2 Wyjaśnienie prostego wyłącznika różnicowoprądowego (ELCB)

2 Wyjaśnienie prostego wyłącznika różnicowoprądowego (ELCB)

Omówione schematy wyłączników różnicowoprądowych monitorują poziom prądu upływu linii uziemienia w domowych gniazdkach elektrycznych i wyzwalają urządzenia, gdy tylko zostanie wykryta usterka. Tutaj nauczymy się 2 projektów, najpierw wykorzystujących tylko tranzystory, a drugiego wykorzystującego układ scalony LM324.



Wprowadzenie

Jeśli coś pójdzie nie tak, natychmiast wyłączy zasilanie i zatrzyma wszelkie dalsze związane z tym straty. Omówiono tutaj prosty obwód ELCB.

W artykule omówiono prosty obwód wyłącznika różnicowo-prądowego zwanego również przerywaczem zwarć doziemnych.





Raz zbudowany i zainstalowany obwód będzie po cichu monitorował stan uziemienia Twojego domu i podłączonego urządzenia.

Obwód natychmiast wyłączy zasilanie po wykryciu braku uziemienia lub upływu prądu przez korpus urządzenia.



Dlaczego potrzebujesz ELCB

Upływający prąd przez zacisk uziemienia jest prawdopodobnie bardziej niebezpieczny niż zwarcie w instalacji domowej.

Niebezpieczeństwo zwarcia jest widoczne i najczęściej usuwane przez bezpiecznik lub wyłącznik automatyczny.

Ale upływ prądu do ziemi może pozostać ukryty przez lata, pochłaniając cenną energię elektryczną, a także osłabiając lub pogarszając warunki okablowania, a także urządzenia.

Ponadto, jeśli połączenie uziemienia nie jest prawidłowo uziemione z powodu niewłaściwego przewodzenia lub uszkodzenia, wyciek może przekształcić się w śmiertelny wstrząs na korpusie urządzenia.

Wady komercyjnych jednostek ELCB

Dostępne w handlu wyłączniki różnicowoprądowe są bardzo kosztowne i zajmują dużo miejsca, a także wymagają skomplikowanej procedury instalacji.

Zaprojektowałem prosty obwód, który jest tani, a jednocześnie dobrze radzi sobie z tą sytuacją. Urządzenie wykryje prąd przekraczający 5mA przez przewód uziemienia i wyłączy zasilanie.

Podłączone urządzenie będzie wymagało diagnozy lub całkowitej eliminacji. Przeciekające urządzenie nie tylko powoduje marnowanie energii elektrycznej, ale także może być śmiertelne.

Schemat obwodu wykorzystujący tranzystory

Obwód wyłącznika ziemnozwarciowego (ELCB)

Działanie obwodu

Proponowany wyłącznik ziemnozwarciowy lub ELCB wykorzystuje prostą zasadę wykrywania sygnału AC, a nie przyłożonego lub upływającego napięcia.

Tutaj wyciekający prąd przemienny może być zbyt mały, aby można go było wykryć jako różnicę potencjałów przy użyciu prostej konfiguracji wykrywania napięcia, dlatego wyciek jest skutecznie wykrywany jako częstotliwość przy użyciu prostego stopnia wzmacniacza audio.

Jak pokazano na schemacie, prosta sieć wzmacniaczy typu bootstrapped tworzy główny stopień wykrywania urządzenia. Tranzystory T1 i T2 wraz z powiązanymi komponentami pasywnymi są podłączone do małego dwustopniowego wzmacniacza.

Wprowadzenie R3 staje się bardzo istotne, ponieważ zapewnia dodatnią informację zwrotną na wejściu, dzięki czemu obwód jest bardziej stabilny i reaguje na najmniejsze sygnały wejściowe.

Cewka indukcyjna L1 ma zasadniczo dwa uzwojenia, pierwotne, które jest połączone z punktem uziemienia gniazda, ma mniejszą liczbę zwojów, uzwojenie wtórne ma sześć razy większą liczbę zwojów i jest zintegrowane z wejściem obwodu przez C1.

Zadaniem L1 jest wzmocnienie dowolnego prądu przemiennego wprowadzonego do jego uzwojenia pierwotnego, co może się zdarzyć tylko w przypadku wycieku przez korpus urządzenia podłączonego do gniazda.

Powyższe wzmocnione napięcie upływu jest dalej wzmacniane do poziomu wystarczającego do aktywowania RL1, natychmiastowo wyłączając wejście do urządzenia i wskazując usterkę upływu do ziemi.

Kondensator C5 wraz z D3 i C4 tworzy standardowy beztransformatorowy zasilacz do zasilania obwodu.

D3 spełnia podwójną funkcję prostowania i tłumienia przepięć. Co ciekawe, samo główne połączenie uziemienia staje się ujemne w obwodzie zamiast w linii neutralnej.

Również, ponieważ RL2 jest bezpośrednio podłączony do zasilania poprzez dodatni obwód i uziemienie, oznacza to po prostu, że jeśli uziemienie zostanie osłabione lub rozłączone, przekaźnik wyłączy się, odcinając zasilanie sieciowe urządzenia, więc skutecznie wskazuje stan zdrowia uziemienia i zabezpiecza dom przed wadliwymi lub brakującymi uziemieniami.

Lista części obwodu ELCB.

  • R1 = 22 tys.,
  • R2 = 4K7,
  • R3 = 100 K,
  • R4 = 220E,
  • R5 = 1 K,
  • R6 = 1 M,
  • C1 = 0,22 / 50V,
  • C2 = 47 UF / 25 V,
  • C4 = 10uF / 250V,
  • C5 = 2 UF / 400 V PPC,
  • T1, T2 = BC 547B,
  • T3 = BC 557B,
  • Przekaźniki = 12V, 400 Ohm, SPDT,
  • Wszystkie diody = 1N4007,

L1 = Cewka nawinięta na szpulę używaną normalnie z rdzeniami E (najmniejszy rozmiar) zaczyna się najpierw nawijać 50 zwojów drutu o przekroju 25 SWG, zawiązać go i przylutować, aby utworzyć zaciski pierwotne po jednej stronie szpuli. Teraz, używając drutu miedzianego o przekroju 32 SWG, nawiń o 300 obrotów na uzwojenie pierwotne, tak jak przed przywiązaniem końcówek do drugiej strony szpuli przez lutowanie. Włóż i zamocuj cewkę w rdzeniach E. Zabezpiecz ją szczelnie taśmą PVC

Jak wykonać domowy wyłącznik upływu uziemienia (ELCB) za pomocą IC 324

Wyłącznik różnicowoprądowy jest elektrycznym urządzeniem zabezpieczającym używanym do monitorowania upływów prądu przez zacisk „uziemienia” i wyłączania zasilania, gdy wyciek przekroczy pewien niebezpieczny poziom.

Wprowadzenie

Zwykle do wytwarzania tych urządzeń stosuje się koncepcje elektromechaniczne, jednak tutaj zobaczymy, jak można wykonać ELCB przy użyciu zwykłych komponentów elektronicznych, zobaczymy również, dlaczego elektroniczny odpowiednik jest bardziej wydajny niż komercyjne jednostki elektromechaniczne.

Istnieją trzy wersje za pomocą elektronicznego ELCB, pierwsza wykorzystuje przekaźnik do działań przełączających, druga koncepcja obejmuje triak, a trzecia koncepcja wykorzystuje przekaźnik SSR lub przekaźnik półprzewodnikowy do wymaganych implementacji.

We wszystkich powyższych koncepcjach funkcja wyzwalania pozostaje taka sama, poprzez stopień cewki wejściowej.

Zespół wyłącznika upływu ziemi (ELCB) wykorzystujący układ IC 324

Obwód ELCB za pomocą przekaźnika

Patrząc na rysunek, widzimy, że cały obwód jest skoncentrowany wokół pojedynczego wzmacniacza operacyjnego z układu IC 324. Wzmacniacz operacyjny jest skonfigurowany jako wzmacniacz odwracający o dużym wzmocnieniu.

Wzmacniacz operacyjny jest skonfigurowany jako wzmacniacz prądu przemiennego o dużym wzmocnieniu, a jego czułość można regulować, zmieniając wartość R2, zwiększając jego wartość, zwiększając czułość obwodu.

Każdy minutowy sygnał prądu przemiennego, który może być obecny na wejściu odwracającym nr 2 układu scalonego, jest odbierany przez kondensator sprzęgający C1 i natychmiast wzmacniany przez układ scalony.

Mały transformator cewki jest podłączony do powyższego wejścia układu scalonego. Część pierwotna cewki indukcyjnej jest połączona z przewodem, który ostatecznie kończy się zaciskiem uziemiającym lub bolcem różnych 3-pinowych gniazd w lokalu.

Transformator może być zwykłym transformatorem wyjściowym używanym w stopniu wzmacniacza wyjściowego małego odbiornika radiowego.

W przypadku wycieku prąd upływający przepływa przez uzwojenie pierwotne cewki indukcyjnej i jest zwiększany w uzwojeniu wtórnym.

Wzmocniony indukowany prąd przemienny jest natychmiast wykrywany przez wejście IC i dalej wzmacniany do żądanych poziomów, tak że SCR przełącza się w odpowiedzi na wyzwolenie.

SCR, ze względu na swoją wrodzoną właściwość, natychmiast zatrzaskuje się i wciąga przekaźnik w stan przewodzenia.

Przekaźnik przewodzi i wyłącza zasilanie sieciowe do gniazd trójpinowych, załączając urządzenia i tym samym eliminując warunki upływu do ziemi

SCR, ze względu na swoją wrodzoną właściwość, natychmiast zatrzaskuje się i wciąga przekaźnik w stan przewodzenia.

Obwód ELCB za pomocą triaka

Powyższy obwód można również zrealizować za pomocą triaka, wszystko pozostaje takie samo, z wyjątkiem stopnia przekaźnikowego, który teraz zostaje zastąpiony triakiem.

W normalnych warunkach wyjście IC pozostaje wyłączone, a triak może przewodzić i obsługiwać obciążenie.

Jednak w momencie wykrycia przecieku wyjście układu scalonego przechodzi w stan wysoki, co wyzwala SCR i blokuje jego anodę do masy. To hamuje prąd bramki do triaka, który natychmiast przestaje przewodzić, wyłączając obciążenie i korygując niekorzystne warunki.

Obwód ELCB za pomocą triaka

Obwód ELCB wykorzystujący przekaźnik SSR lub SolidState

Urządzenia SSR sterowane przez Mians są obecnie skutecznie wykorzystywane do przełączania obciążeń zasilanych z sieci bardziej wydajnie niż przekaźniki, a ponieważ są one elektrycznie izolowane i mają charakter półprzewodnikowy, stają się bardziej pożądane niż konwencjonalne urządzenia przełączające, takie jak triaki i przekaźniki.

Tutaj, o ile warunki są normalne, przekaźnik SSR jest w stanie wyprowadzić wymagane napięcie wejściowe wyzwalające z obwodu, jednak w momencie spodziewanego upływu obwód wyzwala tyrystor, który z kolei dławi wyzwalacz wejściowy SSR do masy. SSR natychmiast przestaje działać, realizując zamierzone działania poprzez wyzwolenie obciążenia i zapobiega ewentualnemu zagrożeniu.

Lista części

  • R1 = 100 tys.,
  • R2 = 1 M,
  • R3, R4, R5 = 1 K,
  • C1 = 0,01 uF
  • C2 = 100 uF / 25 V.
  • L1 = zwykły mały transformator wyjściowy stosowany w radiach tranzystorowych.
  • SCR = BT169
  • Triak = typ prądowy BT 136 lub wyższy
  • Wzmacniacz operacyjny = ¼ IC324
  • SSR = zgodnie ze specyfikacją użytkownika.
  • Przekaźnik = 12 V, SPDT



Poprzedni: Obwód wzmacniacza wysokiej mocy 250 Watt MosFet DJ Dalej: 40-watowy obwód statecznika elektronicznego