電気的短絡は、家庭用、商業用、および工業用の建物での偶発的な火災の最も一般的な原因です。これは、過電流、絶縁不良、人的接触、過電圧などの異常な状態が電気回路で発生した場合に発生します。この記事では、短絡火災と過電圧防止方法のいくつかについて説明します。
電気的短絡防止
適切な電気接続
電気的短絡による火災の100％は、電気技師の知識不足または彼の不注意によるものです。ほとんどの電気技師は、経験豊富な電気技師のヘルパーになることで学び、基本的な電気のアイデアを十分に理解することができません。
ヒューズ
三相4線供給の国内アプリケーションでは、電気技師は3MCBの組み合わせの代わりにTPNと呼ばれる4MCBの組み合わせを使用します。これは、電気的な問題に起因する火災の根本的な原因です。したがって、ニュートラルがスイッチを通過しないようにしてください。
さて、3MCBタイプが最適な理由を以下に説明します。 TPN（3極とニュートラル）の場合、3つは定格電流を超えてトリップする可能性のあるMCBであり、4つ目はニュートラルの単なるスイッチです。電流を感知しません。何らかの理由で、TPNのハウスエンドでニュートラルが切断されたとすると、負荷が少ないフェーズでは、最大50％以上の電圧が上昇する可能性があります。これは、単相負荷が220ボルトに対して約350ボルトになることを意味します。多くのガジェットはすぐに燃え、鉄のチョークが付いたチューブライトのようなアイテムが発火する可能性があります。想像してみてください。その瞬間は家にいなくて、近くにワードローブがあります。これが火災発生の主な理由の1つです。ニュートラルが緩んだ場合の状況も3MCBと同じです。したがって、ニュートラルがスイッチを通過しないように十分注意してください。 三相設置 ニュートラルが緩むことも許さない。
数学的に計算してみましょう。 1つのランプは1つのフェーズで100ワットからニュートラルに接続され、別の10ワットは別のフェーズからニュートラルに接続されます。両方とも、3相平衡電源から220RMSを取得するとします。ニュートラルを切断しましょう。したがって、両方のランプは相間で直列になっています。つまり、220X√3= 381ボルトの電圧に面しています。次に、一方の抵抗が484で、もう一方の抵抗が4840のときに、各ランプの両端の電圧降下を計算します。ここで、I = 381 /（484 + 4840）またはI = 381/5324またはI = 0.071です。これで、100ワットのランプが直面するV = IR = 34ボルト、10ワットのランプが直面するV = 340ボルトになります。ランプの耐寒性（光りながら）の10分の1の耐寒性は考慮していません。それを考慮に入れると、10ワットのランプは数秒で故障します。
組み込みシステム電源の短絡保護
新しく組み立てられた回路に電力を供給しているときに、おそらく何らかの短絡が原因で、電源セクション自体に何らかの障害が発生することがよくあります。以下で開発した回路は、埋め込みセクションを他の補助セクションのセクションに分離することにより、この問題を排除します。したがって、障害がそのセクションにある場合、埋め込まれたセクションは影響を受けません。マイクロコントローラーで構成される組み込みセクションはAから5ボルトの電力を引き出し、回路の残りの部分はBから引き出します。
“計装アンプとは ”
一部の電流計、電圧計、押しボタンスイッチは、シミュレーションのテスト回路で結果を見つけるために回路で使用されます。リアルタイムで使用する場合、このようなメーターは必要ありません。 Q1は、Bから補助セクションへの主電源スイッチングトランジスタです。負荷は100R負荷として示され、押しボタンの形のテストスイッチが回路の機能をチェックするために使用されます。トランジスタBD140またはSK100およびBC547は、メイン5V電源Aから約5VBの2次出力を引き出すために使用されます。
レギュレータIC7805からの5VDC出力が利用可能な場合、トランジスタBC547は抵抗R1とR3およびLED1を介して導通します。その結果、トランジスタSK100が導通し、短絡保護された5VDC出力がB端子間に現れます。緑色のLED（D2）は点灯して同じことを示しますが、赤色のLED（D1）は、両端に同じ電圧が存在するためオフのままです。 B端子が短絡すると、BC547はベースの接地により切断されます。その結果、SK100もカットオフされます。したがって、短絡中は、緑色のLED（D2）がオフになり、赤色のLED（D1）が点灯します。メイン5V出力Aの両端のコンデンサC2とC3は、Bの短絡によって発生する電圧変動を吸収し、外乱のないAを保証します。回路の設計は次の関係に基づいています。RB=（HFE X Vs）/ （1.3 X IL）ここで、RB = SK100およびBC547のトランジスタのベース抵抗HFE = SK100の場合は200、BC547の場合は350スイッチング電圧Vs = 5V 1.3 =安全係数IL =トランジスタのコレクタ-エミッタ電流一般的な回路を組み立てます- PCBを使用し、適切なキャビネットに入れます。キャビネットのフロントパネルの端子AとBを接続します。また、主電源コードを接続して、230VACを変圧器に供給します。視覚的な表示のためにD1とD2を接続します。
安定化電源と一緒に短絡インジケータ
安定化電源は、動作のために一定のDC電源を必要とする多くの電子機器の動作にとって最も重要な要件です。ラップトップ、携帯電話、コンピューターなどのシステムでは、回路に電力を供給するために安定化されたDC電源が必要です。 DC電源を提供する方法の1つは、バッテリーを使用することです。ただし、基本的な制約は、バッテリーの寿命が限られていることです。別の方法は、AC-DCコンバーターを使用することです。
通常、AC-DCコンバータは、ダイオードで構成され、脈動するDC信号を生成する整流器セクションで構成されます。この脈動するDC信号は、コンデンサを使用してフィルタリングされ、リップルが除去されます。次に、このフィルタリングされた信号は、任意のレギュレータICを使用して調整されます。
短絡表示付きの12ボルト電源回路が設計されています。これは、プロトタイプをテストするための12ボルトの作業台電源です。それは、回路の大部分に電力を供給し、パンボードアセンブリにも十分に調整された12ボルトのDCを提供します。プロトタイプの短絡を検出するために、短絡表示のアドオン回路も含まれています。これは、コンポーネントを節約するために電源をすぐにオフにするのに役立ちます。
次のコンポーネントが含まれています。
- AC電圧を下げるための500mAトランス。
- 12Vの安定化出力を提供する7812レギュレータIC。
- 短絡を示すブザー。
- 3つのダイオード-2つは全波整流器の一部を形成し、1つは抵抗を流れる電流を制限します。
- ブザーに電流を供給する2つのトランジスタ。
“4種類の照明スイッチ ”
14-0-14、500ミリアンペアの変圧器を使用して230ボルトのACを降圧します。ダイオードD1とD2は整流器であり、C1はDCリップルをなくすための平滑コンデンサです。 IC1は、12ボルトの安定化出力を提供する7812正電圧レギュレータです。コンデンサC2およびC3は、電源の過渡現象を低減します。 IC1の出力から、12ボルトの安定化DCが利用可能になります。短絡インジケータは、ブザー、ダイオード、および2つの抵抗R1とR2を備えた2つのNPNトランジスタT1とT2を使用して構築されています。
通常の動作では、AC信号はトランスを使用して降圧されます。ダイオードはAC信号を整流します。つまり、脈動するDC信号を生成します。これは、コンデンサC1によってフィルタリングされてフィルタが除去され、このフィルタリングされた信号はLM7812を使用して調整されます。電流が回路を通過すると、トランジスタT2はそのベースでスイッチをオンにするのに十分な電圧を取得し、トランジスタT1は接地電位に接続されているため、オフ状態になり、ブザーはオフになります。 。出力で短絡が発生すると、ダイオードはR2ドロップに電流を流し始め、T2はオフになります。これにより、T1が導通し、ブザーが鳴り、短絡が発生したことを示します。
2.過電圧保護
サージや雷による過電圧は絶縁不良を引き起こし、ひいては深刻な結果につながります。
過電圧保護の2つの方法
- 建物や電気設備の建設中に予防措置を講じることによって。これは、異なる電圧定格の電気器具が別々に配置されていることを確認することによって行われます。個々のフェーズは、フェーズの中断を回避するために、機能に応じて分割することもできます。
- 過電圧保護コンポーネントまたは回路を使用することにより：これらの回路は通常、 過電圧 つまり、電化製品に到達する前に、それらの間で短絡を引き起こします。それらは、高速応答と高い電流容量を備えている必要があります。
過電圧保護装置
過電圧は非常に高い電圧であり、一般に電気および電子デバイスの規定の定格電圧を超えており、デバイスの絶縁を完全に破壊し（アースまたはその他の電圧伝達コンポーネントから）、デバイスを損傷する可能性があります。これらの過電圧は、雷、放電、過渡現象、スイッチング障害などの要因によって発生します。これを制御するには、過電圧保護回路が必要になることがよくあります。
単純な過電圧保護回路の設計
これは簡単です 過電圧保護装置 電圧がプリセットレベルを超えた場合に負荷への電力を遮断する回路。電圧が通常のレベルに低下した場合にのみ、電力が回復します。この種の回路は、過負荷保護として電圧安定器で使用されます。
この回路は次のコンポーネントを使用します。
- 0〜9Vの降圧トランス、ダイオードD1、および平滑コンデンサで構成される安定化電源。
- リレードライバを制御するツェナーダイオード。
システムの動作
変圧器の一次側の電圧上昇（主電源電圧の上昇に伴う）は、対応する二次側の電圧上昇としても反映されます。この原理は、リレーをトリガーする回路で使用されます。変圧器の一次側への入力電圧（約230ボルト）の場合、ツェナーは導通状態になり（VR1で設定）、リレーは非通電状態になります。負荷は、リレーの共通接点とNC接点を介して電力を取得します。この状態では、LEDは消灯します。
電圧が上昇すると、ツェナーダイオードが導通し、リレーが作動します。これにより、負荷への電源が遮断されます。 LEDはリレーの起動状態を示します。コンデンサC1は、T1のベースでバッファとして機能し、T1がスムーズに動作して、アクティブ化/非アクティブ化中にリレーがクリックされるのを防ぎます。
負荷は、図に示すように、リレーの共通接点とNC（通常接続）接点を介して接続されます。ニュートラルは直接負荷に行く必要があります。
負荷を接続する前に、ライン電圧が220〜230ボルトであると想定して、LEDがちょうどオフになるまでVR1をゆっくりと調整します。必要に応じて、AC電圧計を使用して線間電圧を確認します。回路はすぐに使用できます。次に、負荷を接続します。電圧が上昇すると、ツェナーが導通してリレーを作動させます。線間電圧が正常に戻ると、再び負荷に電力が供給されます。
過電圧保護のための別の回路について以下で説明します。これは、サージ電圧から電気負荷を保護するものでもあります。
場合によっては、欠陥のためにベンチ電源出力が制御されないままになり、常に危険な状態で起動することがあります。したがって、それに接続されている負荷はすぐに損傷します。この回路はその状況を完全に保護します。 MOSFETは負荷と直列に接続されています。そのゲートは常に駆動され、ピン1のIC1設定電圧が内部基準電圧を下回っている限り、ドレインとソースは導通状態を維持します。より高い電圧の場合、IC1のピン番号1の電圧は基準電圧を上回り、ゲートドライブを奪うMOSFETをオフにして、ドレインとソースをオープンにし、負荷回路への電力を切断します。
回路の電源障害の警告サイン
主電源が利用可能である間、回路をテストするために、スイッチが変圧器に電力を供給するために使用されます。 Q1は、ベースとエミッタがブリッジ整流器によって開発されたDCからD1とD2を介して同じ電位にあるため、導通しません。その時、コンデンサC1とC2はそのように導出されたDC電圧に充電されます。電源が落ちている間、C1はR1を介してQ1のベースにエミッタ電流を供給します。これにより、コンデンサC1がQ1エミッタコレクタを介して放電され、ブザーを介して導通します。したがって、C1が完全に放電されるまで、主電源が故障するたびに短い音が発生します。
