پنج روش محافظت از محافظهای ولتاژ
روشهای محافظت در برابر نوسانات برق
۱. دستگاههای محافظ ولتاژ موازی (SPD) متصل به خطوط برق
در شرایط عادی، وریستورهای داخل محافظ ولتاژ در حالت امپدانس بالا باقی میمانند. هنگامی که شبکه برق مورد اصابت رعد و برق قرار میگیرد یا به دلیل عملیات سوئیچینگ دچار نوسانات گذرا میشود، محافظ در عرض چند نانوثانیه پاسخ میدهد و باعث میشود وریستورها به حالت امپدانس پایین تغییر حالت دهند و به سرعت ولتاژ اضافی را به سطح ایمن برسانند. اگر نوسانات یا ولتاژ اضافی طولانی مدت رخ دهد، وریستور تخریب و گرم میشود و یک مکانیسم قطع حرارتی را برای جلوگیری از آتشسوزی و محافظت از تجهیزات فعال میکند.
۲. محافظهای ولتاژ از نوع فیلتری سری که به صورت خطی با مدارهای قدرت متصل شدهاند
این محافظها، برق پاک و ایمن را برای تجهیزات الکترونیکی حساس فراهم میکنند. موجهای صاعقه نه تنها انرژی عظیمی را حمل میکنند، بلکه نرخ افزایش ولتاژ و جریان بسیار بالایی را نیز به همراه دارند. در حالی که SPD های موازی میتوانند دامنههای موج را سرکوب کنند، نمیتوانند جبهههای موج تیز آنها را مسطح کنند. SPD های نوع فیلتر سری، که به صورت خطی با مدارهای قدرت متصل هستند، از MOV ها (MOV1، MOV2) برای مهار اضافه ولتاژها در نانوثانیه استفاده میکنند. علاوه بر این، یک فیلتر LC شیب نرخ افزایش ولتاژ و جریان موج را تقریباً 1000 برابر کاهش میدهد و ولتاژ باقیمانده را پنج برابر کاهش میدهد و از دستگاههای حساس محافظت میکند.
۳. نصب وریستورهای مهار ولتاژ بین فازها و خطوط برای محدود کردن اضافه ولتاژهای ضربهای
این روش برای روشنایی، آسانسورها، تهویه مطبوع و موتورها که توانایی تحمل نوسانات برق بالاتری دارند، به خوبی کار میکند. با این حال، برای لوازم الکترونیکی مدرن و جمع و جور با ادغام بالا، کمتر موثر است. به عنوان مثال، در سیستمهای تک فاز ۲۲۰ ولت AC، واریستورها معمولاً بین نول و زمین نصب میشوند تا جرقههای ناشی از صاعقه را جذب کنند. اثربخشی حفاظت کاملاً به انتخاب واریستور و قابلیت اطمینان آن بستگی دارد.
ولتاژ کلمپ بر اساس ولتاژ پیک شبکه (310 ولت) تنظیم میشود و موارد زیر را در نظر میگیرد:
- 20٪ نوسانات شبکه،
- 10٪ تلورانس اجزا،
- 15٪ عوامل قابلیت اطمینان (کهنگی، رطوبت، گرما).
بنابراین، سطح مهاربندی معمول از ۴۷۰ ولت تا ۵۱۰ ولت متغیر است. نوسانات ولتاژ کمتر از ۴۷۰ ولت بدون تغییر عبور میکنند.
در حالی که تجهیزات الکتریکی استاندارد (مانند موتورها، روشنایی) میتوانند ۱۵۰۰ ولت AC (حداکثر ۲۵۰۰ ولت) را تحمل کنند، الکترونیک مدرن با ±۵ ولت تا ±۱۵ ولت، با حداکثر تلرانس زیر ۵۰ ولت، کار میکند. جهشهای فرکانس بالا زیر ۴۷۰ ولت هنوز هم میتوانند از طریق خازنهای انگلی در ترانسفورماتورها و منابع تغذیه کوپل شوند و به ICها آسیب برسانند. علاوه بر این، به دلیل ولتاژ باقیمانده واریستور و اندوکتانس سرب، موجهای قوی ممکن است سطح کلمپ را به ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ ولت برسانند و الکترونیک را بیشتر در معرض خطر قرار دهند.
۴. افزایش حفاظت با ترانسفورماتورهای فوق ایزوله (روش ایزوله)
یک ترانسفورماتور ایزولاسیون شیلددار بین منبع تغذیه و بار قرار داده شده است تا نویز فرکانس بالا را مسدود کند و در عین حال اتصال زمین ثانویه مناسب را ممکن سازد. تداخل حالت مشترک، که نسبت به زمین است، از طریق ظرفیت خازنی بین سیمپیچها کوپل میشود. یک شیلد زمینشده بین سیمپیچهای اولیه و ثانویه این تداخل را منحرف میکند و نویز خروجی را کاهش میدهد.
۵. روش جذب
اجزای جاذب با تغییر از امپدانس بالا به پایین هنگام عبور از ولتاژهای آستانه، موجهای الکتریکی را سرکوب میکنند. دستگاههای رایج عبارتند از:
- وریستورها - ظرفیت محدود برای انتقال جریان.
- لولههای تخلیه گاز (GDT)- پاسخ آهسته.
- دیودهای TVS / لامپهای تخلیه حالت جامد – سریعتر اما با کمی مصالحه در جذب انرژی.
