الكشف عن ارتفاع الجهد
أجهزة الحماية من زيادة التيار هي أجهزة تعمل دائمًا على حماية أجهزتنا الكهربائية من أي شكل من أشكال ارتفاع الجهد. يستخدمون آلية معينة لتنفيذ هذا الإجراء.
مراقبة الجهد
تقوم أجهزة الحماية من زيادة التيار بشكل عام بمراقبة الجهد في الدائرة الكهربائية. إذا لاحظ جهاز الحماية من زيادة التيار جهدًا أعلى من أي مستوى محدد، فإنه يقوم بتنفيذ هذا الدفاع. على سبيل المثال، أثناء عاصفة رعدية، قد يلاحظ جهاز الحماية من زيادة التيار في نظام التلفزيون الخاص بمالك المنزل ارتفاعًا يصل إلى 6000 فولت.
تحويل الجهد
عندما يتم الكشف عن مستوى غير عادي من الجهد، تقوم أدوات الحماية من زيادة التيار بإرسال الجهد على الفور إلى الأرض عبر كابل أرضي وسلك. على سبيل المثال، تتمتع مقاومات أكسيد المعدن بهذه القدرة الاستثنائية. تمتص مكونات الكابلات هذه وتتحمل مستويات الجهد بنفس الحجم على مقياس تم اختباره. سيقوم الحامي أيضًا بتحويل الجهد الزائد على الفور وبأمان.
استمرارية الجهد
عندما يتم تحويل التدفق، سيواصل واقي التيار أنشطته الأساسية بسهولة وفي الوقت المناسب. على سبيل المثال، يمكن لجهاز الحماية من زيادة التيار ذو البناء الذي لا يمكن إيقافه أن يتحمل بضع طفرات قبل إغلاق الفتحة أخيرًا. على سبيل المثال، يمكن أن تظل الفتحة مفتوحة حتى عند مرور أكثر من 20000 أمبير من التيار المتصاعد بلا هوادة.
التحقق الإحصائي من كفاءة العملية
مع جميع معايير الحماية، تظهر البيانات عمومًا أن أدوات الحماية من زيادة التيار كانت ناجحة جدًا في بعض الأحيان. وفقًا لمسح أجرته المؤسسة الدولية للسلامة الكهربائية، يمكن أن يزيد التسوس وفقدان الوقت الذي لا رجعة فيه للأجهزة الإلكترونية بعد استخدام جهاز الحماية من زيادة التيار بنسبة تصل إلى 30%.
مثال عملي والصيانة
من أجل العمل، تعتبر هذه السمة مناسبة بشكل مثالي في بيئة العالم الحقيقي حيث يجب استخدام أدوات الحماية من زيادة التيار في مكان الإقامة واختبارها واستبدالها كل سنتين إلى ثلاث سنوات أو بعد أحداث معينة. من أجل الحماية بشكل عام من الأضرار المفاجئة التي تلحق بالأجهزة والمعدات المنزلية، غالبًا ما يتحقق أصحاب المنازل للتأكد من بقاء ضوء المؤشر الأخضر الموجود على أداة الحماية من زيادة التيار مضاءً بعد استخدامه لتشغيل الأجهزة التي عرف الناجي الضرر الناتج عن الهجمات السابقة. على سبيل المثال، من الشائع القيام بذلك بعد عاصفة رعدية.
تحويل التيار المفاجئ
تم تصميم وسائل الحماية من زيادة التيار للتخفيف من آثار الارتفاعات غير المتوقعة في التيار الكهربائي عن طريق تحويل الطاقة الزائدة إلى مسار آمن. يتناول هذا القسم كيفية عمل عملية التحويل هذه، مكتملًا بأمثلة واقعية وتقديرات لفعالية أجهزة الحماية.
الخصائص الرئيسية لحماة الطفرة
تم تصميم واقي التيار بشكل أساسي لتحويل إشارة الجهد الزائد غير المرغوب فيها بعيدًا عن الأجهزة الكهربائية. ونتيجة للخطوة الموصوفة، يمكن تحقيق ذلك عن طريق منع المشاكل المحتملة المرتبطة بالطاقة المفرطة. على سبيل المثال، سوف يكتشف جهاز الحماية من زيادة التيار المصمم للاستخدام المنزلي جهدًا أعلى من 120 فولت وسيتفاعل لتحويله. وبالمثل، فإن الحجم والدور الأمثل لجهد أنابيب تفريغ الغاز يصفان كيفية عمل الأجهزة المعنية، وكيف يمكنها التفاعل مع مصدر الطاقة بمجرد اكتشاف النكسة.
آلية العمل
عادةً ما يتم تنفيذ عملية تحويل الطاقة بواسطة MOVs وGDTs التي تتكون من أدوات حماية من زيادة التيار. وبشكل أكثر تحديدًا، يتضمن نشاط MOVs تثبيت الجهد الزائد عن طريق إنشاء مسار منخفض المقاومة إلى الأرض. تتم معالجة الزيادة من خلال نطاق مستويات الجهد، والتي يتم ضغطها إلى مستوى أكثر أمانًا يمكن للأجهزة المنزلية التعامل معه. عادةً ما يستغرق الأمر ميكروثانية قبل أن تقوم MOVs بتثبيت التدفق، مما يخفض المستوى المثبت إلى 330 فولت أو أقل في كثير من الحالات.
الفعالية/الموثوقية
فيما يتعلق بالكفاءة الإحصائية لآلية تحويل الطاقة في TVSS، فإن الأدلة دامغة لصالح فعاليتها. كما توضح حرارة الاختبار، فإن أدوات الحماية من زيادة التيار المصممة بشكل صحيح قادرة على التعامل مع ما يصل إلى 10000 أمبير من التيار المتصاعد، ومن المحتمل أن تتمكن التكنولوجيا من التعامل مع هذا المستوى من الارتفاع في 99.99٪ من الحالات. كان هذا هو الحال أثناء البناء السكني والتجاري الخفيف. وكما أظهرت الاختبارات وتقرير ضمان الجودة التجريبي، فإن ذلك ضروري لمتانة الجهاز على المدى الطويل.
مثال واقعي
المثال التالي من الحياة يعرض أنبوب تفريغ الغاز الذي يتعرض لتدفق بقوة 5000 فولت من البرق أثناء العاصفة. من المحتمل أن العملية المذكورة أعلاه منعت جهاز التلفزيون والكمبيوتر الخاص بي من التدمير الكامل، مما يشير إلى أهميته مرة أخرى.
الصيانة/الاختبار الدوري لقابلية الخدمة
قد تحتاج أجهزة الحماية من زيادة التيار التي تحول كمية كبيرة من الطاقة إلى الإصلاح أو الاستبدال. وبدلاً من ذلك، تشتمل المنتجات في كثير من الأحيان على نظام للتحقق من صلاحية الخدمة مثل الضوء "النشط" أو "المحمي" الذي يشير إلى أن دوائر الجهاز لا تزال نشطة.
لقط الجهد
شرح الدالة
يعد تثبيت الجهد وظيفة حيوية لأداء واقيات التيار الزائد. عندما يتم توصيل الجهاز بمقبس كهربائي، لا يمكن استخدامه بأمان إلا إذا كان الجهد الكهربي المقدم للجهاز لا يتجاوز مستوى معين. في حالة حدوث ذلك، ستقوم أدوات الحماية من زيادة التيار بتثبيت الجهد على الفور لمنع تلف الجهاز الكهربائي. في هذه الحالة، سيتم شرح التكنولوجيا المستخدمة لتمكين ذلك بإيجاز، وسيقدم القسم أيضًا تشبيهات واقعية. عند حدوث زيادة في الجهد الكهربي، يقوم جهاز الحماية من زيادة التيار بتثبيت الجهد الكهربي على الفور ويضمن عدم تجاوزه لمستوى آمن محدد مسبقًا لمنع تلف الجهاز المتصل. على سبيل المثال، إذا كان 120 فولت هو الجهد الطبيعي للجهاز، يكون 330 فولت، مما سيمكن من إجراء تغييرات مفيدة دون تشغيل جهاز التثبيت.
المكون المستخدم
الطريقة الأفضل والأكثر شيوعًا المستخدمة لربط الجهد عند مستوى آمن يسمح للأجهزة المتصلة بالتعامل مع التدفق هي باستخدام مكثف مثل مكثف أكسيد المعدن. الميزة الحيوية المستخدمة لتصنيف هذه الأنواع من المكونات هي مقاومتها المتغيرة بناءً على الجهد المحدد. في الداخل، يجب أن تكون هذه المكونات متصلة بمقاومة كبيرة، والتي لا يمكن أن تتغير إلا عند حدوث زيادة في الجهد. والأهم من ذلك، يحدث التفاعل لمدة نانو ثانية قبل أن يتمكن المكون من أتمتة الطاقة وإطلاقها في شكل حرارة. . على سبيل المثال، من الممكن تدفق تيار كهربائي بمقدار ألف جول إلى المكثف لتشغيل المسرح المنزلي أو التلفاز المسطح. وبالتالي، فإن الحمل عشر مرات سوف يسبب جهدًا مستهلكًا قبل أن يتمكن من إنتاج جهد يصل إلى 5000 فولت.
استعادة الظروف الطبيعية
تعتبر أدوات الحماية من زيادة التيار أمرًا حيويًا لحماية الأجهزة الكهربائية من الدوائر القصيرة وغيرها من الاضطرابات المماثلة. يشرح هذا التسلسل كيفية عملهم في الحياة الواقعية، بمساعدة الأمثلة والبيانات الكمية.
الكشف عن زيادة الجهد
الخطوة الأولى في تسلسل الحماية هي اكتشاف الجهد غير الطبيعي. تستخدم أدوات الحماية من زيادة التيار أجهزة الاستشعار التي تراقب باستمرار الجهد بين أسلاك الطاقة والأسلاك المحايدة. يمكن برمجة أدوات الحماية من زيادة التيار النموذجية لتعمل عند الفولتية التي تتجاوز، على سبيل المثال، 330 فولت، وهي أيضًا ممارسة شائعة لأجهزة الحماية من زيادة التيار المستخدمة في المنازل.
إشراك آليات الحماية
بمجرد اكتشاف الدائرة المعيبة، يعمل جهاز الحماية من زيادة التيار عن طريق تأريض الكهرباء الزائدة وتوصيلها إلى سلسلة من MOVs – حوالي 25-30 أمبير لكل منها. MOV عبارة عن مانع للتدفق، مصنوع من نظام السيليكون المحشو، Fike 5612 Surge Protectors. يتم تشغيل MOVs عند مستويات جهد محددة - من 130 فولتًا عاديًا إلى 330 فولتًا - وعادةً ما تكون هناك حاجة إلى نانوثانية فقط لبدء تشغيل MOV. تمتص MOV وجزء من الدائرة المتصلة بها وتوصل إلى الأرض فقط كمية الكهرباء اللازمة لتوفير 130 فولت آمنًا للأجهزة المتصلة بجهاز الحماية من زيادة التيار.
تبديد الطاقة الزائدة
بعد ذلك، تمتص MOVs الطاقة الفائضة وتحولها إلى حرارة لتعريضها للبيئة. ويجب أن تتم هذه العملية بسرعة ــ لتجنب أي تأثيرات مدمرة قد تسببها بقية الطاقة الفائضة ــ وتستغرق العملية عادة أقل من نانوثانية. يوضح تقرير مجموعة أبحاث جامعة فيرجينيا عام 1995 أن وحدة MOV بقدرة 25 أمبير قد تمتص ما يصل إلى 1870 أمبير (25 واط)، وهي واقيات التيار الكهربائي Fike 5612، والتي تساوي 50 جول من الطاقة.
إعادة التشغيل أو الاستبدال
تتطلب بعض أدوات الحماية من زيادة التيار مزيدًا من إعادة الضبط أو الاستبدال يدويًا إذا تجاوزت كمية الطاقة المتوفرة قدراتها على الامتصاص. من الممكن من خلال استخدام مبدأ أن كميات معينة فقط من الطاقة التي تمتصها MOVs تتحول إلى حرارة بينما يبقى الباقي هناك. تستخدم الأجهزة المزودة بمصابيح المؤشر أيضًا مصابيح LED التي توضح حالة عملها - على سبيل المثال، غالبًا ما يرتبط الضوء الأخضر بالحماية الكاملة بينما يعني الضوء الأحمر أن MOV امتصت كمية الطاقة التي تتطلب تنظيفها ، فايك 5612 واقيات الطفرة.
المراقبة المستمرة
يستمر جهاز الحماية من زيادة التيار في تحليل حالة الخط الكهربائي المتصل به. إذا كان هناك خطر من الجهد الزائد، فسيقوم جهاز الحماية من زيادة التيار بفصل الأجهزة عن مصدر الطاقة. وبعد ذلك سيتم إرسال رسالة نصية تشعبية إلى المالك لإعلامه بإيقاف التشغيل على موقع ويب شخص آخر. إن فهم كيفية عمل واقي التيار المفاجئ سيساعد المالك على إطالة عمر أجهزته الإلكترونية، Fike 5612 Surge Protectors.
المراقبة والصيانة المستمرة
صيانة ومراقبة أجهزة الحماية من زيادة التيار
لا تقتصر أدوات الحماية من زيادة التيار على أدوات منع التثبيت والنسيان فحسب، بل إنها تتطلب تثبيت المراقبة والوقاية المستمرة. يعرض هذا القسم تفاصيل الخطوات المتبعة ومرفقًا بمثال.
التفتيش المنتظم
التفتيش المنتظم is a critical part of ensuring that the surge protectors are working. It is recommended to not ignore the inspection process and pursue the opportunities to make inquiries ‘at least twice a year’. During inspection, it may be possible to ‘visually inspect the surge protective device for burn marks, exploded gas suppression tubes, and other charred electronics’.
أداء اختبارات
To ensure that the surge protectors are still functional, one needs to deliver performance اختبارات using a ‘specializes test equipment’. By applying a voltage source, which would be 500 volt with a half a microsecond pulse duration. It means that inspection of MOV clamps and whether the device can still junction between the source ground voltage and the connected source phase should still provide safety measures. Thus, the purpose of the test is to deliver some physical input of the assumed surge using the test input.
صيانة
إحدى المشاكل الرئيسية في أدوات الحماية من زيادة التيار هي أنها تمتص الغبار والحطام. على هذا النحو، قد يتم منع الحرارة من الانطلاق لأن الغبار قد يعمل على عزل الآلية. ونتيجة لذلك، يحتاج الفنيون إلى اتباع جدول الصيانة الدورية وتنظيف الصمامات وفتحات التهوية. علاوة على ذلك، قد يتضمن غرض الصيانة أيضًا التحقق مما إذا كانت جميع الأسلاك الأخرى مشدودة ولا تحتوي على أي عزل بلاستيكي أو مطاطي يحتاج إلى الاستبدال. الغرض من متطلبات الصيانة الفنية هو أيضًا ربط أي توصيلات مفككة قد تفشل مع مرور الوقت في المقاومة والانحناء.
تسجيل البيانات
تحتوي أدوات الحماية من زيادة التيار الصناعية أو المتطورة على تسجيل بيانات مدمج. تحتاج الصيانة الدورية إلى تسجيل هذه البيانات كلما كان ذلك ممكنًا. بالنسبة للمكان الصناعي أو المرتفع، من المحتمل أن يعني الإنتاج المرتفع أن الحامي يحتاج إلى الاستبدال عاجلاً، مع معرفة متوسط عمر الاستهلاك للوحدة على الأقل.
استراتيجية الاستبدال
ومن المعروف أيضًا أن معظم أدوات الحماية من زيادة التيار مصممة لتتحلل بمرور الوقت. إنها ملاحظة مهمة بشكل خاص يجب مراعاتها لأن معظم أدوات الحماية من زيادة التيار لها عمر محدود، خاصة فيما يتعلق بأجهزة MOV الخاصة بها. تُعرف إحدى بيانات مدى الحياة بمعظم الوحدات التي تم ترخيصها بشكل مناسب بموجب "أجهزة الحماية ذات الاستخدام الواحد المناسبة مثل SPD-8". في المنازل ذات الاستخدام القياسي، يوصى باستبدال أدوات الحماية من زيادة التيار كل خمس سنوات. في الاستخدام الصناعي لأجهزة الاستشعار، قد يكون الاستبدال المتكرر لجهاز الحماية من زيادة التيار كل عامين أمرًا إلزاميًا.
