اصول حفاظت از نوسانات برق
دستگاه محافظ ولتاژ (SPD) که به عنوان محافظ ولتاژ نیز شناخته می شود، یک وسیله حفاظتی غیر خطی است که برای محدود کردن اضافه ولتاژ گذرا و هدایت جریان ولتاژ تخلیه در سیستم های زنده استفاده می شود و برای محافظت از وسایل الکتریکی با سطوح ولتاژ مقاومت پایین یا سیستم های الکترونیکی استفاده می شود. محافظت در برابر صاعقه و پالس های الکترومغناطیسی صاعقه یا آسیب اضافه ولتاژ عملیاتی. در سالهای اخیر سیستمهای اطلاعات الکترونیکی (مانند تلویزیون، تلفن، ارتباطات، شبکههای کامپیوتری و غیره) به سرعت توسعه یافتهاند و تعداد زیادی از دستگاههای اطلاعات الکترونیکی پدید آمده و رواج یافتهاند. چنین سیستمها و تجهیزاتی اغلب گران و مهم هستند و ولتاژ کاری و سطح ولتاژ مقاومت آنها بسیار پایین است، بنابراین در برابر پالسهای الکترومغناطیسی صاعقه بسیار آسیبپذیر هستند. بنابراین، SPD برای حفاظت از ولتاژ مورد نیاز است.
بررسی اجمالی 2SPD
2.1 اصل کار SPD
محافظ برق برای حفاظت از منبع تغذیه ولتاژ پایین 220/380 ولت مناسب است. این یک جزء غیر خطی است. بر اساس استاندارد IEC، محافظ برق وسیله ای است که عمدتاً ولتاژ و اضافه جریان خط هدایت شده را سرکوب می کند. محافظ برق نقش محافظتی ایفا می کند. شرط اساسی این است که باید در برابر جریان صاعقه ای که انتظار می رود از آن عبور کند مقاومت کند و از طریق حداکثر ولتاژ گیره موج، بتواند به طور موثر جریان پیوسته فرکانس توان تولید شده پس از عبور جریان صاعقه را خاموش کند و از وقوع آنی جلوگیری کند. جهش به خط برق و خط انتقال سیگنال. اضافه ولتاژ در محدوده ولتاژی که تجهیزات یا سیستم می تواند تحمل کند محدود می شود یا جریان صاعقه قوی به زمین نشت می کند تا از تجهیزات یا سیستم محافظت شده در برابر آسیب ناشی از ضربه محافظت کند.
نوع و ساختار محافظ های ولتاژ با توجه به اهداف مختلف متفاوت است، اما حداقل یک عنصر محدود کننده ولتاژ غیر خطی در آن گنجانده شده است. محافظهای برق رایج شامل MOV (Varistor Oxide Metal) و لولههای تخلیه گاز هستند. نوسانات برق حاوی انرژی زیادی است و نمی توان آن را متوقف کرد. به همین دلیل، استراتژی محافظت از تجهیزات حساس الکتریکی در برابر آسیب ناشی از نوسانات الکتریکی، دور کردن نوسان از تجهیزات و به داخل زمین است.
محافظ ولتاژ MOV از سه قسمت تشکیل شده است: قسمت میانی آن یک ماده اکسید فلزی است و دو نیمه هادی به برق و زمین متصل هستند. هنگامی که یک موج رخ می دهد، MOV بلافاصله عمل می کند و زمان پاسخ 1 تا 3 نانوثانیه است. "V" در MOV یک رئوستات است. در لحظه پاسخ، مقاومت MOV از حداکثر مقدار به تقریبا صفر اهم کاهش می یابد و جریان اضافه از طریق MOV به زمین می ریزد. تجهیزات الکتریکی محافظت شده تحت ولتاژ کاری عادی به کار خود ادامه می دهند. عناصر نیمه هادی آن دارای خاصیت تغییر مقاومت با تغییر ولتاژ هستند. زمانی که ولتاژ کمتر از مقدار معینی باشد، حرکت الکترون ها در نیمه هادی مقاومت بالایی ایجاد می کند. برعکس، زمانی که ولتاژ از آن مقدار خاص بیشتر شود، حرکت الکترون ها تغییر می کند و مقاومت نیمه هادی نزدیک به صفر اهم کاهش می یابد. ولتاژ نرمال است و محافظ برق MOV بیکار است که روی خط برق تأثیری نمی گذارد.
نشانگرهای مزایا و معایب محافظ برق MOV: (1) ولتاژ بستن: مقدار ولتاژی را نشان می دهد که باعث اتصال MOV به زمین می شود. هرچه ولتاژ گیره کمتر باشد، عملکرد حفاظتی بهتری دارد. (2) ظرفیت جذب/اتلاف انرژی: این مقدار اسمی نشان میدهد که محافظ برق چه مقدار انرژی میتواند قبل از سوختن، به ژول جذب کند. هر چه مقدار بالاتر باشد، عملکرد حفاظتی بهتری دارد. (3) زمان پاسخگویی: محافظ های ولتاژ فوراً قطع نمی شوند، آنها تاخیر جزئی در پاسخ به جهش دارند.
یکی دیگر از دستگاه های رایج حفاظت از نوسانات، لوله تخلیه گاز است. این لوله های تخلیه گاز مانند MOV ها انجام می دهند، آنها جریان اضافی را با استفاده از گاز بی اثر به عنوان هادی بین دو سیم، از جریان برق به زمین منتقل می کنند. هنگامی که ولتاژ در یک محدوده مشخص است، ترکیب گاز مشخص می کند که رسانای ضعیفی است. اگر ولتاژ از این محدوده فراتر رود، جریان به اندازه ای قوی خواهد بود که گاز را یونیزه کند و لوله تخلیه گاز را به یک رسانای بسیار خوب تبدیل می کند. جریان را به زمین هدایت می کند تا زمانی که ولتاژ به سطح نرمال بازگردد، سپس دوباره به هادی ضعیف تبدیل می شود.
