تم تصميم جهاز الحماية للارتداد ، المعروف أيضًا باسم حامي الطفرة أو SPD ، لحماية المكونات الكهربائية من الطفعات في الجهد الذي قد يحدث في الدائرة الكهربائية.

كلما تم إنتاج زيادة مفاجئة في التيار أو الجهد في الدائرة الكهربائية أو دائرة الاتصال كنتيجة للتداخل الخارجي ، قد يقوم جهاز حماية الطفرة بإجراء ويتحول في فترة زمنية قصيرة جدًا ، مما يمنع الزيادة من الإضرار بالأجهزة الأخرى في الدائرة .

تعتبر أجهزة الحماية للارتفاع (SPDs) طريقة فعالة من حيث التكلفة لمنع انقطاع التيار الكهربائي وتعزيز موثوقية النظام.

يتم تثبيتها عادة في لوحات التوزيع وتلعب دورًا مهمًا في ضمان التشغيل السلس وغير المنقط للأجهزة الإلكترونية في مجموعة واسعة من التطبيقات عن طريق الحد من الجهد الزائد العابر.

يعمل SPD عن طريق تحويل الجهد الزائد من العواصف العابرة بعيدًا عن المعدات المحمية. يتكون عادة من متغيرات أكسيد المعادن (MOVs) أو أنابيب تصريف الغاز التي تمتص الجهد الزائد وإعادة توجيهها إلى الأرض ، وبالتالي حماية الأجهزة المتصلة.

يمكن أن تحدث زيادة الطاقة بسبب مجموعة متنوعة من الأسباب ، بما في ذلك ضربات البرق ، وتبديل الشبكة الكهربائية ، والأسلاك المعيبة ، وتشغيل المعدات الكهربائية عالية الطاقة. يمكن أن يكون سببها الأحداث التي تحدث داخل مبنى ، مثل بدء تشغيل المحركات أو تشغيل/إيقاف الأجهزة الكبيرة.

يمكن أن يوفر تثبيت SPD عدة فوائد ، بما في ذلك:

حماية المعدات الإلكترونية الحساسة من أضرار الجهد الضارة.

الوقاية من فقدان البيانات أو الفساد في أنظمة الكمبيوتر.

تمديد عمر الأجهزة والمعدات من خلال حمايتها من الاضطرابات الكهربائية.

الحد من خطر الحرائق الكهربائية الناجمة عن زيادة الطاقة.

راحة البال مع العلم أن معداتك القيمة يتم حمايتها.

يمكن أن يختلف عمر SPD اعتمادًا على عوامل مثل جودتها ، وشدة العواصف التي تواجهها ، وممارسات الصيانة. بشكل عام ، يكون لدى SPDs عمر يتراوح بين 5 إلى 10 سنوات. ومع ذلك ، يوصى بفحص SPDs واختبارها بانتظام واستبدالها حسب الحاجة لضمان الحماية المثلى.

قد تختلف الحاجة إلى SPDs اعتمادًا على عوامل مثل الموقع الجغرافي واللوائح المحلية وحساسية المعدات الإلكترونية المتصلة. يُنصح باستشارة كهربائي أو مهندس كهربائي مؤهل لتقييم احتياجاتك المحددة وتحديد ما إذا كان SPD ضروريًا لنظامك الكهربائي.

بعض المكونات الشائعة للحماية التي تستخدم في تصنيع SPDs هي متغيرات أكسيد المعادن (MOVs) ، وثنائيات انهيار الانهيار (ABDS-المعروفة سابقًا باسم ثنائيات الانهيار السيليكون أو SADS) ، وأنابيب تصريف الغاز (GDTs). MOVs هي التكنولوجيا الأكثر شيوعا لحماية دوائر طاقة التيار المتردد. يرتبط التصنيف الحالي للمرور لـ MOV بالمنطقة المستعرضة وتكوينها. بشكل عام ، كلما زادت المنطقة المستعرضة ، كلما ارتفع تصنيف الجهاز الحالي. Movs عمومًا هي من هندسة مستديرة أو مستطيلة ، ولكنها تأتي في عدد كبير من الأبعاد القياسية التي تتراوح من 7 مم (0.28 بوصة) إلى 80 مم (3.15 بوصة). تختلف التقييمات الحالية لهذه المكونات الحماية للارتفاع على نطاق واسع وتعتمد على الشركة المصنعة. كما تمت مناقشته سابقًا في هذا البند ، من خلال توصيل MOV في مجموعة موازية ، يمكن حساب القيمة الحالية للارتداد عن طريق إضافة التصنيفات الحالية للتصنيفات الحالية للمواصفات الفردية معًا للحصول على التصنيف الحالي للارتداد للمصفوفة. في القيام بذلك ، ينبغي النظر في تنسيق التشغيل.

هناك العديد من الفرضيات حول المكون ، وما هي الطوبولوجيا ، ونشر تقنية محددة تنتج أفضل SPD لتحويل تيار الزيادة. بدلاً من تقديم جميع الخيارات ، من الأفضل أن تدور مناقشة التصنيف الحالي للتصنيف أو التصنيف الاسمي أو القدرات الحالية حول بيانات اختبار الأداء. بغض النظر عن المكونات المستخدمة في التصميم ، أو الهيكل الميكانيكي المحدد الذي تم نشره ، فإن ما يهم هو أن SPD لديه تصنيف تيار موجة أو تصنيف تيار التفريغ الاسمي مناسب للتطبيق.

تنص الإصدار الحالي من لوائح الأسلاك IET ، BS 7671: 2018 ، على أنه ما لم يتم إجراء تقييم للمخاطر ، يجب توفير الحماية من الجهد الزائد العابر حيث يمكن أن تكون النتيجة الناجمة عن الجهد الزائد:

يؤدي إلى إصابة خطيرة أو فقدان الحياة البشرية ؛ أو

يؤدي إلى انقطاع الخدمات العامة و/أو الأضرار التي لحقت بالتراث الثقافي ؛ أو

يؤدي إلى انقطاع النشاط التجاري أو الصناعي ؛ أو

تؤثر على عدد كبير من الأفراد المشتركين.

ينطبق هذا اللائحة على جميع أنواع المباني التي تشمل المحلية والتجارية والصناعية.

في حين أن لوائح الأسلاك IET ليست بأثر رجعي ، حيث يتم تنفيذ العمل على دائرة موجودة ضمن عملية تثبيت تم تصميمها وتثبيتها على إصدار سابق من لوائح الأسلاك IET ، فمن الضروري التأكد من أن الدائرة المعدلة تتوافق مع أحدثها الإصدار ، سيكون هذا مفيدًا فقط إذا تم تثبيت SPDs لحماية التثبيت بالكامل.

إن قرار ما إذا كان سيتم شراء SPDS في أيدي العميل ، ولكن يجب تزويدها بمعلومات كافية لاتخاذ قرار مستنير بشأن ما إذا كانوا يرغبون في حذف SPDs. يجب اتخاذ قرار بناءً على عوامل خطر السلامة واتباع تقييم التكلفة لـ SPDs ، والتي قد تكلف أقل من بضع مئات من الجنيهات ، مقابل تكلفة التثبيت الكهربائي والمعدات المتصلة بها مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والمعدات اللازمة ، على سبيل المثال ، الكشف عن الدخان وضوابط المرجل.

يمكن تثبيت حماية الطفرة في وحدة المستهلك الحالية إذا كانت المساحة المادية المناسبة متوفرة أو ، إذا لم تكن مساحة كافية متوفرة ، فيمكن تثبيتها في حاوية خارجية مجاورة لوحدة المستهلك الحالية.

يجدر أيضًا التحقق من شركة التأمين الخاصة بك لأن بعض السياسات قد تنص على أنه يجب تغطية المعدات بـ SPD أو أنها لن تدفع في حالة وجود مطالبة.

يتم تقييم تصنيف واقي الارتفاع (المعروف عادة باسم حماية البرق) وفقًا لنظرية حماية البرق الفرعية IEC 61643-31 & EN 50539-11 ، والتي تم تثبيتها عند تقاطع القسم. المتطلبات الفنية والوظائف تختلف. يتم تثبيت جهاز حماية البرق من المرحلة الأولى بين المنطقة 0-1 ، وهو مرتفع لمتطلبات التدفق ، والحد الأدنى من متطلبات IEC 61643-31 و EN 50539-11 هو iTOTAL (10/350) 12.5 كيلو. يتم تثبيت المستويات بين المناطق 1-2 و 2-3 ، وخاصة لقمع الجهد الزائد.

تعتبر أجهزة الحماية للارتداد (SPDs) ضرورية في حماية المعدات الإلكترونية من الآثار الضارة للجهد الزائد العابر والتي يمكن أن تسبب الضرر ، ووقت تعطل النظام ، وفقدان البيانات.

في كثير من الحالات ، يمكن أن تكون تكلفة استبدال المعدات أو إصلاحها مهمة ، لا سيما في التطبيقات المهمة المهمة مثل المستشفيات ومراكز البيانات والنباتات الصناعية.

لا تم تصميم قواطع الدائرة والصمامات للتعامل مع هذه الأحداث عالية الطاقة ، مما يجعل الحماية الإضافية للزيادة ضرورية.

بينما تم تصميم SPDs خصيصًا لتحويل الجهد الزائد العابر بعيدًا عن الجهاز ، وحمايته من الأضرار وإطالة عمره.

في الختام ، تعتبر SPDs ضرورية في البيئة التكنولوجية الحديثة.

SPD مبدأ العمل

المبدأ الأساسي وراء SPDS هو أنها توفر مسار مقاومة منخفضة إلى الأرض للجهد الزائد. عند حدوث طفرات الجهد أو العوامل ، تعمل SPDs عن طريق تحويل الجهد الزائد والتيار على الأرض.

وبهذه الطريقة ، يتم تخفيض حجم الجهد الوارد إلى مستوى آمن لا يضر بالجهاز المرفق.

للعمل ، يجب أن يحتوي جهاز حماية الطفرة على مكون واحد على الأقل غير خطير (فجوة متغيرة أو شرارة) ، والتي في ظل ظروف مختلفة تتحول بين حالة مقاومة عالية ومنخفضة.

وظيفتها هي تحويل التيار التفريغ أو الدافع والحد من الجهد الزائد في المعدات المصب.

تعمل أجهزة حماية الطفرة في الحالات الثلاثة المذكورة أدناه.

A. الحالة الطبيعية (عدم وجود زيادة)

في حالة عدم وجود شروط للارتداد ، لا يوجد تأثير على SPD على النظام ويعمل كدائرة مفتوحة ، فهو يبقى في حالة مقاومة عالية.

ب. خلال ارتفاع الجهد

في حالة طفرات الجهد والارتفاع ، ينتقل SPD إلى حالة التوصيل وانخفضت مقاومةها. وبهذه الطريقة ، سوف يحمي النظام عن طريق تحويل الدافع الحالي إلى الأرض.

C. العودة إلى العملية العادية

بعد خروج الجهد الزائد ، انتقل SPD إلى حالة المعاوقة العالية العادية.

تعتبر أجهزة الحماية للارتداد (SPDs) مكونات أساسية للشبكات الكهربائية. ومع ذلك ، فإن اختيار SPD المناسب لنظامك قد يكون مشكلة صعبة.

جهد التشغيل المستمر الأقصى (UC)

يجب أن يكون الجهد المقنن لـ SPD متوافقًا مع جهد النظام الكهربائي لتوفير الحماية المناسبة للنظام. سيؤدي تصنيف الجهد المنخفض إلى إتلاف الجهاز ولن يحوّل التصنيف العالي عابرة بشكل صحيح.

وقت الاستجابة

يوصف بأنه يتفاعل وقت SPD مع العابرين. يستجيب SPD الأسرع ، وكلما كانت الحماية من قبل SPD أفضل. عادة ، يتمتع SPDs القائم على الصمام الثنائي Zener بأسرع استجابة. الأنواع المملوءة بالغاز لها وقت استجابة بطيء نسبيًا وصمامات وأنواع MOV لديها أبطأ وقت استجابة.

تيار التفريغ الاسمي (في)

يجب اختبار SPD في شكل موجة 8/20μs والقيمة النموذجية لـ SPD المصغرة السكنية هي 20KA.

الحد الأقصى لتيار التفريغ الدافع (IIMP)

يجب أن يكون الجهاز قادرًا على التعامل مع الحد الأقصى لتيار الطفرة المتوقع على شبكة التوزيع للتأكد من عدم فشله أثناء حدث عابر ويجب اختبار الجهاز باستخدام شكل موجي 10/350μs.

الجهد التثبيت

هذا هو جهد عتبة وفوق مستوى الجهد هذا ، يبدأ SPD في تشكيل أي عابر الجهد الذي يكتشفه في خط الطاقة.

الشركة المصنعة والشهادات

يعد اختيار SPD من الشركة المصنعة المعروفة التي لديها شهادة من منشأة اختبار نزيهة ، مثل UL أو IEC ، أمرًا بالغ الأهمية. تضمن الشهادة أن المنتج قد تم فحصه ويمرر جميع متطلبات الأداء والأمان.

سيمكنك فهم إرشادات التحجيم هذه من اختيار أفضل جهاز حماية للارتفاع لتلبية احتياجاتك وضمان حماية فعالة للارتفاع.

يتم تصميم الأجهزة الواقية للارتداد (SPDs) لتوفير حماية موثوقة ضد الجهد المباشر العابر ، ولكن بعض العوامل يمكن أن تؤدي إلى فشلها. فيما يلي بعض الأسباب الأساسية وراء فشل SPDS:

1. عواصف القوة

أحد الأسباب الرئيسية لفشل SPD هو الجهد الزائد ، يمكن أن يحدث الجهد الزائد بسبب ضربات البرق ، أو عواصف الطاقة ، أو غيرها من الاضطرابات الكهربائية. تأكد من تثبيت النوع الصحيح من SPD بعد حسابات التصميم المناسبة وفقًا للموقع.

2. عوامل التقيد

بسبب الظروف البيئية بما في ذلك درجة الحرارة والرطوبة ، فإن SPDs لها مدة صلاحية محدودة وقد تتدهور بمرور الوقت. علاوة على ذلك ، يمكن أن تتضرر SPDs من خلال طفرات الجهد المتكرر.

3. قضايا التكوين

تم تكوين الخاطئة ، مثل عندما يتم ربط SPD المكتشف Wye إلى حمولة متصلة عبر دلتا. قد يعرض ذلك SPD إلى فولتية أكبر ، مما قد يؤدي إلى فشل SPD.

4. فشل المكون

تحتوي SPDs على عدة مكونات ، مثل متغيرات أكسيد المعادن (MOVs) ، والتي يمكن أن تفشل بسبب عيوب التصنيع أو العوامل البيئية.

5. التأريض

لكي تعمل SPD بشكل صحيح ، يكون التأريض ضروريًا. يمكن أن يعطل SPD أو ربما يصبح مصدر قلق للسلامة إذا تم تأريضه بشكل غير صحيح.