SPD در برق چه معنایی داره؟

هنگامی که یک موج الکتریکی رخ می دهد، ولتاژی که بسیار بیشتر از سطوح ولتاژ اوج پذیرفته شده است می تواند از طریق مدارهای ساختمان به تجهیزات الکتریکی منتقل شود. بدون محافظت مناسب، این تجهیزات در برابر آسیب یا خرابی ناشی از موج ولتاژ آسیب پذیر هستند. نوع حفاظت مورد نیاز
برای خنثی کردن این نوسانات را می توان توسط یک دستگاه محافظتی موج (SPD) ارائه کرد.

مشخص کردن SPD صحیح مستلزم آن است که شما رتبه بندی های مرتبط با کاربرد آن را شناسایی و درک کنید. مقادیر و رتبه بندی های عملکردی زیادی با یک SPD مرتبط هستند، مانند حداکثر ولتاژ عملیاتی پیوسته (MCOV)، رتبه حفاظت ولتاژ (VPR)، جریان تخلیه اسمی (In) و رتبه جریان اتصال کوتاه (SCCR). سوء تفاهم ترین رتبه، رتبه جریان موج است که معمولاً بر حسب کیلو آمپر (kA) تعیین می شود.

دستگاه های محافظتی موج (SPD) چه نوع هستند؟

نوع دستگاه های محافظتی موج (SPD) یک روش طبقه بندی است که برای دسته بندی دستگاه هایی که از سیستم های الکتریکی در برابر موج های ولتاژ محافظت می کنند، بر اساس عملکردهای حفاظتی، مکان های نصب و توانایی مقاومت در برابر جریان های موج مختلف استفاده می شود. SPDs بر اساس دو استاندارد اصلی طبقه بندی می شوند: IEC (کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی) و UL (آزمایشگاه های Underwriters). هر استاندارد طبقه بندی و الزامات خاص خود را دارد تا اطمینان حاصل شود که دستگاه ها از سیستم های الکتریکی در برابر حوادث مرتبط با موج محافظت می کنند.

نوع دستگاه های محافظتی موج بر اساس استاندارد IEC

استاندارد IEC 61643-11 الزامات عملکرد و روش های آزمایش را برای SPDs مورد استفاده در سیستم های برق AC مشخص می کند. بر اساس این استاندارد، SPDs به سه نوع اصلی با ویژگی های زیر طبقه بندی می شوند:

SPD نوع 1 (کلاس I):

- عملکرد: از سیستم الکتریکی در برابر صاعقه های مستقیم محافظت می کند.
- محل نصب: در ورودی سیستم، نزدیک تابلوی توزیع اصلی نصب شده است.
- شکل موج موج: 10/350 µs. این شکل موج، صاعقه های مستقیم را شبیه سازی می کند، با زمان افزایش تا اوج در 10 µs و یک افت به 50٪ در 350 µs.
- مقاومت در برابر جریان موج (Iimp): بالا، معمولاً از 10 kA به بالا.
- جریان تخلیه اسمی (In): از 10 kA به بالا، طبق IEC 61643-11، کلاس I. این جریانی است که SPD می تواند چندین بار بدون آسیب تحمل کند.
- سطح حفاظت ولتاژ (Up): از 1.5 کیلو ولت تا 2 کیلو ولت. Up حداکثر ولتاژی است که SPD اجازه می دهد در هنگام تخلیه عبور کند.
- کاربردها: مناسب برای ساختمان های مرتفع، تاسیسات صنعتی و مناطقی با خطر بالای صاعقه.

SPD نوع 2 (کلاس II):

- عملکرد: از سیستم الکتریکی در برابر ولتاژهای موج ناشی از صاعقه های غیرمستقیم یا عملیات سوئیچینگ محافظت می کند.
- محل نصب: در تابلوهای فرعی توزیع یا پس از یک SPD نوع 1 نصب شده است.
- شکل موج موج: 8/20 µs. این شکل موج، ولتاژهای موجی را که در داخل سیستم الکتریکی منتشر می شوند، شبیه سازی می کند، با زمان افزایش تا اوج در 8 µs و یک افت به 50٪ در 20 µs.
- جریان تخلیه اسمی (In): متوسط، معمولاً از 5 kA تا 20 kA. این جریانی است که SPD می تواند چندین بار بدون آسیب تحمل کند.
- سطح حفاظت ولتاژ (Up): از 1.5 کیلو ولت تا 2 کیلو ولت. Up حداکثر ولتاژی است که SPD اجازه می دهد در هنگام تخلیه عبور کند.
- کاربردها: مناسب برای مناطق تجاری، مسکونی و مناطقی با خطر متوسط صاعقه.

SPD نوع 3 (کلاس III):

- عملکرد: از تجهیزات الکترونیکی حساس در برابر ولتاژهای موج باقیمانده پس از تضعیف آنها توسط SPDs نوع 1 و نوع 2 محافظت می کند.
- محل نصب: در نزدیکی تجهیزات الکترونیکی حساس مانند پریزها، تابلوهای توزیع کوچک یا دستگاه های ترمینال نصب شده است.
- شکل موج موج: 8/20 µs و 1.2/50 µs. این شکل موج ها، موج های باقیمانده را شبیه سازی می کنند، با زمان های افزایش سریعتر (1.2 µs) و زمان های افت کندتر (50 µs).
- جریان تخلیه اسمی (In): کم، معمولاً کمتر از 5 kA.
- سطح حفاظت ولتاژ (Up): از 1 کیلو ولت تا 1.5 کیلو ولت. Up حداکثر ولتاژی است که SPD اجازه می دهد در هنگام تخلیه عبور کند.
- کاربردها: مناسب برای دستگاه های الکترونیکی حساس مانند رایانه ها، دستگاه های مخابراتی و تجهیزات پزشکی.

نوع دستگاه های محافظتی موج بر اساس استاندارد UL

استاندارد UL 1449 الزامات SPDs مورد استفاده در سیستم های الکتریکی در آمریکای شمالی را مشخص می کند. بر اساس این استاندارد، SPDs به چهار نوع طبقه بندی می شوند:

SPD نوع 1:

- عملکرد: در برابر ولتاژهای موج ناشی از صاعقه های مستقیم یا نزدیک از خارج از شبکه برق محافظت می کند.
- محل نصب: قبل از کنتور برق، قبل یا بعد از کلید اصلی مدار نصب شده است.
- مقاومت در برابر جریان موج: برای مقاومت در برابر جریان های موج بالا طراحی شده است.
- کاربردها: مناسب برای ساختمان های صنعتی و تجاری بزرگ.

SPD نوع 2:

- عملکرد: در برابر ولتاژهای موجی که در داخل سیستم یا از شبکه برق منتشر می شوند، محافظت می کند.
- محل نصب: پس از کلید اصلی مدار یا در تابلوهای فرعی توزیع نصب شده است.
- مقاومت در برابر جریان موج: برای مقاومت در برابر جریان های موج از شبکه برق یا خطاهای داخلی سیستم طراحی شده است.
- کاربردها: مناسب برای مناطق مسکونی و تجاری.

SPD نوع 3:

- عملکرد: از دستگاه های الکترونیکی حساس در برابر ولتاژهای موج باقیمانده محافظت می کند.
- محل نصب: در پریزهای برق یا نزدیک دستگاه های حساس نصب شده است.
- مقاومت در برابر جریان موج: برای مقاومت در برابر جریان های موج باقیمانده پس از عبور از SPDs نوع 1 و نوع 2 طراحی شده است.
- کاربردها: مناسب برای دستگاه های الکترونیکی خانگی و اداری.

SPD نوع 4:

- عملکرد: SPDs مدولار یا مونتاژی که در تجهیزات الکتریکی ادغام شده اند.
- محل نصب: معمولاً در داخل دستگاه ها یا تابلوهای توزیع ادغام می شود.
- مقاومت در برابر جریان موج: برای برآورده کردن الزامات تجهیزات الکتریکی یکپارچه طراحی شده است.
- کاربردها: مناسب برای دستگاه های الکتریکی با SPDs داخلی.

SPD: اصل کار

عملکرد یک SPD ساده اما موثر است. هنگامی که یک موج برق رخ می دهد، MOVs به سرعت مقاومت خود را کاهش می دهند و هدایت خود را افزایش می دهند. این به آنها اجازه می دهد تا بیشتر جریان موج را با خیال راحت به زمین هدایت کنند قبل از اینکه بتواند به دستگاه های متصل برسد و به آنها آسیب برساند. با انجام این کار، موج خنثی می شود و از تجهیزات پایین دستی در برابر ولتاژ بالا یا نوسانات جریان محافظت می شود.

اضافه ولتاژهای گذرا چیست؟

اضافه ولتاژهای گذرا، موج های ولتاژ کوتاه و با دامنه بالا هستند که در یک دوره کوتاه رخ می دهند. این موج ها از آزاد شدن ناگهانی انرژی ذخیره شده یا ناشی از عوامل خارجی ایجاد می شوند. آنها را می توان به عنوان طبیعی، مانند صاعقه، یا ساخت بشر، مانند عملیات سوئیچینگ در سیستم های الکتریکی طبقه بندی کرد.

اضافه ولتاژهای گذرا چگونه رخ می دهند؟

اضافه ولتاژهای گذرا ناشی از فعالیت انسانی اغلب ناشی از عملکرد موتورها، ترانسفورماتورها و سیستم های روشنایی خاص است. در گذشته، این رویدادها در محیط های مسکونی غیر معمول بود. با این حال، ظهور فناوری های مدرن مانند شارژرهای وسایل نقلیه الکتریکی، پمپ های حرارتی منبع هوا و زمین و ماشین های لباسشویی با سرعت متغیر، احتمال گذراها را در سیستم های الکتریکی خانگی به طور قابل توجهی افزایش داده است.

اضافه ولتاژهای گذرا طبیعی معمولاً توسط صاعقه های غیرمستقیم ایجاد می شوند. به عنوان مثال، برخورد مستقیم صاعقه به خطوط برق یا تلفن هوایی مجاور می تواند یک موج را در امتداد خطوط ارسال کند. این می تواند منجر به آسیب شدید به تاسیسات الکتریکی و تجهیزات متصل شود.

چگونه SPDs را به درستی اندازه گیری کنیم

داده های منتشر شده یا حتی توصیه های کمی در مورد اینکه چه سطح از رتبه جریان موج (kA) باید در مکان های مختلف استفاده شود، وجود دارد. موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) مقداری ورودی در مورد رتبه بندی های موج و نحوه تفسیر آنها ارائه کرده است، اما توصیه هایی را منتشر نمی کند. متأسفانه، یک معادله یا ماشین حساب اثبات شده برای وارد کردن الزامات سیستم و دریافت یک راه حل وجود ندارد. هر اطلاعاتی که یک تولید کننده از طریق ماشین حساب یا سایر ابزارها ارائه می دهد، صرفاً توصیه آنها است.

تمایل به این است که فرض کنیم هرچه پانل بزرگتر باشد، رتبه دستگاه kA بزرگتری برای محافظت مورد نیاز است. یک تصور غلط دیگر این است که اگر 200 kA خوب است، پس 400 kA باید دو برابر بهتر باشد. همانطور که در این مقاله سفید خواهید دید، این همیشه صادق نیست. در نتیجه سالها دانش، تجربه و تخصص در صنعت برق، امرسون راهنمایی هایی در مورد نحوه اعمال رتبه بندی جریان موج ایجاد کرده است. (به شکل 1، صفحه بعد مراجعه کنید)

انتخاب نوع صحیح دستگاه محافظتی موج و درک طبقه بندی آنها بر اساس استانداردهای IEC و UL برای اطمینان از محافظت کافی از سیستم های الکتریکی و دستگاه های الکترونیکی شما در برابر موج های ولتاژ بسیار مهم است. هر استاندارد رویکرد متفاوتی را برای محافظت از سیستم های الکتریکی ارائه می دهد، بسته به الزامات خاص برنامه و مکان.

هدف اصلی یک دستگاه محافظتی موج، شنت و سرکوب ولتاژهای گذرا است که از یک منبع خارجی یا داخلی به یک سیستم توزیع الکتریکی وارد می شوند. انتخاب SPDs با رتبه جریان موج (kA) مناسب در سراسر سیستم توزیع الکتریکی، بهترین عمر عملکرد را برای تجهیزات فراهم می کند. هنگام انتخاب SPDs مناسب برای تاسیسات خود، این نکات کلیدی را در نظر داشته باشید:

1. ارائه سرکوب موج مناسب به یک تاسیسات و تجهیزات داخل آن، بیش از یک SPD واقع در ورودی سرویس نیاز دارد. ما SPDs آبشاری را با رتبه جریان موج مناسب برای هر مکان توصیه می کنیم. این سرکوب برتری را برای یک تابلوی سرویس یا بار بحرانی فراهم می کند. یک SPD واحد، مهم نیست چقدر بزرگ یا گران قیمت باشد، سطح حفاظت سیستم را ارائه نمی دهد.

2. بزرگتر کردن یک SPD برای کاربرد آن نمی تواند به یک سیستم آسیب برساند، اما کوچکتر کردن SPD می تواند منجر به خرابی زودرس SPD شود و سیستم ها را در معرض گذراها و اثرات آنها قرار دهد.

3. برای صاعقه های مستقیم، SPDs به تنهایی جایگزینی برای یک سیستم حفاظت از صاعقه جامع نیستند (به گواهینامه UL96A Master Lightning مراجعه کنید).

احتیاط ها هنگام نصب SPD

برای اطمینان از عملکرد موثر دستگاه های محافظتی موج (SPDs)، نصب دقیق ضروری است. اقدامات احتیاطی کلیدی عبارتند از:

- SPDs را به صورت موازی نصب کنید، مستقیماً قبل از مدارها یا دستگاه ها قرار دهید تا جریان های موج را از تجهیزات حساس دور کنید.
- سیم های اتصال را در داخل تابلوی سوئیچ تا حد امکان کوتاه نگه دارید، با حداکثر طول 0.5 متر.
- استفاده از فقط یک محافظ موج نوع 1 ممکن است برای مدیریت موج های پرانرژی و کاهش اضافه ولتاژها کافی نباشد. توصیه می شود آن را با یک محافظ موج نوع 2 یا نوع 3 تکمیل کنید.
- تمام نصب ها باید توسط برقکاران واجد شرایط و مطابق با مقررات برق محلی انجام شود تا از زمین کردن مناسب و نصب ایمن دستگاه اطمینان حاصل شود.

نتیجه

در نتیجه، دستگاه های محافظتی موج برای محافظت از وسایل الکترونیکی در تنظیمات صنعتی و تجاری ضروری هستند. نصب یک SPD با رتبه و گواهی صحیح، محافظت قابل اعتمادی در برابر موج های برق که از قابلیت های قطع کننده های مدار استاندارد فراتر می روند، ارائه می دهد.