¿Cómo puedo proteger una fuente de alimentación de 12 VCC de cortocircuitos de alta resistencia? [cerrado]

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Tengo una camioneta con un inversor-cargador AIMS de 3kw. Está cableado con un cable de soldadura 4/0 (tanto para el neutro positivo como para el dedicado al alternador), e instalé un bloque con un fusible de 300 A en el compartimiento del motor lo más cerca posible del alternador. Mi preocupación es que la mayoría de los eventos posibles que causan un cortocircuito tendrían una trayectoria de corriente con resistencia tal que el corto sería mucho menor que 300 A y, por lo tanto, no quemaría el fusible.

¿Cuál es la práctica recomendada para el cableado de tales sistemas? Hice una búsqueda de "Protección contra fallas a tierra de CC" pero ninguno de los productos que surgieron pareció ser apropiado para mi aplicación. Si estuviera disponible un dispositivo GFCI 300A 12VDC, con gusto lo compraría. Gracias de antemano.

Edit: estoy hablando de un corto de live-to-ground, no de live-to-neutral. Supongamos que el aislamiento que rodea el cable vivo al inversor (que se enruta a lo largo del bastidor del camión) se corta de alguna manera y el cable desnudo se hace un cortocircuito débil contra el marco. Este es el evento del que quiero estar protegido. Para ser claros, las respuestas relativas a la protección física del cable en vivo no son apropiadas aquí; Ya he tomado medidas para asegurarme de que esté lo más lejos posible del peligro.

Edición 2: Estos son los eventos que previno que posiblemente ocurran como resultado de un cortocircuito en vivo (y quiero prevenir): 1) drenar las baterías, 2) las baterías explotan debido a un corto de hasta 300A, 3) un incendio que se inicia debido al calentamiento resistivo desde un corto de hasta 300 A a través de los componentes del cuerpo o marco.

Edición 3: enfatizo que el inversor tiene un neutral dedicado que se conecta directamente a la caja del alternador. Por lo tanto, TODA la corriente de retorno debe pasar a través de este cable a menos que haya una falla de conexión a tierra en alguna parte. En tal caso, habrá una diferencia de corriente entre los cables activos y los neutros, que es la condición por la que quiero que mi dispositivo misterioso se desconecte y desconecte el cable activo.

Edición 4: Este es un ejemplo concreto de una situación que quiero evitar y de la cual el fusible no ofrece protección. Imagine que el vehículo está involucrado en una colisión y la carrocería del camión perfora el aislamiento del cable de 12V. El cable de 12 V tendrá ahora un cortocircuito débil (el cuerpo del camión está pintado y probablemente sucio) contra el cuerpo del camión, lo que resultará en una corriente finita que posiblemente podría ser mucho menor que 300 A pero aún suficiente para provocar un incendio debido al calentamiento por resistencia y / o explosión de la batería (o incluso simplemente drene la batería y deje el camión inutilizable).

    
pregunta Josh

5 respuestas

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Si quisiera hacer su propio GFCI "hornear en casa", podría hacerlo.

Lo que necesitas es:

  • una forma de medir la rodadura actual a través de cada una de sus líneas de alimentación: busque "300A Shunt Resistor" (necesitará 2)
  • una forma especial de amplificar previamente la medición en la línea de 12 V - busque "amplificador de medición de corriente de lado alto"
  • una forma especial de amplificar previamente la medición en la línea "neutral": busque el "amplificador de medición de corriente"
  • Una forma de comparar esas dos medidas: sugiero una búsqueda de microcontrolador "Arduino"
  • Una forma de controlar la desconexión de la línea: Omron tiene algunos relés grandes que pueden resultarle interesantes.

Necesitarás un montón de otros circuitos de pegamento para hacer que todas esas cosas funcionen juntas, pero este no es un servicio de diseño.

Como nota al margen, es posible que tenga mejor suerte al no intentar encontrar un GFCI para esta aplicación; pero más bien, diseñe una forma en la que sus líneas de alimentación tengan menos posibilidades de cortocircuitarse, 3M hace que la cinta eléctrica a base de vidrio a alta temperatura pueda envolver sus líneas. Y honestamente, dudo que el aislamiento del cable de soldadura 4/0 le vaya a fallar. De cualquier manera, pero puedes pegar los puntos de conexión.

    
respondido por el pgvoorhees
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La solución es proteger cada cable con un disyuntor o un fusible de la clasificación adecuada para evitar que el cable se derrita en caso de cortocircuito.

La protección contra fallas a tierra consiste en proteger a humanos contra pequeñas corrientes que fluyen de la red a la tierra a través de una persona de alta resistencia. Tal corriente no dispararía los disyuntores de protección del cable, por lo que el GFCI se dispara. Solo es útil para las fugas a la tierra, pero esta es una forma común en que las personas se sorprenden. No proporciona protección contra cortocircuitos de directo a neutral.

Su instalación debe ser segura contra un cortocircuito a tierra en cualquier punto. Si tiene un cable de gran calibre con un fusible grande, está bien, pero si toma un cable más pequeño, el cable más pequeño necesita un fusible más pequeño donde comienza. Esto generalmente se hace en un tablero de distribución, para la red eléctrica y en una caja de fusibles, en un vehículo. Los fusibles pequeños se enchufan en el gran panel de distribución de 12 V y los cables delgados salen de allí.

    
respondido por el tomnexus
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Un interruptor de falla a tierra NO es lo que necesitas. Necesita un fusible o un disyuntor del tamaño adecuado.

Los interruptores de falla a tierra son algo completamente diferente. Requieren tres conexiones: un cable caliente, uno neutral y un cable a tierra. La corriente normalmente solo fluye a través de caliente y neutral. La corriente que fluye de caliente a tierra hace que el interruptor de falla a tierra se dispare.

Su sistema de corriente continua está caliente y conectado a tierra. No neutral, por lo que no es posible un interruptor de falla a tierra.

Usted menciona un inversor. Supongo que significa que está haciendo 120 VCA con el suministro de 12 VCC.

Podría tener sentido tener un interruptor de falla de conexión a tierra en el lado de CA, si tiene conexión a tierra, caliente y neutral. Pero, eso resuelve un problema diferente: lo protegería de ciertas fallas en el lado de CA.

    
respondido por el JRE
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Estoy de acuerdo con @tomnexus. Los fusibles se usan generalmente para evitar derrumbes o arcos continuos, ya sea que se derrita un cable o explote una batería, etc. Los GFCI se usan para la seguridad humana, ya que incluso una pequeña cantidad de corriente puede causar un daño grave al voltaje correcto. Dicho esto, veo tu problema y lo que estás tratando de hacer, y no hay una solución fácil. En su caso, recomendaría simplemente esperar que no ocurra un corto, ya que cualquier solución razonable sería prohibitivamente costosa o compleja.

Recientemente he encontrado este problema con una de las baterías en las que estoy trabajando. Está diseñado para generar 300 kW continuos y tiene una protección contra sobrecargas en el orden cercano a 500 kW. Un arco eléctrico de 200kW es bastante potente y muy peligroso, sin embargo, esto podría ser visto como un funcionamiento normal por parte de la electrónica. En el caso de esta batería, hay un buen número de sensores, que incluyen UV para arco eléctrico, sensor de electrolito para detectar células rotas, etc. Sin embargo, sigue siendo un problema muy real y no tiene una solución fácil.

Me temo que la mejor solución es simplemente proteger lo mejor posible los cables activos y esperar que no pase nada. Parece que ha tomado un buen número de precauciones para prevenirlo, por lo que es muy poco probable y no me preocuparía demasiado, pero siempre es una posibilidad y no hay mucho más que pueda hacer.

    
respondido por el Redja
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Esta respuesta no responde a su pregunta directamente, pero brinda un enfoque alternativo más estándar y posiblemente mejor.

De acuerdo, por lo que entiendo, su problema de raíz aquí es que le preocupa que se produzca una situación en la que se produzca una gran pérdida de corriente del sistema eléctrico del vehículo debido a un cortocircuito que no es suficiente para disparar un fusible.

Para resolver esto, está considerando utilizar un mecanismo de protección de dos fallas, en forma de GFI. Es decir, para que la situación que intenta evitar ocurra, debe tener dos fallas. 1. Un corto en algún lugar, y 2. Un error en el GFI.

Aunque este enfoque es técnicamente válido, los costos y la disponibilidad comercial de 300A D.C. GFI son prohibitivos. Crear una solución casera es posible, pero eso no es una tarea menor y aún necesitaría un contactor costoso para romper el circuito, o un elemento de palanca para quemar el fusible.

Entonces, ¿cómo proporciona dos protecciones contra fallas sin agregar un interruptor activo?

Esto se hace tradicionalmente aislando los cables por doble aislamiento e incluso aislándolos tres veces cuando existe un riesgo de corte. Si tiene protección adicional en los cables, por lo que la protección externa debe fallar, así como el aislamiento del cable, tiene una doble protección contra fallas.

Lo primero que haría es agregar un conducto al cable. Los tubos de poliamida son realmente difíciles, están disponibles y son fáciles de usar. A 10-20 centavos por metro también es muy barato.

Además,dondeseaqueeltuboseaventureatravésdeorificiosenlosmamparos,etc.,agregueelmaterialdetiradeojaladecuadoparaprotegereltubodelosbordesafilados.

Finalmente,amarratodo.Eldesgasteporvibraciónymovimientoseráelmododefallaalargoplazo.Cuantomenossemuevanlascosas,mástiemposobrevivirá.Useamarresyclipsdondepueday,posiblemente,inclusopiseatravésdelosagujerosenloscabezales.

En última instancia, al proteger adecuadamente su cableado de esta manera, no solo proporciona las dos protecciones contra fallas que desea, sino que también reduce significativamente la posibilidad de la falla primaria de la que quería la protección en primer lugar.

    
respondido por el Trevor_G

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