وظیفه محافظ ولتاژ چیست؟

هنوز روزی را به یاد دارم که یک صاعقه نیم میلیون دلار برای مشتری من هزینه داشت. یک صاعقه، و تمام رک PLC او را به آهن قراضه گران قیمت تبدیل کرد.

یک محافظ ولتاژ، نوسانات خطرناک ولتاژ را قبل از رسیدن به تجهیزات حساس، منحرف یا جذب می‌کند، بنابراین دستگاه‌ها، داده‌ها و سود شما ایمن می‌مانند. من شاهد بوده‌ام که این دستگاه ساده کل خطوط تولید را در چین، آلمان و بریتانیا نجات داده است.

اگر بخرید دستگاه‌های حفاظت مدار برای امرار معاش، شما از قبل می‌دانید که قیمت مهم است. به خواندن ادامه دهید تا به شما نشان دهم که چگونه بدون کاهش هزینه‌های حفاظتی، کل هزینه مالکیت را کاهش دهید.

درک Sمحافظت از میل در محیط‌های صنعتی و تجاری؟

ماه گذشته از یک کارخانه قطعات خودرو در ونژو که ۲۴ ساعته کار می‌کرد، بازدید کردم. مدیر به من گفت هر ساعت توقف تولید ۳۸۰۰۰ دلار آمریکا هزینه دارد. یک نوسان برق می‌تواند این زمان توقف را در عرض ۳ نانوثانیه ایجاد کند.

محافظت در برابر نوسانات برق صنعتی، از رسیدن اضافه ولتاژهای گذرای ایجاد شده توسط رعد و برق، سوئیچینگ شبکه و درایوهای فرکانس متغیر به PLCها، سرورها و ربات‌ها جلوگیری می‌کند. من هر هفته این سیستم‌ها را برای خطوط خودروسازی آلمان و مراکز داده بریتانیا طراحی می‌کنم.

ممکن است فکر کنید که افزایش ناگهانی قیمت‌ها فقط یک جرقه‌ی روشن است. اما حقیقت این است که متوقف کردن آنها خطرناک‌تر و ارزان‌تر از تعمیر آنهاست.

موج‌های الکتریکی از کجا می‌آیند؟

رعد و برق بلندترین منبع است، اما رایج‌ترین نیست. من تعداد بیشتری از جرقه‌های الکتریکی را از داخل اندازه‌گیری می‌کنم تا از آسمان. خاموش شدن یک موتور ۱۰۰ اسب بخار می‌تواند ۱۸۰۰ ولت را به همان باسی که سنسور شما را تغذیه می‌کند، برگرداند. این موج فقط ۵۰ میکروثانیه طول می‌کشد، اما به اندازه کافی طولانی است که اکسید گیت یک MOSFET را سوراخ کند. من این را در یک کارخانه بسته‌بندی ویتنامی دیده‌ام. ما یک محافظ ۴۰ کیلوآمپری نوع ۲ را در زیر پنل اضافه کردیم و میزان خرابی از ۳ برد در ماه به صفر در ۱۴ ماه کاهش یافت.

ریسک چقدر بزرگ است؟

از تیمم خواستم داده‌ها را از ۲۰۰ کارخانه‌ای که به آنها خدمات ارائه می‌دهیم، جمع‌آوری کنند. متوجه شدیم که یک سایت بدون محافظ ولتاژ، سالانه ۷.۴ خاموشی برنامه‌ریزی نشده را تجربه می‌کند. هر خاموشی به طور متوسط ​​۴.۲ ساعت طول می‌کشد. اگر حاشیه سود شما ۵۰ هزار دلار آمریکا در روز باشد، یعنی سالانه ۱.۵ میلیون دلار آمریکا در معرض خطر قرار دارید. هزینه یک محافظ برق برای کل کارخانه کمتر از ۰.۳ درصد از این تعداد است. دوره بازگشت سرمایه ۱۱ روز است، نه ۱۱ ماه.

استانداردهایی که باید رعایت کنید

من به اروپا ارسال می‌کنم، بنابراین هر محافظی که می‌فروشم دارای علامت CE و TÜV است. ما مطابق با IEC 61643-11 آزمایش می‌کنیم. اگر به آلمان وارد می‌کنید، به VDE 0675 نیز نیاز دارید. من آن فایل‌ها را به زبان انگلیسی و آلمانی، آماده برای پوشه صدور گواهینامه شما، نگه می‌دارم. می‌توانید آنها را در همان روزی که کالا را دریافت می‌کنید، برای مشتری نهایی خود ارسال کنید.

وظایف اصلی یک محافظ برق؟

سه‌ماهه‌ی گذشته به یک شرکت فرانسویِ اتوماسیون نانوایی کمک کردم. آن‌ها یک خط جدید به کانادا فرستادند و اولین آزمایش افزایش سرعت با شکست مواجه شد. ما ماژول افزونه‌ی خود را اضافه کردیم و سیستم صبح روز بعد با موفقیت آزمایش را پشت سر گذاشت.

یک محافظ ولتاژ، ولتاژ اضافی را حس می‌کند، آن را به سطح ایمن می‌رساند و سپس خود را مجدداً تنظیم می‌کند تا تولید بدون دخالت دست ادامه یابد.من هر واحد را قبل از اینکه از اسکله ونژو خارج شود، روی ژنراتور جریان ۸/۲۰ میکروثانیه‌ای‌مان آزمایش می‌کنم.

ممکن است فکر کنید دستگاه‌های افزایش ولتاژ، جعبه‌های فلزی ساده‌ای هستند. در داخل، سه قطعه کوچک تصمیم می‌گیرند که آیا خط شما کار می‌کند یا می‌سوزد.

رقص سه مرحله‌ای

من همیشه کار را با سه مرحله توضیح می‌دهم. مرحله ۱: یک برقگیر گاز اولین ضربه را دریافت می‌کند. در ۶۰۰ ولت جرقه می‌زند و اتصال کوتاه ایجاد می‌کند. مرحله ۲: یک وریستور اکسید فلز (MOV) انرژی عمده را جذب می‌کند. مرحله ۳: یک دیود TVS آخرین ۳۰ ولت را قطع می‌کند تا PLC 24 ولت شما هرگز بیش از ۳۷ ولت نبیند. من این را روی میز آزمایشگاهمان بررسی کرده‌ام. کل این رویداد در ۹ نانوثانیه به پایان می‌رسد، سریع‌تر از اینکه HMI شما بتواند چشمک بزند.

جداکننده حرارتی

MOV ها کهنه می‌شوند. وقتی یک MOV از کار می‌افتد، می‌تواند اتصال کوتاه کند و آتش بگیرد. من یک فیوز حرارتی به بدنه MOV جوش داده‌ام. در دمای ۱۴۲ درجه سانتیگراد، فیوز باز می‌شود و MOV را از مدار خارج می‌کند. من عکس‌های آزمایشی UL 1449 ویرایش چهارم را دارم که پس از ۳۰ دقیقه هیچ شعله‌ای را نشان نمی‌دهد. شرکت بیمه آتش‌سوزی شما از این فایل خوشش خواهد آمد.

تماس از راه دور

کارخانه‌های بزرگ می‌خواهند قبل از موج بعدی از خرابی محافظ مطمئن شوند. من یک کنتاکت بدون پتانسیل اضافه می‌کنم. می‌توانید آن را به SCADA خود سیم‌کشی کنید. وقتی محافظ از کار می‌افتد، PLC شما یک سیگنال ۲۴ ولت دریافت می‌کند و شما برای توقف برنامه‌ریزی‌شده بعدی، تعویض را برنامه‌ریزی می‌کنید. بدون تماس نیمه‌شب، بدون حمل‌ونقل سریع.

چرا حفاظت در برابر نوسانات برق برای کسب و کارها اهمیت دارد؟

من در سال ۲۰۱۹ یک مشتری بریتانیایی را از دست دادم. او برای صرفه‌جویی ۲۳۰۰ دلار آمریکا، محافظ‌ها را کنار گذاشت. طوفانی آمد، ۱۸ درایو را از بین برد و بیمه‌گرش درخواست خسارت را رد کرد. او دو ماه بعد کارخانه را تعطیل کرد.

محافظت در برابر نوسانات برق، جریان درآمد، اعتبار ضمانت‌نامه‌ها و حفظ اعتبار برند را حفظ می‌کند.من نامه‌هایی از مدیران مالی دارم که ما را قهرمان خطاب می‌کنند، نه تأمین‌کنندگان.

شما می‌توانید قیمت هر واحد را پیگیری کنید. مدیر مالی شما EBITDA را پیگیری می‌کند. یک افزایش ناگهانی می‌تواند ده سال پس‌انداز را از بین ببرد.

هزینه‌های پنهانی که فراموش می‌کنید

وقتی یک درایو از کار می‌افتد، شما هزینه قطعه، تکنسین، جرثقیل و دسته از دست رفته را پرداخت می‌کنید. من این موارد را در یک برگه ساده برای هر نقل قول فهرست می‌کنم. یک درایو ۷۵ کیلوواتی ۴۸۰۰ دلار آمریکا هزینه دارد. هزینه جرثقیل ۶۰۰ دلار آمریکا است. ضرر دسته‌ای ۱۲۰۰۰ دلار آمریکا است. جمع کل ۱۷۴۰۰ دلار آمریکا می‌شود. محافظ من ۸۹ دلار آمریکا هزینه دارد. محاسبه بی‌ادبانه است، اما صادقانه است.

قوانین گارانتی

من برای هر محافظ ۵ سال گارانتی می‌دهم، اما فقط در صورتی که از IEC 60364-5-53 پیروی کنید و آن را در پنل سمت راست نصب کنید. اگر محافظ را نصب نکنید، گارانتی OEM درایو شما می‌تواند باطل شود. من دیده‌ام که زیمنس ادعای ۲۵ هزار دلاری را رد کرده است زیرا سایت SPD نداشته است. مشتری ما را سرزنش کرد، اما تقصیر انتخاب خودش بود.

حق بیمه

من با یک شرکت بیمه آلمانی کار می‌کنم که اگر کارخانه در هر سطح SPD های تایید شده داشته باشد، 5 درصد تخفیف در حق بیمه می‌دهد. با یک بیمه نامه 400 هزار دلاری که سالانه 20 هزار دلار پس انداز می‌شود. بیمه گذاران در عرض 6 هفته هزینه خود را پرداخت می‌کنند و سپس برای 19 سال آینده سود خالص ایجاد می‌کنند.

انتخاب راهکار مناسب برای محافظت در برابر نوسانات برق؟

دیشب یک خریدار از میلان به من ایمیل زد. او سه قیمت داشت که هر کدام رتبه فعلی متفاوتی داشتند. او پرسید: «کدام یک کافی است؟» من یک جواب یک خطی برایش فرستادم: «ریسک را در نظر بگیرید، نه قیمت را.»

محافظی را انتخاب کنید که با سطح مواجهه و جریان خطای شما مطابقت داشته باشد و دارای گواهینامه‌های مناسب برای بازار شما باشد.من این محاسبه را هر روز برای خریداران در ۱۱ کشور روی یک صفحه گسترده انجام می‌دهم.

ممکن است در میان برچسب‌های نوع ۱، نوع ۲ و نوع ۳ احساس سردرگمی کنید. من بحث را جمع می‌کنم و سه سوال از شما می‌پرسم.

سوال ۱: رعد و برق کجاست؟

من نقشه‌های گوگل را باز می‌کنم و چگالی رعد و برق را بررسی می‌کنم. اگر نیروگاه شما در منطقه‌ای با نرخ ۴ رعد و برق در کیلومتر مربع در سال قرار دارد، به یک نوع ۱ در ورودی خدمات نیاز دارید. اگر نرخ رعد و برق کمتر از ۰.۵ است، یک نوع ۲ کافی است. من یک نقشه جهان با این داده‌ها نگه می‌دارم. من آن را با هر قیمت به صورت رایگان ارسال می‌کنم.

سوال ۲: جریان اتصال کوتاه شما چقدر است؟

من پلاک ترانسفورماتور شما را خواندم. یک ترانسفورماتور ۱۶۰۰ کیلوولت‌آمپر جریان خطای ۳۵ کیلوآمپر می‌دهد. محافظ من باید در برابر آن مقاومت کند. من دستگاهی با جریان SCC 50 کیلوآمپر انتخاب می‌کنم. اگر یک دستگاه ۱۵ کیلوآمپر بخرید تا ۱۲ دلار صرفه‌جویی کنید، در اولین خطا منفجر می‌شود. من عکس‌ها را دارم و خیلی زشت هستند.

سوال ۳: آیا به قابلیت اتصال نیاز دارید؟

بعضی از خریداران می‌خواهند هیچ زمان از کارافتادگی وجود نداشته باشد. من یک کارتریج قابل اتصال ارائه می‌دهم. وقتی ماژول خراب شود، می‌توانید آن را در ۹ ثانیه تعویض کنید. بدون پیچ‌گوشتی، بدون سیم‌کشی مجدد. دستگاه به کار خود ادامه می‌دهد. ماژول یدکی ۲۸ دلار آمریکا قیمت دارد. یک بار تعویض، بیش از این مقدار در زمان از کارافتادگی صرفه‌جویی می‌کند.

روندهای آینده در فناوری حفاظت در برابر نوسانات برق؟

آوریل گذشته روی صحنه‌ی نمایشگاه هانوفر ایستادم و یک محافظ با کد QR نشان دادم. حضار خندیدند، تا اینکه آن را اسکن کردم و داده‌های زنده روی صفحه ظاهر شدند.

محافظ‌های برق فردا با فضای ابری شما صحبت می‌کنند، خرابی را پیش‌بینی می‌کنند و قبل از اینکه متوجه شوید خراب شده‌اند، خودشان جایگزین خودشان را سفارش می‌دهند.من قبلاً اینها را در ونژو ساخته‌ام و آنها را با یک مرکز داده برلین آزمایش بتا می‌کنیم.

ممکن است فکر کنید که سخت‌افزارهای موجی به بلوغ رسیده‌اند. من سه تغییر را می‌بینم که لیست خرید شما را در ۲۴ ماه آینده تغییر خواهد داد.

MOV های گرافنی

ما اکسید روی را با گرافن جایگزین می‌کنیم. MOV جدید ۵ برابر انرژی بیشتری را تحمل می‌کند و خنک می‌ماند. من دو بار یک جریان ۴۰ کیلوآمپری را روی یک دستگاه اجرا کردم. افزایش دما فقط ۴۲ درجه سانتیگراد بود. MOV استاندارد به ۱۲۰ درجه سانتیگراد می‌رسد و از کار می‌افتد. قیمت واحد گرافن امروز ۲.۳ برابر است، اما قیمت آن هر سه ماه ۱۸ درصد کاهش می‌یابد. من پیش‌بینی می‌کنم تا سال ۲۰۲۶ قیمت‌ها به حالت عادی برگردد.

مدل طول عمر مبتنی بر هوش مصنوعی

من یک MCU کوچک تعبیه کرده‌ام که هر ضربه را می‌شمارد، جریان را ثبت می‌کند و یک فیلتر کالمن را اجرا می‌کند. این تراشه پایان عمر را ظرف ±5 روز پیش‌بینی می‌کند. شما ایمیلی دریافت می‌کنید که در آن نوشته شده است: «ماژول در پنل 3B ظرف 12 روز از کار خواهد افتاد. قطعه یدکی در انبار شما موجود است.» بدون بررسی انسانی، جای تعجب نیست.

سیستم‌های ۴۸ ولت جریان مستقیم

کارخانه‌های بیشتری برای انرژی خورشیدی و باتری‌ها به باس ۴۸ ولت DC روی می‌آورند. من محافظ‌هایی طراحی می‌کنم که در ۶۵ ولت گیره می‌شوند و ۱۰۰ آمپر جریان مداوم را تحمل می‌کنند. همین واحد برای دکل‌های مخابراتی و شارژرهای لیفتراک نیز کار می‌کند. یک SKU دو بازار را پوشش می‌دهد، بنابراین هزینه موجودی را ۳۰٪ کاهش می‌دهید.

نتیجه‌گیری

من بیش از ۴۸۰،۰۰۰ محافظ را به ۳۴ کشور ارسال کرده‌ام. هر کدام از آنها ارزان‌تر از زمان از کارافتادگی‌ای بود که از آن جلوگیری می‌کند. طرح پنل خود را برای من ارسال کنید و من یک طرح یک صفحه‌ای را که ریسک و TCO شما را از هفته آینده کاهش می‌دهد، برای شما ارسال خواهم کرد.