2 Einfacher Erdschlussschutzschalter (ELCB) erklärt

2 Einfacher Erdschlussschutzschalter (ELCB) erklärt

Die besprochenen Diagramme für Erdschlussschutzschalter überwachen den Leckstrompegel der Erdungsleitung Ihrer Haussteckdosen und lösen die Geräte aus, sobald ein Fehler erkannt wird. Hier lernen wir 2 Designs, erstens nur mit Transistoren und zweitens mit IC LM324.

Einführung

Wenn etwas mit ihnen schief geht, wird das Netz sofort abgeschaltet und weitere damit verbundene Verluste werden gestoppt. Eine einfache ELCB-Schaltung wird hier diskutiert.



In diesem Artikel wird ein einfacher Stromkreis eines Erdschluss-Leistungsschalters erläutert, der auch als Fehlerstromschutzschalter bezeichnet wird.



Die einmal gebaute und installierte Schaltung überwacht stillschweigend den „Zustand“ der Erdungsverbindung Ihres Hauses und des angeschlossenen Geräts.

Der Stromkreis schaltet das Netz sofort aus, wenn eine fehlende Erdungsverbindung oder ein Stromverlust durch das Gerätegehäuse festgestellt wird.



Warum brauchen Sie eine ELCB

Ein Leckstrom durch die Erdungsklemme ist wahrscheinlich gefährlicher als ein Kurzschluss in einer Haushaltsverkabelung.

Eine Kurzschlussgefahr ist sichtbar und wird meistens durch eine Sicherung oder eine Leistungsschaltereinheit behoben.

Aber Erdstromlecks können jahrelang verborgen bleiben, Ihren kostbaren Strom verschlingen und auch die Verkabelungsbedingungen und auch die Geräte schwächen oder verschlechtern.



Wenn der Erdungsanschluss aufgrund einer nicht ordnungsgemäßen Leitung oder eines Bruchs nicht ordnungsgemäß geerdet ist, kann die Leckage zu einem tödlichen Schlag über den Gerätekörper führen.

Nachteile kommerzieller ELCB-Einheiten

Im Handel erhältliche Fehlerstromschutzschalter sind sehr kostspielig und sperrig und erfordern einen komplizierten Installationsvorgang.

Ich habe eine einfache Schaltung entworfen, die kostengünstig ist und dennoch die Situation gut handhabt. Das Gerät erkennt Strom über 5 mA durch den Erdungskanal und schaltet das Netz aus.

Das angeschlossene Gerät benötigt dann eine Diagnose oder eine vollständige Beseitigung. Ein undichtes Gerät verschwendet nicht nur Strom, sondern kann auch tödlich sein.

Schaltplan mit Transistoren

ELCB-Stromkreis (Earth Leakage Circuit Breaker)

Schaltungsbetrieb

Der vorgeschlagene Fehlerstromschutzschalter oder ELCB verwendet ein einfaches Prinzip zum Erfassen des Wechselstromsignals anstelle der angelegten oder der Leckspannung.

Hier kann der leckende Wechselstrom zu klein sein, um unter Verwendung einer einfachen Spannungserfassungskonfiguration als Potentialdifferenz erfasst zu werden, daher wird der Leckstrom unter Verwendung einer einfachen Audioverstärkerstufe effektiv als Frequenz erfasst.

Wie in der Abbildung gezeigt, bildet ein einfaches Bootstrap-Verstärkernetzwerk die Haupterfassungsstufe des Geräts. Die Transistoren T1 und T2 sind zusammen mit den zugehörigen passiven Komponenten zu einem kleinen zweistufigen Verstärker verdrahtet.

Die Einführung von R3 wird sehr wichtig, da es eine positive Rückkopplung zum Eingang liefert, wodurch die Schaltung stabiler wird und auf kleinste Eingangssignale reagiert.

Der Induktor L1 hat grundsätzlich zwei Wicklungen, wobei die Primärwicklung, die mit dem Erdungspunkt der Buchse verbunden ist, weniger Windungen aufweist, die Sekundärwicklung sechsmal mehr Windungen aufweist und über C1 in den Eingang der Schaltung integriert ist.

Die Rolle von L1 besteht darin, jeglichen Wechselstrom zu verstärken, der in seine Primärwicklung induziert wird und nur im Falle einer Leckage durch den Körper eines an die Steckdose angeschlossenen Geräts auftreten kann.

Die obige verstärkte Leckspannung wird weiter auf einen Pegel verstärkt, der ausreicht, um RL1 zu aktivieren, wodurch der Eingang zum Gerät sofort deaktiviert und der Erdschlussfehler angezeigt wird.

Der Kondensator C5 bildet zusammen mit D3 und C4 eine standardmäßige transformatorlose Stromversorgung zur Stromversorgung der Schaltung.

D3 erfüllt eine Doppelfunktion der Gleichrichtung und Überspannungsunterdrückung. Interessanterweise wird die Haupterdungsverbindung selbst anstelle der neutralen Leitung zum Minuspol des Stromkreises.

Da RL2 über das Plus des Stromkreises und die Erdung direkt mit der Versorgung verbunden ist, bedeutet dies einfach, dass das Relais deaktiviert wird, wenn die Erdung schwach oder getrennt wird, wodurch das Wechselstromnetz zum Gerät unterbrochen wird, sodass der Zustand effektiv angezeigt wird der Erdung und schützt das Haus vor fehlerhaften oder fehlenden Erdungsverbindungen.

Teileliste der ELCB-Schaltung.

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

L1 = Spule, die über eine Spule gewickelt ist, die normalerweise mit E-Kernen (kleinste Größe) verwendet wird. Wickeln Sie zuerst 50 Windungen eines 25-SWG-Drahtes, binden Sie ihn fest und löten Sie ihn, um die primären Anschlüsse an einer Seite der Spule zu erzeugen. Bei Verwendung eines Kupferdrahtes mit 32 SWG dreht der Wind 300 die Primärwicklung wie zuvor und bindet die Enden durch Löten an die andere Seite der Spule. Setzen Sie die Spule in die E-Kerne ein und befestigen Sie sie. Befestigen Sie es fest mit PVC-Klebeband

So stellen Sie mit dem IC 324 eine hausgemachte ELCB-Einheit (Earth Leakage Breaker) her

Ein Erdschlussschutzschalter ist ein elektrisches Sicherheitsgerät, das zur Überwachung von Stromleckagen durch die Erdungsklemme und zum Ausschalten des Netzes verwendet wird, wenn diese Leckage einen bestimmten gefährlichen Wert überschreitet.

Einführung

Normalerweise werden elektromechanische Konzepte zur Herstellung dieser Geräte verwendet. Hier werden wir jedoch sehen, wie ein ELCB unter Verwendung gewöhnlicher elektronischer Komponenten hergestellt werden kann. Wir werden auch sehen, warum ein elektronisches Gegenstück effizienter ist als die kommerziellen elektromechanischen Einheiten.

Es gibt drei Versionen, über die ein elektronischer ELCB hergestellt werden kann, die erste verwendet ein Relais für die Schaltaktionen, die zweite Idee enthält einen Triac und das dritte Konzept verwendet ein SSR oder ein Halbleiterrelais für die erforderlichen Implementierungen.

Bei allen oben genannten Konzepten bleibt die Auslösefunktion über eine Eingangsinduktivitätsstufe gleich.

ELCB-Einheit (Earth Leakage Breaker) mit IC 324

ELCB-Schaltung mit Relais

Wenn wir uns die Abbildung ansehen, können wir sehen, dass die gesamte Schaltung um einen einzelnen Operationsverstärker vom IC 324 konzentriert ist. Der Operationsverstärker ist als invertierender Verstärker mit hoher Verstärkung konfiguriert.

Der Operationsverstärker ist als Wechselstromverstärker mit hoher Verstärkung konfiguriert und seine Empfindlichkeit kann durch Variieren des Wertes von R2 eingestellt werden, wobei durch Erhöhen seines Wertes die Empfindlichkeit der Schaltung erhöht wird.

Jedes winzige Wechselstromsignal, das am invertierenden Eingang Nr. 2 des IC vorhanden sein kann, wird über den Koppelkondensator C1 aufgenommen und sofort vom IC verstärkt.

Ein kleiner Induktortransformator ist über den obigen Eingang des ICs verdrahtet. Die Primärwicklung des Induktors ist mit dem Draht verbunden, der schließlich mit dem Erdungsanschluss oder dem Stift der verschiedenen 3-poligen Buchsen in der Prämisse endet.

Der Transformator kann ein gewöhnlicher Ausgangstransformator sein, der in der Ausgangsverstärkerstufe eines kleinen Funkempfängers verwendet wird.

Im Falle einer Leckage fließt der Leckstrom durch die Primärwicklung des Induktors und wird an der Sekundärwicklung verstärkt.

Der verstärkte induzierte Wechselstrom wird sofort vom IC-Eingang erfasst und weiter auf die gewünschten Pegel verstärkt, so dass der SCR als Reaktion auf die Auslösung schaltet.

Der SCR rastet aufgrund seiner inhärenten Eigenschaft sofort ein und zieht das Relais in die Leitung.

Das Relais leitet und schaltet die Netzstromversorgung zu den dreipoligen Steckdosen aus, schaltet die Geräte aus und beseitigt so Erdschlussbedingungen

SCR rastet aufgrund seiner inhärenten Eigenschaft das Relais sofort ein und zieht es in die Leitung.

ELCB-Schaltung mit einem Triac

Die obige Schaltung kann auch mit einem Triac implementiert werden, alles bleibt gleich, mit Ausnahme der Relaisstufe, die jetzt durch einen Triac ersetzt wird.

Unter normalen Bedingungen bleibt der IC-Ausgang ausgeschaltet und der Triac kann die Last leiten und betreiben.

Sobald jedoch ein Leck erkannt wird, wird der IC-Ausgang hoch, wodurch der SCR ausgelöst und seine Anode gegen Masse verriegelt wird. Dies verhindert den Gate-Strom zum Triac, der sofort aufhört zu leiten, die Last abschaltet und die ungünstigen Bedingungen korrigiert.

ELCB-Schaltung mit einem Triac

ELCB-Schaltung mit einem SSR- oder SolidState-Relais

Mians-betriebene SSR-Geräte werden heutzutage effektiv zum effizienteren Schalten von netzbetriebenen Lasten als Relais eingesetzt. Da diese elektrisch isoliert und fest sind, werden sie wünschenswerter als herkömmliche Schaltgeräte wie Triacs und Relais.

Solange die Bedingungen normal sind, kann das SSR hier die erforderliche Eingangsauslösespannung aus der Schaltung ableiten. Sobald jedoch eine Leckage erwartet wird, löst die Schaltung den SCR aus, der wiederum den SSR-Eingangstrigger gegen Masse erstickt. Das SSR hört sofort auf zu leiten, führt die beabsichtigten Aktionen durch Auslösen der Last aus und verhindert mögliche Gefahren.

Liste der Einzelteile

  • R1 = 100 K,
  • R2 = 1 M,
  • R3, R4, R5 = 1K,
  • C1 = 0,01 uF
  • C2 = 100 uF / 25 V.
  • L1 = gewöhnlicher Transformator mit kleinem Ausgang, wie er in Transistorradios verwendet wird.
  • SCR = BT169
  • Triac = BT 136 oder höher Stromtyp
  • Operationsverstärker = ¼ IC324
  • SSR = Gemäß Benutzerspezifikation.
  • Relais = 12 V, SPDT



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