Un court-circuit électrique est la cause la plus fréquente d'incendies accidentels dans les bâtiments domestiques, commerciaux et industriels. Cela se produit lorsque des conditions anormales se produisent dans le circuit électrique comme une surintensité, des défaillances d'isolation, des contacts humains, des surtensions, etc. Dans cet article, certaines des méthodes de prévention des courts-circuits et des surtensions sont discutées.
Prévention des courts-circuits électriques
Connexions électriques appropriées
100% des incendies causés par un court-circuit électrique sont dus à une mauvaise connaissance de l'électricien ou à sa négligence. La plupart des électriciens apprennent en devenant une aide à un électricien expérimenté et n'ont pas beaucoup l'idée électrique de base.
fusible
Dans une application domestique pour une alimentation triphasée à 4 fils, les électriciens utilisent la combinaison de 4 MCB appelée TPN au lieu de la combinaison de 3 MCB. C'est la cause première des incendies dus à des problèmes électriques. Ne laissez donc jamais le neutre passer par un interrupteur.
Eh bien, la raison pour laquelle le type 3 MCB est le meilleur est expliquée ci-dessous. Pour le TPN (trois pôles plus le neutre), 3 sont des disjoncteurs qui peuvent se déclencher en cas de dépassement du courant nominal et le quatrième n'est qu'un interrupteur pour le neutre. Il ne détecte aucun courant. Pour une raison quelconque, supposons que le neutre soit déconnecté à l'extrémité de la maison dans le TPN, la phase qui est moins chargée peut subir une augmentation de tension jusqu'à 50% plus ou plus. Cela signifie que la charge monophasée serait d'environ 350 volts contre 220 volts. De nombreux gadgets brûlent en un rien de temps et des objets comme une lampe tubulaire avec starter en fer peuvent prendre feu. Imaginez, on n'est pas à la maison pendant cet instant et il y a une armoire à proximité! C'est l'une des principales raisons de l'apparition d'un incendie. La situation est également la même avec un 3 MCB si le neutre se desserre. Soyez donc très prudent pour vous assurer que le neutre ne passe ni par un interrupteur dans un installation triphasée ni permettre au neutre de se détacher.
Calculons mathématiquement. Une lampe est de 100 watts dans une phase au neutre et un autre 10 watts connecté d'une autre phase au neutre. Supposons que les deux obtiennent 220 RMS à partir d'une alimentation triphasée équilibrée. Maintenant, déconnectons le neutre. Ainsi, les deux lampes sont en série entre phases, c'est-à-dire face à une tension de 220 X √3 = 381 volts. Calculez maintenant la chute de tension à travers chaque lampe tandis qu'une résistance est de 484 et l'autre de 4840. Maintenant, I = 381 / (484 + 4840) ou I = 381/5324 ou I = 0,071. Maintenant, le V face à la lampe de 100 watts = IR = 34 volts et le V face à la lampe de 10 watts = 340 volts. Je n'ai pas pris en compte la résistance au froid de la lampe qui est 10 fois inférieure à la résistance à chaud (c'est-à-dire en rougeoyant). Si cela est pris en compte, la lampe de 10 watts échouera en quelques secondes.
Protection contre les courts-circuits dans le bloc d'alimentation du système intégré
On voit souvent que lors de l'alimentation d'un circuit nouvellement assemblé, la section d'alimentation elle-même développe un défaut, peut-être à cause d'un court-circuit. Le circuit développé ci-dessous élimine ce problème en isolant la section intégrée à celle des autres sections auxiliaires. Ainsi, si le défaut se situe dans cette section, la section encastrée reste inchangée. La section intégrée comprenant le microcontrôleur tire une alimentation de 5 volts de A, tandis que le reste du circuit tire de B.
Certains ampèremètres, voltmètres et un interrupteur à bouton-poussoir sont utilisés dans le circuit pour trouver le résultat dans un circuit de test en simulation. En temps réel, ces compteurs ne sont pas nécessaires. Q1 est le transistor de commutation d'alimentation principal des sections auxiliaires de B. La charge est représentée comme une charge 100R et un interrupteur de test sous la forme d'un bouton-poussoir est utilisé pour vérifier le fonctionnement du circuit. Les transistors BD140 ou SK100 et BC547 sont utilisés pour dériver la sortie secondaire d'environ 5V B de l'alimentation principale 5V A.
Lorsque la sortie 5 V CC du régulateur IC 7805 est disponible, le transistor BC547 passe par les résistances R1 et R3 et LED1. En conséquence, le transistor SK100 est conducteur et une sortie 5 V CC protégée contre les courts-circuits apparaît entre les bornes B. La LED verte (D2) s'allume pour indiquer la même chose, tandis que la LED rouge (D1) reste éteinte en raison de la présence de la même tension à ses deux extrémités. Lorsque les bornes B sont en court-circuit, le BC547 se coupe en raison de la mise à la terre de sa base. En conséquence, SK100 est également coupé. Ainsi lors d'un court-circuit, la LED verte (D2) s'éteint et la LED rouge (D1) s'allume. Les condensateurs C2 et C3 à travers la sortie principale 5V A absorbent les fluctuations de tension survenant en raison d'un court-circuit en B, garantissant une absence de perturbation A. La conception du circuit est basée sur la relation ci-dessous: RB = (HFE X Vs) / (1,3 X IL) où, RB = Résistances de base des transistors de SK100 et BC547 HFE = 200 pour SK100 et 350 pour BC547 Tension de commutation Vs = 5V 1,3 = Facteur de sécurité IL = Courant collecteur-émetteur des transistors Assembler le circuit sur un général- utiliser le PCB et le placer dans une armoire appropriée. Connectez les bornes A et B sur le panneau avant de l'armoire. Branchez également le cordon d'alimentation secteur pour alimenter en 230 V CA le transformateur. Connectez D1 et D2 pour une indication visuelle.
Indicateur de court-circuit avec alimentation régulée
Une alimentation régulée est la condition la plus importante pour le fonctionnement de nombreux appareils électroniques qui ont besoin d'une alimentation continue constante pour leur fonctionnement. Des systèmes comme un ordinateur portable, un téléphone portable ou un ordinateur nécessitent une alimentation CC régulée pour alimenter leurs circuits. L'un des moyens de fournir une alimentation CC consiste à utiliser une batterie. Cependant, la contrainte de base est la durée de vie limitée de la batterie. Une autre façon consiste à utiliser un convertisseur AC-DC.
Normalement, un convertisseur AC-DC se compose d'une section redresseur, qui se compose de diodes et produit un signal DC pulsé. Ce signal DC pulsé est filtré à l'aide d'un condensateur pour éliminer les ondulations, puis ce signal filtré est régulé à l'aide de n'importe quel régulateur IC.
Un circuit d'alimentation de 12 volts avec indication de court-circuit a été conçu. Voici une alimentation 12 volts pour banc de travail pour tester les prototypes. Il donne 12 volts CC bien régulé pour alimenter la majorité des circuits et également pour l'assemblage de la planche à pain. Un circuit supplémentaire d'indication de court-circuit est également inclus pour détecter le court-circuit dans le prototype le cas échéant. Cela permet de couper immédiatement l'alimentation électrique pour économiser les composants.
Il contient les composants suivants:
- Un transformateur de 500 mA pour abaisser la tension alternative.
- Un circuit intégré de régulation 7812 fournissant une sortie régulée 12V.
- Un buzzer pour indiquer le court-circuit.
- 3 diodes - 2 faisant partie d'un redresseur pleine onde et une pour limiter le courant traversant la résistance.
- Deux transistors pour fournir du courant au buzzer.
Un transformateur 14-0-14, 500 milliampères est utilisé pour abaisser le 230 volts CA. Les diodes D1 et D2 sont des redresseurs et C1 est le condensateur de lissage pour rendre l'ondulation CC libre. IC1 est le régulateur de tension positive 7812 pour donner une sortie régulée de 12 volts. Les condensateurs C2 et C3 réduisent les transitoires dans l'alimentation. A partir de la sortie de IC1, 12 volts CC régulés seront disponibles. L'indicateur de court-circuit est construit à l'aide de deux transistors NPN T1 et T2 avec un buzzer, une diode et deux résistances R1 et R2.
En fonctionnement normal, le signal alternatif est abaissé à l'aide du transformateur. Les diodes redressent le signal alternatif, c'est-à-dire produisent un signal continu pulsé, qui est filtré par le condensateur C1 pour éliminer les filtres et ce signal filtré est régulé à l'aide du LM7812. Au fur et à mesure que le courant traverse le circuit, le transistor T2 reçoit une tension suffisante à sa base pour être allumé et le transistor T1 est connecté au potentiel de masse et est donc à l'état bloqué et le buzzer est bloqué. . En cas de court-circuit en sortie, la diode commence à conduire le courant à travers les chutes de R2 et T2 s'éteint. Cela permet à T1 de conduire et le buzzer émet un bip, indiquant ainsi l'apparition d'un court-circuit.
2. Protection contre les surtensions
Les surtensions dues aux surtensions ou à la foudre provoquent une défaillance de l'isolation qui à son tour entraîne de graves conséquences.
2 façons de protection contre les surtensions
- En prenant des mesures préventives lors de la construction des bâtiments et des installations électriques. Cela se fait en s'assurant que les appareils électriques avec des tensions nominales différentes sont placés séparément. Les phases individuelles peuvent également être divisées en fonction de leur fonctionnalité pour éviter une interruption des phases.
- En utilisant des composants ou des circuits de protection contre les surtensions: ces circuits éteignent normalement le surtensions , c'est-à-dire provoquer un court-circuit entre eux avant qu'ils n'atteignent les appareils électriques. Ils doivent avoir une réponse rapide et une capacité de charge de courant élevée.
Protecteur de surtension
Les surtensions sont des tensions extrêmement élevées qui sont généralement supérieures aux tensions nominales prescrites des appareils électriques et électroniques et peuvent provoquer une rupture complète de l'isolation de l'appareil (de la terre ou d'autres composants sous tension) et ainsi endommager les appareils. Ces surtensions se produisent en raison de facteurs tels que la foudre, les décharges électriques, les commutations transitoires et défectueuses. Pour contrôler cela, un circuit de protection contre les surtensions est souvent nécessaire.
Conception d'un circuit de protection contre les surtensions simple
Voici un simple protecteur de surtension circuit qui coupe l'alimentation de la charge si la tension augmente au-dessus du niveau préréglé. L'alimentation ne sera rétablie que si la tension chute à un niveau normal. Ce type de circuit est utilisé dans les stabilisateurs de tension comme protection contre les surcharges.
Le circuit utilise les composants suivants:
- Une alimentation régulée composée d'un transformateur abaisseur 0-9V, d'une diode D1 et d'un condensateur de lissage.
- Une diode Zener pour contrôler le pilote du relais.
Fonctionnement du système
Toute augmentation de tension dans le primaire du transformateur (lorsque la tension du secteur augmente) se traduira également par une augmentation de tension correspondante dans son secondaire. Ce principe est utilisé dans le circuit pour déclencher le relais. Lorsque la tension d'entrée au primaire du transformateur (environ 230 volts), Zener sera hors conduction (tel que défini par VR1) et le relais sera à l'état hors tension. La charge sera alimentée par les contacts communs et NC du relais. Dans cet état, la LED sera éteinte.
Lorsque la tension augmente, la diode Zener conduit et le relais est activé. Cela coupe l'alimentation électrique de la charge. La LED indique l'état d'activation du relais. Le condensateur C1 agit comme un tampon à la base de T1 pour le bon fonctionnement de T1 afin d'éviter le clic du relais lors de son activation / désactivation.
La charge est connectée via les contacts commun et NC (normalement connecté) du relais comme indiqué sur le schéma. Le neutre doit aller directement à la charge.
Avant de connecter la charge, ajustez lentement VR1 jusqu'à ce que la LED s'éteigne simplement en supposant que la tension des lignes est comprise entre 220 et 230 volts. Si nécessaire, vérifiez la tension secteur à l'aide d'un voltmètre CA. Le circuit est prêt à être utilisé. Connectez maintenant la charge. Lorsque la tension augmente, Zener conduit et actionne le relais. Lorsque la tension des lignes revient à la normale, la charge sera à nouveau alimentée.
Un autre circuit de protection contre les surtensions est décrit ci-dessous, qui protège également les charges électriques contre les surtensions.
Parfois, il arrive qu'une sortie d'alimentation de banc ne soit plus contrôlée en raison d'un défaut et qu'elle se déclenche toujours dangereusement. Ainsi, toute charge connectée à celle-ci sera endommagée en un rien de temps. Ce circuit offre une protection complète à cette situation. Le MOSFET est en série avec la charge. Sa grille est toujours entraînée, ce qui fait que le drain et la source restent en conduction tant que la tension réglée IC1 sur la broche 1 est inférieure à la tension de référence interne. En cas de tension plus élevée, la tension à la broche n ° 1 de IC1 est supérieure à la tension de référence et cela éteint le MOSFET en privé de son entraînement de grille pour provoquer l'ouverture du drain et de la source, afin de déconnecter l'alimentation du circuit de charge.
Signes d'avertissement de panne d'alimentation dans un circuit
Lorsque l'alimentation secteur est disponible, pour tester le circuit, un interrupteur est utilisé pour alimenter le transformateur. Le Q1 ne conduit pas car sa base et son émetteur sont au même potentiel via D1 et D2 à partir du courant continu développé par le pont redresseur. Cette fois, les condensateurs C1 et C2 sont chargés à la tension CC ainsi dérivée. Pendant que l'alimentation tombe en panne, C1 fournit un courant d'émetteur à la base de Q1 à R1. Cela entraîne la décharge du condensateur C1 à travers le collecteur d'émetteur Q1 passant par le buzzer. Un bref son est ainsi généré chaque fois que l'alimentation principale tombe en panne jusqu'à ce que le C1 soit complètement déchargé.
