Cos'è il fulmine?
Nei momenti in cui si verificano forti piogge, potresti aver visto un lampo di luce nel cielo e, naturalmente, ti consigliamo sempre di stare al sicuro nelle case. Insieme al lampo di luce, puoi anche sentire un grande tuono. Questo lampo di luce non è altro che la scarica di elettricità o fulmini come li chiamiamo. Vediamo quindi cosa provoca effettivamente il fulmine, i suoi effetti e come possiamo evitare che i nostri apparecchi elettrici vengano danneggiati.
Cosa causa i fulmini?
Quando la superficie terrestre si riscalda, riscalda l'aria sopra di essa. Quando quest'aria calda entra in contatto con un qualsiasi corpo idrico, riscalda l'acqua che vaporizza e quando l'aria sale con il vapore acqueo, quest'ultimo si raffredda e forma le nuvole. Man mano che le nuvole si alzano più in alto, la loro dimensione aumenta e quando le particelle liquide nella nuvola raggiungono l'altitudine più elevata si congelano in particelle di ghiaccio. Quando queste particelle di ghiaccio e quelle liquide entrano in collisione tra loro, si caricano di polarità positiva. Le particelle di ghiaccio più piccole vengono caricate positivamente mentre le particelle più grandi vengono caricate negativamente e vengono trascinate sulla terra a causa dell'attrazione gravitazionale della terra. Così si forma un campo elettrico tra queste due cariche. All'aumentare dell'intensità del campo elettrico, arriva un punto in cui l'elettricità statica inizia a fluire attraverso le linee del campo elettrico, provocando una scintilla tra di loro. Il fulmine può essere all'interno di una nuvola tra le particelle cariche positive in alto e le particelle cariche negative in basso. Il fulmine può anche essere tra la nuvola caricata negativamente e le cose caricate positivamente sul terreno come esseri umani, alberi o altri conduttori. Così, quando la carica elettrica scorre tra la nuvola e la persona a terra, questa riceve una scossa. Questo è il motivo per cui durante i temporali, si consiglia di non uscire o stare sotto un albero o toccare qualsiasi materiale conduttivo come i tondini di ferro della finestra. Anche la temperatura del fulmine può essere in un intervallo di temperatura più elevato di 27000 gradi Celsius, che è circa sei volte superiore a quella sulla superficie del sole. Quando questa elettricità passa attraverso l'aria, aumenta la temperatura dell'aria in un breve lasso di tempo e dopo qualche tempo l'aria si raffredda. Man mano che l'aria si riscalda, si espande e mentre si raffredda si contrae. Questa espansione e contrazione dell'aria provoca la produzione di onde sonore.
Poiché la luce viaggia più velocemente del suono, possiamo prima vedere i fulmini e poi sentire il temporale.
Come i fulmini influenzano i sistemi di alimentazione elettrica nelle case
Misurare la tensione CA tra la messa a terra e il terminale neutro nella spina a tre pin di casa. Tutti saranno sorpresi di scoprire che varia da 1 a 50 volt o anche più. Idealmente dovrebbe essere zero. La Terra aperta mostrerà anche lo zero che è pericoloso. Allora cosa dovremmo fare per essere al sicuro? Il cortocircuito verso terra e neutro è pericoloso e non viene mai eseguito.
Perché i fulmini danneggiano il tuo impianto elettrico?
Il neutro nella sottostazione che alimenta la tua casa ha una resistenza definita, diciamo 1 ohm rispetto al suolo. A causa della tensione sbilanciata in 3 ph, la corrente scorre in questa resistenza. Questa corrente può essere compresa tra 1 A e 50 A o più. Quindi IR varia da 1 V a 50 volt. Così a casa tua, tra terra e neutro compare la stessa tensione, sulla quale non hai controllo. Il peggio accade se un fulmine colpisce la stazione secondaria che può forzare kilo amp attraverso questa resistenza. Immagina quella tensione. Ciò provoca danni catastrofici a un circuito elettronico che utilizza anche la messa a terra del cablaggio domestico. Le aziende hanno perso milioni di rupie in passato fino a quando non è stata implementata una soluzione. Apparecchi elettrici domestici come TV, computer, ecc. Spesso vengono danneggiati da picchi di alta tensione che compaiono nelle linee elettriche. Picchi e transitori di tensione molto elevati si sviluppano per una frazione di secondo nelle linee di alimentazione quando si verifica un fulmine. Tali picchi di alta tensione di breve durata vengono imposti sulla rete anche quando si accendono o spengono carichi ad alta capacità. Inoltre accade quando l'alimentazione riprende dopo un'interruzione di corrente a causa dell'elevato campo magnetico nel trasformatore di distribuzione. La forte corrente di spunto scorre quando l'alimentazione riprende dopo un'interruzione di corrente. Ciò è dovuto alla generazione di un campo magnetico elevato nel trasformatore di distribuzione del sistema di distribuzione dell'alimentazione. Ciò può causare il guasto istantaneo dei dispositivi come la TV se viene mantenuto acceso durante un'interruzione di corrente. Quindi è per lo più consigliabile spegnere gli apparecchi durante un'interruzione di corrente. Anche se le punte sono troppo brevi in un breve periodo di tempo, possono causare danni permanenti agli apparecchi.
Come si prevengono i danni causati dai fulmini?
La soluzione migliore è quella in cui è possibile cortocircuitare la terra su un neutro isolato utilizzando un trasformatore di isolamento con rapporto primario / secondario 1: 1. Ricorda che non si può cortocircuitare il neutro fornito dalla società di servizi alla terra della tua casa.
2 modi per proteggere i tuoi dispositivi elettrici dai danni causati dai fulmini
1. Utilizzo di MOV (Varistore in ossido di metallo)
Pochi MOV possono essere aggiunti nel quadro elettrico esistente per proteggere gli apparecchi dai picchi di alta tensione. Se si sviluppano forti transitori nella rete, il MOV nel circuito metterà in cortocircuito le linee e il fusibile / MCB in casa salterà.
Varistore
Protezione MOV:
Metal Oxide Varistor (MOV) contiene una massa ceramica di granuli di ossido di zinco, in una matrice di altri ossidi metallici come piccole quantità di bismuto, cobalto, manganese, ecc. Inserita tra due piastre metalliche che formano gli elettrodi. Il confine tra ogni grano e il suo vicino forma una giunzione a diodi, che consente alla corrente di fluire in una sola direzione. Quando una tensione piccola o moderata viene applicata agli elettrodi, solo una piccola corrente fluisce causata dalla dispersione inversa attraverso le giunzioni dei diodi.
Quando viene applicata una tensione elevata, la giunzione del diodo si rompe a causa di una combinazione di emissione termoionica e tunneling di elettroni e grandi flussi di corrente. Il varistore può assorbire parte di un picco. L'effetto dipende dall'attrezzatura e dai dettagli del varistore selezionato.
Il varistore rimane non conduttivo come dispositivo in modalità shunt durante il normale funzionamento quando la tensione rimane ben al di sotto della sua 'tensione di bloccaggio'. Se un impulso transitorio è troppo alto, il dispositivo potrebbe fondersi, bruciare, vaporizzare o essere danneggiato o distrutto in altro modo.
Qui vengono utilizzati tre MOV, uno tra Fase e Neutro, un altro tra Fase e Terra e il terzo tra Neutro e Terra.Fusibili da 10 Amp o MCB possono essere forniti sia nelle linee di Fase che in Neutro per una protezione totale. Questa predisposizione può essere predisposta nel quadro elettrico esistente da cui viene alimentata l'apparecchiatura.
2. Ritardo Tempo di commutazione dei relè
L'idea di base è quella di ritardare il tempo di commutazione dei relè che sono interruttori elettromagnetici per alimentare i dispositivi elettronici.
Questo semplice circuito risolve il problema. Fornisce alimentazione al dispositivo solo dopo un ritardo di due minuti all'accensione o dopo una interruzione di corrente. Durante questo intervallo, la tensione di rete si stabilizzerà.
Fondamentalmente la commutazione del relè è controllata dall'SCR, la cui commutazione è a sua volta controllata dalla velocità di carica e scarica del condensatore.
Il circuito funziona come il circuito di ritardo negli stabilizzatori. Utilizza solo pochi componenti e può essere assemblato facilmente. Funziona secondo il principio di carica e scarica del condensatore. Un condensatore di alto valore C1 viene utilizzato per ottenere il ritardo di tempo richiesto. All'accensione, C1 si carica lentamente attraverso R1. Quando è completamente carico, l'SCR si attiva e il relè si accende. L'alimentazione al dispositivo viene fornita tramite i contatti NO (normalmente aperto) e comune del relè. Quindi, quando il relè si attiva, il dispositivo si accende. L'SCR ha la proprietà di blocco. Cioè, si attiva e la corrente scorre dal suo anodo al catodo quando il gate riceve un impulso positivo. L'SCR continua a condurre, anche se la sua tensione di gate viene rimossa. L'SCR si spegne solo se la sua corrente anodica viene rimossa spegnendo il circuito.
Viene fornito un indicatore LED per indicare l'attivazione del relè. Il resistore R3 limita la corrente del LED e il resistore R2 scarica il condensatore.
Come impostare
L'impostazione del circuito è semplice. Montalo su un comune PCB e racchiudilo in una custodia. Fissare una presa CA nella custodia. Collegare la linea di fase al contatto comune del relè e il contatto NO alla presa CA. La linea neutra dovrebbe andare direttamente all'altro pin della presa. Quindi la linea di fase continua quando il contatto NO del relè fa il contatto con il contatto comune.
