también se corta. Así, durante el cortocircuito, el LED verde (D2) se apaga y el LED rojo (D1) se enciende. Los condensadores C2 y C3 a lo largo de la salida principal A de 5 V absorben las fluctuaciones de voltaje que se producen debido al cortocircuito en B, lo que garantiza que no haya perturbaciones A. El diseño del circuito se basa en la relación que se indica a continuación: RB = (HFE X Vs) / (1.3 X IL) donde, RB = Resistencias base de los transistores de SK100 y BC547 HFE = 200 para SK100 y 350 para BC547 Voltaje de conmutación Vs = 5V 1.3 = Factor de seguridad IL = Corriente colector-emisor de transistores Montar el circuito en un general- PCB de propósito y colóquelo en un gabinete adecuado. Conecte los terminales A y B en el panel frontal del gabinete. También conecte el cable de alimentación de red para alimentar 230V AC al transformador. Conecte D1 y D2 para una indicación visual.
Indicador de cortocircuito junto con fuente de alimentación regulada
Una fuente de alimentación regulada es el requisito más importante para el funcionamiento de muchos aparatos electrónicos que necesitan una fuente de alimentación de CC constante para su funcionamiento. Los sistemas como una computadora portátil, un teléfono celular o una computadora requieren una fuente de CC regulada para alimentar sus circuitos. Una de las formas de proporcionar un suministro de CC es utilizando una batería. Sin embargo, la restricción básica es la duración limitada de la batería. Otra forma es usar un convertidor AC-DC.
Normalmente, un convertidor CA-CC consta de una sección rectificadora, que consta de diodos y produce una señal CC pulsante. Esta señal de CC pulsante se filtra utilizando un condensador para eliminar las ondas y luego esta señal filtrada se regula mediante cualquier regulador IC.
Se ha diseñado un circuito de alimentación de 12 voltios con indicación de cortocircuito. Aquí hay una fuente de alimentación de banco de trabajo de 12 voltios para probar los prototipos. Proporciona 12 voltios CC bien regulados para alimentar la mayoría de los circuitos y también para el conjunto de la placa de pruebas. También se incluye un circuito adicional de indicación de cortocircuito para detectar el cortocircuito en el prototipo, si lo hubiera. Esto ayuda a desconectar la fuente de alimentación inmediatamente para guardar los componentes.
Contiene los siguientes componentes:
- Un transformador de 500 mA para reducir el voltaje de CA.
- Un CI regulador 7812 que proporciona una salida regulada de 12V.
- Un zumbador para indicar el cortocircuito.
- 3 diodos: 2 forman parte de un rectificador de onda completa y uno para limitar la corriente a través de la resistencia.
- Dos transistores para suministrar corriente al zumbador.
Se utiliza un transformador de 14-0-14 de 500 miliamperios para reducir la CA de 230 voltios. Los diodos D1 y D2 son rectificadores y C1 es el condensador de suavizado para liberar la ondulación de CC. IC1 es el regulador de voltaje positivo 7812 para proporcionar una salida regulada de 12 voltios. Los condensadores C2 y C3 reducen los transitorios en la fuente de alimentación. Desde la salida de IC1, estarán disponibles 12 voltios CC regulados. El indicador de cortocircuito se construye utilizando dos transistores NPN T1 y T2 con un zumbador, un diodo y dos resistencias R1 y R2.
En funcionamiento normal, la señal de CA se reduce mediante el transformador. Los diodos rectifican la señal de CA, es decir, producen una señal de CC pulsante, que es filtrada por el condensador C1 para eliminar los filtros y esta señal filtrada se regula mediante LM7812. A medida que la corriente pasa a través del circuito, el transistor T2 recibe suficiente voltaje en su base para encenderse y el transistor T1 está conectado al potencial de tierra y, por lo tanto, está en condición de apagado y el zumbador está apagado. . Cuando hay un cortocircuito en la salida, el diodo comienza a conducir la corriente a través de R2 cae y T2 se apaga. Esto permite que T1 conduzca y el zumbador suene, lo que indica la ocurrencia de un cortocircuito.
2. Protección contra sobretensiones
Las sobretensiones debidas a sobretensiones o relámpagos provocan fallos en el aislamiento que, a su vez, tienen consecuencias graves.
2 formas de protección contra sobretensiones
- Tomando medidas preventivas durante la construcción de edificios e instalaciones eléctricas. Se hace asegurándose de que los aparatos eléctricos con diferentes clasificaciones de voltaje se coloquen por separado. Las fases individuales también se pueden dividir según su funcionalidad para evitar la interrupción de las fases.
- Mediante el uso de componentes o circuitos de protección contra sobretensiones: estos circuitos normalmente apagan sobre voltajes , es decir, provocar un cortocircuito en ellos antes de que llegue a los aparatos eléctricos. Deben tener una respuesta rápida y una alta capacidad de carga de corriente.
Protector de sobretensión
Las sobretensiones son voltajes extremadamente altos que generalmente están por encima de los valores nominales de voltaje prescritos para los dispositivos eléctricos y electrónicos y pueden causar una interrupción completa del aislamiento del dispositivo (de tierra u otros componentes que transportan voltaje) y, por lo tanto, dañar los dispositivos. Estos sobretensiones ocurren debido a factores como rayos, descargas eléctricas, interrupciones transitorias y defectuosas. Para controlar esto, a menudo se necesita un circuito de protección contra sobretensión.
Diseño de un circuito de protección de sobrevoltaje simple
Aquí hay un simple protector de sobretensión circuito que interrumpe la alimentación a la carga si el voltaje aumenta por encima del nivel preestablecido. La energía se restaurará solo si el voltaje cae al nivel normal. Este tipo de circuito se utiliza en estabilizadores de voltaje como protección contra sobrecargas.
El circuito utiliza los siguientes componentes:
- Una fuente de alimentación regulada que consta de un transformador reductor de 0-9 V, un diodo D1 y un condensador de suavizado.
- Un diodo Zener para controlar el controlador de relé.
Funcionamiento del sistema
Cualquier aumento de voltaje en el primario del transformador (a medida que aumenta el voltaje de la red) se reflejará como un aumento de voltaje correspondiente en su secundario también. Este principio se utiliza en el circuito para activar el relé. Cuando el voltaje de entrada al primario del transformador (alrededor de 230 voltios), Zener estará fuera de conducción (según lo establecido por VR1) y el relé estará en la condición desenergizada. La carga recibirá energía a través de los contactos NC y común del relé. En este estado, el LED estará apagado.
Cuando aumenta el voltaje, el diodo Zener conduce y el relé se activará. Esto interrumpe el suministro de energía a la carga. LED muestra el estado de activación del relé. El condensador C1 actúa como un búfer en la base de T1 para el buen funcionamiento de T1 para evitar que el relé haga clic durante su activación / desactivación.
La carga se conecta a través de los contactos Común y NC (Normalmente Conectado) del relé como se muestra en el diagrama. El neutro debe ir directamente a la carga.
Antes de conectar la carga, ajuste lentamente VR1 hasta que el LED se apague asumiendo que el voltaje de las líneas está entre 220-230 voltios. Si es necesario, verifique el voltaje de línea con un voltímetro de CA. El circuito está listo para usarse. Ahora conecta la carga. Cuando aumenta el voltaje, Zener conducirá y activará el relé. Cuando la tensión de las líneas vuelva a la normalidad, la carga volverá a recibir energía.
A continuación se analiza otro circuito de protección contra sobretensiones que también protege las cargas eléctricas contra sobretensiones.
A veces sucede que la salida de una fuente de alimentación de banco ya no permanece controlada debido a un defecto e invariablemente se dispara peligrosamente. Por lo tanto, cualquier carga conectada a ella se dañará en poco tiempo. Este circuito brinda protección completa a esa situación. El MOSFET está en serie con la carga. Su puerta se activa siempre, lo que hace que el drenaje y la fuente permanezcan en conducción siempre que el voltaje establecido de IC1 en el pin 1 esté por debajo del voltaje de referencia interno. En el caso de un voltaje más alto, el voltaje en el pin no1 de IC1 está por encima del voltaje de referencia y eso apaga el MOSFET privando de su controlador de compuerta para hacer que el drenaje y la fuente estén abiertos, para desconectar la energía al circuito de carga.
Señales de advertencia de falla de la fuente de alimentación en un circuito
Mientras esté disponible la alimentación de red, para probar el circuito se utiliza un interruptor para proporcionar energía al transformador. El Q1 no conduce ya que su base y el emisor están al mismo potencial a través de D1 y D2 de la CC desarrollada por el puente rectificador. En ese momento, el condensador C1 y C2 se cargan al voltaje de CC así derivado. Mientras el suministro falla, C1 suministra corriente del emisor a la base de Q1 a R1.Esto da como resultado que el condensador C1 se descargue a través del colector del emisor Q1 que conduce a través del zumbador. Por lo tanto, se genera un breve sonido cada vez que falla el suministro principal hasta que el C1 se descarga por completo.
