อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก: การป้องกันบรรทัดแรกของคุณจากความเสียหายทางไฟฟ้า!

I. บทนำ

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDS) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในระบบไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนจากผลกระทบที่สร้างความเสียหายของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวหรือไฟกระชาก ไฟกระชากเหล่านี้สั้นและทรงพลังในแรงดันไฟฟ้าที่สามารถเข้าสู่ระบบไฟฟ้าจากแหล่งภายนอกเช่นการโจมตีด้วยฟ้าผ่าหรือถูกสร้างขึ้นภายในเนื่องจากการสลับโหลดการเริ่มต้นมอเตอร์หรือการหยุดชะงักของพลังงาน

หากไม่มี SPDs แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้อาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงตั้งแต่การทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนและระบบควบคุมไปจนถึงการหยุดทำงานเป็นเวลานานและการซ่อมแซมที่มีราคาแพง ความต้องการการป้องกันไฟกระชากที่เชื่อถือได้เพิ่มขึ้นเมื่อบ้านที่ทันสมัยและโรงงานอุตสาหกรรมขึ้นอยู่กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น ด้วยเหตุผลนี้ SPDs จึงมีความสำคัญสำหรับทุกคนที่ต้องการให้แน่ใจว่าการติดตั้งระบบไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและปลอดภัย

ต้นกำเนิดของไฟกระชาก

·  การเพิ่มขึ้นจากภายนอก : เกิดจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเช่นการโจมตีด้วยฟ้าผ่าซึ่งสามารถแนะนำ transients แรงดันสูงในระบบพลังงาน

·  คลื่นภายใน : เป็นผลมาจากการสลับการกระทำเช่นเปิดหรือปิดอุปกรณ์ขนาดใหญ่ ไฟกระชากภายในเหล่านี้แม้ว่ามักจะมีขนาดเล็กกว่าการโจมตีด้วยฟ้าผ่าบ่อยครั้งและยังสามารถทำให้การสึกหรออย่างมีนัยสำคัญกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไว

ผลที่ตามมาของการไม่ปกป้องระบบไฟฟ้าด้วย SPDs รวมถึงความเสียหายของอุปกรณ์ลดอายุการใช้งานของอุปกรณ์การสูญเสียข้อมูลและการหยุดทำงานที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตั้งค่าอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์

ii. อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDs) ทำงานอย่างไร

SPDs ดำเนินการโดยการเบี่ยงเบนหรือ จำกัด กระแสไฟกระชากและหนีบแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น ในระหว่างการทำงานปกติ SPD จะอยู่ในสถานะที่มีความต้านทานสูงทำให้กระแสปกติไหลผ่านวงจรที่ไม่มีข้อ จำกัด เมื่อเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเกิดขึ้น SPD จะตรวจจับแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินและสลับไปสู่สถานะความต้านทานต่ำทันทีโดยส่งกระแสไฟจากอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนบ่อยครั้ง

หลังจากจัดการกับไฟกระชาก SPD จะรีเซ็ตเป็นสถานะที่มีความต้านทานสูงโดยอัตโนมัติพร้อมที่จะตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นในอนาคต การสลับอย่างรวดเร็วระหว่างความต้านทานสูงและต่ำทำให้มั่นใจได้ว่า SPD สามารถปกป้องอุปกรณ์ได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องแทรกแซงด้วยตนเองหรือหยุดทำงาน

ขั้นตอนสำคัญของการดำเนินการ:

1. การตรวจจับไฟกระชาก : ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนด SPD จะเปิดใช้งาน

2. การเบี่ยงเบนความสนใจ : อุปกรณ์ช่วยลดความต้านทานทำให้แรงดันไฟฟ้าส่วนเกินผ่านส่วนที่ละเอียดอ่อนของวงจรซึ่งมักจะถูกนำไปยังระบบสายดินอย่างปลอดภัย

3. RESET : เมื่อลดลง SPD จะกลับสู่สถานะที่ไม่หยุดนิ่งพร้อมสำหรับการเพิ่มขึ้นครั้งต่อไป

การตอบสนองอย่างรวดเร็วของ SPDS (มักวัดในนาโนวินาที) มีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันผลกระทบที่สร้างความเสียหายของแรงดันไฟฟ้าแหลมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ที่ทำงานในระดับแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำ

iii. ส่วนประกอบ SPD ที่สำคัญ

SPDs พึ่งพาองค์ประกอบสำคัญหลายอย่างเพื่อทำหน้าที่ป้องกัน ส่วนประกอบเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อ จำกัด แรงดันไฟฟ้าโดยการยึดให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยหรือเปลี่ยนเป็นสถานะความต้านทานต่ำเพื่อเปลี่ยนเส้นทาง

1.ส่วนประกอบที่ จำกัด แรงดันไฟฟ้า :

Metal ออกไซด์ Varistors (MOV) : MOV นั้นใช้กันอย่างแพร่หลายใน SPDs สำหรับความสามารถในการดูดซับและกระจายพลังงานระดับสูง MOV ตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการกระชากแรงดันไฟฟ้าและการปกป้องอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ ข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือการปรับสมดุลเวลาตอบสนองและความสามารถในการจัดการพลังงาน

ไดโอดการปราบปรามแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว (TVS) : ไดโอด TVS ตอบสนองได้เร็วกว่า MOVs ทำให้เหมาะสำหรับการปกป้องอุปกรณ์ที่ตอบสนองที่ละเอียดอ่อนเช่นเซมิคอนดักเตอร์และระบบการสื่อสาร อย่างไรก็ตามไดโอด TVS จัดการกระแสไฟกระชากที่เล็กกว่า MOV

2.ส่วนประกอบการสลับแรงดันไฟฟ้า :

ท่อปล่อยก๊าซ (GDTS) : GDTs เหมาะสำหรับการใช้งานที่คาดว่าจะมีกระแสไฟสูงเช่นในระบบการกระจายพลังงาน พวกเขาเปลี่ยนจากสถานะความต้านทานสูงเป็นสถานะความต้านทานต่ำเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงเกินเกณฑ์ที่เฉพาะเจาะจงทำให้พวกเขาสามารถจัดการกับพลังงานที่สูงขึ้นได้

Spark Gaps : Spark Gaps ใช้อากาศหรือก๊าซอื่น ๆ เพื่อสร้างเส้นทางการสลายทางไฟฟ้าเมื่อแรงดันไฟฟ้ากระชับถึงจุดหนึ่ง พวกเขาจะใช้ในการป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงและช้ากว่าในการตอบสนองเมื่อเทียบกับอุปกรณ์โซลิดสเตต

3.Hybrid SPDS : SPD บางตัวรวมทั้งส่วนประกอบที่ จำกัด แรงดันไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าสลับเข้าด้วยกันเพื่อให้การป้องกันที่ครอบคลุมในช่วงเหตุการณ์ที่เพิ่มขึ้นในวงกว้าง การออกแบบไฮบริดรวมการตอบสนองที่รวดเร็วของไดโอดทีวีเข้ากับความสามารถในการจัดการพลังงานของ MOVS หรือ GDTS

iv. ประเภทของส่วนประกอบ SPD และปัจจัยประสิทธิภาพ

SPDs แตกต่างกันอย่างกว้างขวางในประสิทธิภาพของพวกเขาตามประเภทของส่วนประกอบที่ใช้ การทำความเข้าใจปัจจัยเหล่านี้ช่วยในการเลือก SPD ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน:

1. เวลาตอบสนอง : นี่คือเวลาที่ SPD ใช้ตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้น ไดโอด TVS มีเวลาตอบสนองที่เร็วที่สุด (ในช่วงนาโนวินาที) ในขณะที่ Spark Gaps และ GDTs ช้ากว่าที่จะตอบสนอง แต่สามารถรองรับการกระชากที่ใหญ่ขึ้นได้

2. กระแสการติดตาม : อุปกรณ์สลับแรงดันไฟฟ้าเช่น GDTS อาจอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กไหลต่อไปหลังจากผ่านไปแล้วซึ่งเรียกว่ากระแสติดตาม โดยทั่วไปแล้วนี่ไม่ใช่ปัญหาในระบบ AC แต่เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาสำหรับแอปพลิเคชัน DC

3. แรงดันไฟฟ้าไหลผ่าน : นี่คือแรงดันตกค้างที่ได้รับอนุญาตให้ผ่าน SPD ในระหว่างเหตุการณ์ไฟกระชาก อุปกรณ์เช่นไดโอดทีวีเสนอข้อ จำกัด ที่ดีที่สุดของแรงดันไฟฟ้าที่ผ่านมา แต่ความสามารถในการจัดการกระแสไฟกระชากขนาดใหญ่นั้นมี จำกัด MOV ให้ความสมดุลที่ดีโดยเสนอแรงดันไฟฟ้าระดับปานกลางและความสามารถในการจัดการปัจจุบันที่สูงขึ้น

MOV มักจะถือว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาไปสู่เพราะให้การผสมผสานที่ดีของความเร็วในการตอบสนองความจุกระชากและความทนทานโดยรวม

V. คุณสมบัติประสิทธิภาพการทำงานของ SPD Key

เมื่อเลือกไฟล์ SPD เป็นสิ่งสำคัญในการประเมินตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ตรงกับความต้องการการป้องกันของระบบไฟฟ้าเฉพาะของคุณ

1. แรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด (MCOV) : นี่คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ SPD สามารถจัดการได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ได้รับความเสียหาย SPD ที่มีการจัดอันดับ MCOV ที่สูงขึ้นนั้นเหมาะกว่าสำหรับระบบที่มีประสบการณ์การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอย่างยั่งยืน

2. การจัดอันดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (VPR) หรือระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (UP) : ค่านี้บ่งชี้ว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตให้ผ่าน SPD ในระหว่างเหตุการณ์กระชาก VPR ที่ต่ำกว่าสอดคล้องกับการป้องกันที่ดีขึ้นเนื่องจากช่วยลดแรงดันไฟฟ้ากระชับถึงอุปกรณ์

3. กระแสการปล่อยเล็กน้อย (ใน) : การจัดอันดับนี้แสดงให้เห็นว่ากระแสไฟกระชาก SPD สามารถจัดการได้ซ้ำ ๆ โดยไม่ต้องย่อยสลาย มันเป็นคุณลักษณะที่สำคัญสำหรับระบบที่มีประสบการณ์บ่อยครั้ง

4. สถานะการบ่งชี้ : ตัวบ่งชี้ภาพ (เช่น LED หรือธงเครื่องจักรกล) แสดงสถานะการทำงานของ SPD ทำให้ง่ายต่อการระบุว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้องหรือต้องการเปลี่ยน

VI. ความสามารถและข้อ จำกัด ในปัจจุบันที่เพิ่มขึ้น

SPDs ได้รับการจัดอันดับตามความสามารถในปัจจุบันของพวกเขาซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการจัดการกับระดับพลังงานไฟกระชากที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปจะมีความสามารถในการเพิ่มขึ้นสองด้าน:

1. ความอดทน : หมายถึงความสามารถของ SPD ในการจัดการกับอาการกระชากที่เล็กลงหลายครั้งเมื่อเวลาผ่านไป

2. ความสามารถในการกระชากสูงสุดครั้งเดียว : สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นถึงพลังงานที่ SPD สามารถจัดการได้ในเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นครั้งเดียว เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าการจัดอันดับผู้ผลิตสำหรับความสามารถในการเพิ่มขึ้นอาจแตกต่างกันไปและไม่มีมาตรฐานสากลสำหรับการกำหนดค่านี้ซึ่งทำให้มีความน่าเชื่อถือน้อยกว่าสำหรับการเปรียบเทียบ

vii. การจำแนกประเภทของ SPDS

SPD ถูกจัดหมวดหมู่ตามประเภทและชั้นทดสอบตามมาตรฐานอุตสาหกรรมเช่นจาก UL และ IEC ประเภทหลักรวมถึง:

·  Type 1 SPDS : ติดตั้งที่ทางเข้าบริการหลักและป้องกันการกระชากภายนอกเช่นการโจมตีด้วยฟ้าผ่า

·  Type 2 SPDS : ติดตั้งดาวน์สตรีมในแผงย่อยและป้องกันการกระชากภายในที่เกิดขึ้นภายในอาคาร

·  Type 3 SPDS : ติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์ที่พวกเขาปกป้องโดยให้การป้องกันที่มีการแปลในท้องถิ่นจากคลื่นเล็ก ๆ

สำหรับการป้องกันที่ครอบคลุมจำเป็นต้องใช้ SPDS (การติดตั้งอุปกรณ์หลายชั้น) ตลอดทั้งระบบไฟฟ้า กลยุทธ์นี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าทั้งการกระชากภายนอกขนาดใหญ่และการกระชากภายในที่เล็กลงจะลดลง

VIII กลยุทธ์การป้องกันไฟกระชากประสานงาน

กลยุทธ์การป้องกันไฟกระชากประสานงานเกี่ยวข้องกับการใช้ SPDS ที่จุดต่าง ๆ ในระบบไฟฟ้าเพื่อเสนอการป้องกันหลายชั้น ที่ทางเข้าบริการหลัก SPDs ประเภท 1 สามารถปิดกั้นการเพิ่มขึ้นจำนวนมากจากแหล่งภายนอก ไกลออกไปตามสาย Type 2 SPDs ให้การป้องกันเพิ่มเติมจากการเพิ่มขึ้นภายในหรือที่ข้ามชั้นแรกของการป้องกัน ในที่สุด Type 3 SPDs ที่อยู่ที่จุดใช้งานตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนได้รับการป้องกันจากคลื่นที่เหลือ

วิธีการเลเยอร์นี้ถือเป็นแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการลดความเสี่ยงของความเสียหายของอุปกรณ์และสร้างความมั่นใจในความน่าเชื่อถือของระบบในระยะยาว

ทรงเครื่อง บทสรุป

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDS) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปกป้องการติดตั้งไฟฟ้าจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของไฟกระชาก ไม่ว่าจะเป็นการจัดการกับการเพิ่มขึ้นจากภายนอกที่เกิดจากสายฟ้าหรือการเพิ่มขึ้นภายในจากการสลับโหลด SPDS ทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของอุปกรณ์ของคุณ การออกแบบไฮบริดซึ่งรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของส่วนประกอบที่ จำกัด แรงดันไฟฟ้าและการสลับแรงดันไฟฟ้าให้การป้องกันที่ครอบคลุมในสถานการณ์ที่หลากหลาย

สำหรับโซลูชั่น SPD คุณภาพสูงและคำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญเยี่ยมชม Yint-Electronic  สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับความต้องการเฉพาะของคุณ ผลิตภัณฑ์ของพวกเขาทำให้มั่นใจว่าระบบไฟฟ้าของคุณได้รับการปกป้องจากผลกระทบที่คาดเดาไม่ได้และสร้างความเสียหายจากไฟกระชาก