giovedì 28 agosto 2008

Protezione corto circuiti

Con questo semplice progetto è possibile proteggere le sorgenti di tensione dalle eccessive correnti che si instaurano a seguito di corto circuiti, situazione che si manifesta frequentemente durante le varie sperimentazioni di laboratorio. Lo schema presentato in queste note è una versione elettro-meccanica di un fusibile, che consente di interrompere la corrente erogata da un generatore (batteria, trasformatore, alternatore, ecc.) verso un carico, qualora questa superasse un determinato valore, preservando i vari dispositivi da spiacevoli surriscaldamenti. Può funzionare sia in corrente continua che alternata, consente di interrompere correnti anche di intensità elevata (decine di ampere) ed è realizzabile con pochi ed economici componenti.

Schema elettrico
Lo schema elettrico ed il funzionamento di questo dispositivo di protezione sono molto semplici come si può valutare dalla figura seguente:


L'elemento che "legge" il valore di corrente che scorre nel carico è la resistenza R1, sulla quale è presente una tensione pari al prodotto di tale corrente per il suo valore resistivo. Quando la corrente di carico raggiunge un livello tale da superare il valore di 1,2V il transistor T1 entra in conduzione chiudendo la tensione di alimentazione sulla bobina del relè, il quale scatta facendo commutare i suoi contatti. Uno degli scambi interrompe la corrente sul carico, mentre il secondo attua una auto-ritenuta della alimentazione della bobina. In questo modo, una volta superata la corrente massima, il relè manterrà scollegato il carico fino a quando non verrà premuto il pulsante P1 (normalmente chiuso), ripristinando così le condizioni precedenti al sovraccarico. Il dimensionamento della resistenza R1 va condotto a seconda della tensione di alimentazione, e cioè:

- In continua : R1 = 1,2/Imax
- In alternata: R1 = 0,6/Imax

Nello schema sono riportati i valori dei componenti per un funzionamento a 24Vac; per realizzare la versione in continua è sufficiente rimuovere il diodo D2 e calcolare correttamente R1. La potenza dissipata su R1 deve essere valutata come P = R1 x Imax^2 e quindi le sue dimensioni vanno scelte di conseguenza. Infine, il led verde segnala la presenza della tensione di rete sul carico, mentre quello rosso informa dell' intervento della protezione e il conseguente distacco del carico.

Realizzazione pratica
Per costruire questo circuito può essere utile prevedere un piccolo circuito stampato con le tracce per le connessioni del relè, ma è anche sufficiente cablare il tutto su un pezzetto di basetta mille-fori, facendo attenzione alla sezione dei cavi utilizzati per i collegamenti. Valida è anche la soluzione di assemblare tutto su uno zoccolo DIN per relè in modo da avare poi un solido sostegno una volta messo in opera il dispositivo. Un po' di attenzione va posta sul pulsante P1, che risulta essere normalmente chiuso, in quanto un contatto non perfetto potrebbe rendere inefficace la protezione; in caso contrario il relè non riuscirebbe a rimanere eccitato a fronte di una sovracorrente. Quindi è bene sceglierlo di buona qualità e assicurarsi che le connessioni siano perfette. Anche il relè va scelto in maniera oculata, utilizzandone uno in grado di sopportare una corrente sugli scambi almeno doppia rispetto a quella della massima sovracorrente che si intende interrompere (Imax), per evitare che durante i primi istanti di un corto circuito si incollino i contatti.

Conclusioni
Collegando questo circuito tra un generatore ed un utilizzatore si può stare certi che tutto quello che si trova a valle della protezione non sarà mai sottoposto per lungo tempo ad una corrente più elevata di quella impostata, salvaguardando tutte le apparecchiature coinvolte. Gli ambiti di utilizzo sono i più svariati, come ad esempio all'interno di un autoveicolo o negli scooter, piuttosto che in tutte quelle situazioni dove l'uso di un alimentatore stabilizzato protetto in corrente risulta antieconomico. La caratteristica di poter leggere la corrente di carico consente anche di proteggere più linee collegate ad una singola fonte di alimentazione, quale un trasformatore di bassa tensione, interrompendo la sola linea che effettivamente è causa di un sovraccarico, lasciando operative tutte le atre.

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