Cómo prevenir los efectos de los rayos

¿Qué es un rayo?

A veces, cuando ocurren fuertes lluvias, es posible que hayas visto un destello de luz en el cielo y, por supuesto, siempre se recomienda que te mantengas a salvo en casa. Además del destello de luz, también puede escuchar un fuerte sonido atronador. Este destello de luz no es más que la descarga de electricidad o rayo como lo llamamos. Así que veamos qué es lo que realmente provoca los rayos, sus efectos y cómo podemos evitar que se dañen nuestros aparatos eléctricos.

¿Qué causa los rayos?

Cuando la superficie de la tierra se calienta, calienta el aire sobre ella. Cuando este aire caliente entra en contacto con cualquier cuerpo de agua, calienta el agua que se vaporiza y cuando el aire sube con el vapor de agua, se enfría y forma nubes. A medida que las nubes ascienden, su tamaño aumenta y, cuando las partículas líquidas de la nube alcanzan la mayor altitud, se congelan y se convierten en partículas de hielo. Cuando estas partículas de hielo y partículas de líquido chocan, se cargan con polaridad positiva. Las partículas de hielo más pequeñas se cargan positivamente, mientras que las más grandes se cargan negativamente y son atraídas a la Tierra debido a la atracción gravitacional de la Tierra. Por lo tanto, se forma un campo eléctrico entre estas dos cargas. A medida que aumenta la intensidad de este campo eléctrico, llega un momento en que la electricidad estática comienza a fluir a través de las líneas del campo eléctrico, provocando una chispa entre ellas. Los rayos se pueden encontrar en una nube entre las partículas cargadas positivamente en la parte superior y las partículas cargadas negativamente en la parte inferior. Los rayos también pueden estar entre la nube cargada negativamente y cosas cargadas positivamente en el suelo, como humanos, árboles o cualquier otro conductor. Así, como la carga eléctrica fluye entre la nube y la persona en el suelo; recibe un shock. Esta es la razón por la cual, durante una tormenta eléctrica, no es recomendable salir o pararse debajo de un árbol o tocar material conductor como las varillas de hierro de su ventana. Además, la temperatura del rayo puede estar en un rango de temperatura más alto de 27.000 grados centígrados, que es unas seis veces más alta que la de la superficie del sol. Cuando esta electricidad pasa por el aire, aumenta la temperatura del aire en poco tiempo y después de un tiempo el aire se enfría. Cuando el aire se calienta, se expande y cuando se enfría, se contrae. Esta expansión y contracción del aire provoca la producción de ondas sonoras.

Ahora que la luz viaja más rápido que el sonido, primero podemos ver el relámpago y luego escuchar la tormenta.

Cómo afectan los rayos a los sistemas de energía domésticos

Mida el voltaje de CA entre tierra y el terminal neutro del tomacorriente de tres clavijas de su hogar. Todos se sorprenderán al descubrir que varía de 1 a 50 voltios o incluso más. Idealmente debería ser cero. Open Earth también mostrará cero, lo cual es peligroso. Entonces, ¿qué debemos hacer para estar seguros? Cortar tierra y neutral es peligroso y nunca se hace.

¿Por qué los rayos dañan su sistema eléctrico?

El neutral en la subestación que alimenta su casa tiene una resistencia establecida, digamos 1 ohm a tierra. Debido a un voltaje desequilibrado en 3 ph, la corriente fluye a través de esta resistencia. Esta corriente puede ser de 1 A a 50 A o incluso más. Entonces IR varía de 1 V a 50 voltios. Así en casa, entre el suelo y el neutro aparece la misma tensión, sobre la que no tienes control. Lo peor sucede si un rayo cae sobre la subestación y puede forzar kiloamperios a través de esta resistencia. Imagina esta tensión. Esto causa un daño catastrófico a un circuito electrónico que también utiliza la conexión a tierra del cableado de la casa. Las empresas han perdido millones de rupias en el pasado hasta que se implementa una solución a esto. Electrodomésticos como televisión, ordenador, etc. a menudo son dañados por picos de alto voltaje que aparecen en las líneas eléctricas. Se desarrollan picos y transitorios de voltaje muy alto durante una fracción de segundo en las líneas eléctricas cuando cae un rayo. Estos picos de alta tensión de corta duración se superponen a la red también cuando se encienden o apagan cargas de alta capacidad. También ocurre cuando se reanuda la energía después de un corte de energía debido a un alto campo magnético en el transformador de distribución. Fluye una gran corriente de irrupción cuando se reanuda la energía después de un corte de energía. Esto se debe a la generación de un alto campo magnético en el transformador de distribución del sistema de distribución de energía. Esto puede causar que dispositivos como la televisión fallen instantáneamente si se dejan encendidos durante un corte de energía. Por lo tanto, generalmente se recomienda apagar los dispositivos en caso de corte de energía. Incluso si los picos son demasiado cortos durante un breve período de tiempo, pueden causar daños permanentes a los dispositivos.

¿Cómo prevenir los daños causados ​​por un rayo?

La mejor solución es hacer un cortocircuito a tierra a un neutro aislado utilizando un transformador de aislamiento de relación primaria a secundaria de 1:1.

2 formas de proteger sus dispositivos eléctricos de daños debido a los efectos de los rayos

1. Uso de MOV (varistor de óxido de metal)

Se pueden agregar pocos MOV al tablero de distribución existente para proteger los dispositivos de picos de alto voltaje. Si se desarrollan grandes transitorios en la red eléctrica, el MOV del circuito cortocircuitará las líneas y se quemará el fusible/MCB de la casa.

Protección MOV:

El varistor de óxido metálico (MOV) contiene una masa cerámica de granos de óxido de zinc, en una matriz de otros óxidos metálicos como pequeñas cantidades de bismuto, cobalto, manganeso, etc. intercalado entre dos placas de metal que forman los electrodos. El límite entre cada grano y su vecino forma una unión de diodo, que permite que la corriente fluya en una sola dirección. Cuando se aplica un voltaje bajo o moderado a los electrodos, solo fluye una pequeña corriente debido a la fuga inversa a través de las uniones del diodo.

Cuando se aplica un alto voltaje, la unión del diodo falla debido a una combinación de emisión termoiónica y tunelización de electrones, y grandes flujos de corriente. El varistor puede absorber parte de una sobretensión. El efecto depende del equipo y los detalles del varistor seleccionado.

El varistor permanece no conductor como un dispositivo de modo de derivación durante el funcionamiento normal cuando el voltaje permanece muy por debajo de su "voltaje de sujeción". Si un transitorio es demasiado alto, el dispositivo puede derretirse, quemarse, vaporizarse o dañarse o destruirse.

Aquí se utilizan tres MOV, uno entre fase y neutro, otro entre fase y tierra, y el tercero entre neutro y tierra. Se pueden proporcionar fusibles de 10 amperios o MCB en las líneas de fase y neutral para una protección total. Esta configuración se puede disponer en el cuadro de distribución existente desde el que se alimenta el dispositivo.

2. Tiempo de conmutación del relé de retardo

La idea básica es retrasar el tiempo de conmutación de los relés, que son interruptores electromagnéticos para alimentar dispositivos electrónicos.

Este sencillo circuito resuelve el problema. Solo enciende el dispositivo después de un retraso de dos minutos en el encendido o después de un corte de energía. Durante este intervalo, la tensión de red se estabiliza.

Básicamente, la conmutación del relé está controlada por el SCR, cuya conmutación a su vez está controlada por la tasa de carga y descarga del condensador.

El circuito funciona como el circuito de retardo en los estabilizadores. Solo utiliza unos pocos componentes y se puede ensamblar fácilmente. Funciona según el principio de carga y descarga de condensadores. Se utiliza un condensador C1 de alto valor para obtener el retardo requerido. en la apuesta encendido, C1 se carga lentamente a través de R1. Cuando esté completamente cargado, el SCR se disparará y el relé se encenderá. La energía al dispositivo es suministrada por los contactos NO (normalmente abiertos) y comunes del relé. Entonces, cuando el relé se dispara, el dispositivo se enciende. El SCR tiene la propiedad de bloqueo. Es decir, se dispara y la corriente fluye de su ánodo a su cátodo cuando la puerta recibe un pulso positivo. El SCR continúa conduciendo, incluso si se elimina el voltaje de puerta. El SCR solo se apaga si su corriente de ánodo se elimina apagando el circuito.

Se proporciona un indicador LED para indicar la activación del relé. La resistencia R3 limita la corriente del LED y la resistencia R2 descarga el capacitor.

Cómo establecer

La sintonización del circuito es fácil. Móntelo en un PCB común y enciérrelo en una caja. Asegure una toma de CA en el gabinete. Conecte la línea de fase al contacto común del relé y el contacto NA a la toma de CA. La línea neutral debe ir directamente al otro pin del zócalo. Así, la línea de fase continúa cuando el contacto NA del relé hace contacto con el contacto común.