Um curto-circuito elétrico é a causa mais comum de incêndios acidentais em edifícios domésticos, comerciais e industriais. Ocorre quando condições anormais ocorrem no circuito elétrico, como sobrecorrente, falhas de isolamento, contatos humanos, sobretensões, etc. Neste artigo, alguns dos métodos de prevenção de sobretensão e incêndio em curto-circuito são discutidos.
Prevenção de curto-circuito elétrico
Conexões elétricas adequadas
100% do incêndio originado por curto-circuito elétrico é devido ao conhecimento insuficiente do eletricista ou seu descuido. A maioria dos eletricistas aprende tornando-se um ajudante de um experiente e não tem muita noção da eletricidade básica.
fusível
Em uma aplicação doméstica para alimentação trifásica de 4 fios, os eletricistas usam a combinação de 4 MCB chamada TPN em vez da combinação de 3 MCB. É a causa raiz de incêndios causados por problemas elétricos. Portanto, nunca permita que o neutro passe por um interruptor.
Bem, a razão pela qual o tipo 3 MCB é o melhor é explicada abaixo. Para TPN (três pólos mais Neutro), 3 são MCBs que podem desarmar ao ultrapassar a corrente nominal e o 4º é apenas uma chave para neutro. Não sente nenhuma corrente. Por qualquer motivo, suponha que o neutro seja desconectado na extremidade da casa no TPN, a fase que está menos carregada pode experimentar um aumento de tensão de até 50% ou mais. Isso significa que a carga monofásica seria de cerca de 350 volts contra 220 volts. Muitos dispositivos queimam rapidamente e itens como uma lâmpada tubular com estrangulador de ferro podem pegar fogo. Imagine, não se está em casa naquele instante e há um guarda-roupa por perto! Esta é uma das principais razões para a erupção de um incêndio. A situação também é a mesma com um MCB 3 se o neutro for solto. Portanto, tenha muito cuidado para garantir que o neutro não passe por um interruptor em um instalação trifásica nem permitir que o neutro se solte.
Vamos calcular matematicamente. Uma lâmpada é de 100 watts em uma fase para neutro e outra 10 watts conectada de outra fase para neutro. Suponha que ambos obtenham 220 RMS de uma fonte balanceada trifásica. Agora vamos desconectar o neutro. Portanto, ambas as lâmpadas estão em série de fase para fase, ou seja, enfrentando uma tensão de 220 X √3 = 381 volts. Agora calcule a queda de tensão em cada lâmpada enquanto uma resistência é 484 e a outra é 4840. Agora, I = 381 / (484 + 4840) ou I = 381/5324 ou I = 0,071. Agora, o V enfrentado pela lâmpada de 100 watts = IR = 34 Volts e o V voltado pela lâmpada de 10 watts = 340 Volts. Não levei em consideração a resistência ao frio da lâmpada, que é 10 vezes menor do que a resistência a quente (ou seja, enquanto acende). Se isso for levado em consideração, a lâmpada de 10 watts falhará em segundos.
Proteção contra curto-circuito na fonte de alimentação do sistema incorporado
Freqüentemente, é visto que, ao alimentar um circuito recém-montado, a própria seção da fonte de alimentação desenvolve alguma falha, possivelmente devido a algum curto-circuito. O circuito desenvolvido a seguir elimina esse problema, isolando a seção embutida daquela de outras seções auxiliares. Portanto, se a falha estiver nessa seção, a seção embutida permanece inalterada. A seção incorporada composta por microcontrolador consome 5 volts de A, enquanto o resto do circuito consome de B.
Alguns amperímetros, voltímetros e um interruptor de botão são usados no circuito para encontrar o resultado em um circuito de teste em simulação. No uso em tempo real, tais medidores não são necessários. Q1 é o transistor de comutação de alimentação principal para as seções auxiliares de B. A carga é mostrada como uma carga de 100R e uma chave de teste na forma de um botão de pressão é usada para verificar o funcionamento do circuito. Os transistores BD140 ou SK100 e BC547 são usados para derivar a saída secundária de cerca de 5 V B da alimentação principal de 5 V A.
Quando a saída de 5 Vcc do regulador IC 7805 está disponível, o transistor BC547 conduz através dos resistores R1 e R3 e LED1. Como resultado, o transistor SK100 conduz e uma saída 5 V DC protegida contra curto-circuito aparece nos terminais B. O LED verde (D2) acende para indicar o mesmo, enquanto o LED vermelho (D1) permanece apagado devido à presença da mesma tensão em ambas as suas extremidades. Quando os terminais B estão em curto, o BC547 é interrompido devido ao aterramento de sua base. Como resultado, o SK100 também é cortado. Assim, durante o curto-circuito, o LED verde (D2) apaga e o LED vermelho (D1) acende. Os capacitores C2 e C3 através da saída principal de 5 V A absorvem as flutuações de tensão que ocorrem devido ao curto-circuito em B, garantindo um A. livre de perturbações. O projeto do circuito é baseado na relação fornecida abaixo: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) onde, RB = Resistências de base dos transistores de SK100 e BC547 HFE = 200 para SK100 e 350 para BC547 Tensão de comutação Vs = 5V 1,3 = Fator de segurança IL = Corrente coletor-emissor de transistores Monte o circuito em uma geral- propósito PCB e coloque em um gabinete adequado. Conecte os terminais A e B no painel frontal do gabinete. Também conecte o cabo de alimentação para alimentar 230 V CA ao transformador. Conecte D1 e D2 para indicação visual.
Indicador de curto-circuito junto com fonte de alimentação regulada
Uma fonte de alimentação regulada é o requisito mais importante para a operação de muitos aparelhos eletrônicos que precisam de uma fonte de alimentação DC constante para sua operação. Sistemas como um laptop, um telefone celular ou um computador requerem uma fonte DC regulada para alimentar seus circuitos. Uma das maneiras de fornecer uma fonte de alimentação CC é usando uma bateria. No entanto, a restrição básica é o tempo de vida limitado da bateria. Outra forma é usar um conversor AC-DC.
Normalmente, um conversor AC-DC consiste em uma seção retificadora, que consiste em diodos e produz um sinal DC pulsante. Este sinal CC pulsante é filtrado usando um capacitor para remover as ondulações e então este sinal filtrado é regulado usando qualquer regulador IC.
Um circuito de alimentação de 12 volts com indicação de curto-circuito foi projetado. Aqui está uma fonte de alimentação de 12 volts para bancada de trabalho para testar os protótipos. Fornece 12 volts DC bem regulados para alimentar a maioria dos circuitos e também para a montagem da placa de pão. Um circuito add-on de indicação de curto-circuito também está incluído para detectar o curto-circuito no protótipo, se houver. Isso ajuda a desligar a fonte de alimentação imediatamente para salvar os componentes.
Ele contém os seguintes componentes:
- Um transformador de 500mA para diminuir a tensão CA.
- Um regulador IC 7812 fornecendo saída regulada de 12 V.
- Uma campainha para indicar o curto-circuito.
- 3 diodos - 2 formando parte de um retificador de onda completa e um para limitar a corrente através do resistor.
- Dois transistores para fornecer corrente à campainha.
Um transformador de 14-0-14, 500 miliamperes é usado para reduzir a corrente alternada de 230 volts. Os diodos D1 e D2 são retificadores e C1 é o capacitor de suavização para tornar a ondulação CC livre. IC1 é o regulador de tensão positiva 7812 para fornecer saída regulada de 12 volts. Os capacitores C2 e C3 reduzem os transientes na fonte de alimentação. A partir da saída do IC1, 12 volts regulados DC estarão disponíveis. O indicador de curto-circuito é construído usando dois transistores NPN T1 e T2 com um buzzer, um diodo e dois resistores R1 e R2.
Em operação normal, o sinal CA é reduzido usando o transformador. Os diodos retificam o sinal ac, ou seja, produzem um sinal DC pulsante, que é filtrado pelo capacitor C1 para remover os filtros e este sinal filtrado é regulado usando LM7812. Conforme a corrente passa pelo circuito, o transistor T2 obtém tensão suficiente em sua base para ser ligado e o transistor T1 é conectado ao potencial de aterramento e, portanto, está na condição desligada e a campainha está desligada. . Quando ocorre um curto-circuito na saída, o diodo começa a conduzir a corrente através de R2 cai e T2 desliga. Isso permite que T1 conduza e apite, indicando a ocorrência de curto-circuito.
2. Proteção contra sobretensão
As sobretensões devido a surtos ou relâmpagos causam falha de isolamento que, por sua vez, leva a consequências graves.
2 formas de proteção contra sobretensão
- Tomando medidas preventivas durante a construção de edifícios e instalações elétricas. Isso é feito certificando-se de que os aparelhos elétricos com diferentes classificações de voltagem são colocados separadamente. As fases individuais também podem ser divididas de acordo com sua funcionalidade para evitar a interrupção das fases.
- Ao usar componentes ou circuitos de proteção contra sobretensão: Esses circuitos normalmente extinguem o sobretensões , ou seja, causar um curto-circuito entre eles antes de atingir os aparelhos elétricos. Eles devem ter uma resposta rápida e uma alta capacidade de carga de corrente.
Protetor de sobretensão
As sobretensões são tensões extremamente altas que geralmente estão acima das classificações de tensão prescritas dos dispositivos elétricos e eletrônicos e podem causar a interrupção completa do isolamento do dispositivo (da terra ou outros componentes portadores de tensão) e, portanto, danificar os dispositivos. Essas sobretensões ocorrem devido a fatores como raios, descargas elétricas, transientes e comutação defeituosa. Para controlar isso, um circuito de proteção contra sobretensão é freqüentemente necessário.
Projetando um circuito simples de proteção contra sobretensão
Aqui é um simples protetor de sobretensão circuito que interrompe a alimentação da carga se a tensão aumentar acima do nível predefinido. A energia será restaurada somente se a tensão cair para o nível normal. Este tipo de circuito é usado em estabilizadores de tensão como proteção contra sobrecarga.
O circuito usa os seguintes componentes:
- Uma fonte de alimentação regulada que consiste em um transformador redutor de 0-9 V, diodo D1 e um capacitor de suavização.
- Um diodo Zener para controlar o driver do relé.
Funcionamento do sistema
Qualquer aumento de tensão no primário do transformador (conforme a tensão da rede aumenta) refletirá também como um aumento de tensão correspondente em seu secundário. Este princípio é usado no circuito para acionar o relé. Quando a tensão de entrada para o primário do transformador (cerca de 230 volts), Zener estará fora de condução (conforme definido por VR1) e o relé estará na condição desenergizada. A carga obterá energia através do comum e dos contatos NF do relé. Nesse estado, o LED ficará desligado.
Quando a tensão aumenta, o diodo Zener conduz e o relé é ativado. Isso interrompe o fornecimento de energia para a carga. LED mostra o status de ativação do relé. O capacitor C1 atua como um buffer na base de T1 para o bom funcionamento de T1 para evitar o clique do relé durante sua ativação / desativação.
A carga é conectada por meio dos contatos Comum e NF (normalmente conectado) do relé, conforme mostrado no diagrama. Neutro deve ir diretamente para a carga.
Antes de conectar a carga, ajuste lentamente VR1 até que o LED apague, presumindo que a tensão da linha esteja entre 220-230 volts. Se necessário, verifique a tensão da linha usando um voltímetro CA. O circuito está pronto para uso. Agora conecte a carga. Quando a tensão aumentar, Zener conduzirá e acionará o relé. Quando a tensão da linha retornar ao normal, novamente a carga receberá energia.
Outro circuito para proteção contra sobretensão é discutido abaixo, o qual também protege as cargas elétricas contra sobretensões.
Às vezes acontece que a saída de uma fonte de alimentação de bancada não é mais controlada por causa de um defeito e invariavelmente aumenta perigosamente. Assim, qualquer carga conectada a ele será danificada em nenhum momento. Este circuito oferece proteção completa para essa situação. O MOSFET está em série com a carga. Sua porta é acionada sempre fazendo com que o dreno e a fonte permaneçam em condução, enquanto a tensão definida IC1 no pino 1 estiver abaixo da tensão de referência interna. No caso de tensão mais alta, a tensão no pino no1 do IC1 está acima da tensão de referência e isso desliga o MOSFET privando de seu acionamento de porta para fazer com que o dreno e a fonte sejam abertos, para desconectar a energia do circuito de carga.
Sinais de alerta de falha da fonte de alimentação em um circuito
Enquanto a fonte de alimentação estiver disponível, para testar o circuito, um interruptor é usado para fornecer energia ao transformador. O Q1 não conduz porque sua base e o emissor estão no mesmo potencial através de D1 e D2 da CC desenvolvida pela ponte retificadora. Dessa vez, os capacitores C1 e C2 são carregados com a tensão CC assim derivada. Enquanto a alimentação falha, o C1 fornece corrente do emissor para a base de Q1 por meio de R1. Isso resulta na descarga do capacitor C1 através do coletor do emissor Q1, conduzindo através do buzzer. Um breve som é gerado cada vez que a alimentação principal falha até que o C1 seja totalmente descarregado.
