Co to jest błyskawica?
Czasami, gdy występują ulewne deszcze, być może widziałeś błysk światła na niebie i oczywiście zawsze zaleca się zachowanie bezpieczeństwa w domach. Wraz z błyskiem światła można również usłyszeć duży dźwięk grzmotu. Ten błysk światła to nic innego jak wyładowanie elektryczne lub błyskawica, jak to nazywamy. Zobaczmy więc, co tak naprawdę powoduje piorun, jakie są jego skutki i jak możemy zapobiec uszkodzeniu naszych urządzeń elektrycznych.
Co powoduje błyskawice?
Kiedy powierzchnia ziemi nagrzewa się, ogrzewa powietrze nad nią. Gdy gorące powietrze styka się z jakimkolwiek zbiornikiem wodnym, podgrzewa wodę, która paruje, a gdy powietrze unosi się wraz z parą wodną, ta ochładza się i tworzy chmury. W miarę jak chmury wznoszą się dalej, ich rozmiar rośnie, a gdy cząsteczki cieczy w chmurze osiągają większą wysokość, zamarzają do cząstek lodu. Kiedy te cząsteczki lodu i cząstki cieczy zderzają się ze sobą, ładują się dodatnią biegunowością. Mniejsze cząsteczki lodu zostają naładowane dodatnio, podczas gdy większe cząsteczki są naładowane ujemnie i są ściągane na ziemię w wyniku grawitacji. W ten sposób pomiędzy tymi dwoma ładunkami powstaje pole elektryczne. W miarę wzrostu natężenia pola elektrycznego dochodzi do punktu, w którym elektryczność statyczna zaczyna przepływać przez linie pola elektrycznego, powodując iskrę między nimi. Piorun może znajdować się w chmurze między dodatnio naładowanymi cząstkami na górze i ujemnie naładowanymi cząstkami na dole. Piorun może również znajdować się między ujemnie naładowaną chmurą a dodatnio naładowanymi przedmiotami na ziemi, takimi jak ludzie, drzewa lub inne przewodniki. Tak więc, gdy ładunek elektryczny przepływa między chmurą a osobą na ziemi, doznaje szoku. To jest powód, dla którego podczas burzy nie zaleca się wychodzenia na zewnątrz, stawania pod drzewem ani dotykania materiałów przewodzących, takich jak żelazne pręty do okna. Również temperatura pioruna może znajdować się w wyższym zakresie temperatur wynoszącym 27 000 stopni Celsjusza, czyli około sześć razy więcej niż na powierzchni słońca. Przepływ energii elektrycznej przez powietrze powoduje w krótkim czasie wzrost temperatury powietrza i po pewnym czasie jego ochłodzenie. Gdy powietrze jest podgrzewane, rozszerza się, a gdy jest schładzane, kurczy się. To rozszerzanie się i kurczenie powietrza powoduje wytwarzanie fal dźwiękowych.
Ponieważ światło porusza się szybciej niż dźwięk, najpierw możemy zobaczyć błyskawicę, a następnie usłyszeć burzę.
Jak błyskawica wpływa na systemy zasilania elektrycznego w domach
Zmierz napięcie prądu przemiennego między uziemieniem a zaciskiem neutralnym w trójstykowej wtyczce w Twoim domu. Wszyscy będą zaskoczeni, że waha się od 1 do 50 woltów lub nawet więcej. Idealnie powinno być zero. Ziemia otwarta również pokaże zero, co jest niebezpieczne. Co zatem powinniśmy zrobić, aby być po bezpiecznej stronie? Zwarcie do ziemi i neutralnego jest niebezpieczne i nigdy się nie dzieje.
Dlaczego piorun uszkadza twój system elektryczny?
Punkt neutralny w podstacji zasilającej twój dom ma określony opór, powiedzmy 1 om w stosunku do ziemi. Ze względu na niezrównoważone napięcie 3-fazowe, w tej rezystancji płynie prąd. Ten prąd może wynosić od 1 A do 50 A lub nawet więcej. Więc IR waha się od 1 V do 50 woltów. Tak więc w twoim domu między masą a przewodem neutralnym pojawia się to samo napięcie, nad którym nie masz kontroli. Najgorsze dzieje się, gdy w podstację uderzy piorun, który może przepchnąć kiloamperów przez ten opór. Wyobraź sobie to napięcie. Powoduje to katastrofalne uszkodzenie obwodu elektronicznego, który również wykorzystuje uziemienie okablowania domu. Firmy straciły w przeszłości miliony rupii, dopóki nie wdrożono rozwiązania tego problemu. Domowe urządzenia elektryczne, takie jak telewizor, komputer itp., Często ulegają uszkodzeniu w wyniku skoków wysokiego napięcia, które pojawiają się w liniach energetycznych. W przypadku wyładowania atmosferycznego na ułamek sekundy w przewodach zasilających pojawiają się bardzo wysokie skoki i stany nieustalone. Takie krótkotrwałe skoki wysokiego napięcia są silnie nakładane na sieć również wtedy, gdy są włączane lub wyłączane obciążenia o dużej pojemności. Dzieje się tak również w przypadku wznowienia zasilania po awarii zasilania spowodowanej silnym polem magnetycznym w transformatorze rozdzielczym. Silny prąd rozruchowy płynie po wznowieniu zasilania po awarii zasilania. Wynika to z generowania wysokiego pola magnetycznego w transformatorze rozdzielczym systemu dystrybucji energii. Może to spowodować natychmiastową awarię urządzeń, takich jak telewizor, jeśli pozostanie włączony podczas awarii zasilania. Dlatego w większości przypadków zaleca się wyłączanie urządzeń podczas awarii zasilania. Chociaż kolce są zbyt krótkie w krótkim czasie, mogą spowodować trwałe uszkodzenie urządzeń.
Jak zapobiega się uszkodzeniom spowodowanym przez piorun?
Najlepszym rozwiązaniem jest możliwość zwarcia uziemienia do izolowanego przewodu neutralnego przy użyciu transformatora izolującego o stosunku pierwotnym do wtórnego 1: 1. Pamiętaj, że nie można zwierać przewodu neutralnego dostarczonego przez zakład energetyczny do uziemienia domu.
2 sposoby ochrony urządzeń elektrycznych przed uszkodzeniem w wyniku wyładowań atmosferycznych
1. Korzystanie z MOV (warystor tlenku metalu)
Niewiele MOV można dodać do istniejącej tablicy rozdzielczej, aby chronić urządzenia przed skokami wysokiego napięcia. Jeśli w sieci wystąpią silne stany nieustalone, MOV w obwodzie spowoduje zwarcie linii i przepali się bezpiecznik / MCB w domu.
Warystor
Ochrona MOV:
Warystor tlenku metalu (MOV) zawiera ceramiczną masę ziaren tlenku cynku, w osnowie z innych tlenków metali, takich jak niewielkie ilości bizmutu, kobaltu, manganu itp., Umieszczonych pomiędzy dwiema metalowymi płytkami, które tworzą elektrody. Granica między każdym ziarnem a jego sąsiadem tworzy złącze diodowe, które umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Kiedy do elektrod przykładane jest małe lub umiarkowane napięcie, przepływa tylko niewielki prąd spowodowany upływem wstecznym przez złącza diodowe.
Kiedy przyłożone jest duże napięcie, złącze diody ulega awarii z powodu połączenia emisji termionowej i tunelowania elektronów oraz dużych przepływów prądu. Warystor może pochłonąć część wyładowania. Efekt zależy od wyposażenia i szczegółów wybranego warystora.
Warystor pozostaje nieprzewodzący jako urządzenie w trybie bocznikowym podczas normalnej pracy, gdy napięcie pozostaje znacznie poniżej jego „napięcia trzymania”. Jeśli przejściowy impuls jest zbyt wysoki, urządzenie może się stopić, spalić, odparować lub w inny sposób uszkodzić lub zniszczyć.
Tutaj używane są trzy MOV, jeden między fazą a neutralnym, drugi między fazą a uziemieniem, a trzeci między przewodem neutralnym a uziemieniem. 10-amperowe bezpieczniki lub wyłączniki MCB mogą być zapewnione zarówno w linii fazowej, jak i neutralnej dla całkowitej ochrony. Taki układ można zaaranżować w istniejącej tablicy rozdzielczej, z której urządzenie jest zasilane.
2. Opóźnienie Czas przełączania przekaźników
Podstawową ideą jest opóźnienie czasu przełączania przekaźników, które są przełącznikami elektromagnetycznymi do zasilania urządzeń elektronicznych.
Ten prosty obwód rozwiązuje problem. Zapewnia zasilanie urządzenia dopiero po 2 minutach opóźnienia po włączeniu lub wznowieniu zasilania po awarii zasilania. W tym czasie napięcie sieci ustabilizuje się.
Zasadniczo przełączanie przekaźnika jest kontrolowane przez SCR, którego przełączanie jest z kolei kontrolowane przez szybkość ładowania i rozładowywania kondensatora.
Obwód działa jak obwód opóźniający w stabilizatorach. Wykorzystuje tylko kilka elementów i można go łatwo złożyć. Działa na zasadzie ładowania i rozładowywania kondensatora. Aby uzyskać wymagane opóźnienie czasowe, zastosowano kondensator C1 o dużej wartości. Po włączeniu C1 ładuje się powoli przez R1. Po całkowitym naładowaniu SCR uruchamia się, a przekaźnik włącza się. Urządzenie jest zasilane przez styki NO (normalnie otwarte) i wspólne styki przekaźnika. Więc kiedy przekaźnik zadziała, urządzenie się włączy. SCR ma właściwość zatrzaskową. Oznacza to, że wyzwala się, a prąd płynie z jego anody do katody, gdy bramka otrzyma dodatni impuls. SCR nadal przewodzi, nawet jeśli jego napięcie bramki zostanie usunięte. SCR wyłącza się tylko wtedy, gdy jego prąd anodowy zostanie usunięty poprzez wyłączenie obwodu.
Wskaźnik LED wskazuje aktywację przekaźnika. Rezystor R3 ogranicza prąd diody LED, a rezystor R2 rozładowuje kondensator.
Jak ustawić
Ustawienie obwodu jest łatwe. Zmontuj go na wspólnej płytce drukowanej i włóż do obudowy. Zamocuj gniazdo AC w obudowie. Podłączyć fazę do styku wspólnego przekaźnika, a styk zwierny do gniazda AC. Przewód neutralny powinien przejść bezpośrednio do drugiego pinu gniazda. Tak więc linia fazowa jest kontynuowana, gdy styk NO przekaźnika łączy się ze stykiem wspólnym.
