دستگاه های حفاظت از افزایش: اولین خط دفاع شما در برابر آسیب الکتریکی!

I. مقدمه

دستگاه های محافظ Surge (SPDS) اجزای مهم در سیستم های برقی هستند که برای محافظت از تجهیزات حساس در برابر اثرات مخرب ولتاژهای زودگذر یا افزایشی طراحی شده اند. این افزایش ها سنبله های کوتاه و قدرتمند در ولتاژ است که می تواند از منابع خارجی مانند اعتصاب رعد و برق وارد سیستم های الکتریکی شود یا به دلیل سوئیچینگ بار ، راه اندازی موتور یا وقفه های برق در داخل کشور تولید شود.

بدون SPDS ، این افزایش ولتاژ می تواند باعث آسیب جدی شود ، از بین بردن الکترونیک حساس و سیستم های کنترل تا ایجاد خرابی طولانی مدت و تعمیرات پرهزینه. با توجه به اینکه خانه های مدرن و تأسیسات صنعتی به تجهیزات الکترونیکی وابسته تر می شوند ، نیاز به حفاظت از افزایش قابل اعتماد رشد می کند. به همین دلیل ، SPD ها برای هر کسی که به دنبال اطمینان از عملکرد بی وقفه و ایمن نصب های برقی خود باشد ، بسیار مهم است.

منشأ موج

·  موج های خارجی : ناشی از عوامل محیطی مانند اعتصاب رعد و برق ، که می توانند گذرا با ولتاژ بالا را به سیستم های برق معرفی کنند.

·  موج های داخلی : ناشی از تعویض اقدامات ، مانند روشن یا خاموش کردن تجهیزات بزرگ. این موج های داخلی ، هرچند که معمولاً از نظر بزرگی از اعتصابات رعد و برق کوچکتر هستند ، مکرر هستند و هنوز هم می توانند باعث سایش قابل توجهی در الکترونیک حساس شوند.

عواقب عدم محافظت از سیستم های الکتریکی با SPD شامل آسیب تجهیزات ، کاهش طول عمر دستگاه ها ، از بین رفتن داده ها و خرابی قابل توجه ، به ویژه در تنظیمات صنعتی و تجاری است.

ii. نحوه کار دستگاه های محافظ (SPD) چگونه کار می کنند

SPD ها با منحرف یا محدود کردن جریان افزایش و بستن ولتاژ به سطح ایمن تر عمل می کنند. در حین کار عادی ، SPD در حالت مقاومت بالا باقی می ماند و اجازه می دهد جریان طبیعی از طریق مدار بدون فشار جریان یابد. هنگامی که یک واقعه افزایشی رخ می دهد ، SPD ولتاژ اضافی را تشخیص می دهد و فوراً به حالت امپدانس کم سوئیچ می شود و باعث می شود که از تجهیزات حساس ، غالباً به زمین منتقل شود.

پس از برخورد با این افزایش ، SPD به طور خودکار به وضعیت پرتحرک خود بازنشانی می شود و آماده پاسخ به افزایش های آینده است. این تعویض سریع بین امپدانس بالا و پایین تضمین می کند که SPD ها می توانند به طور مداوم تجهیزات را بدون مداخله دستی یا خرابی محافظت کنند.

مراحل اصلی کار:

1. تشخیص افزایش : به محض افزایش ولتاژ از آستانه خاص ، SPD فعال می شود.

2. انحراف افزایش : دستگاه امپدانس را کاهش می دهد و به ولتاژ اضافی اجازه می دهد تا قسمتهای حساس مدار را دور بزند ، که اغلب با خیال راحت به سیستم زمینی هدایت می شود.

3. تنظیم مجدد : پس از کاهش این افزایش ، SPD به حالت منفعل باز می گردد ، آماده برای افزایش بعدی است.

پاسخ سریع SPD ها (که اغلب در نانو ثانیه اندازه گیری می شوند) در جلوگیری از اثرات مضر سنبله ولتاژ ، به ویژه برای الکترونیک های مدرن که بر روی سطح ولتاژ دقیق کار می کنند ، بسیار مهم است.

iii اجزای اصلی SPD

SPD ها برای انجام عملکردهای محافظ خود به چندین مؤلفه اصلی متکی هستند. این مؤلفه ها به گونه ای طراحی شده اند که ولتاژ را با بستن آن به یک سطح ایمن محدود کرده یا به حالت امپدانس کم تغییر می کنند تا تغییر مسیر را تغییر دهند.

1.اجزای محدود کننده ولتاژ :

واریستورهای اکسید فلزی (MOVS) : MOV ها به طور گسترده ای در SPD ها برای توانایی آنها در جذب و از بین بردن سطح بالای انرژی افزایش یافته استفاده می شوند. MOV ها به سرعت در برابر افزایش ، بستن ولتاژ و محافظت از دستگاه های متصل واکنش نشان می دهند. مزیت اصلی آنها متعادل کردن زمان پاسخ و ظرفیت انتقال انرژی است.

سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) دیودها : دیودهای تلویزیون حتی سریعتر از MOV ها واکنش نشان می دهند و آنها را برای محافظت از تجهیزات ظریف و سریع پاسخ مانند نیمه هادی ها و سیستم های ارتباطی ایده آل می کنند. با این حال ، دیودهای TVS جریان های افزایشی کوچکتر را نسبت به MOV دارند.

2.اجزای تغییر ولتاژ :

لوله های تخلیه گاز (GDTS) : GDT ها برای برنامه هایی که در آن جریان های زیاد پیش بینی می شود ، مانند سیستم های توزیع برق ، ایده آل است. آنها وقتی ولتاژهای افزایشی بیش از یک آستانه خاص هستند ، از حالت امپدانس بالا به حالت کم آمپانس تبدیل می شوند و به آنها امکان می دهند تا انرژی بیشتری را تحمل کنند اما با زمان پاسخ آهسته تر در مقایسه با دیودهای MOV یا تلویزیون.

شکاف های جرقه ای : شکاف های جرقه ای از هوا یا سایر گازها برای ایجاد یک مسیر خرابی الکتریکی هنگام رسیدن ولتاژهای افزایش به یک نقطه خاص استفاده می کنند. آنها در محافظت از ولتاژ بالا استفاده می شوند و نسبت به دستگاه های حالت جامد کندتر هستند.

3.Hybrid SPDS : برخی از SPD ها هر دو اجزای محدود کننده ولتاژ و ولتاژ را با هم ترکیب می کنند تا از حفاظت جامع در طیف وسیع تری از حوادث افزایش یافته استفاده کنند. طرح های ترکیبی پاسخ سریع دیودهای تلویزیون را با قابلیت های کنترل انرژی MOVS یا GDT ترکیب می کنند.

IV انواع اجزای SPD و عوامل عملکرد

SPD ها بر اساس انواع مؤلفه هایی که استفاده می کنند ، در عملکرد آنها بسیار متفاوت است. درک این عوامل در انتخاب SPD مناسب برای برنامه های مختلف کمک می کند:

1. زمان پاسخ : این زمانی است که یک SPD برای واکنش به یک افزایش نیاز دارد. دیودهای TVS سریعترین زمان پاسخ (در محدوده نانو ثانیه) را دارند ، در حالی که شکاف های جرقه ای و GDT ها برای واکنش نشان می دهند اما می توانند برآمدگی بیشتری داشته باشند.

2. جریان بعدی : دستگاه های تغییر ولتاژ مانند GDT ممکن است اجازه دهد جریان کمی پس از گذشت افزایش ، جریان خود را ادامه دهد ، که به آن جریان بعدی گفته می شود. این به طور معمول مسئله ای در سیستم های AC نیست ، اما مهم است که برنامه های DC را در نظر بگیرید.

3. ولتاژ Let-Through : این ولتاژ باقیمانده است که در طی یک رویداد افزایشی مجاز به عبور از SPD است. دستگاه هایی مانند دیودهای تلویزیونی بهترین محدودیت ولتاژ let-through را ارائه می دهند ، اما ظرفیت آنها برای دستیابی به جریان های بزرگ ، محدود است. MOV ها با ارائه ولتاژ متوسط ​​لیتر و قابلیت دستیابی به جریان بالاتر ، تعادل خوبی را ارائه می دهند.

MOV ها اغلب به عنوان یک راه حل در نظر گرفته می شوند زیرا ترکیب خوبی از سرعت پاسخ ، ظرفیت افزایش و دوام کلی را ارائه می دهند.

V. ویژگی های عملکرد SPD کلید در نظر گرفته شده

هنگام انتخاب SPD ، ارزیابی معیارهای کلیدی عملکرد ضروری است تا اطمینان حاصل شود که دستگاه نیازهای محافظت از سیستم الکتریکی خاص شما را برآورده می کند.

1. حداکثر ولتاژ عملیاتی مداوم (MCOV) : این حداکثر ولتاژ است که یک SPD می تواند به طور مداوم و بدون آسیب رنج تحمل کند. SPD ها با رتبه بندی MCOV بالاتر برای سیستمهایی که تغییرات ولتاژ پایدار را تجربه می کنند ، مناسب تر هستند.

2. امتیاز محافظت از ولتاژ (VPR) یا سطح حفاظت از ولتاژ (UP) : این مقدار حداکثر ولتاژ مجاز برای عبور از SPD را در طی یک رویداد افزایش نشان می دهد. VPR پایین تر با محافظت بهتر مطابقت دارد زیرا ولتاژ افزایشی را که به تجهیزات می رسد به حداقل می رساند.

3. جریان تخلیه اسمی (IN) : این رتبه بندی نشان می دهد که جریان SPD چقدر جریان می تواند بارها و بارها بدون تخریب کنترل کند. این یک ویژگی مهم برای سیستمهایی است که تجربه های مکرر را تجربه می کنند.

4. وضعیت نشانگر : شاخص های بصری (مانند LED یا پرچم های مکانیکی) وضعیت عملیاتی SPD را نشان می دهند ، و این امر را آسان می کند که آیا دستگاه به درستی کار می کند یا به جایگزینی نیاز دارد.

vi ظرفیت و محدودیت های فعلی را افزایش دهید

SPD ها بر اساس ظرفیت جریان آنها ، که نشان دهنده توانایی آنها در رسیدگی به سطوح مختلف انرژی افزایش یافته است ، رتبه بندی می شوند. به طور معمول دو جنبه ظرفیت افزایش وجود دارد:

1. استقامت : به توانایی SPD در رسیدگی به چندین موج کوچکتر در طول زمان اشاره دارد.

2. حداکثر ظرفیت حداکثر یک بار : این نشان می دهد که SPD چقدر انرژی می تواند در یک رویداد افزایش یابد. توجه به این نکته حائز اهمیت است که رتبه بندی تولید کننده برای ظرفیت افزایش ممکن است متفاوت باشد ، و هیچ استاندارد جهانی برای تعریف این مقدار وجود ندارد ، که باعث می شود آن را برای اهداف مقایسه کمتر قابل اطمینان کند.

vii طبقه بندی SPD ها

SPD ها براساس استانداردهای صنعت مانند موارد UL و IEC بر اساس کلاس و کلاس آزمون طبقه بندی می شوند. انواع اصلی عبارتند از:

·  SPDS نوع 1 : در ورودی اصلی سرویس نصب شده و در برابر موج های خارجی مانند حملات رعد و برق محافظت می کند.

·  SPDS نوع 2 : پایین دست در زیر صفحه های زیر نصب شده و در برابر موج های داخلی تولید شده در ساختمان محافظت می شود.

·  نوع 3 SPDS : نصب شده در نزدیکی تجهیزات محافظت شده ، محافظت موضعی در برابر موج های کوچکتر.

برای حفاظت جامع ، SPD های آبشار (نصب چندین لایه دستگاه) در طول یک سیستم الکتریکی لازم است. این استراتژی تضمین می کند که هر دو افزایش خارجی بزرگ و افزایش داخلی کوچکتر کاهش می یابد.

viii استراتژی حفاظت از افزایش هماهنگ

یک استراتژی حفاظت از افزایش هماهنگ شامل استفاده از SPD در نقاط مختلف در یک سیستم الکتریکی برای ارائه چندین لایه دفاع است. در ورودی اصلی خدمات ، SPD های نوع 1 می توانند از منابع خارجی موج های بزرگی را مسدود کنند. در پایین تر از خط ، SPD های نوع 2 محافظت بیشتری در برابر افزایش داخلی یا مواردی که از لایه اول محافظت دور می شوند ، محافظت می کنند. سرانجام ، SPD های نوع 3 واقع در نقطه استفاده اطمینان حاصل می کنند که تجهیزات حساس از هرگونه افزایش باقیمانده محافظت می شوند.

این رویکرد لایه بندی شده بهترین روش برای به حداقل رساندن خطر آسیب تجهیزات و اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم بلند مدت در نظر گرفته شده است.

ix پایان

دستگاه های محافظ Surge (SPD) برای محافظت از تاسیسات الکتریکی در برابر اثرات مضر موج ها ضروری هستند. چه برخورد با افزایش خارجی ناشی از رعد و برق یا افزایش داخلی از سوئیچینگ بار ، SPD ها از عملکرد ایمن و قابل اعتماد تجهیزات شما اطمینان می دهند. طرح های ترکیبی ، که بهترین ویژگی های اجزای محدود کننده ولتاژ و ولتاژ را ترکیب می کنند ، در سناریوهای مختلف محافظت جامع را ارائه می دهند.

برای راه حل های SPD با کیفیت بالا و راهنمایی های متخصص ، Yint-Electronic مراجعه کنید.  برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب دستگاه مناسب برای نیازهای خاص خود ، به محصولات آنها اطمینان حاصل می کنند که سیستم های الکتریکی شما از اثرات غیرقابل پیش بینی و مضر از موج محافظت می شود.